Published September 1, 2019 | Version v1
Publication Open

DIONISIO 3.0: Comprehensive 3D nuclear fuel simulation through PCMI cohesive and PLENUM models

Creators

  • 1. National Institute of Industrial Technology
  • 2. National University of General San Martín
  • 3. Comisión Nacional de Energía Atómica
  • 4. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

We present a new version of the DIONISIO code, extending its capabilities to three-dimensional domains. Adding to the functionality that divides the rod in a user-defined number of segments, the user can now choose the dimensionality of the domain in which a representative pellet-gap-cladding system is solved. To achieve this, we have developed a new algorithm to simulate the contact between pellet and cladding based in Cohesive Finite Elements, a natural mode to approach this issue. We present our results testing this kind of contact element in order to validate the concept. Alongside the contact algorithm, we have included a model of the plenum domain in three dimensions, treated using an external FEM mesh created ad hoc. DIONISIO reads this mesh adapting it to the specific case to be simulated and solves the energy equation inside the plenum following specific boundary conditions. We compare the new models to selected experiments under irradiation, in normal or accident conditions, for validation, with results showing a high correlation with said experiments.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقدم إصدارًا جديدًا من شفرة DIONISIO، مما يوسع قدراتها لتشمل المجالات ثلاثية الأبعاد. بالإضافة إلى الوظيفة التي تقسم القضيب إلى عدد محدد من الشرائح من قبل المستخدم، يمكن للمستخدم الآن اختيار أبعاد المجال الذي يتم فيه حل نظام تكسية فجوة الكريات التمثيلي. ولتحقيق ذلك، قمنا بتطوير خوارزمية جديدة لمحاكاة الاتصال بين الحبيبات والكسوة القائمة على العناصر المحدودة المتماسكة، وهو وضع طبيعي للتعامل مع هذه المشكلة. نقدم نتائجنا في اختبار هذا النوع من عناصر الاتصال من أجل التحقق من صحة المفهوم. إلى جانب خوارزمية الاتصال، قمنا بتضمين نموذج لمجال الجلسة الكاملة في ثلاثة أبعاد، تمت معالجته باستخدام شبكة FEM خارجية تم إنشاؤها خصيصًا. يقرأ ديونيسيو هذه الشبكة لتكييفها مع الحالة المحددة المراد محاكاتها ويحل معادلة الطاقة داخل الجلسة المكتملة باتباع شروط حدودية محددة. نقارن النماذج الجديدة بتجارب مختارة تحت الإشعاع، في الظروف العادية أو الحوادث، للتحقق من صحتها، مع نتائج تظهر ارتباطًا كبيرًا بالتجارب المذكورة.

Translated Description (French)

Nous présentons une nouvelle version du code DIONISIO, étendant ses capacités aux domaines tridimensionnels. En plus de la fonctionnalité qui divise la tige en un nombre de segments défini par l'utilisateur, l'utilisateur peut maintenant choisir la dimensionnalité du domaine dans lequel un système représentatif de revêtement de pastilles est résolu. Pour y parvenir, nous avons développé un nouvel algorithme pour simuler le contact entre la pastille et la gaine basé sur les éléments finis cohésifs, un mode naturel pour aborder ce problème. Nous présentons nos résultats testant ce type d'élément de contact afin de valider le concept. Parallèlement à l'algorithme de contact, nous avons inclus un modèle du domaine de plénum en trois dimensions, traité à l'aide d'un maillage FEM externe créé ad hoc. DIONISIO lit ce maillage en l'adaptant au cas spécifique à simuler et résout l'équation d'énergie à l'intérieur du plénum en suivant des conditions limites spécifiques. Nous comparons les nouveaux modèles à des expériences sélectionnées sous irradiation, dans des conditions normales ou accidentelles, pour validation, avec des résultats montrant une forte corrélation avec lesdites expériences.

Translated Description (Spanish)

Presentamos una nueva versión del código DIONISIO, ampliando sus capacidades a dominios tridimensionales. Añadiendo a la funcionalidad que divide la varilla en un número definido por el usuario de segmentos, el usuario ahora puede elegir la dimensionalidad del dominio en el que se resuelve un sistema de revestimiento de brecha de pellets representativo. Para lograr esto, hemos desarrollado un nuevo algoritmo para simular el contacto entre el pellet y el revestimiento basado en Cohesive Finite Elements, un modo natural para abordar este problema. Presentamos nuestros resultados probando este tipo de elemento de contacto con el fin de validar el concepto. Junto con el algoritmo de contacto, hemos incluido un modelo del dominio plenum en tres dimensiones, tratado utilizando una malla FEM externa creada ad hoc. DIONISIO lee esta malla adaptándola al caso específico a simular y resuelve la ecuación de energía dentro de la cámara impelente siguiendo condiciones de contorno específicas. Comparamos los nuevos modelos con experimentos seleccionados bajo irradiación, en condiciones normales o accidentales, para su validación, con resultados que muestran una alta correlación con dichos experimentos.

Files

CONICET_Digital_Nro.a29ead3e-479b-404e-b203-b36204387b82_A.pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:dfb4c753d1ae7cb26d95a0aa99055898
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
DIONISIO 3.0: محاكاة شاملة للوقود النووي ثلاثي الأبعاد من خلال نماذج PCMI متماسكة ومكتملة
Translated title (French)
DIONISIO 3.0 : simulation 3D complète du combustible nucléaire grâce à des modèles de cohésion et de PLÉNUM PCMI
Translated title (Spanish)
DIONISIO 3.0: Simulación integral de combustible nuclear en 3D a través de modelos PCMI cohesivos y PLENUM

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2948543400
DOI
10.1016/j.jnucmat.2019.06.005

Is supplement to
https://openalex.org/W278776829 (Other)
https://openalex.org/W2533021140 (Other)
https://openalex.org/W2333718433 (Other)
https://openalex.org/W2248096332 (Other)
https://openalex.org/W2185979355 (Other)
https://openalex.org/W2155660998 (Other)
https://openalex.org/W1984423940 (Other)
https://openalex.org/W194332638 (Other)
https://openalex.org/W184660265 (Other)
https://openalex.org/W175622703 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1134205510
  • https://openalex.org/W1488860147
  • https://openalex.org/W1510184633
  • https://openalex.org/W1535113468
  • https://openalex.org/W1563145279
  • https://openalex.org/W1573186872
  • https://openalex.org/W1968344662
  • https://openalex.org/W1974152656
  • https://openalex.org/W1974526194
  • https://openalex.org/W1980450441
  • https://openalex.org/W1981225135
  • https://openalex.org/W1982009665
  • https://openalex.org/W1988819909
  • https://openalex.org/W1989153275
  • https://openalex.org/W1990834492
  • https://openalex.org/W1993477259
  • https://openalex.org/W1995204047
  • https://openalex.org/W2000065076
  • https://openalex.org/W2000130999
  • https://openalex.org/W2002337402
  • https://openalex.org/W2007796573
  • https://openalex.org/W2012618630
  • https://openalex.org/W2013513098
  • https://openalex.org/W2019809469
  • https://openalex.org/W2021340462
  • https://openalex.org/W2027945566
  • https://openalex.org/W2035029537
  • https://openalex.org/W2044129139
  • https://openalex.org/W2056403474
  • https://openalex.org/W2069638798
  • https://openalex.org/W2081321772
  • https://openalex.org/W2082638727
  • https://openalex.org/W2087151748
  • https://openalex.org/W2088069977
  • https://openalex.org/W2094192945
  • https://openalex.org/W2097263566
  • https://openalex.org/W2104276188
  • https://openalex.org/W2113771655
  • https://openalex.org/W2116694965
  • https://openalex.org/W2148503794
  • https://openalex.org/W2158800409
  • https://openalex.org/W2251532836
  • https://openalex.org/W2260450682
  • https://openalex.org/W2591036969
  • https://openalex.org/W4213357108
  • https://openalex.org/W4292505616
  • https://openalex.org/W46765828
  • https://openalex.org/W80735681
  • https://openalex.org/W900717912