RU2016132376A

RU2016132376A - Моделирование деформации топливного элемента

Info

Publication number: RU2016132376A
Application number: RU2016132376A
Authority: RU
Inventors: Мика ХАКЕТТ; Райан ЛЭТТА; Сэмюэл Дж. МИЛЛЕР; Гари ПОВИРК; Марк УЭРНЕР; Чэн Сюй
Original assignee: ТерраПауэр, ЭлЭлСи
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2018-03-02
Also published as: EP3100274A4; US10163534B2; CN105934797A; RU2016132376A3; EP3100274A1; US20160379726A1; KR20160114089A; WO2015112984A1; JP2017505501A

Claims

1. Компьютеризованная система для моделирования топливного элемента реактора и конструкции топлива для определения их термомеханических характеристик, включающая:

процессор, соединенный с памятью, при этом память конфигурирует процессор для выполнения анализа характеристик топливного элемента, причем процессор сконфигурирован:

для оценки механических свойств топлива с компонентами с открытой пористостью и закрытой пористостью путем: (а) создания отдельных переменных для компонентов топлива с открытой пористостью и с закрытой пористостью, (b) выполнения, и для компонентов с открытой пористостью, и для компонентов с закрытой пористостью, процедуры, которая обрабатывает текущее состояние топлива и обновляет текущее состояние и силы в каждом из компонентов топлива с открытой пористостью и с закрытой пористостью, и (с) комбинирования обновлений для текущего состояния топлива и сил в топливе на основе обработки компонентов с открытой пористостью и компонентов с закрытой пористостью, согласно взвешиванию; и

для оценки свойств ползучести и распухания оболочки; при этом оцененные параметры используют в анализе характеристик топливного элемента; и

устройство вывода, сконфигурированное для обмена данными, которые описывают термомеханические характеристики топливного элемента и конструкции топлива на основе анализа характеристик топливного элемента.

2. Компьютеризованная система по п. 1, в которой механические свойства топлива оценивают с использованием модели, которая учитывает структурные свойства топлива с компонентами с открытой пористостью и с закрытой пористостью.

3. Компьютеризованная система по п. 1, в которой взвешивание регулируется посредством параметра выделения газообразных продуктов деления.

4. Компьютеризованная система по п. 1, в которой контролирующая процедура системы строит матрицу жесткости, описывающую параметры жесткости для каждого элемента при анализе характеристик топливного элемента.

5. Компьютеризованная система по п. 4, в которой процессор сконфигурирован для проведения оценки механических свойств топлива для каждого элемента при анализе характеристик топливного элемента.

6. Компьютеризованная система по п. 5, в которой процедура для обработки текущего состояния топлива проводит оценку тензора локальных напряжений на конец временного шага, определяет тензор скоростей деформации и его производные, а также оценивает пористость и ее производные.

7. Компьютеризованная система по п. 6, в которой оценку тензора локальных напряжений на конец временного шага и оценку параметров тензора скоростей деформации и пористости проводят посредством явного или неявного метода для определения изменений в параметрах топлива за этот временной шаг.

8. Компьютеризованная система по п. 7, в которой определенные изменения используют для формирования матрицы Якоби модели, при этом по меньшей мере одно из следующего: матрицу Якоби, обновленные напряжения, и обновленные переменные состояния возвращают для взвешенного комбинирования.

9. Компьютеризованная система по п. 1, в которой свойства ползучести и распухания оболочки вычисляют путем суммирования частичных скоростей деформации, ассоциированных с множеством параметров деформации.

10. Компьютеризованная система по п. 1, в которой топливный элемент реактора и конструкцию топлива изменяют на основе данных о характеристиках топливного элемента из анализа характеристик топливного элемента, указывающих на то, что конструктивные ограничения не удовлетворены.

11. Компьютеризованная система по п. 1, в которой процессор сконфигурирован для приема данных о работе топливного элемента, относящихся к топливному элементу, при этом процессор определяет необходимость замены, удаления, ремонта или перестановки топливного элемента на основе данных о работе топливного элемента.

12. Компьютеризованная система по п. 11, в которой процессор сконфигурирован для определения данных о характеристиках топливного элемента на основе данных о работе топливного элемента, при этом данные о характеристиках топливного элемента включают индикацию количества дополнительной энергии, которую можно извлечь из топлива в топливном элементе.

13. Компьютеризованный способ моделирования топливного элемента реактора и конструкции топлива для определения их термомеханических характеристик, включающий:

оценку (а) механических свойств топлива, и (b) свойств ползучести и распухания оболочки; и

передачу оцененных параметров в анализ характеристик топливного элемента для моделирования топливного элемента реактора и конструкции топлива;

при этом оценка механических свойств топлива включает:

создание отдельных переменных для компонентов топлива с открытой пористостью и с закрытой пористостью,

выполнение, и для компонентов с открытой пористостью, и для компонентов с закрытой пористостью, процедуры, которая обрабатывает текущее состояние топлива и обновляет текущее состояние и силы в каждом из компонентов топлива, с открытой пористостью и с закрытой пористостью, и

комбинирование обновлений для текущего состояния и сил в топливе на основе обработки компонентов с открытой пористостью и компонентов с закрытой пористостью согласно взвешиванию, при этом вычисляют комбинированное состояние и силы в топливе;

при этом способ также включает обмен данными, которые описывают термомеханические характеристики топливного элемента и конструкции топлива на основе анализа характеристик топливного элемента.

14. Компьютеризованный способ по п. 13, также включающий построение матрицы жесткости, описывающей параметры жесткости для каждого элемента при анализе характеристик топливного элемента.

15. Компьютеризованный способ по п. 14, также включающий проведение оценки механических свойств топлива для каждого элемента при анализе характеристик топливного элемента, при этом анализ характеристик топлива представляет собой конечно-элементный анализ.

16. Компьютеризованный способ по п. 13, в котором взвешивание регулируют посредством параметра выделения газообразных продуктов деления.

17. Компьютеризованный способ по п. 13, в котором процедура для обработки текущего состояния топлива проводит оценку тензора локальных напряжений на конец временного шага, определяет тензор скоростей деформации и его производные, а также оценивает пористость и ее производные.

18. Компьютеризованный способ по п. 17, в котором оценку тензора локальных напряжений на конец временного шага и оценку параметров тензора скоростей деформации и пористости проводят посредством явного или неявного метода для определения изменений в параметрах топлива за этот временной шаг.

19. Компьютеризованный способ по п. 18, в котором определенные изменения используют для формирования матрицы Якоби модели, при этом по меньшей мере одно из следующего: матрицу Якоби, обновленные напряжения, и обновленные переменные состояния возвращают для взвешенного комбинирования и последующей передачи в анализ характеристик топливного элемента.

20. Компьютеризованный способ по п. 13, в котором свойства ползучести и распухания оболочки вычисляют путем суммирования частичных скоростей деформации, ассоциированных с множеством параметров деформации.