石墨堆芯结构在地震激励下动态响应的数值模拟

模块化高温气冷堆（HTR-PM）石墨堆芯结构是多体结构,其动态特性研究是复杂的非线性问题。国内外开展了一系列研究,未能较好解决。为了分析该非线性结构的动态特性,本文介绍一种数值模型,将石墨砖和碳砖简化为质点,各部件的接触简化为连接器单元,通过碰撞试验拟合获取连接器参数。数值模型计算的位移基本同1∶1双层四砖石墨组件试验位移时程结果吻合。分析证明,模型对参数不敏感,计算结果准确高效。因此,可将此模型用于石墨堆芯结构的位移分析。     

IG-11石墨材料断裂韧性数值模拟研究

通过使用基于内聚力模型（CZM）的扩展有限元方法（XFEM）对单边切口梁的三点弯曲试验进行数值模拟来研究核级石墨IG-11断裂韧性的尺寸效应,试验和分析中考虑了试样整体尺寸和厚度变化,并对数值分析中的材料断裂参数进行了敏感性研究。模拟所得断裂韧性范围为0.90～1.10 MPa•m^1/2,这与试验所测得的0.82～1.27 MPa•m^1/2接近。模拟结果表明,材料断裂功对数值分析的影响较小,而材料断裂时的抗拉强度对数值分析的影响较大;另外,核石墨的断裂韧性（K_IC）存在明显的尺寸效应,随模拟试样整体尺寸的增大,断裂韧性增大,最终趋于一定值。这与现有文献中的尺寸效应模型所得到的预测值以及试验结果吻合得较好。但试样厚度则对K_IC的变化无明显影响。     

石墨堆芯结构抗震研究

具有石墨堆芯结构的反应堆类型包括生产堆、石墨水冷反应堆、气冷堆、高温气冷堆等。具有多体结构的石墨堆芯结构在地震激励下表现出与一般土木结构、金属焊接结构或螺栓连接结构所不同的特性。本文综述了在反应堆发展的四个阶段中,不同时期不同国家对石墨堆芯结构抗震的研究方法及成果。气冷堆发展的初期,石墨结构的整体特性研究很少,尚不能满足我们国家建造示范电站的需要。本文阐述了我国在设计、建造和运行HTR-10过程中关于石墨结构抗震的研究思路,并且介绍了HTR-PM项目研究进展以及今后将开展的侧反射层相似理论模拟研究。     

HTR-PM侧反射层结构相似模型抗震试验与分析

采用石墨键榫系统连接固定的HTR-PM堆芯在地震下表现出非线性特征。为研究HTR-PM堆芯的非线性响应,清华大学核能与新能源技术研究院开展了堆芯侧反射层结构的1∶3相似模型抗震试验。试验模型由石墨砖、碳砖、石墨圆榫、方键和燕尾键组成。试验分下筒无球、下筒有球和全模型有球3种工况。每种工况分别施加白噪声、OBE、SSE等多种载荷。通过试验获得了侧反射层模型的模态、加速度动态响应、位移动态响应等结果。试验加载符合安全标准,堆内构件在地震载荷下的完整性得到验证。