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OPEn HPC theRmomechanical tools for the development of eAtf fuels

Descripción del proyecto

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Nuevos elementos combustibles para reactores nucleares de agua ligera: modelización multiescala y multifísica

Los reactores de agua ligera utilizan agua normal como refrigerante y como moderador neutrónico, que reduce la velocidad de los neutrones rápidos. Más del 80 % de las centrales nucleares del mundo utilizan estos reactores. A medida que se integran en una combinación energética más variada, se necesitan simulaciones ampliadas de los elementos combustibles, en los que se producen las fisiones, a fin de garantizar la seguridad de los reactores en estas nuevas condiciones y desarrollar nuevos conceptos de combustible con mayor tolerancia a los accidentes. El equipo del proyecto OperaHPC, financiado con fondos europeos, desarrollará herramientas de código abierto que utilicen la informática de alto rendimiento para permitir la simulación termomecánica, tridimensional, de alta fidelidad y multiescala de elementos combustibles, teniendo en cuenta la microestructura del material. Las herramientas permitirán el desarrollo de los denominados gemelos digitales, representaciones virtuales que actúan como sus homólogos del mundo real, lo que respaldará la investigación de nuevos elementos combustibles.

Objetivo

Increasing further the safety of light water nuclear reactors in the new operating conditions induced by their integration in a more varied energy mix brings many new challenges for fuel development. This calls for effective and validated tools enabling one to capture the complexity of the behaviour of fuel elements under various operation conditions from nominal to design basis accident ones.. The objective of the OperaHPC proposal is to develop open tools using High Performance Computing (HPC) enabling a full 3D high-fidelity thermo-mechanical simulation of the fuel element including the material microstructure. This will contribute to the design of so-called fuel element digital twins. This development includes an ambitious basic research program devoted to the investigation of non-linear mechanical behaviour of irradiated fuel using multiscale experiments and simulations from the atomic scale up to the material law. This will yield the detailed description of the in-pile behaviour of the fuel element and the materials data necessary for the simulation. The tools developed will be assessed against state-of-the-art 1D/3D fuel performance codes for verification, definition of boundary conditions and coupling with neutronic, thermochemical and thermohydraulic codes. Validation and uncertainty analyses will also be performed through the comparison of the results of the 3D simulations with the experimental data available from irradiation programs. The knowledge from these advanced simulations will be transferred to industrial fuel performance codes thanks to the application of new methods based on reduced order and meta models, including Artificial Intelligence. The HPC tools will finally be applied to the detailed evaluation of innovative fuel element concepts, including (enhanced) accident tolerant fuels, under transient conditions in several light water reactor designs.

Ámbito científico

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Convocatoria de propuestas

HORIZON-EURATOM-2021-NRT-01

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Régimen de financiación

EURATOM-RIA - EURATOM Research and Innovation Actions

Coordinador

COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
Aportación neta de la UEn
€ 753 920,00
Dirección
RUE LEBLANC 25
75015 PARIS 15
Francia

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Región
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 1 621 362,50

Participantes (13)

Socios (4)

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Última actualización: 28 Octubre 2022

Mi folleto

Permalink: https://cordis.europa.eu/project/id/101061453/es

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