Festigkeitsanalysen eines HPLWR-Brennelements

Ziel dieser Arbeit ist es zu zeigen, dass der Brennelementkasten eines HPLWR-Brennelements den zu erwartenden mechanischen Belastungen standhält. Dazu wurde das kommerzielle Finite Elemente Programm ANSYS verwendet, um den Einfluss von thermisch-konvektiven Randbedingungen und Druckrandbedingungen zu untersuchen. Die ermittelten Ergebnisse zeigen eine in geometrischer Hinsicht zulässige Durchbiegung des Außenkastens infolge der aufgeprägten Temperatur- und Druckgradienten. Die Hauptursache von Einwölbungen der Kastenwände beruht auf über den Wänden anliegenden Druckdifferenzen. Sowohl die Durchbiegung als auch die Einwölbungen haben einen Einfluss auf die Massenstromdichteverteilung des Kühlmediums in den Unterkanälen und demzufolge auf dessen Aufheizung. Eine zweite Analyse hatte die Untersuchung des Einflusses von asymmetrischer Kühlmitteltemperaturverteilung zum Inhalt. Dabei zeigte sich eine Zunahme der Verformungen mit größer werdendem Temperaturgradienten. Diese Erkenntnisse gilt es bei der thermohydraulischen Auslegung eines solchen Brennelements zu berücksichtigen.

Autorentext

2005-2008 Promotion am Institut für Kern- und Energietechnik am Forschungszentrum Karlsruhe GmbH im Bereich numerische Strömungsmechanik; 2006 "Dr.-Ing. Höfler-Preis" der Fakultät für Maschinenbau; 2000-2005 Maschinenbaustudium an der Universität Karlsruhe (TH) mit den Vertiefungsrichtungen Strömungsmechanik und Thermische Turbomaschinen;