تحلیل افت رسانندگی گرمایی سوخت پرتو دیده ی UO۲ به دلیل تولید تخلخل در میزان مصرف بالای سوخت

یکی از عامل های تغییر رسانندگی گرمایی سوخت UO۲، تخلخل به وجود آمده در سوخت حین افزایش میزان مصرف سوخت است. در میزان مصرف های بالای سوخت، ساختاری موسوم به ناحیه ی لبه (rim) که ناشی از فرایند تهی شدن شبکه ی سوخت از گاز زنون، تولید تخلخل و باز تبلور دانه های سوخت است، به وجود می آید که به نوبه ی خود رسانندگی گرمایی سوخت را دست خوش تغییر می کند. در این مقاله با استفاده از یک مدل تورم شبکه ی سوخت ناشی از گاز شکافت که در محدوده ی دما- پایین و میزان مصرف بالای سوخت معتبر است و نیز با در نظر گرفتن اثر باز تبلور ناشی از تابش دهی سوخت UO۲، تورم شبکه ی سوخت محاسبه می شود و مقدار تخلخل کل تا میزان مصرف سوخت MWd/kgU ۱۲۰ تعیین می شود. برای مطالعه ی اثر شکل گیری تخلخل بر روی رسانندگی گرمایی سوخت UO۲ تابش دیده، رابطه ی تجربی رسانندگی گرمایی هالدن انتخاب شده است که با یک ضریب تصحیح تخلخل پیشنهاد شده، ترکیب می شود. این ضریب تخلخل براساس ریخت شناسی سه فازی سوخت تابش دیده توسعه می یابد، که شامل تخلخل های بدون سهم در تورم شبکه ی سوخت و تخلخل های درشت ناشی از حباب های مرزدانه ای سهیم در تورم شبکه ی سوخت است و فرض می شود به صورت یکنواخت در ماده ی سوخت چگال، متشکل از شبکه ی سوخت UO۲ و محصول های جامد شکافت پراکنده شده باشد. با در نظر گرفتن تحول تخلخل با مصرف سوخت، کاهشی در حدود %۲۵ در رسانندگی گرمایی سوخت UO۲ در محدوده ی میزان مصرف سوخت موضعی MWd/kgU ۱۲۰ مشاهده می شود که افزایش موضعی دمای سوخت را در بر خواهد داشت.

کلیدواژه ها:

افت رسانندگی گرمایی ، سوخت پرتودیده ، تخلخل ، تورم شبکه