核燃料裂变破碎过程中动力学受力分析方法技术

本发明专利技术公布了UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型，模型由Zr合金基体、两个UO2芯体颗粒、及包覆于UO2芯体的裂变气孔组成；UO2/Zr核燃料板裂变模型为1/4圆形的扇形薄板结构；燃料板外部为Zr合金包壳，内部为UO2芯体，同时夹杂以UO2、Zr的小型颗粒和气孔等。将气孔、UO2和Zr颗粒均假设为球形，故符合轴对称问题，可以简化为平面问题，为实现在LS‑DYNA中施加面载荷，以球心为中心点建立薄片三维体为几何模型，厚度方向仅划分一层单元，进而大幅度减小有限元计算量，提升有限元求解速度。

【技术实现步骤摘要】
核燃料裂变破碎过程中动力学受力分析方法
本专利技术涉及一种核燃料裂变破碎过程中动力学受力分析方法。
技术介绍
目前商用的核反应堆最核心的部件即为燃料组件，而Zr和UO2是常用的核材料，其一般是由单片式的UO2/Zr燃料板组成。该组件类似于金属基的复合材料，即是由微米尺度的UO2颗粒弥散分布于Zr基体合金的内部而成，所采取的制备工艺一般分为球磨制粉、混料、热等静压以及后续的挤压或轧制等大变形以降低孔隙率，从而达到控制形状和控制性能的双重目的。然而，在UO2/Zr单片式燃料板的实际服役过程中，往往面临着严苛的高温、高压和辐照等环境，将不可避免的会在UO2内部或板内界面处的孔隙聚集大量的高温裂变气体，并在如此复杂的多场耦合作用下，对Zr合金的基体发生迭代式的爆炸冲击作用，会有可能对Zr合金的基体带来塑性损伤甚至破坏的风险。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是建立UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型，通过对模型的分析，判断气体裂变过程不同时刻燃料板等效应力的分布规律与塑性失效破碎情况。为实现上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型，其特征在于，模型由Zr合金基体、两个UO2芯体颗粒及包覆于UO2芯体的裂变气孔组成。/n

【技术特征摘要】
1.UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型，其特征在于，模型由Zr合金基体、两个UO2芯体颗粒及包覆于UO2芯体的裂变气孔组成。


2.根据权利要求1所述的UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型，其特征在于，UO2/Zr核燃料板裂变模型为1/4圆形的扇形薄板结构。


3.根据权利要求2所述的UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型，其特征在于，薄板结构的厚度为0.05mm，Zr合金基体半径为40mm，UO2芯体颗粒内径为1mm、外径为5mm，并且UO2与Zr合金基体接触，裂变气孔半径为1mm并且包覆于UO2芯体内。


4.对权利要求1中记载的UO2/Zr核燃料板裂变有限元模型进行动力学受力分析方法，当核燃料发生裂变过程中，孔内气体冲击压强达到峰值800MPa时，最先受到破坏的是与气孔接触的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘虎成，谢东升，吴璐，张伟，秦高梧，伍晓勇，
申请(专利权)人：东北大学，中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21