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Accès ouvert déclaré 2024 article

Numerical study of the fuel rod melting and molten material migration behavior using the MPS method

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

The catastrophic consequences of nuclear reactor core meltdowns necessitate a comprehensive understanding of fuel rod behavior during severe accidents. This study employs the moving particle semi-implicit (MPS) method to simulate fuel rod melting and molten material migration, capturing complex phenomena such as phase changes, chemical reactions, and fluid dynamics. The developed MPS code integrates models for heat transfer, eutectic reactions, and surface tension, allowing for detailed three-dimensional simulations. Validation of the code is achieved through comparisons with analytical solutions and experimental data from the FROMA experiments. Simulations of Al–Zn substitute material rods show accurate temperature responses and phase transitions, highlighting the impact of radiation heat transfer and molten pool depth on melting behavior. Additional simulations of a single rod and a 2 × 2 rod bundle in a pressurized water reactor under extreme conditions reveal the significant role of atomic diffusion. Mass transfer between the cladding and fuel pellet expands the melting area and facilitates the formation of low-melting-point substances. The high-temperature behavior of the rod bundle demonstrates characteristic patterns, including the downward migration of molten zirconium and the dissolution of unmelted cladding. Analysis of molten UO2 migration within the rod bundle channel illustrates the influence of initial temperature and volume on migration dynamics and Zr cladding dissolution rates. This study offers valuable insights into understanding and mitigating the risks associated with core meltdowns, thereby enhancing nuclear reactor safety.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Numerical study of the fuel rod melting and molten material migration behavior using the MPS method
Date Crossref
01/12/2024
Éditeur
AIP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

Fluid Dynamics Simulations and InteractionsNuclear Materials and PropertiesHigh-Velocity Impact and Material Behavior

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