Análisis estructural de una barra de combustible nuclear gastado en caso de caída accidental

Abstract

RESUMEN: Este proyecto pretende evaluar el comportamiento mecánico de un elemento de combustible nuclear gastado en el caso de sufrir una caída accidental durante su transporte. El elemento combustible está formado por una agrupación de varillas revestidas de zircaloy que, en su interior, contienen las pastillas de material fisionable– normalmente uranio enriquecido en un porcentaje no superior al 5%. El diseño de elemento combustible en que se basa el análisis es el KWU 16x16-20, empleado en la central nuclear de Trillo. Los objetivos que busca satisfacer este trabajo principalmente son el desarrollo de un modelo numérico del elemento combustible y el estudio de la respuesta de deformación de la barra cuando ocurre la caída accidental. Con esto, se pretende inferir conclusiones acerca de la viabilidad de trabajar con un modelo realizado con elementos de tipo sólido o tipo superficie. Todo esto se realiza en el dominio del tiempo y empleando la herramienta de software, basada en elementos finitos, ANSYS Mechanical.

ABSTRACT: This project is intended to evaluate the mechanical behaviour of a spent nuclear fuel assembly in case of suffering an accidental fall during transportation. This nuclear fuel assembly consists of a group of rods which are covered by a zircalloy cladding. Inside them, there are pellets that contain fissile material – often enriched uranium no more than 5%. The design of the nuclear fuel assembly on which the analysis is based is KWU 16x16-20, used in the nuclear plant placed in Trillo. The main goals of this project are to develop a numerical model of the fuel assembly and to study the strain response when an accidental fall takes place. Having done this, conclusions on the feasibility of using solid or surface models are made. All analysis take place in the time domain, and the computer tool based on finite elements, ANSYS Mechanical, is used.