Yakıt ile zarfın etkileşiminin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi

Abstract

IV Özet Nükleer endüstride karşılaşılan çalışma problemlerinden birisi de, yakıt ile zarfın etkileşimidir. Bu etkileşim yüzünden, yakıt elamanında meydana gelen zarar sonucunda, önemli bir miktardaki radyoaktif madde soğutucuya geçer. Bu da önemli derecede ciddi güvenlik problemlerine sebep olur. Nükleer endüstri, bu gibi problemlerden kurtulmak için çözüm araştırmaktadır. Diğer bir yandan, yakıt ile zarfın etkileşmesinin mekanizması, daha tam olarak anlaşılmamıştır. Bu çalışmada, sonlu elamanlar yöntemi üzerine kurulu basit bir model ile, yakıt ile zarfın etkileşiminin mekanik bölümünün analizi yapılmıştır. Model için gereken değerler, General Electric'in ürettiği BWR/6'mn yakıt elamanından sağlanmıştır. Yakıt elamanının birleştirilmiş termal ve mekanik analizi, sonlu elamanlar yöntemini kullanan, genel amaçlı, ANSYS bilgisayar yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Modelde, çeşitli boyutlardaki değme noktaları düşünülerek, yakıt ile zarf etkileşimi meydana getirilmiştir. Etkileşim çevresindeki, sıcaklık, gerilim ve gerinim değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, çalışma koşullarında bir karşılaştırma yapmak için kullanılmıştır.

Ill Abstract Pellet-clad interaction is one of the operational problems encountered in nuclear industry. Failure of fuel elements due to pellet-clad interactions results in a significant release of radioactivity to coolant. This in turn may be cause more serious safety problems. Nuclear industry is seeking solution to avoid such problems. On the other hand mechanisms for the development of pellet-clad interactions are not well understood. In this study, mechanical part of pellet-clad interaction is analyzed with a simple model based on finite element analysis. General Electric BWR/6 fuel element is used to provide model parameters. Coupled thermal and mechanical analyses of fuel element are performed using a general purpose finite element software ANSYS. In the model, pellet-clad interactions are created by considering certain contact points with various sizes. Local parameters such as temperature, strain, and stress are calculated. Results are used to make an assessment of operational conditions.