熔鹽堆因為使用熔鹽作為冷卻劑和核燃料的載體,具有安全性、經(jīng)濟性以及不停堆換料等優(yōu)點,但同時熔鹽環(huán)境也給結構材料帶來了高溫、載荷、輻照等各方面的嚴峻考驗。與熔鹽直接接觸的結構材料主要為核石墨和高溫鎳基合金:其中核石墨構成堆芯結構腔體并為冷卻劑熔鹽提供流通通道,而鎳基合金因其具有優(yōu)異的力學性能和抗輻照脆化特性被用作一回路管道材料。本文通過實驗獲取數(shù)據(jù),建立相應的有限元模型,對形成熔鹽流通通道的堆芯石墨和回路管道合金這兩種主要結構材料展開相應力學性能分析,模擬結果與實驗數(shù)據(jù)相互驗證,從而優(yōu)化結構設計為堆芯安全提供參考。對于堆芯石墨,抗震分析是整體堆芯安全性能評估的重要環(huán)節(jié),而熔鹽和石墨密度相當,在進行堆芯結構的動態(tài)響應分析時,熔鹽和石墨的流固耦合作用不可忽視。通過相似分析確定4:1等縮比振動實驗模型,石墨磚的非線性響應看作是粘滯阻尼單自由度振動體系,并將石墨和熔鹽的流固耦合作用等效為石墨磚振動的附加質量和附加阻尼參數(shù)。石墨塊的響應按照粘滯阻尼運動方程的穩(wěn)態(tài)解擬合,發(fā)現(xiàn)附加質量和附加附阻尼與石墨塊磚之間的間隙成反比。用有限元建立單石墨層模型進行堆芯結構動態(tài)響應分析,結果表明石墨磚的最大主應力、...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 引言
        1.1.2 熔鹽堆結構材料所面臨力學分析問題
    1.2 熔鹽堆石墨流固耦合問題
        1.2.1 引言
        1.2.2 流固耦合研究方法
        1.2.3 附加質量附加阻尼計算方法
        1.2.4 熔鹽堆石墨流固耦合研究現(xiàn)狀
    1.3 回路管道蠕變問題
        1.3.1 引言
        1.3.2 蠕變基本原理
        1.3.3 管狀多軸應力蠕變研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究意義及內(nèi)容
        1.4.1 石墨堆芯流固耦合研究
        1.4.2 回路管道蠕變研究
第2章 流固耦合實驗設計
    2.1 等縮比模型的確定
    2.2 實驗平臺的搭建
    2.3 實驗數(shù)據(jù)的處理方法
    2.4 有限流固耦合理論基礎
第3章 流固耦合實驗結果及討論
    3.1 引言
    3.2 實驗步驟及結果
        3.2.1 單石墨塊振動實驗
        3.2.2 雙石墨塊振動實驗
    3.3 單石墨層有限元模型建立
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 網(wǎng)格敏感度分析
        3.3.3 邊界條件
    3.4 有限元模型結果
        3.4.1 不同振幅的影響
        3.4.2 不同頻率的影響
        3.4.3 榫直徑的影響
        3.4.4 鍵尺寸的變化
        3.4.5 石墨磚之間的間隙的影響
        3.4.6 熔鹽的影響
    3.5 本章小結
第4章 管狀蠕變實驗設計
    4.1 實驗系統(tǒng)的搭建
    4.2 實驗樣品的設計
    4.3 有限元蠕變模型理論基礎
第5章 管狀蠕變實驗結果及討論
    5.1 蠕變實驗
    5.2 微觀分析
    5.3 有限元模型
        5.3.1 二維模型
        5.3.2 三維模型
    5.4 單軸和多軸實驗對比
    5.5 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 總結
    6.2 工作展望
        6.2.1 堆芯整體抗震研究
        6.2.2 周期熱疲勞的影響
        6.2.3 蠕變疲勞的研究
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3767233