基于关联度理论的锆-4合金包壳堆外EDC试验参数研究

堆外EDC试验是一种能够精确控制各试验参数,模拟RIA工况下锆⁃4合金包壳失效的试验方法。通过试验数据验证的数值模拟计算,分析了柱塞压缩速率、轴向拉伸载荷、包壳管温度、包壳管氢含量等试验参数对包壳管轴向应变ε_(zz)、环向应变ε_(θθ)、包壳管残余应变双轴比ε_(zz)/ε_(θθ)的影响,利用关联度理论计算出以上试验参数对燃料元件PCMI失效影响的重要程度。结果表明:包壳管拉伸载荷、包壳管含氢量、包壳管温度对包壳管环向应力⁃应变曲线的影响明显,柱塞压缩速率对包壳管载荷达峰时间有显著影响。各参数对包壳管失效的影响按程度从大到小依次为轴向拉伸载荷、包壳管含氢量、包壳管温度、柱塞压缩速率。

多层各向异性包壳力学模型开发与应用

由高致密度纯SiC和SiC纤维/基体复合材料(SiCf/SiC)组成的多层SiC复合包壳是当前事故容错燃料(ATF)包壳的热门选型,当前应用的典型燃料性能分析程序缺乏对于SiCf/SiC材料各向异性力学行为的建模能力,为提高燃料性能分析中复合SiC包壳力学计算的准确性,本文开发了一套适用于多层各向异性材料的力学模型,并将其集成到燃料性能分析程序FRAPCON4.0中,采用多层SiC包壳热力耦合算例对模型正确性进行了验证。实现了对具有正交各向异性力学特性和多轴类塑性行为的SiC复合包壳的力学计算功能,分析了双层SiC包壳燃料元件堆内稳态运行工况的性能。本研究建立的力学模型适用于任意多层圆柱结构燃料元件,并具备正交各向异性力学参数及行为的分析能力,可应用于多种新型燃料元件分析。