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燃料棒夹楔状态下芯块与包壳相互作用的三维模拟研究

马政卿 庞华 张坤 唐昌兵 邬周志 严峰 邢硕

马政卿, 庞华, 张坤, 唐昌兵, 邬周志, 严峰, 邢硕. 燃料棒夹楔状态下芯块与包壳相互作用的三维模拟研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(S2): 6-10. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0006
引用本文: 马政卿, 庞华, 张坤, 唐昌兵, 邬周志, 严峰, 邢硕. 燃料棒夹楔状态下芯块与包壳相互作用的三维模拟研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(S2): 6-10. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0006
Ma Zhengqing, Pang Hua, Zhang Kun, Tang Changbing, Wu Zhouzhi, Yan Feng, Xing Shuo. Three Dimensionnal Simulation Investigation of Wedged Pellet-Clad Interaction Problem in Fuel Rod[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S2): 6-10. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0006
Citation: Ma Zhengqing, Pang Hua, Zhang Kun, Tang Changbing, Wu Zhouzhi, Yan Feng, Xing Shuo. Three Dimensionnal Simulation Investigation of Wedged Pellet-Clad Interaction Problem in Fuel Rod[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S2): 6-10. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0006

燃料棒夹楔状态下芯块与包壳相互作用的三维模拟研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0006
基金项目: 中核集团青年科技创新团队,中核科发[2022]461号;国家自然科学基金(U2067221)
详细信息
    作者简介:

    马政卿(1992—),男,硕士研究生,现在主要从事燃料元件性能分析研究工作,E-mail: arku.work@foxmail.com

    通讯作者:

    庞 华,E-mail: 2654805380@qq.com

  • 中图分类号: TL352.1

Three Dimensionnal Simulation Investigation of Wedged Pellet-Clad Interaction Problem in Fuel Rod

  • 摘要: 燃料芯块与包壳的相互作用(PCI)是导致包壳破损的原因之一。燃料芯块开裂产生的碎片可能夹在芯块与包壳的间隙,导致夹楔PCI问题。该问题可能致使包壳局部应力超过限值,增加包壳破损风险。为评估夹楔PCI问题对燃料棒性能的影响,基于多物理耦合有限元平台MOOSE,建立三维有限元燃料元件性能分析方法,综合考虑辐照效应和热力耦合作用,针对单芯块模型完成了夹楔PCI问题的数值模拟计算。结果表明,夹楔PCI问题会改变包壳中的温度分布、应力分布和应变分布,并会增加包壳中的最大Mises应力和等效蠕变应变,增大燃料棒失效风险。

     

  • 图  1  有限元几何模型

    Figure  1.  Finite Element Model

    图  2  包壳上特定路径

    Figure  2.  Specific Path on Cladding

    图  3  升功率结束时发生夹楔时包壳温度分布

    Figure  3.  Temperature Distribution of Wedged Cladding after Power Ramp

    图  4  升功率结束时发生夹楔时包壳Mises应力分布

    Figure  4.  Distribution of Mises Stress of Wedged Cladding after Power Ramp

    图  5  升功率结束时有夹楔的包壳等效蠕变分布

    Figure  5.  Distribution of Equivalent Creep Strain of Wedged Cladding after Power Ramp

    图  6  升功率过程夹楔和未夹楔燃料棒中包壳最大Mises应力和等效蠕变对比

    Figure  6.  Max Mises Stress and Equivalent Creep Strain of Wedged and Unwedged Fuel Rods During Power Ramp

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-10
  • 修回日期:  2023-08-03
  • 刊出日期:  2023-12-30

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