Predicción y análisis del mecanismo de deformación de alta porosidad en combustibles monolíticos U-10Mo a alta quemadura
Autores: Jian, Xiaobin; Zhao, Yunmei; Ding, Shurong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Porosidad
Lámina de combustible U-10Mo
Modelo de crecimiento de burbujas
Productos de fisión sólidos
Fluencia por irradiación
Comportamientos de acoplamiento termo-mecánico
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Los fenómenos de alta porosidad del foil de combustible U-10Mo aparecen en la placa de combustible monolítica U-Mo/Al bajo un alto agotamiento. En este estudio, se mejora aún más el modelo de crecimiento de burbujas basado en la fluencia del esqueleto de combustible con el efecto de intrusión de productos de fisión sólidos, multiplicando el factor de reducción en el volumen de la burbuja para obtener la presión de la burbuja. Considerando la fluencia de irradiación localmente mejorada de la región empobrecida en Mo, se lleva a cabo una simulación de los comportamientos de acoplamiento termo-mecánico de la placa de combustible monolítica L1P7A0, basada en el código de análisis de elementos finitos (FE) comercial ABAQUS. Se identifica un coeficiente de tasa de fluencia inducida por fisión de 250 x 10-22 mm3/(fisión·MPa) para la región empobrecida en Mo, con las predicciones de porosidad y la deformación del grosor del foil de combustible U-Mo que concuerdan bien con los datos experimentales. Los resultados de la investigación indican que: (1) la capacidad de fluencia del esqueleto de combustible localmente mejorada es responsable de las mayores porosidades cerca de la interfaz U-Mo/Zr; (2) la entrada de productos de fisión sólidos en las burbujas de fisión a alto agotamiento es el factor dominante que induce alta porosidad en las regiones del foil de combustible más irradiado, especialmente cerca del borde del foil de combustible que soporta las elevadas presiones hidrostáticas externas; (3) considerando el efecto de intrusión de productos de fisión sólidos, la predicción de la porosidad aumenta de ~15% a ~35% cerca del borde del foil de combustible; (4) la intrusión de productos de fisión sólidos conduce a diferencias adicionales entre la presión de la burbuja y la presión externa, y simultáneamente resulta en las contribuciones de deformación de fluencia del esqueleto de combustible reforzado al crecimiento de la burbuja.
Descripción
Los fenómenos de alta porosidad del foil de combustible U-10Mo aparecen en la placa de combustible monolítica U-Mo/Al bajo un alto agotamiento. En este estudio, se mejora aún más el modelo de crecimiento de burbujas basado en la fluencia del esqueleto de combustible con el efecto de intrusión de productos de fisión sólidos, multiplicando el factor de reducción en el volumen de la burbuja para obtener la presión de la burbuja. Considerando la fluencia de irradiación localmente mejorada de la región empobrecida en Mo, se lleva a cabo una simulación de los comportamientos de acoplamiento termo-mecánico de la placa de combustible monolítica L1P7A0, basada en el código de análisis de elementos finitos (FE) comercial ABAQUS. Se identifica un coeficiente de tasa de fluencia inducida por fisión de 250 x 10-22 mm3/(fisión·MPa) para la región empobrecida en Mo, con las predicciones de porosidad y la deformación del grosor del foil de combustible U-Mo que concuerdan bien con los datos experimentales. Los resultados de la investigación indican que: (1) la capacidad de fluencia del esqueleto de combustible localmente mejorada es responsable de las mayores porosidades cerca de la interfaz U-Mo/Zr; (2) la entrada de productos de fisión sólidos en las burbujas de fisión a alto agotamiento es el factor dominante que induce alta porosidad en las regiones del foil de combustible más irradiado, especialmente cerca del borde del foil de combustible que soporta las elevadas presiones hidrostáticas externas; (3) considerando el efecto de intrusión de productos de fisión sólidos, la predicción de la porosidad aumenta de ~15% a ~35% cerca del borde del foil de combustible; (4) la intrusión de productos de fisión sólidos conduce a diferencias adicionales entre la presión de la burbuja y la presión externa, y simultáneamente resulta en las contribuciones de deformación de fluencia del esqueleto de combustible reforzado al crecimiento de la burbuja.