铅铋快堆堆芯包壳多场耦合腐蚀行为的数值模拟研究 - 贾政; 刘莉; 包睿祺; 罗皓天; 袁俊杰; 顾汉洋 (原子能科学技术, 2024)
TL331; 铅铋快堆中液态铅铋(LBE)腐蚀结构材料是制约铅铋快堆发展的关键难题之一,液态铅铋流动过程中对结构材料的侵蚀作用不可忽视.为开展高温液态铅铋环境下堆芯燃料包壳动态腐蚀特性研究,本文针对包壳管候选材料T91钢建立氧化、还原、侵蚀耦合腐蚀模型,结合计算流体力学(CFD)方法,对燃料包壳表面腐蚀现象进行模拟研究,并对影响腐蚀的关键因素进行分析.研究结果表明:一定铅铋流速下,燃料组件内沿液态铅铋流动方向,包壳表面温度越高,尖晶石层平衡厚度越厚,包壳厚度损失速率越高,运行800 h后,燃料组件仅剩出口处残留磁铁矿层;随着燃料组件入口液态铅铋流速的增加,包壳厚度损失速率越高;当入口流速为2 m/s,氧化层稳定情况下,中心棒的包壳厚度损失速率为0.044 98 mm/a;当燃料组件包壳表面氧浓度大于发生氧化反应的最低值时,包壳厚度损失速率随包壳表面温度升高而增加;当包壳表面氧浓度小于发生氧化反应的最低值时,包壳会直接被液态铅铋溶解,溶解速率高达上千mm/a.