[发明专利]核燃料裂变破碎过程中动力学受力分析方法

权利要求书

1.UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型的动力学受力分析方法，其特征在于，模型由Zr合金基体、两个UO2芯体颗粒及包覆于UO2芯体的裂变气孔组成；

将气孔、UO2和Zr颗粒均假设为球形，故符合轴对称问题，可以简化为平面问题，为实现在LS-DYNA中施加面载荷，以球心为中心点建立薄片三维体为几何模型，厚度为0.005mm，厚度方向仅划分一层单元，进而大幅度减小有限元计算量，提升有限元求解速度；

当核燃料发生裂变过程中，孔内气体冲击压强达到峰值800MPa时，最先受到破坏的是与气孔接触的UO₂颗粒，在双孔UO₂颗粒尺度下，脆性较大的UO₂颗粒绝大部分已破碎，圆孔周围受力大小沿圆周方向基本相同；

在裂变、爆炸冲击持续作用下，原UO₂颗粒位置的孔受冲击破坏程度进一步扩大，Zr合金基体上，裂变气体沿之前初始时刻应力分布最大值的路径前进破坏，并在核燃料板发生破坏的同时，由于裂变的链式反应特性，产生多次迭代式的裂变冲击。

2.根据权利要求1所述的UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型的动力学受力分析方法，其特征在于，UO2/Zr核燃料板裂变模型为1/4圆形的扇形薄板结构。

3.根据权利要求2所述的UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型的动力学受力分析方法，其特征在于，薄板结构的厚度为0.05mm，Zr合金基体半径为40mm，UO2芯体颗粒内径为1mm、外径为5mm，并且UO2与Zr合金基体接触，裂变气孔半径为1mm并且包覆于UO2芯体内。

4.根据权利要求1所述的对UO2/Zr核燃料板裂变力学分析有限元模型的 动力学受力分析方法，当基体燃料板内存在更多的气孔条件下，初始时刻孔的圆周率先产生塑性失效和破碎，随着裂变过程进行，气体冲击持续作用下，圆心连线上易于产生应力集中，该应力集中会率先突破基体的抗压强度使其产生破坏，基体内间隙越多，产生破坏的速度越快。