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中空六棱柱燃料元件热-力学性能研究

刘仕超 李权 黄永忠 庞华 李垣明 柴晓明 邱玺 赵艳丽 廖楠 冉仁杰

刘仕超, 李权, 黄永忠, 庞华, 李垣明, 柴晓明, 邱玺, 赵艳丽, 廖楠, 冉仁杰. 中空六棱柱燃料元件热-力学性能研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 133-137. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0133
引用本文: 刘仕超, 李权, 黄永忠, 庞华, 李垣明, 柴晓明, 邱玺, 赵艳丽, 廖楠, 冉仁杰. 中空六棱柱燃料元件热-力学性能研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 133-137. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0133
Liu Shichao, Li Quan, Huang Yongzhong, Pang Hua, Li Yuanming, Chai Xiaoming, Qiu Xi, Zhao Yanli, Liao Nan, Ran Renjie. Research on the Thermal-Mechanical Performance of Hollow Hexagonal Fuel Element[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 133-137. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0133
Citation: Liu Shichao, Li Quan, Huang Yongzhong, Pang Hua, Li Yuanming, Chai Xiaoming, Qiu Xi, Zhao Yanli, Liao Nan, Ran Renjie. Research on the Thermal-Mechanical Performance of Hollow Hexagonal Fuel Element[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 133-137. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0133

中空六棱柱燃料元件热-力学性能研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0133
基金项目: 国家自然科学基金(12005213);中核集团“英才计划”项目
详细信息
    作者简介:

    刘仕超(1986—),高级工程师,博士研究生,现主要从事燃料材料设计工作,E-mail: hit_lsc@163.com

  • 中图分类号: TL35

Research on the Thermal-Mechanical Performance of Hollow Hexagonal Fuel Element

  • 摘要: 中空六棱柱燃料元件在高温气冷堆方面有广泛应用,为研究中空六棱柱燃料元件的堆内性能,评价其失效概率,针对高温气冷堆用中空六棱柱燃料元件进行了热-力学行为分析,采用多物理场耦合的方法计算了中空六棱柱燃料元件的热-力学行为,分析了中空六棱柱燃料元件在较低中子注量条件下的温度场、变形、应力分布以及失效概率。结果表明,中空六棱柱燃料元件的最高运行温度约为1020 K,SiC基体的最大应力约为107.32 MPa、失效概率为3.52×10−4,SiC基体较低的失效概率保证了燃料元件的结构完整性。在较低中子注量下,中空六棱柱燃料元件的运行温度和应力均较低并且可以保证结构完整,具有良好的堆内运行状态。

     

  • 图  1  中空六棱柱燃料元件计算模型

    Figure  1.  Calculation Model of Hollow Hexagonal Fuel Element     

    图  2  中子注量为4×1019 cm−2时中空六棱柱燃料元件温度分布     

    Figure  2.  Temperature Distribution Nephogram of Hollow Hexagonal Fuel Element When the Neutron Fluence Reaches 4×1019 cm−2

    图  3  中子注量为4×1019 cm−2时中空六棱柱燃料元件变形量   

    Figure  3.  Deformation of Hollow Hexagonal Fuel Element When the Neutron Fluence Reaches 4×1019 cm−2

    图  4  中空六棱柱燃料元件应力分布状态

    Figure  4.  Stress Distribution State of Hollow Hexagonal Fuel Element

    图  5  SiC基体最大Mises应力随中子注量变化曲线

    Figure  5.  Variation of SiC Matrix Maximum Mises Stress with Neutron Fluence   

    图  6  SiC基体的失效概率随中子注量的变化曲线

    Figure  6.  Variation of SiC Matrix Failure Probability with Neutron Fluence

  • [1] MILLER G K, PETTI D A, VARACALLE D J JR, et al. Statistical approach and benchmarking for modeling of multi-dimensional behavior in TRISO-coated fuel particles[J]. Journal of Nuclear Materials, 2003, 317(1): 69-82. doi: 10.1016/S0022-3115(02)01702-6
    [2] SEN R S, POPE M A, OUGOUAG A M, et al. Assessment of possible cycle lengths for fully encapsulated microstructure fueled light water reactor concepts[J]. Nuclear Engineering and Design, 2013, 255: 310-320. doi: 10.1016/j.nucengdes.2012.11.007
    [3] THORNTON G, ROTHSTEIN A J. Comprehensive technical report, general electric direct-air-cycle aircraft nuclear propulsion program, program summary and references[R]. Oak Ridge, USA: Office of Scientific and Technical Information, 1962: 89-132.
    [4] BETZLER B R, ADE B J, WYSOCKI A J, et al. Transformational Challenge Reactor preconceptual core design studies[J]. Nuclear Engineering and Design, 2020, 367: 110781. doi: 10.1016/j.nucengdes.2020.110781
    [5] 辛勇,李垣明,唐昌兵,等. 金属基弥散微封装燃料中TRISO燃料颗粒的尺寸优化设计[J]. 核动力工程,2019, 40(2): 176-179. doi: 10.13832/j.jnpe.2019.02.0176
    [6] CHUN J H, LIM S W, CHUNG B D, et al. Safety evaluation of accident-tolerant FCM fueled core with SiC-coated zircalloy cladding for design-basis-accidents and beyond DBAs[J]. Nuclear Engineering and Design, 2015, 289: 287-295. doi: 10.1016/j.nucengdes.2015.04.021
    [7] STONE J G, SCHLEICHER R, DECK C P, et al. Stress analysis and probabilistic assessment of multi-layer SiC-based accident tolerant nuclear fuel cladding[J]. Journal of Nuclear Materials, 2015, 466: 682-697. doi: 10.1016/j.jnucmat.2015.08.001
    [8] KATOH Y, OZAWA K, SHIH C, et al. Continuous SiC fiber, CVI SiC matrix composites for nuclear applications: properties and irradiation effects[J]. Journal of Nuclear Materials, 2014, 448(1-3): 448-476. doi: 10.1016/j.jnucmat.2013.06.040
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-26
  • 修回日期:  2021-10-29
  • 刊出日期:  2022-10-12

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