UO<,2>芯块成型过程的有限元模拟分析

摘要

UO<,2>芯块是核燃料元件的核心部件,采用冷压成型方法制备生坯。生坯沿其高度方向上的密度分布,对于制备密度均匀和形状尺寸稳定的烧结芯块有着重要影响,而密度均匀、形状尺寸稳定的芯块是燃料组件正常安全运行的重要条件之一。rn 采用有限元分析软件MSC.MARC对生坯压制成型过程进行了模拟分析。系统地研究了同一载荷下单向压制和双向压制工艺得到的生坯密度、应力应变分布规律,粉末在成型过程中的运动情况以及摩擦系数对生坯密度分布的影响。结果显示:由于粉末与模壁和冲头的摩擦作用不同,使粉末在径向和轴向的流动不均匀,从而造成了生坯密度分布的不均匀;单向和双向压制方式都存在局部高密度区和低密度区,两种压制方式下的高密度区都位于与冲头接触的边缘部分,低密度区在单向压制方式下位于生坯的底部边缘,双向压制方式下位于生坯的中部;两种压制方式下,高密度区域与高应力区域相对应,低密度区域与低应力区域相对应;在相同的载荷条件下,采用双向压制方式能够获得密度更均匀的生坯。rn 通过分析可为UO<,2>芯块压制成型工艺、模具设计以及选取设备调试参数等方面提供可靠的理诊依据。