نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکده مهندسی هستهای، دانشگاه شهید بهشتی، صندوق پستی: 1983963113، تهران-ایران
چکیده
در طراحی میله سوخت، توانایی پیشبینی قابلاطمینان از عملکرد سوخت بهمنظور رعایت اصول ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای دستیابی به این هدف، کدهای کامپیوتری مختلفی ارایه شدهاند که هر یک از آنها از مدلهای مختلف مکانیکی و روشهای مختلف عددی و تحلیلی استفاده میکنند. بر همین اساس، هدف پژوهش حاضر تهیه برنامهای کامپیوتری به زبان برنامهنویسی فرترن بهمنظور آنالیز مکانیکی و حرارتی میلههای سوخت (2UO) با استفاده از روشهای عددی، بهویژه بهکارگیری اصل کار مجازی در تحلیل مکانیکی میله سوخت در شرایط پایا میباشد. برای حل معادلات بهدست آمده از روش المان محدود استفاده شده است. در قسمت تحلیل مکانیکی پدیدههایی از قبیل تورم و تراکم سوخت و خزش در غلاف در نظر گرفته شدهاند. سپس با پدیدههای فوق و انجام تحلیل مکانیکی و حرارتی بهصورت همزمان، زمان تماس سوخت با غلاف، میزان تنش و کرنش در سوخت و غلاف، دمای مرکز سوخت، میزان رشد لایه اکسید بر روی غلاف و توزیع دمای سوخت و غلاف در طول کار راکتور در حالت پایا (در یک توان ثابت) توسط برنامه نوشته شده بهدست میآیند. نتایج این برنامه با نتایج روش تحلیلی موجود در منابع صحتسنجی شده و برای راکتور VVER1000 تحلیل مکانیکی و حرارتی میله سوخت در یک بازه 1600 روزه انجام پذیرفته است. با توجه به نتایج بهدست آمده، قرص سوخت پس از 1250 روز با غلاف تماس پیدا میکند.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Numerical analysis of thermomechanical behavior of fuel rod (UO2)in steady state condition using finite element method
نویسندگان [English]
- M. Imani
- M. Aghaei
- M.E. Adelikhah
- A. R. Zolfaghari
- A.H. Minuchehr
Nuclear Engineering Department, Shahid Beheshti University, P.O.Box: 1983963113, Tehran-Iran
چکیده [English]
In designing the fuel rod, having a reliable prediction of fuel performance is of high importance in order to comply with safety principles. Various computer codes have been provided for this purpose. Each of these codes uses different mechanical models, numerical and analytical methods. Accordingly, the purpose of the present work is to develop Fortran computer software for mechanical and thermal analysis of fuel rods using numerical methods, especially applying the principle of virtual work in mechanical analysis of fuel rods in steady-state conditions. The finite element method is used to solve the equations. The mechanical analysis includes phenomena such as swelling and fuel density and clad creep. Through these phenomena and simultaneous performance of mechanical and thermal analysis, fuel-clad interaction, stress and strain rate in fuel and clad, fuel center temperature, oxide layer thickness, fuel, and clad temperature distribution during operation is obtained by the code. The results of the code are compared with the results of the analytical method which are available in other research works. Finally, for the VVER1000 reactor, mechanical and thermal analysis of the fuel rod was performed over a 1600-day interval. According to the simulation, the fuel-clad interaction occurs after 1250 days.
کلیدواژهها [English]
- Fuel Rod
- Clad
- Fuel Pellet
- Mechanical Analysis
- Thermal Analysis
- Finite Element Method
- Virtual Work