نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی عباسی ¹
• محمد هادی پرهمت ^{1، 2}
• یاور تقی پور آذر ^{1، 3}
• جواد کریمی ثابت ^{1، 4}

¹ گروه ‌شبیه‌سازی چندمقیاسی - چند فیزیکی و آنالیز محاسباتی، مؤسسه تحقیقات پیشرفته ‌شبیه‌سازی و جداسازی، صندوق پستی: 143995-5931، تهران - ایران

² پژوهشکده رآکتور و ایمنی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران - ایران

³ پژوهشکده‌ی فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 3486-11365، تهران - ایران

⁴ پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران- ایران

چکیده

رفتار گازهای حاصل از شکافت مانند زینان و کریپتون، تأثیر بسزایی در عملکرد سوخت‌های هسته‌ای و میزان عمر مفید آن‌ها و در نتیجه طول سیکل کاری رآکتور دارد. دو پدیده مهم رهایش گازهای حاصل از شکافت و نیز تورم ناشی از آن‌ها، امروزه به عنوان چالش اصلی در بررسی کارایی سوخت‌های هسته‌ای می‌باشند. در این تحقیق و به منظور مدل‌سازی رفتار چندمقیاسی سوخت هسته‌ای، یک کد محاسباتی عملکرد سوخت در مقیاس مزو برای تجزیه و تحلیل رهایش گازهای حاصل از شکافت (FGR) و تورم ناشی از آن‌ها در سوخت در شرایط پایا توسعه داده شده است. نتایج کد با داده‌های تجربی حاصل از مصرف پایین سوخت تا 6/5 ₂MWd/tUO مقایسه شده و توافق خوبی حاصل شده است. در واقع این کد پل ارتباطی بین داده‌های حاصل از محاسبات مقیاس ‌اتمی‌‌ و مقیاس ماکروسکوپی در کدهای عملکرد سوخت هسته‌ای ‌می‌‌باشد. این کد علاوه بر این‌که ‌‌می‌‌تواند به عنوان یک کد مستقل مورد استفاده قرار گیرد، قابلیت فراخوانی به عنوان یک زیرروال در سایر کدهای عملکرد سوخت هسته‌ای را نیز دارا می‌باشد. قابل توجه است که، توسعه مدل مورد نظر برای مصرف بالای سوخت‌ و نیز شرایط گذرا در حال انجام است.

کلیدواژه‌ها

• ‌شبیه‌سازی چند مقیاسی
• سوخت 2UO
• رهایش گاز شکافت
• تورم گاز شکافت
• حالت پایا

عنوان مقاله [English]

Investigation of the fission gases behavior in meso scale: application in multiscale simulation of nuclear fuel

نویسندگان [English]

• M. Abbasi ¹
• M.H. Porhemmat ^{1 2}
• Y. Taghipour Azar ^{1 3}
• J. Karimi-Sabet ^{1 4}

¹ Department of Multiscale Simulation-Multiphysics and Computational Analysis, Advanced Research Institute of Simulation and Separation, P.O.Box:5931-143995, Tehran-Iran

²

³

⁴ Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:11365-8486, Tehran-Iran

چکیده [English]

The behavior of fission gases such as xenon and krypton have a significant effect on the performance of nuclear fuels, their active life,  and the length of the reactor operating cycle. Two important phenomena, including the release of fission gases from the fuel rod matrix and the resulting swelling, are currently the main challenges points in studying the performance of nuclear fuels. In this regard; and in order to multiscale modelling of nuclear fuel a meso-scale fuel performance code has been developed to analyze Fission Gas Release (FGR) and swelling under steady state conditions. The obtained results are compared with experimental data for low burn up to a maximum of 6.5 MWd / t_UO2, where good agreement is achieved. In fact, this code is a bridge between data from atomic-scale calculations and macroscopic scales in nuclear fuel performance codes. The developed code, has the capability to be utilized as a standalone code, or to be called as a subroutine in other nuclear fuel performance codes. It is noteworthy that the development of the code for high burnup as well as transient conditions is underway.

کلیدواژه‌ها [English]

• Mutiscale simulation
• UO2 fuel
• Fission gas release
• Fission gas swelling
• Steady state