Opis projektu
Nowe elementy paliwowe na potrzeby lekkowodnych reaktorów jądrowych – modelowanie wieloskalowe i wielofizyczne
Reaktory lekkowodne wykorzystują zwykłą wodę zarówno jako chłodziwo, jak i w roli moderatora neutronów, który zmniejsza prędkość ich ruchu. Obecnie przeszło 80 % elektrowni jądrowych na świecie wykorzystuje te reaktory. Włączanie energetyki jądrowej do bardziej zróżnicowanych koszyków energetycznych wymaga przeprowadzania rozszerzonych symulacji dotyczących elementów paliwowych, w których dochodzi do reakcji rozszczepienia, by zagwarantować bezpieczeństwo reaktorów w nowych warunkach i opracować nowe, bezpieczniejsze rozwiązania. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu OperaHPC opracuje otwarte narzędzia wykorzystujące wysokowydajne systemy obliczeniowe, które pozwolą na precyzyjne, wieloskalowe symulowanie parametrów termicznych i mechanicznych elementów paliwowych w trzech wymiarach, uwzględniając mikrostrukturę materiału. Narzędzia te pozwolą na opracowanie cyfrowych bliźniaków – wirtualnych odpowiedników rzeczywistych rozwiązań, które zachowują się jak ich warianty fizyczne. Takie rozwiązanie pozwoli na rozwój badań nad nowatorskimi elementami paliwowymi.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligence
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsnuclear energy
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwaresupercomputers
- natural sciencescomputer and information sciencescomputational sciencemultiphysics
- natural sciencescomputer and information sciencessoftwaresoftware applicationssimulation software
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSystem finansowania
EURATOM-RIA - EURATOM Research and Innovation ActionsKoordynator
75015 PARIS 15
Francja
Zobacz na mapie
Uczestnicy (13)
28040 MADRID
Zobacz na mapie
75008 Paris
Zobacz na mapie
00196 Roma
Zobacz na mapie
92400 Courbevoie
Zobacz na mapie
LT-44403 Kaunas
Zobacz na mapie
55100 Lucca
Zobacz na mapie
Organizacja określiła się jako MŚP (firma z sektora małych i średnich przedsiębiorstw) w czasie podpisania umowy o grant.
20133 Milano
Zobacz na mapie
44122 Ferrara
Zobacz na mapie
Organizacja określiła się jako MŚP (firma z sektora małych i średnich przedsiębiorstw) w czasie podpisania umowy o grant.
250 68 Husinec Rez
Zobacz na mapie
56126 Pisa
Zobacz na mapie
02150 Espoo
Zobacz na mapie
100 44 Stockholm
Zobacz na mapie
1049 Bruxelles / Brussel
Zobacz na mapie
Partnerzy (4)
Organizacje partnerskie biorą udział w realizacji działania, jednak nie podpisują umowy o grant.
5232 Villigen Psi
Zobacz na mapie
Organizacje partnerskie biorą udział w realizacji działania, jednak nie podpisują umowy o grant.
1015 Lausanne
Zobacz na mapie
Organizacje partnerskie biorą udział w realizacji działania, jednak nie podpisują umowy o grant.
LL57 2DG Bangor
Zobacz na mapie
Organizacje partnerskie biorą udział w realizacji działania, jednak nie podpisują umowy o grant.
WA3 6AE Warrington
Zobacz na mapie