-
شماره ركورد
24336
-
شماره راهنما
MEC3 24
-
نويسنده
زارع نجف ابادي، مهدي
-
عنوان
تعيين چقرمگي شكست و طول بحراني ترك در ميله سوخت Zr-1Nb
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
-
دانشكده
فني و مهندسي
-
تاريخ دفاع
1403/10/30
-
صفحه شمار
91 ص.
-
استاد راهنما
دكتر مهرداد پورسينا
-
كليدواژه فارسي
چقرمگي شكست , ميله سوخت Zr-1Nb , تردي هيدروژني , اثرات دما , طول بحراني ترك , استاندارد ASTM E 1820 , روش اجزاي محدود
-
چكيده فارسي
يكي از اجزاي اصلي مجتمع¬هاي سوخت، ميله سوخت بوده كه در محيط رآكتور تحت شرايط خاصي بهلحاظ دمايي و نيرويي قرار دارد. از طرف ديگر وجود ترك در ميله¬هاي سوخت اجتنابناپذير بوده و براي اطمينان از صحت عملكرد ميله سوخت لازم است تا ابعاد مجاز ترك تحت شرايط كاري آن در محيط رآكتور و محدوده دمايي C25° تا C300° تعيين گردد. همچنين وجود اتم¬هاي هيدروژن در آب رآكتور و نفوذ اين اتمها به ساختار ميله سوخت، باعث تشكيل هيدريدهايي شده كه اين هيدريدها محلي براي شروع و رشد ترك هستند. بنابراين براي تعيين ابعاد مجاز ترك لازم است تا در ابتدا چقرمگي شكست ميله سوخت بهصورت تابعي از دما و تردي هيدروژني محاسبه گردد. در اين پژوهش با استخراج نمونه¬هاي آزمون از شمش¬هاي زيركونيومي مطابق با الزامات استاندارد ASTM E1820 و انجام آزمون¬هاي كشش براي نمونه¬هاي خام و هيدروژندهي شده، چقرمگي شكست ميله سوخت Zr-1Nb براي دماهاي مختلف محاسبه مي¬گردد. با توجه به نتايج بهدست آمده مي¬توان گفت كه با افزايش دماي آزمون و تسهيل در تشكيل ناحيه پلاستيك نوك ترك، چقرمگي شكست ميله سوخت خام، از 249 كيلوژول بر مترمربع در دماي محيط به 342 كيلوژول بر مترمربع در دماي °C300، افزايش مييابد. همچنين در دماي محيط با نفوذ هيدروژن به ساختار ميله سوخت و تشكيل هيدريدها، رفتار ميله سوخت از يك ماده نرم و انعطافپذير به يك ماده ترد تغيير يافته و چقرمگي شكست آن از 249 كيلوژول بر مترمربع براي نمونه خام به 28 كيلوژول بر مترمربع براي نمونه هيدروژندهي شده كاهش مي¬يابد. همچنين در اين پژوهش طول بحراني ترك در ميله سوخت با استفاده از روش تحليلي و اجزاي محدود محاسبه مي¬گردد. نتايج بهدست آمده توسط هر دو روش بيانگر اين موضوع است كه طول بحراني ترك براي ميله سوخت هيدروژندهي شده در كليه دماهاي آزمون كمتر از مقدار متناظر براي ميله سوخت خام است. در اين خصوص با توجه به نتايج روش اجزاي محدود، طول بحراني ترك براي ميله سوخت خام در دماي محيط 0/19 ميليمتر بوده كه با تشكيل هيدريدها، طول بحراني ترك به 7/13 ميليمتر كاهش يافته است.
-
كليدواژه لاتين
Fracture toughness , Zr-1Nb cladding tube , Hydrogen embrittlement , Temperature effect , Critical crack length , ASTM E1820 standard , Finite element method
-
عنوان لاتين
Fracture Toughness and Critical Crack Length Determination of Zr-1Nb Fuel Cladding Tube
-
گروه آموزشي
مهندسي مكانيك
-
چكيده لاتين
One of the main components of fuel assemblies is the cladding tube, which is subjected to special thermal and loading conditions in the reactor. On the other side, presence of cracks in cladding tubes are unavoidable and in order to ensure the correct operation of the fuel rod, it is necessary to determine the permissible dimensions of the crack under its working conditions in the reactor and temperature ranges between 25°C to 300°C. Also, the presence of hydrogen atoms in the reactor water and the penetration of them into the structure of the fuel rod has caused the formation of hydrides, which are a place for initiation and growth of cracks. So, the fracture toughness of cladding tube should be evaluated as a function of temperature and hydrogen embrittlement in order to determine allowable crack length. In this research, fracture toughness of Zr-1Nb cladding tube for different temperature is determined with extracting sample test from zirconium billets according to requirements of ASTM E1820 standard and doing tension tests for as-received and hydrided samples. According to the results, with increasing in temperature test and facilitating in formation of plastic zone at the crack tip, the fracture toughness of as-received cladding tube increases from 249 KJ⁄m^2 at ambient temperature to 342 KJ⁄m^2 at 300°C. Also, at ambient temperature with penetration of hydrogen to cladding tube structure and formation of hydrides, the behavior of material alters from a ductile material to a brittle one and the fracture toughness decreases from 249 KJ⁄m^2 for as-received samples to 28 KJ⁄m^2 for hydride ones. Also, in this research, the critical crack length of cladding tube is determined using analytical and finite element method. According to the results of both methods, the critical crack length for hydrided material is lower than the corresponding value for as-received material at all test temperatures. As an example, according to results of analytical method the critical crack length for as-received cladding tube is 19.0 mm at ambient temperature, which with formation of hydrides this value decreases to 13.7 mm.
-
تعداد فصل ها
5 فصل
-
لينک به اين مدرک :