申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2022-03-31

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114678089B

主分类号：G16C60/00

分类号：G16C60/00;G16C20/30;G06F17/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.07.15#实质审查的生效;2022.06.28#公开

摘要：本发明公开了一种确定核材料中辐照气泡形貌及其对力热性能影响的方法，收集辐照过程中所需的核材料物性参数，通过求解弹性平衡方程获得弹性能密度；结合弹性能密度构建自由能方程；建立并求解辐照气泡形核的速率理论模型获得初始气泡分布，并作为相场模拟的初始条件；在引入多晶结构，考虑温度梯度、界面能各向异性、扩散系数各向异性的基础上构建并求解相场演变方程；对相场演变方程的数值解进行可视化处理，获得核材料辐照过程中气泡形核长大以及晶粒生长的形貌；对所有气泡进行统计，获得核材料中辐照气泡的尺寸分布和孔隙率参数；通过统计辐照气泡的尺寸分布和孔隙率，获得核材料的辐照肿胀和热传导规律，从而实现对核材料服役性能的预测。

主权项：1.一种确定核材料中辐照气泡形貌及其对力热性能影响的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1选取描述核材料辐照气泡形貌演变过程的相场变量；收集核材料的物性参数，包括点缺陷的形成能、扩散系数和梯度系数，以及气泡和晶粒界面的迁移率；并且计算考虑扩散各向异性的点缺陷的迁移率；S2计算与位置相关的弹性模量分布；结合范德瓦尔斯方程获得初始本征应变分布；建立并求解弹性平衡方程，获得辐照气泡应力应变分布以及弹性能密度；S3根据步骤S1收集的核材料的物理参数，基于材料热力学理论获得核材料基体相的自由能密度函数，通过推导高温高压条件下的范德瓦尔斯方程获得核材料中气泡相的自由能密度函数，再结合界面梯度能、气泡与晶界相互作用能、多晶相互作用能以及步骤S2获得的弹性能密度得到总自由能方程；S4建立辐照气泡形核的速率理论模型；通过求解速率理论模型得到辐照气泡形核初期的气泡尺寸分布，将该尺寸分布作为相场模拟的初始条件；S5根据步骤S3得到的总自由能方程，并综合考虑辐照条件下温度梯度、点缺陷的产生、点缺陷的复合和点缺陷在缺陷阱处消失的因素，构建相场演变方程；采用半隐式傅里叶谱方法对相场演变方程进行数值求解；S6对步骤S5获得的数值解进行可视化处理，获得核材料辐照过程中气泡形核长大以及晶粒生长的形貌；采用联通区域标记法，对所有气泡进行统计，获得核材料中辐照气泡的尺寸分布和孔隙率参数；将晶间气泡和晶内气泡进行分类统计；S7基于步骤S6获得的气泡分布和孔隙率，计算获得核材料的有效热导率及辐照肿胀规律。

全文数据：

权利要求：

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