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固态堆芯非对称热应力耦合试验研究

王严培 唐昌兵 李权 李涛 李晨曦 秋博文 范航 李垣明

王严培, 唐昌兵, 李权, 李涛, 李晨曦, 秋博文, 范航, 李垣明. 固态堆芯非对称热应力耦合试验研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 152-159. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0152
引用本文: 王严培, 唐昌兵, 李权, 李涛, 李晨曦, 秋博文, 范航, 李垣明. 固态堆芯非对称热应力耦合试验研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 152-159. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0152
Wang Yanpei, Tang Changbing, Li Quan, Li Tao, Li Chenxi, Qiu Bowen, Fan Hang, Li Yuanming. Research on the Coupling Experiment of Asymmetric Thermal Stress in Solid Core[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 152-159. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0152
Citation: Wang Yanpei, Tang Changbing, Li Quan, Li Tao, Li Chenxi, Qiu Bowen, Fan Hang, Li Yuanming. Research on the Coupling Experiment of Asymmetric Thermal Stress in Solid Core[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 152-159. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0152

固态堆芯非对称热应力耦合试验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0152
基金项目: 四川省自然科学基金(2023NSFSC1316、2022NSFSC1953);国家自然科学基金(12305195)
详细信息
    作者简介:

    王严培(1989—),男,博士,工程师,现主要从事燃料元件设计及性能分析方面的研究,E-mail: yanpei_wang@foxmail.com

  • 中图分类号: TL334

Research on the Coupling Experiment of Asymmetric Thermal Stress in Solid Core

  • 摘要: 非对称分布热应力耦合导致的燃料与基体相互作用是固态堆芯反应堆分析的关键问题,本研究采用数值模拟与试验相结合的方法,开发了分布式冷源和热源加载方式,对典型结构固态堆芯燃料元件开展了高温下热应力耦合模拟与试验研究。研究结果表明,试验测得的高温应变场与数值模拟结果较为接近,堆芯燃料基体在350℃温差下无失效风险,本研究建立的非对称分布式冷源和热源热应力耦合数值预测方法和试验技术能够用于固态堆芯反应堆非对称热应力分布研究,低温差下燃料元件基体无失效风险。

     

  • 图  1  燃料设计示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Fuel Design

    图  2  几何模型

    其余未标注的圆形为热源

    Figure  2.  Geometric Model

    图  3  温度计算结果

    Figure  3.  Temperature Calculation Result

    图  4  热应力计算结果

    Figure  4.  Thermal Stress Calculation Result

    图  5  冷却方案设计

    Figure  5.  Design of Cooling Scheme

    图  6  热应力耦合试验装置

    Figure  6.  Thermal Stress Coupling Test Device

    图  7  热应力DIC测量

    Figure  7.  Thermal Stress DIC Measurement

    图  8  应变测量结果

    Figure  8.  Results of Strain Measurement

    图  9  微观检测

    Figure  9.  Microscopic Results

    图  10  温差200℃时数值模拟与试验获得的应变场分布规律对比

    Figure  10.  Comparison of Strain Field Distribution between Numerical Simulation and Experiment with a Temperature Difference of 200°C

    图  11  温差为350℃时堆芯变形放大50倍后的应力云图

    Figure  11.  Stress Contour of the Core Deformation with a Magnification of 50X and a Temperature Difference of 350°C

    表  1  堆芯结构最大应变

    Table  1.   Maximum Strain of Core Structure

    温差/℃轴向应变/%面内应变/%
    501.311.29
    1001.501.58
    2501.701.98
    3501.952.35
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    表  2  温差200℃时选取点的试验和数值模拟应变及误差

    Table  2.   Strains and Errors at Selected Points in Experiment and Numerical Simulation with a Temperature Difference of 200°C

    数据点数值模拟应变/%试验应变/%误差/%
    11.4371.3128.683
    21.9931.75611.886
    31.4531.3596.469
    42.0251.78511.861
    51.4731.3558.062
    61.9871.7999.498
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-06
  • 修回日期:  2024-07-02
  • 刊出日期:  2025-02-15

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