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热管堆堆芯基体结构高温力学行为分析

田俊 苏东川 李辉 熊夫睿 刘长军 毕鹏华 谈建平

田俊, 苏东川, 李辉, 熊夫睿, 刘长军, 毕鹏华, 谈建平. 热管堆堆芯基体结构高温力学行为分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(1): 217-221. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0217
引用本文: 田俊, 苏东川, 李辉, 熊夫睿, 刘长军, 毕鹏华, 谈建平. 热管堆堆芯基体结构高温力学行为分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(1): 217-221. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0217
Tian Jun, Su Dongchuan, Li Hui, Xiong Furui, Liu Changjun, Bi Penghua, Tan Jianping. Mechanical Behavior Analysis of Heat Pipe Reactor Core Matrix Structure at High Temperature[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(1): 217-221. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0217
Citation: Tian Jun, Su Dongchuan, Li Hui, Xiong Furui, Liu Changjun, Bi Penghua, Tan Jianping. Mechanical Behavior Analysis of Heat Pipe Reactor Core Matrix Structure at High Temperature[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(1): 217-221. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0217

热管堆堆芯基体结构高温力学行为分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0217
详细信息
    作者简介:

    田 俊(1992—),男,工程师,现主要从事反应堆结构力学设计工作,E-mail: tianjunhd@163.com

  • 中图分类号: TL429

Mechanical Behavior Analysis of Heat Pipe Reactor Core Matrix Structure at High Temperature

  • 摘要: 为研究热管堆堆芯基体结构高温下的热应力失效行为,以简化的多孔基体结构为研究对象,结合Megapower 5 MW(热功率)热管堆的设计参数,制定了正常工况和异常工况2种工况下的高温试验方案,其中异常工况考虑了单根热管失效。宏观检测结果显示基体结构未发生明显的变形与失效,结合数值分析方法获得了基体结构在2种工况条件下的温度分布和应力-应变响应,进一步说明了在试验条件下基体结构并不会发生静强度失效和塑性垮塌失效。本研究为明确热管堆堆芯基体结构的强度设计准则奠定了基础。

     

  • 图  1  基体结构试样

    Figure  1.  Matrix Structure Sample

    图  2  试样热电偶及引伸计布置图

    T1~T4、T3′—温度测量点;LVDT1~LVDT4—引伸计测量点

    Figure  2.  Layout of Sample Thermocouple and Extensometer

    图  3  正常工况下试样温度变化

    Figure  3.  Temperature Change of Sample under Normal Condition       

    图  4  异常工况下试样温度变化

    Figure  4.  Temperature Change of Sample under Abnormal Condition

    图  5  基体结构网格模型

    Figure  5.  Matrix Structure Grid Model

    图  6  基体结构温度分布云图

    Figure  6.  Temperature Distribution of Matrix Structure

    图  7  基体结构测点温度有限元结果与试验结果对比

    Figure  7.  Comparison between Temperature Finite Element Results and Test Results of Measuring Points of Matrix Structure

    图  8  基体结构Von Mises应力分析结果

    Figure  8.  Von Mises Stress Analysis Results of Matrix Structure       

    图  9  100 h蠕变后Von Mises应力分析结果

    Figure  9.  Von Mises Stress Analysis Results after 100 h Creep

    表  1  316H材料各元素成分实测结果

    Table  1.   Measured Element Content of 316H

    元素 C Cr Ni Mo Mn
    质量分数/% 0.046 17.32 12.20 2.48 2.48
    元素 S P Si Co Fe
    质量分数/% <0.0010 0.0094 0.41 <0.01 余量
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    表  2  正常工况下试验前后基体结构尺寸 单位:mm

    Table  2.   Matrix Structure Size Before and After Test under Normal Condition

    状态 中心孔
    直径
    内圈热
    孔直径
    外圈冷
    孔直径
    外圈热
    孔直径
    试样
    直径
    试验前 18.01 18.02 18.00 18.02 97.33
    试验后 17.98 17.99 18.00 18.00 97.45
    下载: 导出CSV

    表  3  异常工况下试验前后基体结构尺寸 单位:mm

    Table  3.   Matrix Structure Size Before and After Test under Abnormal Condition

    状态 中心孔
    直径
    内圈热
    孔直径
    外圈冷
    孔直径
    外圈热
    孔直径
    试样
    直径
    试验前 18.02 18.03 18.02 18.03 97.34
    试验后 17.95 17.96 17.99 18.02 97.45
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-06
  • 修回日期:  2022-11-16
  • 刊出日期:  2023-02-15

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