A new computer code using the finite element method, named PAP (Pellet Analysis Program), is developed for the more exact analysis of the steady-state three-dimensional thermo-mechanical behavior of the fuel rod system.
The main advantage of the present code is its ability of the more exact analysis of the fuel rod system which is in contact, and that of the cracked fuel rod system.
In the development of the code, the isoparametric finite element formulation is adopted, and the Galerkin's technique is used in the derivation of the thermal element equation, and the principle of virtual displacements is used in the derivation of the displacement element equation.
In order to validate the code, PAP, the temperature distribution of a fuel rod with no gap region and the thermoelastic stress distribution of a cylinder with a concentric circular hole are calculated and compared with the analytical solutions. Comparisons of the results predicted by PAP to the analytical solutions show quite good agreements within one to two percent errors.
The temperature distribution, deformation, and the thermoelastic stress distribution of the fuel rod system, which are calculated by PAP, show correct qualitative trends.
핵 연료 페레트와 피복관의 온도 및 응력해석을 위하여 유한요소법을 이용한 새로운 전산 코드를 개발하였다.
본 코드는 많은 계산시간과 기억용량 때문에 시도되지 않았던 3 차원적 해석을 할 수 있으며, 특히 3차원적 해석을 함으로써 접촉이 일어나거나 균열이 생긴 핵 연료봉의 온도 및 응력해석에 있어서 좀 더 나은 정확도를 얻을 수 있다.
페레르와 피복관 사이에 간격이 없는 핵 연료봉에서의 온도분포와 동심원상의 구멍을 가진 원통에서의 반경방향의 변위 및 응력분포를 구하여 각각의 해석해와 비교함으로써 코드를 입증하였다.
핵 연료 페레트와 피복관에서의 출력변화에 따른 온도분포와 변형 및 열 탄성 응력분포, 그리고 접촉이 일어났을 경우의 응력분포를 개발된 코드를 사용하여 계산하였다.
