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三维燃料棒精细化模拟软件FUPAC3D与FUPAC的对比验证研究

王严培 刘振海 齐飞鹏 唐昌兵 张坤 周毅 王鹏 余霖

王严培, 刘振海, 齐飞鹏, 唐昌兵, 张坤, 周毅, 王鹏, 余霖. 三维燃料棒精细化模拟软件FUPAC3D与FUPAC的对比验证研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(4): 46-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0046
引用本文: 王严培, 刘振海, 齐飞鹏, 唐昌兵, 张坤, 周毅, 王鹏, 余霖. 三维燃料棒精细化模拟软件FUPAC3D与FUPAC的对比验证研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(4): 46-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0046
Wang Yanpei, Liu Zhenhai, Qi Feipeng, Tang Changbing, Zhang Kun, Zhou Yi, Wang Peng, Yu Lin. Comparative Validation of Three Dimensional Fuel Rod Fine Simulation Software FUPAC3D and FUPAC[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(4): 46-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0046
Citation: Wang Yanpei, Liu Zhenhai, Qi Feipeng, Tang Changbing, Zhang Kun, Zhou Yi, Wang Peng, Yu Lin. Comparative Validation of Three Dimensional Fuel Rod Fine Simulation Software FUPAC3D and FUPAC[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(4): 46-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0046

三维燃料棒精细化模拟软件FUPAC3D与FUPAC的对比验证研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0046
基金项目: 国家自然科学基金(U1867219)
详细信息
    作者简介:

    王严培(1989—),男,博士,工程师 ,现主要从事燃料元件设计研究,E-mail: yanpei_wang@foxmail.com

  • 中图分类号: TL352.1

Comparative Validation of Three Dimensional Fuel Rod Fine Simulation Software FUPAC3D and FUPAC

  • 摘要: 为验证基于三维有限元分析平台建立的三维燃料棒精细化模拟软件FUPAC3D在分析评价压水堆燃料棒辐照-热-力耦合行为方面的能力和精度,本文给出了三维FUPAC3D软件采用的热学模型、燃料棒力学模型、裂变气体释放模型以及腐蚀模型,以华龙一号典型燃料棒参数和运行工况作为输入参数,分别使用三维FUPAC3D软件和已工程化应用的1.5维FUPAC软件进行建模分析,并针对2种软件在芯块和包壳温度、包壳应力与应变、芯块与包壳间间隙宽度的计算结果进行对比研究。研究结果表明,FUPAC3D软件与FUPAC软件具有相当的精度,FUPAC3D软件具备压水堆燃料棒辐照-热-力耦合行为的精细化模拟能力。

     

  • 图  1  FUPAC3D计算流程

    Figure  1.  FUPAC3D Calculation Process

    图  2  1.5维、三维模型及取值点

    Figure  2.  Data Points of 1.5D and 3D Models

    图  3  功率史

    Figure  3.  Power History

    图  4  三维模型示意图

    Figure  4.  Schematic Diagram of 3D Model

    图  5  三维模型计算结果

    Figure  5.  Calculation Results of Three-dimensional Model

    图  6  芯块中心温度

    Figure  6.  Temperature of Pellet Center

    图  7  包壳内表面温度

    Figure  7.  Cladding Inner Surface Temperature

    图  8  包壳内表面应力

    Figure  8.  Cladding Inner Surface Stress

    图  9  包壳内表面应变

    Figure  9.  Cladding Inner Surface Strain

    图  10  芯块与包壳间间隙宽度

    Figure  10.  Gap Width between Pellet and Cladding

    表  1  芯块和包壳结构参数

    Table  1.   Structure Parameters of Pellet and Cladding

    参数名参数值/mm
    芯块直径8.192
    芯块高度13.46
    碟形深度0.305
    倒角高度0.195
    倒角宽度0.57
    包壳外径9.50
    包壳内径8.36
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-19
  • 录用日期:  2022-03-14
  • 修回日期:  2021-12-13
  • 刊出日期:  2022-08-04

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