振動充填燃料設計用機械特性モデルの検討(2)

Evaluation of mechanical characteristic design models for vibro-packed fuel (2)

高橋 正典*; 小貫 徳彦*; 浅野 林一*; 沼田 政宣*

not registered; Onuki, Norihiko*; not registered; not registered

本研究は、燃料粒子を直接に燃料被覆管へ充填するFBR振動充填燃料の研究・開発の一環として実施しており、振動充填燃料ピンの熱的・機械的挙動を適切に評価する燃料設計コードの開発を行っている。昨年度は離散要素解析(PFC計算コード)を用いて基本的な実効弾性率の計算モデルを作成した。今年度は、実機の振動充填燃料ピンは粒子充填仕様がばらつくことを考慮し、燃料ピンへの燃料粒子の充填率及び燃料粒子の粒径分布をパラメータとした解析や、荷重サイクル模擬したケース及び燃料ピン充填状態を模擬したケースの機械特性解析を実施した。粒子充填率パラメータ解析では粒子充填率が約50%約70%の範囲を設定し、粒径分布パラメータ解析では粒子粒径の標準偏差を0m200mの範囲を設定し機械特性解析を実施した。荷重サイクル付加時の機械特性挙動を解析では、応力-歪のヒステリシスループを評価し、燃料ピン充填状態を模擬した機械特性解析では中心空孔も考慮した。以上の解析結果を基にFCMI 評価用の物性式(実効ヤング率、実効ポアソン比)を提案した。

This study has been carried out as a link in the research and development of FBR vibro-packed fuel that fuel particles are compacted directly in the fuel cladding. The calculation program code for vibro-packed fuel design has been developed to analyze of the fuel thermal/mechanical performances. In last year, we investigated material design property equations for vibro-packed fuel by the distinct element method (PFC program code). In this year, considering the vibro-packed fuel pin has variable fuel particle packing conditions, we researched fuel mechanical properties using variable particle packing density and particle size distributions. Mechanical property analyses were carried out at the condition of load cycle and simulated fuel pin conditions, too. In the analysis, the particle packing density was set up approximately 50%70%, and particle size distribution was set up 0m200m. The hysteresis loop of stress - strain was investigated in the analysis of load cycle, and simulated fuel pin with center hole was investigated, too. Vibro-packed fuel's material design property equations (Effect Young's modulus, Effect Poisson's ratio) were proposed based on the above mentioned analysis results.