2017年第4期（总第232期）
doi:10.3969/j. issn. 1009 3230. 2017.04. 002
应用能源技术
5
基于ANSYSWorkbench的环形燃料元件强度分析方法
王妍妍
（中国原子能科学研究院，北京102413）
摘要：环形燃料元件具有内、外双层包壳，冷却剂同时从内、外两侧冷却燃料元件。在反应堆中，正常运行时内外热流密度差异、局部燃耗差异等可能使环形燃料元件内、外包壳出现不均匀的轴向伸长，这种伸长差异通过端塞的约束，会使包壳在端塞附近产生应力集中，甚至导致强度破坏。应用有限元仿真平台ANSYSWorkbench分析环形燃料元件在内、外包壳轴向伸长不均情况下的变形与应力分布，得出该结构下内、外包壳允许的伸长差限值。为环形燃料元件强度失效分析提供一种可行方法，同时也为进一步结构优化提供依据。
关键词：环形燃料元件；ANSYSWorkbench；包壳伸长：强度分析
中图分类号：TL352.2
文献标志码：B
文章编号：10093230(2017)04-0005-04
StrengthAnalysisMethodforAnnularFuelElementBased
onANSYSWorkbench
WANGYan-yan
(China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China)
Abstract: Annular Fuel is consist of two claddings which can cooled from the intermally and extemally. In the reactor, different heat flux or local bum up from the internally and extemally may contribute to different axial growth of inner and outer claddings. This growth difference can cause stress concentration even strength failure. Using the finite element software ANSYS Workbench to analysis the mechanical performance under different axial growth conditions, this paper had obtained the ultimate allowable growth difference of annular fuel element. This paper provided a feasible method of strength failure analysis on annular fuel element and a theory basis of structure optimization.
Key words: Annular fuel; ANSYS Workbench; Cladding axial growth; Strength analysis
引言 0
环形燃料是一种新型燃料元件，可以在保持或增进现有反应堆安全性的前提下，提升反应堆功率20%~50%，显著提高核电厂的经济性。因此，环形燃料已成为目前压水堆先进燃料的主要发展趋势之一[1-3]。环形燃料元件由双层锆合金包壳、环形UO,芯块以及上、下端塞构成，冷却剂
收稿日期：2017-0311
修订日期：2017-0328
作者简介：王妍妍（1988-），女，大学本科，中国原子能科学
研究院、核能科学与工程。
万方数据
可同时从内、外两侧冷却燃料元件。图1为环形燃料元件与棒状燃料元件横截面示意图。
>冷却剂、燃料芯块一包壳间隙一
棒状燃料元件
环形燃料元件
图1环形燃料元件与棒状燃料元件模载面示意图
在反应堆中，燃料元件处于高温、高压和强中