Optimización del Cálculo de Propiedades Termomecánicas de Internos de Reactor Utilizando el Código TEG V.0.1

Abstract

El código TELAGEN v.0.1 vincula las propiedades del cristal simple con propiedades macroscópicas homogeneizadas de sólidos policristalinos como el tensor de constantes elásticas y el de dilatación térmica, utilizando información microestructural del material como la textura cristalográfica y morfológica. Este se utiliza para ajustar modelos fenomenológicos macroscrópicos más simples que dependen de variables del reactor. Estas propiedades se obtienen por medio de métodos de homogeneización como Hashin Strikman (Z, Hashin, S. Shtrikman, S J. Mech. Phys. Solids. 11:127-140 (1963)) y autoconsistente, véase Ponte Castañeda y Willis (P. Ponte Castañeda y J. Willis, J. Mech. Phys. Solids. 43(12):1919-1951 (1995)). El paso limitante, respecto al costo computacional, es el cómputo del tensor de Hill (R.Hill, J. Mech. Phys. Solids. 13:89-101 (1965)) efectivo. Las expresiones clásicas del tensor de Hill involucran el cómputo de una integral doble. Aplicando un cambio de variable adecuado se puede computar una de las integrales como el cociente de funciones polinómicas, haciendo uso del teorema de los residuos de Cauchy, véase Masson (R, Masson, Int. J. Solids Struct. 45:757-769 (2008)). De esta forma se reduce drásticamente el tiempo de cálculo numérico del tensor de Hill. En este trabajo se realiza una implentación optimizada del tensor de Hill efectivo utilizando la mencionada formulación. El desarrollo realizado se valida frente a soluciones analíticas y soluciones numéricas disponibles para diferentes relaciones de aspecto de inclusión y anisotropías del medio efectivo equivalente. Finalmente, la implentación realizada se incorpora en el código TELAGEN v.0.1 y se aplica al cálculo de propiedades efectivas térmicas y elásticas en aleaciones de zirconio de internos de reactor nucleares.