[发明专利]一种考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率分析方法

说明书

本发明涉及一种考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率分析方法。采用本发明所提供方法，可以通过统计学抽样的方法，构造若干组尺寸满足制造不确定性分布的包覆燃料颗粒；再结合当前成熟的包覆燃料颗粒破损率分析程序软件对此若干组包覆燃料颗粒进行分析，获得对应的若干组包覆燃料颗粒破损率分析结果；然后使用统计学分析方法对包覆燃料颗粒破损率分析结果进行处理，最终获得满足置信区间要求的考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率。相比于采用所有参数保守考虑的方法，根据本发明提供的方法计算得到的包覆燃料颗粒破损率更小，可释放相应的安全裕量，更加接近实际情况，由此带来的放射性后果计算结果也更接近实际。

技术领域

本发明属于包覆燃料颗粒破损率分析领域，涉及一种考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率分析方法。

背景技术

包覆燃料颗粒是由可裂变材料的氧化物或者碳化物微球及沉积在微球表面几层难熔陶瓷材料构成，这几层材料主要作用是约束裂变材料、阻挡裂变产物的释放。颗粒本身由燃料核芯和多层包覆层构成，以当前应用较为广泛的三层各向同性包覆燃料颗粒(TRISO包覆燃料颗粒)举例，其包覆层从内到外依次是疏松热解炭层、内致密热解炭层、SiC层和外致密热解炭层。包覆燃料颗粒由于其优秀的裂变产物阻挡能力，在多种类型的高温气冷堆燃料中均获得了应用，同时在新一代的轻水堆耐事故燃料研发中，也考虑以包覆燃料颗粒为基础的全陶瓷微封装燃料作为候选燃料技术。

包覆燃料颗粒作为核燃料的一种，其在反应堆内运行时的放射性元素的释放量是监管部门最为关注的参数，而包覆燃料颗粒的放射性元素的释放量与包覆燃料颗粒的破损率息息相关，所以破损率是包覆燃料颗粒设计时必须分析的性能。包覆燃料颗粒在反应堆内运行时的主要破损形式是压力壳式破损，即由于内部压力过大而导致的外部包覆层的破损，因此分析破损率时核芯及包覆层的尺寸是重要的影响因素。由于当前制造工艺精度的限制，包覆燃料颗粒的尺寸相对存在较大的不确定性，这些不确定性会影响包覆燃料颗粒在堆内的破损率。目前分析制造不确定性对包覆燃料颗粒破损率影响时一般采用传统最保守情况法，即将每层尺寸参数同时设置为产生最大破损率的极值情况，这种算法会导致包覆燃料颗粒破损率的计算值过于保守，安全裕量低。

发明内容

针对现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率分析方法，采用统计学分析的方法结合通用的包覆燃料颗粒破损率分析软件，分析制造不确定性对包覆燃料颗粒破损率的影响，释放安全裕量，使分析结果更接近实际。

为实现此目的，本发明提供一种考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率分析方法，所述方法包括如下步骤：

(1)确定包覆燃料颗粒的制造参数；

(2)根据所述包覆燃料颗粒的制造参数中的制造不确定性，采用随机抽样的方法构造若干组包覆燃料颗粒的尺寸参数；

(3)采用包覆燃料颗粒破损率分析方法对步骤(2)中所构造的若干组尺寸参数的包覆燃料颗粒破损率进行分析，并提取出相应的所述若干组包覆燃料颗粒破损率数值；

(4)通过统计学分析方法对所述若干组包覆燃料颗粒破损率数值进行处理，获得满足置信区间要求的考虑制造不确定性的包覆燃料颗粒破损率。

进一步，所述随机抽样的方法包括但不限于蒙特卡洛抽样法、拉丁超立方抽样法。

进一步，若所述包覆燃料颗粒的制造参数中碳化硅层厚度的不确定性分布函数已知，所述随机抽样的方法采用蒙特卡洛抽样法。

进一步，若所述包覆燃料颗粒的制造参数中碳化硅层厚度的不确定性分布函数未知，所述随机抽样的方法采用拉丁超立方抽样法。

进一步，所述包覆燃料颗粒破损率分析方法是使用成熟的商用评价软件对所述包覆燃料颗粒破损率进行分析，所述软件包括但不限于德国开发的PANAMA、英国开发的STRESS3、美国开发的BISON、PARFUME、ATLAS。