燃料元件是反應(yīng)堆內(nèi)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(shè)計(jì)的重要目標(biāo)之一。因此,對(duì)其服役性能的分析是指導(dǎo)燃料元件設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)燃料元件服役壽命、保證反應(yīng)堆安全運(yùn)行的重要課題之。本文針對(duì)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(xué)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(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)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(gè)多物理場(chǎng)耦合的性能分析程序。熱分析方面,在軸對(duì)稱徑-軸平面內(nèi),聯(lián)立結(jié)構(gòu)內(nèi)的固體導(dǎo)熱方程及冷卻劑對(duì)流方程,結(jié)合間隙及流體側(cè)換熱邊界條件得到了描述燃料元件內(nèi)熱量輸運(yùn)過(guò)程的溫度控制方程組�；谟邢奕莘e及有限差分方法,采用Gauss-Seidel線迭代算法數(shù)值求解離散后的代數(shù)方程組,從而得到燃料元件內(nèi)的溫度場(chǎng)分布。裂變氣體釋放是影響燃料元件熱、力學(xué)性能演化的重要過(guò)程。KMC-fuel采用修正Booth球模型描述晶內(nèi)氣體擴(kuò)散過(guò)程,基于URGAS算法求解非定常條件下的晶內(nèi)氣體釋放;考慮晶間氣體飽和及晶粒邊界掃掠的... 

【文章頁(yè)數(shù)】：124 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究對(duì)象
    1.4 本文主要內(nèi)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(dǎo)熱
    2.3 間隙換熱
        2.3.1 氣體導(dǎo)熱
        2.3.2 接觸導(dǎo)熱
        2.3.3 輻射傳熱
    2.4 流體換熱
    2.5 數(shù)值算法
    2.6 本章小結(jié)
第3章 裂變氣體行為
    3.1 裂變氣體的產(chǎn)生
    3.2 裂變氣體釋放機(jī)制
        3.2.1 熱無(wú)關(guān)機(jī)制
        3.2.2 熱擴(kuò)散機(jī)制
    3.3 裂變氣體釋放模擬
        3.3.1 晶內(nèi)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(jié)
第4章 力學(xué)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(gòu)方程
    4.3 邊界條件
        4.3.1 芯塊-包殼機(jī)械相互作用
    4.4 求解算法
    4.5 壽命分析
    4.6 本章小結(jié)
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(gòu)及計(jì)算流程
        5.2.2 程序?qū)崿F(xiàn)
    5.3 KMC-fuel程序驗(yàn)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(xué)分析模塊
        5.3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)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(shè)計(jì)參數(shù)
        5.4.2 網(wǎng)格劃分
        5.4.3 結(jié)果分析
        5.4.4 安全評(píng)價(jià)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 英文縮略及譯文對(duì)照表
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]燃料元件瞬態(tài)性能分析程序FTPAC驗(yàn)證及應(yīng)用[J]. 韓智杰,季松濤,張應(yīng)超.  原子能科學(xué)技術(shù). 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(dòng)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(xué)技術(shù). 2012(05)
[4]實(shí)心圓柱體熱應(yīng)力的計(jì)算[J]. 溫崇哲.  東北重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào). 1986(01)

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



本文編號(hào)：3689964