核燃料颗粒涂铌沉积室内流态化与CVD反应的耦合数值模拟研究

摘要：

UO2燃料颗粒涂铌是利用流化床-化学气相沉积技术(FB-CVD)实现的,涂铌过程中燃料颗粒的黏结现象是涂铌工艺的关键技术问题,燃料颗粒的黏结现象被认为是还原反应产生的低价氯化铌的熔化引起的.本文首先利用Fuler-Euler方法对沉积室内的气固两相流场进行了计算流体力学(CFD)模拟计算,然后利用HSC对还原反应产物进行了稳态模拟计算,并将还原反应的计算结果与流场分布、实验结果相结合,拟合得到氯化铌与氢气的还原反应动力学参数,最后将流场与反应耦合计算,得到了沉积室内的速度场和组分浓度场.结果表明,沉积室内燃料颗粒的分布及还原反应是不均匀的,在沉积室内锥筒存在局部颗粒堆积现象,该区域低价氯化铌含量较高,燃料颗粒最容易在此处发生黏结,这与实验过程中观察的现象是一致的.本文的研究结果为解决涂铌过程中燃料颗粒的黏结问题提供了方向.

关键词： 核燃料 氧化铀 涂铌工艺 计算流体力学 数值模拟

作者: 李统业 陈建华 杨静 刘廷伟

作者单位: 中国核动力研究设计院第四研究所,四川 成都 610041 中国科学院过程工程研究所,北京 100190

会议类型: 国内会议

会议名称: 中国核学会2015年学术年会

会议地点: 四川绵阳

会议语种:中文

页码: 159-164

在线出版日期: 2015-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）