The modeling and simulation of the thermal conductivity of irradiated U-Mo dispersion fuel: Estimation of the thermal conductivity of the interaction layer

Mistarihi, Qusai; Hwang, Jaeyoung; Ryu, Ho Jin

doi:10.1016/j.jnucmat.2018.08.014

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“…30 The HSD is described here in terms of CFPs in a matrix, but the concept is quite general and applicable to more diverse systems such as fully ceramic microencapsulated fuels and dispersion fuels. 31,32 The HSD is based on the notion of splitting a heterogeneous heat source � q into a spatial average � q h i and a fluctuation � q:…”

Section: Iib Mesoscale and Microscale Modelsmentioning

confidence: 99%

Pronghorn: A Multidimensional Coarse-Mesh Application for Advanced Reactor Thermal Hydraulics

et al. 2021

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Pronghorn, built on the opensource finite element Multiphysics Object-Oriented Simulation Environment (MOOSE), leverages state-of-the-art physical models, numerical methods, and nonlinear solvers to deliver fast-running advanced reactor T/H simulation capabilities within a modern software engineering environment. This work summarizes the physical models, multiphysics and multiscale coupling, and numerical discretization in Pronghorn with emphasis on our initial target application to pebble bed reactors (PBRs). A diverse set of applications are shown to depressurized natural circulation in the SANA experiments, forced convection in the Pebble Bed Modular Reactor, three-dimensional (3-D)/one-dimensional coupling of Pronghorn and RELAP-7 systems T/H for loop analysis in the High Temperature Reactor Power Module, and forced convection in the Mark-1 Pebble Bed Fluoride-Salt-Cooled High-Temperature Reactor. A multiphysics coupling of Pronghorn, RELAP-7, and Griffin deterministic neutronics for a gas-cooled PBR demonstrates the capability of the MOOSE framework for reactor design calculations. These applications highlight the verification and validation underlying Pronghorn's software development while emphasizing features that improve upon capabilities offered by legacy tools in areas such as 3-D unstructured meshing, physics modeling, and multiphysics coupling.

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Section: Iib Mesoscale and Microscale Modelsmentioning

confidence: 99%

Pronghorn: A Multidimensional Coarse-Mesh Application for Advanced Reactor Thermal Hydraulics

et al. 2021

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“…For the conversion of test reactors from High Enriched Uranium (HEU) to Low Enriched Uranium (LEU), either the fuel loading or fissile atom density must be increased to retain the same reactor performance. As the size of the reactors are typically fixed, high fissile density dispersion fuels consisting of U 3 Si 2 or UMo particles in an aluminum matrix have been used [52,53]. Fast reactor fuel consisting of metallic-coated fissile kernels surrounded by a "matrix" of fuel powder has also been proposed [54].…”

Section: The Interior Solid Energy Equationmentioning

confidence: 99%

Pronghorn Theory Manual

Novak

Schunert

Carlsen

et al. 2020

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“…Porém, dada a baixíssima solubilidade dos gases de fissão como Xe e Kr nessa liga, esse combustível tende a apresentar significativo inchamento, o que pode comprometer a estrutura do combustível 46 . Além disso, testes de irradiação sugerem que o crescimento da camada de interação com a matriz de alumínio é considerável, podendo provocar não só a redução da espessura do revestimento, mas também descolamento e consequente inchamento, comprometendo a condutividade térmica do EC 47 . Esse problema vem sendo contornado com a adição de silício ao revestimento de alumínio 43 .…”

Section: Objetivounclassified

Caracterização e quantificação de fases em ligas de urânio-silício para aplicação como combustível nuclear

García¹

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RESUMO GARCIA, Rafael H. L. Caracterização e quantificação de fases em ligas de urânio-silício para aplicação como combustível nuclear. 2019. 200 p. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear)-Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-IPEN-CNEN/SP. São Paulo. A segurança da operação de reatores nucleares depende dos materiais envolvidos em sua construção, pois são submetidos a variações de temperaturas em ambiente corrosivo e avarias causadas por partículas de alta energia. O combustível, que proporciona energia para o reator, possui vida útil muito menor, mas é submetido às mesmas condições. Dentre as ligas de urânio, o U 3 Si 2 é bastante utilizado em reatores de pesquisa, dada a elevada densidade de urânio, boa condutividade térmica e resistência à amorfização induzida por radiação, ao inchamento e à propagação de trincas. Porém, no processo de fabricação da liga U-Si geralmente são formadas duas ou mais fases cristalinas, com comportamentos distintos sob irradiação. Por esse motivo, a especificação do pó de siliceto de urânio utilizado no reator IEA-R1 do IPEN, e do RMB (Reator Multipropósito Brasileiro) é de, pelo menos, 80% em massa de U 3 Si 2. No entanto, as técnicas de caracterização atualmente utilizadas no controle de qualidade não permitem quantificar as fases cristalinas diretamente. Assim, esse trabalho propõe a utilização da difração de raios X (DRX), alinhada a refinamento pelo método de Rietveld para caracterização do pó de siliceto. Para tal, foram produzidas ligas de urânio contendo 33 a 67 mol% de silício, e técnicas de moagem e ajustes de refinamento foram testados. O método desenvolvido inclui cominuição em moinho vibratório e DRX com refinamento automatizado dos dados, permitindo a quantificação das fases cristalinas de maneira confiável, rápida e com mínima interferência do operador. Os resultados obtidos foram corroborados com os de técnicas como análise de imagem obtida por microscópio eletrônica de varredura (MEV), densidade e análises elementares de U e Si.

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The modeling and simulation of the thermal conductivity of irradiated U-Mo dispersion fuel: Estimation of the thermal conductivity of the interaction layer

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Pronghorn: A Multidimensional Coarse-Mesh Application for Advanced Reactor Thermal Hydraulics

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Pronghorn Theory Manual

Caracterização e quantificação de fases em ligas de urânio-silício para aplicação como combustível nuclear

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