核石墨材料特性及熔盐堆核石墨构件初步应力分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨雄 |
| 答辩日期 | 2019-06-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 授予地点 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 导师 | 曾广礼 |
| 关键词 | 核石墨 杨氏模量 热膨胀系数 中子辐照 有限元分析 |
| 英文摘要 | 核石墨作为一种重要的中子慢化材料,被广泛应用于各类反应堆中。在其服役过程中,核石墨构件的尺寸和材料特性会因快中子辐照和氧化等因素的影响而发生改变,进而影响其应力-应变状态。为能实现对反应堆的合理设计和保证堆内构件在服役过程中的稳定性和完整性,有必要在辐照条件下对核石墨构件进行有效应力评估。该项工作开展的前提是明确核石墨的各项材料参数。而核石墨是一种人造多孔脆性材料,其复杂的制备过程会在成品核石墨内部留下大量形态各异、大小不同、分布随机的孔隙,不同特征的孔隙对核石墨材料特性有不同程度的影响。在探讨核石墨材料特性时考虑到杨氏模量是决定核石墨构件应力-应变状态的直接因素,而温度梯度引起的热应力取决于热膨胀系数,因此主要探究了杨氏模量和热膨胀系数与孔隙之间的关系。另外,作为第四代先进核能系统六种候选堆型之一的熔盐堆,其核石墨构件浸没在冷却剂熔盐中,在对其进行辐照分析时,还需要考虑熔盐的影响。由于对服役过程中的构件进行在线测试难度大,关键是国内熔盐堆还处于研发阶段。因此,本论文以能对熔盐堆中的核石墨构件进行有效应力分析为宗旨,采用有限元分析方法,先探究了核石墨材料特性与孔隙之间的关系,再对熔盐堆中的核石墨构件进行了初步辐照应力分析。主要内容包括:(1)根据核石墨材料的多孔特征发展了一种逐层嵌套的多尺度模拟方法,用该方法探究了孔隙率、孔隙分布和孔隙形态对核石墨杨氏模量的影响发现核石墨杨氏模量随孔隙率增加按努森公式衰减,衰减参数与孔隙分布和孔隙形态有关。(2)用嵌套式模拟方法探究了热膨胀系数与孔隙之间的关系,并分析了核石墨热膨胀系数不随孔隙率增加发生明显变化的原因。进一步探究发现,改变孔隙形态,热膨胀系数不会发生显著变化。(3)采用一个已编写的自定义辐照材料子程序对熔盐堆中完整构件、有不同宽度预制裂纹的构件和有不同形状熔盐渗透区域的构件进行了初步应力分析,发现辐照下完整构件的应力集中会出现在构件中心位置处,而预制裂纹会使构件的应力集中位置转移至裂纹尖端,并且应力集中程度会随裂纹宽度增加。对不同形状熔盐渗透区域的分析发现相同面积的渗透区域越集中对构件应力分布的影响越大,同一种渗透区域面积越大对构件的应力分布影响也会越大。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 106 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/31268]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2011-2017年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨雄. 核石墨材料特性及熔盐堆核石墨构件初步应力分析[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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