反應堆壓力容器斷裂力學分析研究

　　當失水事故發生時，應急堆芯冷卻系統啟動，冷水由**注射接管進入盛有高溫流體的反應堆壓力容器，接管與壓力容器連接部位及筒體下降腔區域會受到強烈的熱沖擊，從而導致非常高的拉伸應力。如果該區域由于輻照導致材料的參考溫度大大升高，且又存在內表面初始裂紋，則有可能導致反應堆壓力容器發生破壞。為了防止反應堆壓力容器因承壓熱沖擊引起災難性破壞，必須對反應堆壓力容器PTS進行深入研究。斷裂力學方法分析評價反應堆壓力容器的結構完整性的關鍵之一是確定斷裂參量。斷裂參量的計算方法包括：工程方法、試驗方法、有限元數值模擬計算方法。其中，工程方法雖然簡便易行，但往往過于保守，且費用昂貴、周期長、復現性差，在實際應用中很少采用。本文建立三維含有裂紋的模型，采用彈塑性斷裂力學有限元分析方法，計算PTS瞬態作用下的裂紋斷裂行為，并與工程方法計算結果進行比較。反應堆壓力容器堆芯筒體作為分析對象，分別采用工程方法和彈塑性斷裂力學有限元分析方法進行斷裂分析。其中，工程方法建立的有限元模型是不含有裂紋的，其裂紋是假設的，而彈塑性斷裂力學分析方法是建立了三維含有裂紋的有限元模型。彈塑性斷裂力學有限元分析技術：計算原理彈塑性斷裂力學有限元方法是采用虛擬裂紋擴展法進行J積分運算，將熱應變和初應變采用修正項加以考慮，適合于承受熱載荷的非線性材料結構的J積分和應力強度因子的計算。該方法認為，由于裂紋擴展而引起的勢能。計算模型彈塑性斷裂力學有限元方法建立真實裂紋的三維有限元模型，提取PTS瞬態作用下的裂紋**處的應力狀態，計算裂紋**處的應力強度因子。