基于流固热耦合的燃料元件包壳结构完整性分析

来源：核动力工程杂志2022年第4期北京时间：

作者：余航, 赵新文, 傅晟威, 朱康

单位：海军工程大学核科学技术学院，武汉，430033；

摘要：反应堆系统发生瞬态工况时，冷却剂温度的瞬间大幅度变化会对燃料元件包壳结构完整性造成冲击，危及反应堆安全。本文以某压水堆3×3燃料组件为对象，采用流固热耦合方法对冷水事故下燃料组件的流动换热特性和燃料元件包壳温度、变形及应力进行了三维精细化模拟。结果表明：定位格架能够增强燃料棒表面的对流换热强度；包壳变形时向与刚凸接触的一侧折弯，向与弹簧接触的一侧凸起；包壳与定位格架接触部位的温度和最大等效应力随事故时间不断增大，且最大等效应力超过了包壳材料的屈服强度，将发生强度失效，影响其结构完整性。本文研究可为反应堆燃料元件包壳瞬态工况下的完整性评价提供借鉴。

关键词：燃料元件包壳, 定位格架, 流固热耦合, 结构完整性