熔盐堆结构材料力学研究与分析

发布时间：2023-03-21 20:21

　　熔盐堆因为使用熔盐作为冷却剂和核燃料的载体,具有安全性、经济性以及不停堆换料等优点,但同时熔盐环境也给结构材料带来了高温、载荷、辐照等各方面的严峻考验。与熔盐直接接触的结构材料主要为核石墨和高温镍基合金:其中核石墨构成堆芯结构腔体并为冷却剂熔盐提供流通通道,而镍基合金因其具有优异的力学性能和抗辐照脆化特性被用作一回路管道材料。本文通过实验获取数据,建立相应的有限元模型,对形成熔盐流通通道的堆芯石墨和回路管道合金这两种主要结构材料展开相应力学性能分析,模拟结果与实验数据相互验证,从而优化结构设计为堆芯安全提供参考。对于堆芯石墨,抗震分析是整体堆芯安全性能评估的重要环节,而熔盐和石墨密度相当,在进行堆芯结构的动态响应分析时,熔盐和石墨的流固耦合作用不可忽视。通过相似分析确定4:1等缩比振动实验模型,石墨砖的非线性响应看作是粘滞阻尼单自由度振动体系,并将石墨和熔盐的流固耦合作用等效为石墨砖振动的附加质量和附加阻尼参数。石墨块的响应按照粘滞阻尼运动方程的稳态解拟合,发现附加质量和附加附阻尼与石墨块砖之间的间隙成反比。用有限元建立单石墨层模型进行堆芯结构动态响应分析,结果表明石墨砖的最大主应力、...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 引言
        1.1.2 熔盐堆结构材料所面临力学分析问题
    1.2 熔盐堆石墨流固耦合问题
        1.2.1 引言
        1.2.2 流固耦合研究方法
        1.2.3 附加质量附加阻尼计算方法
        1.2.4 熔盐堆石墨流固耦合研究现状
    1.3 回路管道蠕变问题
        1.3.1 引言
        1.3.2 蠕变基本原理
        1.3.3 管状多轴应力蠕变研究现状
    1.4 本文主要研究意义及内容
        1.4.1 石墨堆芯流固耦合研究
        1.4.2 回路管道蠕变研究
第2章 流固耦合实验设计
    2.1 等缩比模型的确定
    2.2 实验平台的搭建
    2.3 实验数据的处理方法
    2.4 有限流固耦合理论基础
第3章 流固耦合实验结果及讨论
    3.1 引言
    3.2 实验步骤及结果
        3.2.1 单石墨块振动实验
        3.2.2 双石墨块振动实验
    3.3 单石墨层有限元模型建立
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 网格敏感度分析
        3.3.3 边界条件
    3.4 有限元模型结果
        3.4.1 不同振幅的影响
        3.4.2 不同频率的影响
        3.4.3 榫直径的影响
        3.4.4 键尺寸的变化
        3.4.5 石墨砖之间的间隙的影响
        3.4.6 熔盐的影响
    3.5 本章小结
第4章 管状蠕变实验设计
    4.1 实验系统的搭建
    4.2 实验样品的设计
    4.3 有限元蠕变模型理论基础
第5章 管状蠕变实验结果及讨论
    5.1 蠕变实验
    5.2 微观分析
    5.3 有限元模型
        5.3.1 二维模型
        5.3.2 三维模型
    5.4 单轴和多轴实验对比
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 总结
    6.2 工作展望
        6.2.1 堆芯整体抗震研究
        6.2.2 周期热疲劳的影响
        6.2.3 蠕变疲劳的研究
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3767233