Development of irradiated cladding stress-strain model for LWR fuel analysis code

燃料挙動評価コードのための照射済み被覆管応力-歪みモデルの開発

太田 彰

Ota, Akira

被覆管の応力-歪みモデルは異常な過渡変化及び事故時の燃料挙動を解析するために必須のものであり、高燃焼度燃料のRIA時評価ではことに重要である。近年、ペレット最高燃焼度が60GWd/tに達する燃料の材料特性試験が実施されており、それらのデータを用いて取得データの燃焼度範囲並びにさらに高燃焼度まで適用が可能な新たな評価モデルについて検討した。塑性変形を記述する強度係数K及び歪み硬化指数nを決定するために最小2乗法によるフィッティングを行うが、この時、弾性変形と塑性変形の領域の間に中間領域の存在を仮定した。フィッティングより以下の結果が得られた;n値に対する照射の影響は、試験データの燃焼度範囲26GWd/tから58GWd/tにおいて有意でない。また、K値に対する照射の影響は、燃焼度20GWd/t以上では有意でない。

The cladding stress-strain model is essential to analyze fuel behaviors in the anticipated transients or the accidents, and it becomes especially important for evaluating the high-burnup fuel under RIA condition. Recently the material property tests have been conducted for the fuels of burnup is up to 60 GWd/t (pellet). Using these data, a new model is investigated that is applicable to this data range and up to much higher burnup. To determine the strength coefficient, K, and the strain hardening exponent, n, describing plastic deformation, a least-square fit is performed. On this occasion, the existence of intermediate region is assumed between the elastic and plastic regions. From the fittings, following results have been obtained; the effect of irradiation on the n-value is insignificant in the data range of burnup= 26-58 GWd/t. The effect of irradiation on the K-value is also insignificant after burnup exceeds 20 GWd/t.