Modelování termomechanického chování paliva během výkonových změn jaderného reaktoru

Abstract

Teoretická část diplomové práce se věnuje popisu konstrukce palivového proutku, termomechanice dlouhodobého vyhořívání a termomechanice přechodových stavů. Speciální pozornost je věnována mechanice pokrytí a odezvě palivového proutku na přechodový stav a nárůst výkonu. Následuje rešerše databáze IFPE, která shromažďuje data z experimentů zaměřených na chování palivových proutků. Z této databáze byl vybrán experiment Kola3/MIR. Diplomová práce se dále zaměřuje na seznámení s termomechanickým kódem TRANSURANUS. Kromě samotného řešiče obsahuje popis postprocesoru a preprocesoru, které jsou dodávány spolu s řešičem TRANSURANUS. Praktická část diplomové práce je rozdělena do tří částí. V první části je provedena validace a verifikace základního nastavení kódu TRANSURANUS. Validace byla provedena vůči experimentálním datům a verifikace vůči výpočtům v termomechanickém kódu FEMAXI-6. Druhá část se zaměřuje na citlivostní analýzu, jejímž cílem bylo nalézt optimální nastavení kódu TRANSURANUS, které zajistí nejlepší shodu mezi vypočítanými hodnotami a experimentálními daty. Třetí část diplomové práce se soustředí na výpočet mechanického napětí v pokrytí pro čtyři náběhy s odlišným vyhořením.

The theoretical part of the thesis describes the construction of the fuel rod, the thermomechanics of long-term burnup, and the thermomechanics of transitional states. Special attention is given to the mechanics of cladding and the response of the fuel rod to transitional states and power increases. This is followed by a review of the IFPE database, which compiles data from experiments focused on the behavior of fuel rods. The experiment Kola3/MIR was selected from this database. The thesis further focuses on familiarization with the thermomechanical code TRANSURANUS. In addition to the solver itself, it includes a description of the post-processor and pre-processor provided with the TRANSURANUS solver. The practical part of the thesis is divided into three sections. The first section involves the validation and verification of the basic settings of the TRANSURANUS code. Validation was performed against experimental data, and verification was conducted against calculations in the thermomechanical code FEMAXI-6. The second section focuses on a sensitivity analysis aimed at finding the optimal settings for the TRANSURANUS code to achieve the best agreement between calculated values and experimental data. The third part of the thesis concentrates on calculating mechanical stress in the cladding for four power ramps with different burnup levels.