Simulación de fenómenos termomecánicos en una barra combustible de un reactor de potencia en operación. - Soba, Alejandro (2002)
Se presenta el estado de avance en el desarrollo de un código de cálculo que simula algunos de los fenómenos fundamentales que ocurren en un elemento combustible de un reactor de potencia durante su quemado: distribución de temperatura, dilatación térmica, deformaciones elástica y plástica, fluencia, crecimiento por irradiación, interacción mecánica entre la pastilla y la vaina, liberación de gases de fisión, hinchado y densificación. La dilatación térmica da origen a deformaciones elástica y plástica, que describen en forma adecuada el efecto bambú. Se supone que la simetría es axial y se emplean elementos finitos cilíndricos para discretizar el problema. Para calcular el inventario de gases de fisión, se emplea un modelo de difusión que supone granos esféricos y se utiliza también el método de elementos finitos. Una vez obtenida la distribución de temperatura en el dominio de interés, se procede a resolver las interacciones elastoplásticas instantáneas para pasar posteriormente a las situaciones dependientes del tiempo como la fluencia, el crecimiento por irradiación y el relacionado con gases de fisión. Para ello se toma cada elemento finito del dominio y se resuelve el problema de difusión de los gases en un grano representativo de cada uno, multiplicando después por la cantidad de granos dentro del volumen del elemento. La presión, incrementada por los gases liberados, interactúa con el campo de tensiones. Se incluyen en el análisis la densificación y el hinchado debido a productos de fisión sólidos y gaseosos. El código se empleó para simular experimentos, en particular los experimentos MOX y los de la serie FUMEX. Se obtuvo un buen acuerdo en el cálculo de la temperatura central, la presión interna de la barra y la fracción de gases liberados.