Abstract
A deformation model was developed to calculate the deformation of the uranium-silicide dispersion fuel (U$_3$Si-Al) elements for research reactors. The model was based on the elasto-plasticity theory and power-law creep theory. Also, isotopic swelling was assumed for the fuel meat and isotropic thermal expansion for the fuel meat and dadding. The new model calculated successfully the deformation of the fuels of HANARO and NRU (in Canada). As the most important result, it was shown that the primary deformation mechanism in the fuel meat was swelling and that in the cladding was creep. For all cases simulated, the maximum hoop stress at cladding outer surface was lass than 5MPa, probably well below the yield stress of the dadding, and finally, the volume change was predicted to be less than 10% in the whole burnup range.
연구로용 우라늄-실리사이드 분산 핵연료에서의 응력 및 변형율 분포를 계산할 수 있는 변형모델을 개발하였다. 이 변형모델은 탄소성이론 및 지수법칙 크리프이론을 기초로 한 것이며, 또한 등방 핵연료팽윤 및 열팽창을 가정하였다. 개발된 모델을 HANARO 및 카나다의 NRU 핵연료에 적용하여 본 결과 핵연료의 변형을 성공적으로 계산하는 것으로 판단되었다. 계산결과에 따르면, 연구로용 우라늄-실리사이드 분산핵연료가 연소할 때 핵연료심에서 가장 중요한 변형기구는 팽윤이며, 피복관에서 가장 중요한 변형기구는 크리프이다. 또한, 피복관에서 원주방향 최대응력은 항상 5 MPa 이하로서 항복응력보다 훨씬 낮게 유지되었다. 여기서 고려한 두 핵연료설계에 대해서 전 연소도 범위에서 핵연료봉의 부피변화는 10% 이하로 예측되었다.