This paper is concerned with an approximate closed solution for stresses in an idealized nuclear reactor fuel system under a steady state condition.
This analysis is based on the thermo-mechanical response of the fuel rod system. The pellet is modeled as elastic-plastic continuum governed by the Mohr-Coulomb yield criterion and by the flow rule. The cladding is modeled as elastic-plastic continuum governed by the Tresca criterion and by the flow rule under plane strain.
Although the present model is very simplified, this can be used as a yardstick to check the accuracy of the approximate solutions obtained by the numerical technique.
Numerical results, illustrating the variation of displacement and stresses under the typical Liquid Metal Fast Breeder Reactor condition, are given. A comparision between results by the present work and by the previous work shows:
Interaction between the pellet and the clad occurs at high burn up, and if interaction occurs, the cladding hoop stresses due to the contact is greater than that in the creep model. This agrees with the previous discovery that, when the interaction occurs, the plasticity has a greater effect on the stresses than the creep.
The lower the central void size is, the earlier the interaction takes place. This means that the existence of central void makes diminished the contact pressure.
원자력 발전소에서 원자로의 수명과 발전효율에 관여하는 중요한 요소들중 하나가 핵연료 피복관의 안전성 유지이다. 따라서 안전성 유지에 중요한 역활을 하는 피복재의 올바른 해석이 필요하다.
본 논문은 고속 증식로에서 연료계와 연관되어 단순화 된 1차원 모델을 제시하여 수치 해석적인 연구를 수행하였다. 이러한 연구에서 역학의 3가지 기본원칙과 소성이론과 열전도 방정식을 조합하여 변위 및 응력식이 유도하였다. 특히, 핵연료봉에서 항복조건으로 Mohr-Coulomb의 항복조건식을 사용하였다.
여러가지 관계되는 자료를 사용하여, 이전의 creep 모델과 비교하였는데, 연료봉과 피복재 사이의 접촉은 Burn-up이 큰 값에서 발생하지만, 접촉이 일어났을때 피복재의 방위각 방향의 응력은 creep 모델보다 훨씬 크다는 사실을 알 수 있다. 이것은 접촉이 발생하였을때 응력해석은 creep 보다는 소성에 의해 지배받는 다는 사실과 잘 일치한다. 그리고 주된 변수에 대한 최대 방위 각 방향의 응력의 변화도 나타내고 검토하였다.
