燃料元件是反應堆內的核心部件,保證其在正常工況下的可靠性及極端事故工況下的完整性是燃料元件設計的重要目標之一。因此,對其服役性能的分析是指導燃料元件設計、預測燃料元件服役壽命、保證反應堆安全運行的重要課題之。本文針對液態(tài)金屬冷卻快堆的棒狀燃料元件開發(fā)了穩(wěn)態(tài)性能分析程序“KMC-fuel”,用于模擬燃料元件在服役期間的熱性能、力學性能及輻照性能演化,為液態(tài)金屬冷卻快堆燃料元件的設計及安全評價提供參考。KMC-fuel以燃料元件的熱、力分析模塊為主體框架,耦合服役期間的材料行為模型,搭建了一個多物理場耦合的性能分析程序。熱分析方面,在軸對稱徑-軸平面內,聯立結構內的固體導熱方程及冷卻劑對流方程,結合間隙及流體側換熱邊界條件得到了描述燃料元件內熱量輸運過程的溫度控制方程組。基于有限容積及有限差分方法,采用Gauss-Seidel線迭代算法數值求解離散后的代數方程組,從而得到燃料元件內的溫度場分布。裂變氣體釋放是影響燃料元件熱、力學性能演化的重要過程。KMC-fuel采用修正Booth球模型描述晶內氣體擴散過程,基于URGAS算法求解非定常條件下的晶內氣體釋放;考慮晶間氣體飽和及晶粒邊界掃掠的... 

【文章頁數】：124 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現狀
    1.3 研究對象
    1.4 本文主要內容
第2章 熱性能分析
    2.1 熱源
        2.1.1 功率
        2.1.2 燃耗
    2.2 固體導熱
    2.3 間隙換熱
        2.3.1 氣體導熱
        2.3.2 接觸導熱
        2.3.3 輻射傳熱
    2.4 流體換熱
    2.5 數值算法
    2.6 本章小結
第3章 裂變氣體行為
    3.1 裂變氣體的產生
    3.2 裂變氣體釋放機制
        3.2.1 熱無關機制
        3.2.2 熱擴散機制
    3.3 裂變氣體釋放模擬
        3.3.1 晶內氣體行為
        3.3.2 晶間氣體行為
        3.3.3 氣體釋放及氣腔壓力
    3.4 本章小結
第4章 力學性能分析
    4.1 概述
    4.2 控制方程
        4.2.1 平衡方程
        4.2.2 幾何方程與相容性方程
        4.2.3 本構方程
    4.3 邊界條件
        4.3.1 芯塊-包殼機械相互作用
    4.4 求解算法
    4.5 壽命分析
    4.6 本章小結
第5章 燃料元件性能分析
    5.1 材料行為及物性模型
        5.1.1 芯塊
        5.1.2 包殼
        5.1.3 冷卻劑
    5.2 燃料元件性能分析程序KMC-fuel開發(fā)
        5.2.1 程序架構及計算流程
        5.2.2 程序實現
    5.3 KMC-fuel程序驗證
        5.3.1 熱分析模塊
        5.3.2 裂變氣體釋放模塊
        5.3.3 力學分析模塊
        5.3.4 實驗數據對比
    5.4 M~2LFR-1000燃料元件性能分析
        5.4.1 M~2LFR-1000燃料元件設計參數
        5.4.2 網格劃分
        5.4.3 結果分析
        5.4.4 安全評價
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 研究展望
參考文獻
附錄A 英文縮略及譯文對照表
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]燃料元件瞬態(tài)性能分析程序FTPAC驗證及應用[J]. 韓智杰,季松濤,張應超.  原子能科學技術. 2014(S1)
[2]超臨界水冷堆燃料棒性能分析程序適用性研究[J]. 邢碩,姚棟,尹春雨,龐華,涂曉蘭.  核動力工程. 2013(01)
[3]水堆燃料元件性能分析及程序FROBA開發(fā)[J]. 楊震,蘇光輝,田文喜,秋穗正.  原子能科學技術. 2012(05)
[4]實心圓柱體熱應力的計算[J]. 溫崇哲.  東北重型機械學院學報. 1986(01)

碩士論文
[1]快堆燃料棒壽命分析程序[D]. 黃晨.中國原子能科學研究院 2000



本文編號：3689964