01:20 2020年02月23日
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俄新社記者從俄羅斯國立核研究大學「莫斯科工程物理學院」(NRNU MEPhI)獲悉,該校科學家找到一種在燃料芯塊試驗中利用「巴西試驗」和新的強度計算公式確定核燃料強度極限的有效方法。

強度極限(抗拉強度)是採用二氧化鈾粉末生產核燃料的基本質量指標,通常該指標通過試驗比核燃料芯塊大數十倍的樣品來確定,因為核燃料芯塊本身的直徑和長度不超過6-8毫米。

標準方法無法確定這種小樣品的強度極限,所以莫斯科工程物理學院提出一種特殊的解決方案——用“巴西試驗”測試燃料芯塊。

“巴西試驗”系對側放的短圓柱進行壓縮的試驗。這種方法早已可以成功地對直徑大於50毫米、厚度在0.2-0.75毫米之間的岩石樣品進行評估,但是,未考慮到燃料芯塊樣品的中心孔。

俄羅斯國立核研究大學“莫斯科工程物理學院”力學物理系副教授弗拉基米爾·戈利採夫稱:“我們利用ANSYS軟件中的有限元法對樣品不同點的應力應變狀態進行計算分析。圓柱端面及與對稱和負荷平面相關橫截面上的應力分布均取決於燃料芯塊的中心孔。”

俄科學家發現測試核燃料強度辦法——「俄式巴西試驗」
© 照片 : NRNU MEPhI
俄科學家發現測試核燃料強度辦法——「俄式巴西試驗」
據他所說,模型材料(鑄鐵和石墨)和核燃料樣品實驗證實了分析結果。實驗時,科學家們使用了圖像數字相關法和美國VIC裝置,這種裝置可以在樣品受到負荷的過程中分析樣品表面點的位移和變形。

弗拉基米爾·戈利採夫說:“研究可以讓我們得出這樣的結論,即有可能將“巴西試驗”應用於小尺寸脆性材料樣品,並提出自己的核燃料強度計算公式。”

這項研究的成果已在第16屆“新材料:事故容錯核燃料”國際學術會議中展示,該會議由莫斯科物理工程學院材料科學物理問題教研室材料離子束處理科研小組倡議舉行。

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