UO2/BeO界面热阻及其对燃料热导率的影响
应用物理
2021-02-26 v1 材料科学
摘要
通过扩散失配模型（DMM）计算了UO2/BeO界面热阻（ITR），并研究了ITR对UO2-BeO热导率的影响。DMM预测的ITR量级为10^-9 m²K/W。利用该ITR，通过理论模型计算了UO2-BeO热导率，并与实验数据进行了比较。结果表明，DMM预测适用于UO2与分散BeO之间的界面，但不适用于UO2与连续BeO之间的界面。若含连续BeO的UO2热导率与实验数据一致，其ITR量级应为10^-6至10^-5 m²K/W。因此，DMM所考虑的UO2与BeO之间的振动失配是削弱通过UO2/分散BeO界面热通量的主要机制，但对于UO2/连续BeO界面则不然。此外，发现ITR的存在导致含分散BeO的UO2热导率依赖于BeO尺寸。随着BeO尺寸减小，UO2-BeO热导率降低。当BeO尺寸小于临界值时，UO2-BeO热导率甚至低于UO2热导率。对于含连续BeO的UO2，热导率随被BeO包围的UO2颗粒尺寸减小而降低，但不一定小于UO2热导率。在临界温度以下，UO2-BeO热导率始终大于UO2热导率。在临界温度以上，仅当UO2颗粒尺寸足够大时，UO2-BeO热导率才大于UO2热导率。推导了通过掺杂BeO实现UO2热导率目标增强的条件。这些条件可用于设计和优化BeO的分布、含量、尺寸以及UO2颗粒的尺寸。
引用
@article{arxiv.2006.11705,
title = {UO2/BeO interfacial thermal resistance and its effect on fuel thermal conductivity},
author = {Xueyan Zhu and Rui Gao and Hengfeng Gong and Tong Liu and De-Ye Lin and Haifeng Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.11705},
year = {2021}
}