WWER反应堆压力容器热–力耦合行为

作者：毛建军; 潘荣剑; 覃检涛; 赵辉; 杨冲; 郭冬旭; 石宝东; 吴璐^*

来源：精密成形工程, 2023, 15(06): 193-200.

• 压力容器
• 中子辐照
• 热–力耦合
• 有限元
• UMAT功能

目的 研究纯Fe、Fe–Cr和Fe–Ni二元体系合金及Fe–Cr–Ni三元体系合金材料压力容器在辐照条件下的热–力耦合行为。方法 选用纯Fe、Fe–36Ni和16MND5二元体系合金以及SA508–3三元体系合金材料为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立压力容器模型,基于UMAT功能将Zr–4包壳材料热源的热膨胀系数模型导入有限元软件中,模拟不同合金材料的压力容器在中子辐照和高温、高压作用下的热–力耦合行为,分别分析压力容器温度场、位移场和应力场的分布情况及随辐照时间的变化情况。结果 包壳温度由内壁向外壁依次降低,包壳内壁温度为353℃,最大温差为20℃。Fe–36Ni合金受到的最大应力为3.45 MPa,而纯铁受到的最大应力只有1.2 MPa。在中子辐照作用下温度和应力主要集中在压力容器的中心部位,而在压力容器的上下两端容易产生位移集中。结论 合金体系的不同不影响辐照作用下压力容器的温度场、位移场和应力场的分布规律。温度、位移和应力值的大小随着合金体系的改变而改变,温度场和应力场对合金体系更为敏感,即辐照作用下燃料元件的宏观力学性能对合金元素具有敏感性。

• 单位
  中国核动力研究设计院; 燕山大学