Preliminary study on the thermal-mechanical performance of the U3Si2 /Al dispersion fuel plate under normal conditions

Guangliang Yang; Hailong Liao; Tao Ding; Hongli Chen

doi:https://doi.org/10.1016/j.net.2021.05.014

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저자정보: Guangliang Yang (School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China) Hailong Liao (School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China) Tao Ding (School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China) Hongli Chen (School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology 제53권 제11호

발행연도: 2021.11

수록면: 3,723 - 3,740 (18page)

DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2021.05.014

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The harsh conditions in the reactor affect the thermal and mechanical performance of the fuel plateheavily. Some in-pile behaviors, like fission-induced swelling, can cause a large deformation of fuel plateat very high burnup, which may even disturb the flow of coolant. In this research, the emphasis is put onthe thermal expansion, fission-induced swelling, interaction layer (IL) growth, creep of the fuel meat, andplasticity of the cladding for the U3Si2/Al dispersion fuel plate. A detailed model of the fuel meat swellingis developed. Taking these in-pile behaviors into consideration, the three-dimensional large deformationincremental constitutive relations and stress update algorithms have been developed to study itsthermal-mechanical performance under normal conditions using Abaqus. Results have shown that IL caneffectively decrease the thermal conductivity of fuel meat. The high Mises stress region mainly locates atthe interface between fuel meat and cladding, especially around the side edge of the interface. Withirradiation time increasing, the stress in the fuel plate gets larger resulting from the growth of fuel meatswelling but then decreases under the effect of creep deformation. For the cladding, plasticity deformation does not occur within the irradiation time

#U3Si2/Al fuel plate #Thermal-mechanical performance #Fuel meat swelling #Creep

참고문헌 (36)

참고문헌 신청

D. F. Chen / 2006 / Development of neutron scattering on 60 MW research reactor in CIAE / Phys. B Condens. Matter 385:966~967

Daxin Gong / 2015 / Heat transfer calculation on plate-type fuel assembly of high flux research reactor / Science and Technology of Nuclear Installations 2015

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Daniel Iracane / 2008 / Jules Horowitz Reactor: a highperformance material testing reactor / Comptes Rendus Physique 9(3-4):445~456

Armando Travelli / 1982 / Effect of Reduced Enrichment on the Fuel Cycle for Research Reactors

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