高温剪断式触发吸收球非能动停堆装置断裂模拟研究
乔延凯
学位类型硕士
导师戴志敏
2017
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词非能动停堆 高温剪断式 Inconel 625合金 Abaqus 断裂模拟
摘要在全球普遍面临气候异常变化和资源严重短缺的危机面前,核能依靠其高效率、高安全、高清洁的特点成为国际能源领域投资的新方向与新热点。熔盐堆是第四代先进核能系统的六种备选堆型之一,凭借其经济型好、固有安全性高、防核扩散强等优点,具有良好的应用与发展前景。众所周知,安全是熔盐堆甚至核电发展的生命线,非能动停堆系统更是事故工况下核能系统的重要安全保障。为了进一步提高和增强钍基熔盐堆的安全性,尤其是其非能动安全性能,本论文依托中国科学院先导科技专项-钍基熔盐堆核能系统,结合10MW固态燃料钍基熔盐实验堆项目,对钍基熔盐堆的非能动停堆装置开展设计研究。本论文回顾了熔盐堆的发展历史,介绍了非能动停堆装置的研究现状,通过比较国内外水堆、快堆、气冷堆等多种反应堆堆型的非能动停堆装置,提出了一种新型的结构简单、非能动性能好、适用于钍基熔盐堆的高温剪断式触发吸收球非能动停堆装置,以提高钍基熔盐堆在紧急事故工况下的安全停堆能力。基于所提出高温剪断式触发吸收球非能动停堆装置,热应力断裂模拟是一个非常重要且复杂的问题,关乎整个装置的可行性与可靠性。本论文首先对热应力分析理论和断裂力学基本理论进行了介绍与说明,为后文对所设计的高温剪断式触发装置-薄壁挡板的断裂模拟奠定了理论基础。其次,依据ASME标准材料篇,利用Inconel 625合金在650~700°C力学特性发生陡降的特点,结合10MW固态燃料钍基熔盐实验堆的具体设计参数,对薄壁挡板二维结构进行详细设计、建模与优化。最后,通过Abaqus软件对薄壁挡板二维结构在紧急事故工况时不同温度变化情况下的断裂响应状态进行稳态、瞬态模拟分析。模拟结果表明,当设定温度超过650°C且持续升高时,薄壁挡板会在4~10s内发生断裂;在非事故工况下,若温度异常升高到670°C后随即降低时,薄壁挡板不会发生断裂。因此,在紧急事故工况时,设计的高温剪断式触发结构能够可靠剪断,确保及时触发非能动停堆装置,进一步提高钍基熔盐堆的安全性,为未来钍基熔盐堆非能动停堆装置的工程设计提供了重要的理论依据和工程参考。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27542
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
乔延凯. 高温剪断式触发吸收球非能动停堆装置断裂模拟研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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