Русский / English 
?php echo $word_institute;?>
INSTITUTERESEARCHPROJECTSSCIENCE AND EDUCATIONNEWSCONTACTS
 

ТВЭЛЬНЫЙ КОД БЕРКУТ


Твэльный код БЕРКУТ предназначен для механистического описания поведения одиночного твэла контейнерного типа с таблеточным оксидным (диоксид урана или смешанное оксидное уран-плутониевое) и нитридным (мононитридное или смешанное нитридное уран-плутониевое) топливом, с газовым и металлическим подслоем в штатных, переходных и аварийных режимах перспективных активных зон реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем (БН-600, БН-800, БРЕСТ-ОД-300, СВБР-100 и др.). Разработанный код может быть использован:

  • в составе интегрального кода (ЕВКЛИД) совместно с теплогидравлическим, нейтронно-физическим и другими модулями;
  • как самостоятельный расчетный код и инструмент для решения следующих задач:
    • постановка, обоснование и сопровождение реакторных и электротермических испытаний топлива в экспериментальных твэлах;
    • анализ результатов испытаний топлива;
    • оптимизация топливной композиции и материала оболочки;
    • прогнозирование ресурсной работоспособности топлива и твэла;
  • для проведения статистических расчетов, позволяющих:
    • получить оценку влияния отклонений конструкторско-технологических параметров, неопределенностей в свойствах материалов и режимах работы реактора на термомеханическое состояние твэла;
    • провести расчетные статистические исследования для оценки разброса в состоянии твэлов а.з. быстрых реакторов;
    • определить параметры физических моделей, имеющих наибольшее влияние на результаты расчетов и требующих надежного определения.

Модели кода основаны на современных представлениях о механизмах, управляющих основными физико-химическими процессами, протекающими в твэле. Код является мультимасштабным: описываемые объекты характеризуются размерами в диапазоне от 1 нм до 1 м.

Модель расчетного кода БЕРКУТ

На микроуровне код описывает эволюцию микроструктуры топлива в масштабе топливного зерна:

  • вакансионные/межузельные поля, зарождение и рост дислокационной сетки и газонаполненной пористости;
  • генерацию продуктов деления, их радиоактивные взаимопревращения, перенос и выход из топливных зерен;
  • формирование химических соединений и фаз.

На мезоуровне модели кода описывают процессы в масштабе топливной таблетки:

  • массоперенос продуктов деления, кислорода или азота;
  • эволюцию технологической пористости и формирование столбчатых зерен;
  • выход продуктов деления за счет механизмов отдачи и выбивания.

На макроуровне код описывает термомеханическое поведение твэла как целого:

  • теплопередачу внутри твэла и теплообмен с теплоносителем;
  • распределение температуры в топливе, газовом зазоре и оболочке твэла;
  • эволюцию напряженно-деформированного состояния топлива и оболочки, механическое состояние оболочки, время и причины разгерметизации;
  • газовое давление под оболочкой, состав и активность газообразных продуктов деления  вышедших из топлива под оболочку твэла;
  • концентрации и активность газообразных продуктов деления, выходящих в теплоноситель при разгерметизации.

Модели кода, описывающие процессы в оксидном топливе, общие для реакторов на тепловых и быстрых нейтронах, валидировались с использованием обширного объема данных, имеющихся в литературе. Отдельные микроскопические параметры, как для оксидного, так и нитридного топлива фиксировались, исходя из теоретических оценок либо из данных, полученных в соответствующих частных экспериментах.

Анализ результатов моделирования кодом БЕРКУТ состояния твэлов с оксидным и нитридным топливом, облученных в РУ БН-600 и БОР-60, показал, что твэльный код БЕРКУТ корректно воспроизводит распухание топлива и оболочки, выход газообразных продуктов деления, профили пористости и концентраций продуктов деления. 

Полученные результаты позволяют ожидать, что разработанный твэльный код БЕРКУТ может использоваться не только для обоснования работоспособности твэлов, но и для повышения глубины выгорания за счет прогнозирования требуемых параметров топливной композиции и конструктивных характеристик твэла.

Моделирование эксперимента БОРА—БОРА

 

© Отделение разработки программного обеспечения для анализа безопасности АЭС


IBRAE RAN © 2013 Site map | Feedback