申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2023-05-19

公开（公告）日：2023-08-25

公开（公告）号：CN116644628A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.07#授权;2023.09.12#实质审查的生效;2023.08.25#公开

摘要：本发明公开了一种判定弥散型板燃料元件起泡与沸腾临界先后顺序的数值模拟方法。包括以下步骤：1、填写并读入输入卡；2、设定时间循环次数与计算网格结构；3、计算燃料元件径向及轴向功率分布；4、进行稳态热工参数计算，更新燃耗和芯块最高温度；5、更新包壳和燃料板厚度；6、更新流道尺寸，计算燃料组件温度与热流密度；7、计算流道出口含汽率，根据沸腾临界类型计算临界热流密度；8、进行热流密度收敛判断，计算沸腾临界阈值温度；9、进行燃料颗粒开裂判断，计算裂变气体释放量；10、进行起泡判断，计算起泡阈值温度；11、将步骤8与步骤10温度进行对比，判定弥散型板燃料元件起泡与沸腾临界发生先后顺序。

主权项：1.一种判定弥散型板燃料元件起泡与沸腾临界先后顺序的数值模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：读入输入文件，填写输入卡，输入文件包括燃料元件的几何结构参数和材料参数，反应堆堆芯的热工水力参数以及初始计算工况；步骤2：使用输入文件参数，根据输入时间步长的数目设定时间循环次数，根据输入轴向节点数目设定计算的网格结构；步骤3：依据线平均功率和堆芯形状因子得到燃料元件长度、宽度和高度方向上不同位置处的功率分布；步骤4：假设芯块最高温度位置，进行稳态热工参数计算，依次计算通道和堆芯热流密度分布、冷却剂流量，根据热平衡计算得到冷却剂温度、包壳温度、通道压降，更新燃耗分布并计算芯块温度，根据得到的芯块温度重新更新芯块最高温度位置调整；步骤5：根据燃料元件的温度分布和燃耗计算出芯块热膨胀、燃料颗粒密实化和辐照肿胀，并计算出芯块的应变、燃料板应力，进行屈服判断并更新等效弹塑性增量和等效应力，从而更新包壳和燃料板厚度；步骤6：根据步骤5更新后的包壳和燃料板厚度更新流道尺寸，判断是否为最后几何尺寸节点，是则进行下一个步骤计算，否则更新计算节点，重复步骤4，更新燃料组件温度以及热流密度；步骤7：将步骤4-6获得的稳态热工参数作为输入条件进行瞬态计算，计算冷却剂通道出口含汽率，从而判断沸腾临界类型，进行沸腾临界热流密度计算，将含汽率与当前工况下发生环状流起始含汽率进行对比判断沸腾临界类型，若出现环状流则进行Dryout型沸腾临界计算得到沸腾临界热流密度，若未出现环状流则进行DNB型沸腾临界计算得到沸腾临界热流密度；步骤8：计算步骤7得到的沸腾临界热流密度与步骤6得到的热流密度之间的误差，如未达到收敛标准，则更新热流密度，重复步骤7计算；如达到收敛标准，则判断发生沸腾临界，得到沸腾临界阈值温度Tchf；步骤9：将步骤4得到的温度和燃耗分布作为输入数据，根据边界条件求解燃料颗粒弹性力学基本方程，对燃料颗粒开裂进行判断，如燃料颗粒未开裂则进行反冲击出释放量计算；如燃料颗粒开裂则进行裂纹连通、气泡连通以及原子扩散释放方式释放量的计算，从而得到总的裂变气体释放量；步骤10：根据步骤3-6得到的热工、机械参数和步骤9得到的总的裂变气体释放量，进行包壳屈服应力和弹性模量计算，计算出自由空间气体的释放量并计算燃料板缺陷处气体温度和燃料板的体积变化，并得到缺陷处裂变气体总压力与可容纳气体体积，从而计算出包壳最大应力和应变进行包壳起泡判断；如包壳所受应力小于屈服应力，则进行温度、压力和角度迭代重复计算；如包壳应力大于屈服应力，则计算对应起泡阈值温度Tblister；步骤11：将步骤8得到的沸腾临界阈值温度Tchf与步骤10得到的起泡阈值温度Tblister进行对比，从而判定弥散型板燃料元件起泡与沸腾临界发生的先后顺序。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 判定弥散型板燃料元件起泡与沸腾临界先后顺序的数值模拟方法

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