基于Dakota的燃料棒设计验证不确定度研究

燃料棒设计验证是评价燃料棒在反应堆内运行时安全性能的过程,其中输入参数的不确定度对评价结果有非常重要的影响。为了系统研究燃料棒设计验证的不确定度,使用Dakota中蒙特卡罗与拉丁超立方的非参数抽样方法,结合燃料棒性能分析软件开展了燃料棒设计验证计算,并与传统的不确定度计算方法进行了比较。结果表明,传统方法未充分考虑输入参数的不确定度,导致内压准则在正常运行条件下容易受到挑战,统计性的抽样方法弥补了这一缺陷,获得了较大的安全裕量,为燃料棒安全性以及经济性的提升提供了理论依据;同时,2种抽样方法所获得的燃料温度计算结果较传统方法更加具有参考意义;对于包壳腐蚀准则以及包壳应变准则,由于不确定度输入参数选取得当,抽样方法与传统方法的计算结果无明显区别。因此,基于非参数抽样的统计法对于评价燃料棒在反应堆内的安全性能更加具有实用性。

包壳管三维力学建模及其变形分析软件开发

燃料棒包壳通常为锆合金制成的圆筒状结构,在堆内复杂的“高温-高压-辐照”作用下因结构蠕变导致坍塌,从而失去其结构功能危害反应堆运行安全。基于连续介质力学理论,建立三维包壳结构的控制方程,并开发有限元数值计算软件BINE3D。结果表明:该软件计算结果与商业有限元软件ABAQUS结果一致。随着辐照时间的增加,包壳管蠕变变形逐渐增加、蠕变变形速率逐渐降低,最终可能导致包壳坍塌。包壳管的初始椭圆度越大,辐照变形的总椭圆度越大。该软件可为包壳的结构设计、安全分析和寿命评估提供指导。

基于THTF稳态传热试验的LOCUST 1.2确认

LOCUST是由中国广核集团有限公司(CGN)开发的热工水力系统分析软件。为支持LOCUST在压水堆LOCA等事故分析中的应用,进行了基于美国橡树岭国家试验室开展的THTF稳态喷放传热试验的确认。模拟和分析的稳态膜沸腾试验工况为3.07.9 B、3.07.9 N、3.07.9 W、3.07.9 H,涵盖了高、低质量流速和高、低压的试验条件。首先给出了试验的简短介绍,然后描述了该试验的LOCUST计算模型,最后通过计算结果与试验数据的比较,得出评估结论。评估结果表明LOCUST预测的CHF位置和棒表面温度总体合理,软件可用于模拟压水堆喷放阶段传热。观察到壁温的差异可能是由高估的夹带或壁传热引起的,进一步确认具体原因需通过测量更多参数(如夹带)的试验进行评估。