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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种UO₂燃料芯块内裂变气体产生、扩散和释放的计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115910224B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211422310.3，技术领域涉及：G16C20/10；该发明授权一种UO₂燃料芯块内裂变气体产生、扩散和释放的计算方法是由刘荣;杨丽雯;邱晨杰;刘胜禹设计研发完成，并于2022-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种UO₂燃料芯块内裂变气体产生、扩散和释放的计算方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种UO2燃料芯块内裂变气体产生、扩散和释放的计算方法、系统、介质和设备。所述方法基于Booth扩散方程对燃料芯块内产生的裂变气体的扩散过程进行建模，采用了二维的几何模型，并通过有限元分析方法计算了各个时刻裂变气体在芯块晶粒内的浓度分布，并基于浓度分布，通过芯块晶粒表面的浓度梯度计算从晶粒释放到晶粒边界的裂变气体体积释放率，最终计算得到晶粒释放到晶粒边界的裂变气体体积释放量、晶界上累积的裂变气体体积释放量。本发明基于传统UO2燃料Booth扩散方程，开发了UO2燃料芯块内裂变气体产生、扩散及释放的计算模型，同时考虑燃料芯块几何形状和燃料温度转变的影响，因此使用本发明获得的燃料芯块内裂变气体浓度分布将更加准确。

本发明授权一种UO₂燃料芯块内裂变气体产生、扩散和释放的计算方法在权利要求书中公布了：1.一种UO2燃料芯块内裂变气体产生、扩散和释放的计算方法，其特征在于，采用Booth扩散方程对燃料芯块内产生的裂变气体进行有限元建模计算，包括下述步骤： 使用有限元方法对燃料芯块内产生的裂变气体微观晶粒构建Booth扩散方程，并将Booth扩散方程转化为无量纲形式； 基于已构建的裂变气体扩散方程，将裂变气体微观晶粒的二维几何模型耦合到宏观燃料芯块模型； 设置UO2燃料芯块温度、裂变气体初始浓度及边界条件； 计算芯块裂变气体产生的体积速率，通过求解Booth扩散方程获得燃料芯块中微观晶粒上裂变气体径向浓度分布； 基于已得到的微观晶粒上裂变气体径向浓度分布，通过芯块晶粒表面的浓度梯度计算从晶粒释放到晶粒边界的裂变气体体积释放率； 计算晶界上裂变气体体积释放量的饱和值，并基于所述饱和值计算由晶界释放到燃料气隙裂变气体体积释放率； 基于所述晶粒释放到晶界的裂变气体体积释放率和所述晶界释放到燃料气隙的裂变气体体积释放率，获得从晶粒释放到晶粒边界的裂变气体体积释放量、晶界上累积的裂变气体体积释放量； 所述Booth扩散方程为： 1 式中，t为裂变反应运行时间，C为燃料芯块微观晶粒中裂变气体的浓度，D为燃料芯块微观晶粒中裂变气体的扩散系数，∇2是球坐标系中的拉普拉斯算子，是裂变气体产生的体积速率； Booth扩散方程通过下式转换为无量纲形式： 2 从而获得晶粒裂变气体径向浓度分布表达式： 3 式中，是径向坐标与晶粒半径的无量纲比值，r为晶粒的径向坐标，gr是燃料芯块微观晶粒的半径，C为燃料芯块微观晶粒中裂变气体的浓度，t为裂变反应运行时间，D为燃料芯块微观晶粒中裂变气体的扩散系数，是裂变气体产生的体积速率； 所述裂变气体产生的体积速率的表达式为： 4 式中，y是裂变产率，是裂变率，为产热的体积速率，是每次裂变释放的热能。

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