Abstract
We consider the uncertainty in the elastic buckling formula for a thin tube. We take into account the measurement uncertainty of Young's modulus and Poisson's ratio and the tolerance of the tube thickness and diameter. Elastic buckling must be prohibited for a thin tube such as a nuclear fuel rod that must satisfy a self-stand criterion. Since the predicted critical buckling pressure overestimated that found in the experiment, the determination of the minimum safety factor is crucial. The uncertainty in each parameter (i.e., Young's modulus, Poisson's ratio, thickness, and diameter) is mutually independent, so the safety factor is evaluated as the sum of the inverse of each uncertainty. We found that the thickness variation greatly affects the uncertainty. The minimum safety factor of a thin tube of Zirconium alloy is evaluated as 1.547 for a thickness of 0.87 mm and 3.487 for a thickness of 0.254 mm.
얇은 관 탄성좌굴 공식의 불확실성을 고려하기 위해, 공식을 구성하는 파라미터인 튜브재료의 탄성계수, 푸아송 비, 튜브 두께 및 지름의 불확실성을 분석하였다. 본 연구는 원자로에서 연소되는 핵연료봉과 같이 사용 중 함몰을 엄격히 방지하고 있는 얇은 관의 설계신뢰도를 향상시키는 데에 중요하다. 분석 방법은 각각의 파라미터가 변화할 수 있는 범위를 충분히 포함할 수 있는 최소의 탄성좌굴 안전율을 구하고 이를 선형적으로 합하여 최종의 최소안전율을 구하였다. 최소 안전율에 가장 큰 영향을 미치는 파라미터는 관의 두께로 나타났다. 두께가 얇을수록 더 큰 최소안전율이 필요하며 예로 적용한 지르코늄 합금관의 경우, 두께가 0.254 와 0.87 mm 일 때 최소안전율은 각각 1.547 과 3.487 로 나타났다.
