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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种确定陶瓷核燃料辐照密实化程度对导热性能影响的方法，收集陶瓷核燃料辐照过程中的物性参数，构建辐照密实化过程中气孔以及晶粒演变的自由能方程；通过模拟陶瓷核燃料的烧结制备过程获得初始气孔分布，并将其作为辐照密实化模拟的初始条件；通过速率理论获得点缺陷在辐照密实化过程中的演变规律；在引入辐照条件以及多晶结构的基础上构建并求解相场演变方程；对演变方程求解后得到的数值解进行可视化处理，获得陶瓷核燃料辐照密实化过程中的气孔形貌以及演变规律；对气孔的数量和尺寸进行统计，获得孔隙率变化和密实化规律；通过统计得到的气孔分布获得陶瓷核燃料密实化过程中的热传导规律，从而实现对陶瓷核燃料服役性能的预测。

主权项：1.一种确定陶瓷核燃料辐照密实化程度对导热性能影响的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1选取描述陶瓷核燃料辐照密实化演变过程的相场变量；收集陶瓷核燃料的物性参数，包括空位、间隙原子和气体原子的形成能，陶瓷核燃料辐照加速后的扩散系数和梯度系数，以及气孔和晶粒界面的迁移率；S2根据步骤S1收集的陶瓷核燃料的物性参数，基于材料热力学理论获得陶瓷核燃料基体相的自由能密度函数，通过结合相场经验公式获得陶瓷核燃料中气孔相的自由能密度函数，再结合多晶相互作用能以及界面梯度能得到总自由能方程；S3建立考虑陶瓷核燃料颗粒刚体运动的烧结相场模型，模拟陶瓷核燃料颗粒烧结成核燃料的物理过程，获得陶瓷核燃料烧结制备完成时刻的气孔分布，并且将该气孔分布作为陶瓷核燃料辐照密实化相场模拟的初始组织；S4基于联通区域标记法统计陶瓷核燃料辐照密实化过程中的气孔半径分布；再结合速率理论分析密实化机制，获得辐照条件下密实化对点缺陷随时间的变化规律；S5根据步骤S2得到的总自由能方程以及S4获得的点缺陷动力学方程，并综合考虑辐照条件下点缺陷的产生和湮灭、点缺陷被晶界吸收的因素，构建随燃耗变化的辐照密实化相场演变方程；采用半隐式傅里叶谱方法对相场演变方程进行求解，得到数值解；S6对步骤S5获得的数值解进行可视化处理，获得陶瓷核燃料密实化过程中初始气孔密实化过程的形貌；对于不同时刻的孔隙率进行统计，获得陶瓷核燃料辐照密实化规律；S7基于获得的气孔分布和孔隙率，耦合基于相场的热导率计算公式，获得陶瓷核燃料辐照密实化过程中的热导率变化规律。

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权利要求：

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