Numerical Investigation of Cladding Ballooning and Burst in VVER and PWR Fuel Rods in Experiments with Various Loading Conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents the results of numerical modeling for ballooning and burst of fuel rods claddings made of domestic and foreign alloys. The integral code SOCRAT-V1/V2 is used as a means of modeling. The uncertainty analysis of the calculation results to input uncertainties of the temperature and pressure measurements was performed. The modeling results demonstrate a good qualitative and quantitative compliance with measured times of cladding failure under partial core uncovery conditions. The results of SOCRAT-V1/V2 validation evidence on the importance of performing new experiments for domestic fuel rod cladding ballooning and burst.

About the authors

K. S. Dolganov

Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: tarasovae@ibrae.ac.ru
Russia, Moscow

A. E. Tarasov

Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tarasovae@ibrae.ac.ru
Russia, Moscow

A. V. Kapustin

Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: tarasovae@ibrae.ac.ru
Russia, Moscow

D. Yu. Tomashchik

Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: tarasovae@ibrae.ac.ru
Russia, Moscow

References

  1. Perez-Feró E. et al. Experimental database of E110 Claddings under Accident Conditions, Report EK-FRL-2011-744-01/04, MTA EK, Budapest, April 2012.
  2. Hózer Z. et al. Ballooning Experiments with VVER Cladding, Nuclear Technology, 2005. 152:3. P. 273–285.
  3. Stuckert J. et al. Results of the QUENCH-LOCA Experimental Program at KIT, Journal of Nuclear Materials, 2020. P. 534.
  4. https://www.oecd-nea.org/tools/abstract/detail/nea-1799, ссылка активна по состоянию на 29.08.2022.
  5. Markiewicz M.E., Erbacher F.J. Experiments on Ballooning in Pressurized and Transiently Heated Zircaloy-4 tubes (KFK–4343). Germany, 1988.
  6. Veshchunov M.S., Kiselev A.Ye. et. al. “SVECHA” Code Package, Modeling of Core Degradation Phenomena at Severe Accidents // Proceedings of NUREG-7, 1995. V. 3. P. 1914–1929.
  7. Yamshchicov N., Boldirev A., Komarov O. The Modelling of Fuel Cladding Deformation Behavior under Severe Accident, Preprint NSI-2-93, Nuclear Safety Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 1993.
  8. Воробьев Е.В. Кинетика ползучести и неустойчивость циркониевых труб под давлением. Дис. канд. физ.-мат. наук, НИТУ МИСиС, Москва, 2019 г.
  9. Маркелов В.А. Совершенствование состава и структуры сплавов циркония в обеспечение работоспособности твэлов, ТВС и труб давления активных зон водоохлаждаемых реакторов с увеличенным ресурсом и выгоранием топлива, Дис. д.т.н., Москва, 2010 г.
  10. Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer – V&V 20, ASME, 2009.
  11. Долганов К.С., Киселев А.Е., Рыжов Н.И., Томащик Д.Ю., Филиппов М.Ф., Чалый Р.В., Юдина Т.А., Шевченко С.А., Яшников Д.А., Козлова Н.А. Оценка возможности кода СОКРАТ моделировать процессы растворения диоксидуранового топлива жидким цирконием, Атомная энергия, 2018. Т. 125. № 2. С. 79–85.
  12. Тарасов А.Е., Чалый Р.В., Томащик Д.Ю., Долганов К.С., Киселев А.Е., Семишкин В.П., Пантюшин С.И., Быков М.А. Исследование термомеханического поведения оболочек твэлов ВВЭР с помощью кода СОКРАТ/В1. – ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2019. № 2.
  13. Fuel Modelling in Accident Conditions (FUMAC). IAEA TECDOC-1889, Vienna, 2019.
  14. Stuckert J., Austregesilo H., Bals Ch., Hollands Th., Kiselev A., Tomashchik D., Yudina T. Post-test analyses of the CORA-15 bundle test with the system codes ATHLET-CD and SOCRAT, NED. 2019. T. 342. P. 320–335.
  15. Тутнов Ан.А., Тутнов Ал.А., Алексеев Е.Е. Верификация программного комплекса PULSAR+, Атомная энергия, 1997. Т. 83. № 2.
  16. Asmolov V., Yegorova L., Kaplar E., Lioutov K., Smirnov V., Prokhorov V. and Goryachev A. Development of Data Base with Mechanical Properties of Un-and Preirradiated VVER cladding, Proceed-ings of the 25th Water Reactor Safety Information Meeting, Bethesda, Maryland, USA. NUREG/CP-0162, 1998. V. 2.
  17. Афанасьев П.Г., Денискин В.П., Константинов В.С. и др. Моделирование поведения 37-ми твэльной сборки в авариях большой течи на стенде ПАРАМЕТ, Сб. трудов 2-ой Всероссийской научно-технической конференции “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”, Подольск, 2001.
  18. Соляный В.И., Андреева-Андриевская Л.Н., Бибилашвили Ю.К., Салатов А.В., Тонков В.Ю. Блокировка проходного сечения ТВС реактора ВВЭР при аварии с потерей теплоносителя. М.: Атомная энергия, 1989. Т. 66. № 6. С. 383–388.
  19. Troyanov V. et. al. Experimental study of the core structure behaviour in LOCA conditions, Proceedings of a Technical Committee meeting held in Dimitrovgrad, Russion Federation, 9–13 October 1995, IAEA-TECDOC-921. Vienna, 1996. P. 153–163.

Supplementary files


Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».