FCM燃料热-力耦合行为仿真建模和计算方法

发布时间：2024-03-09 13:14

　　为评估全陶瓷微封装(fully ceramic micro-encapsulated, FCM)核燃料的性能,研究由三层各向同性碳包覆(tri-structural isotropic, TRISO)燃料颗粒弥散于碳化硅(SiC)基体形成的柱状芯块的填充算法,开发相应的微观结构生成程序,利用并行有限元法对FCM核燃料的热-力耦合行为进行初步分析。结果表明,基于等球Packing的TRISO燃料颗粒填充算法可以快速生成高体积比的FCM燃料结构,基于共轭梯度迭代的隐式有限元法在求解大规模热-力学耦合问题时具有较高的效率和稳健性。本文方法可用于该核燃料每个颗粒和基体内部温度与应力分布的详细计算。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1FCM燃料成分图片

耐事故燃料(accidenttolerantfuel,ATF)是为提高反应堆安全性能而提出的新一代燃料概念。全陶瓷微封装(fullyceramicmicro-encapsulated,FCM)核燃料具有多重有效屏障,如三层各向同性碳包覆(tri-structurali....

图2TRISO燃料颗粒受力情况

TRISO燃料颗粒之间的受力见图2a。TRISO燃料颗粒与基体表面的作用力较复杂,可分为以下3种情况:(1)TRISO燃料颗粒仅与SiC基体圆柱z方向挤压,见图2b;(2)TRISO燃料颗粒仅与SiC基体圆柱x、y方向挤压,见图2c;(3)TRISO燃料颗粒与SiC基体圆柱x、....

图3填充算法流程

基于等球Packing的TRISO燃料颗粒填充算法流程见图3。基于等球Packing的TRISO燃料颗粒填充算法伪代码如下。

图4前沿推进算法示意

网格划分采用前沿推进算法,见图4。从给定的起始边开始,尝试向前充满整个未划分的区域,每一步需要选择一个前沿面和一个最佳节点生成网格,当整个区域填充完毕时网格生成结束。基于前沿推进法的网格生成步骤为:(1)定义网格边界域和每个网格单元的大小,初始化前沿;(2)从前沿集合中选择当前前....

本文编号：3923470