نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، گروه مهندسی هسته‌ای، تهران-ایران

چکیده

ارزیابی عملکرد سوخت در شرایط حادثه یک چالش مهم در آنالیز ایمنی به شمار می‌رود. بدین منظور، کدهای محاسباتی متعددی مختص بررسی عملکرد میله سوخت توسعه یافته‌اند. این کدها به بررسی پدیده‌های حاکم بر رفتار میله سوخت در حین حادثه شامل تغییر فاز غلاف، اکسید شدن زیرکونیوم، تغییر شکل خزشی و شکست آلیاژ غلاف می‌پردازند. هدف پژوهش حاضر، بررسی عملکرد میله سوخت راکتور VVER-1000 در حین حادثه از دست رفتن خنک کننده مدار اول با استفاده از مجموعه کدهای FRAPCON-4.0 و FRAPTRAN-1.5 می‌باشد. نمونه مورد بررسی میله سوخت راکتور VVER-1000 در آزمایش IFA-650.6 است. مقایسه نتایج بدست آمده با دیگر نتایج تئوری و تجربی منتشر شده، مؤید اعتبار کد در آنالیز ترمومکانیکی میله سوخت VVER می‌باشد. علاوه بر این، نتایج شبیه سازی صورت گرفته نشان داد که علاوه بر معیارهای ایمنی فعلی در طراحی سیستم­های ایمنی حادثه LOCA لازم است شکست غلاف نیز به عنوان دیگر معیار ایمنی درنظر گرفته شود. این موضوع هم اکنون توسط کمیسیون نظام ایمنی آلمان (RSK) در تحلیل حادثه LOCA اعمال میگردد.  

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Thermo-Mechanical Analysis of VVER-1000 Fuel Rods during Loss of Coolant Accident using FRAPTRAN code

نویسندگان [English]

  • M Dehghanizadeh
  • mohsen Kheradmand
  • Gh Jahanfarnia

Department of Nuclear Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

چکیده [English]

Evaluating fuel performance in the event of an accident is an important challenge in safety analysis. To this end, several computational codes have been developed to evaluate the performance of the developed fuel rod. These codes examine the phenomena that governing the behaviour of the fuel rod during an accident include sheath phase alteration, zirconium oxidation, creep deformation, and sheath alloy failure. The aim of the present study is to investigate the performance of the VVER-1000 reactor fuel rod during an LOCA accident using FRAPCON-4.0 and FRAPTRAN-1.5 codes. The sample examined is the VVER-1000 reactor fuel rod in the IFA-650.6 test. Comparison of the obtained results with other published theoretical and experimental results confirms the validity of the code in thermo mechanical analysis of VVER fuel rod. In addition, the simulation results showed that the current safety criteria in the design of LOCA safety systems, it is necessary to consider sheath failure as another safety criterion. This is currently being addressed by the German Commission on Safety (RSK) in the analysis of the LOCA incident.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fuel rod performance
  • thermo mechanical analysis
  • FRAPCON code
  • FRAPTRAN code
  1. Daniel de Souza Gomes, Antonio Teixeira Silva, Alfredo Abe, Claudia Giovedi and Marcelo Ramos Martins, “Simulation of The Effects of the Extend Fuel Rod Burn-Up under LOCA Scenario”, International Nuclear Atlantic Conference, São Paulo, SP, Brazil, October 4-9, 2015.
  2. Ali R. Massih, Lars Olof Jernkvist, "Assessment of data and criteria for cladding burst in loss-of-coolant accidents", Quantum Technologies, SSM 2015:46, 2015
  3. Tero Manngård, Lars Olof Jernkvist, Ali R. Massih, " Evaluation of loss of coolant accident simulation tests with the fuel rod analysis code FRAPTRAN-1.4", Quantum Technologies AB, Report TR11-008V1, 2011
  4. K. J. Geelhood, W.G. Luscher, and J. M. Cuta, "FRAPTRAN-1.5: A computer code for the transient analysis of oxide fuel rods", Technical Report PNNL-19400, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington, May 2014.
  5. K. J. Geelhood, W.G. Luscher, and J. M. Cuta, "FRAPTRAN-2.0: Integral assessment", Technical Report PNNL-19400, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington, May 2016.
  6. Geelhood, K. J., W. G. Luscher, P.A. Raynaud, I.E. Porter, “FRAPCON-4.0: A computer code for the calculation of steady-state thermal-mechanical behavior of oxide fuel rods for high burnup”, PNNL-19418, Vol.1 Rev.2, 2015.
  7. Tero Manngård, Jan-Olof Stengård, "Evaluation of the Halden IFA-650 loss-of-coolant accident experiments 5, 6 and 7", Quantum Technologies, SSM 2014:19, 2014.