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2-49 CFBR-II 堆爆发脉冲时堆体构件应力响应计算邱 东应力判据是脉冲运行时脉冲堆的最终安全判据。通过理论计算给出堆体构件应力响应随脉冲特性参数（如脉冲产额等）的变化规律，一方面可以指导实验研究工作的开展，另一方面还可以弥补应力实验测量中的不足。 针对 CFBR-II快中子脉冲反应堆目前应力理论分析中存在的问题，提出一种替代常用的“时间耦合计算”方法，把中子通量计算、中子动力学方程计算和热弹性力学计算分开处理，用M.C.方法计算构件的中子通量相对分布，用基于实验数据的热加载关系式计算构件的温升，用有限元方法计算相应构件的应力应变分布。三者的耦合方式是：在热加载关系式中引入中子通量相对分布，在有限元计算中引入由热加载关系式计算得到的温度响应。在推导热加载关系式时，充分考虑了脉冲堆的实验运行情况，关系式中的主要输入参数均可由实验直接测得，便于理论计算与实验结果的比较。根据 CFBR-II堆的具体情况，构建了一个二维计算模型。在计算温度及应力响应时，选取了模型中的4种主要构件，分别是浓缩铸造铀半球壳、浓缩铸造铀圆柱、浓缩铸造铀圆环和浓缩铸造铀圆盘。计算时，以实验实测参数－脉冲产额或称总裂变数作为输入参数，总裂变数从1.0´1016变化到3.0´1016，每间隔2.0´1015裂变计算一点，计算结果主要是10个关键节点的温升和应力应变的时间响应以及部分空间响应，此外还考虑了约束条件、材料性能参数变化对计算结果的影响。计算结果表明：把中子通量计算、中子动力学方程计算和热弹性力学计算分开处理的计算思路是可行的，对于结构复杂的模型，其计算结果较时间耦合计算方法得到的结果更为合理；在这种模型下，脉冲运行时，最大应力发生在位于反应堆中心附近、厚度约为3mm的浓缩铸造铀圆环的边缘；半球壳模型的切向应力远大于径向应力，球壳赤道切面边缘处有应力集中，但不大，应力集中系数为1.18；当单次脉冲产额大于1.6´1016时，构件的动态震荡效应开始明显起来，但对于总裂变数小于3.0´1016的脉冲，由于材料温升不高，其性能参数变化并不明显，对计算结果的影响也不大；约束条件对计算结果的影响视情况有所不同，“点约束”基本没有影响，但“面约束”效果明显，对圆环模型，当考虑与圆盘模型全接触时，圆环外壁的环向应力要大约31%。 由于快脉冲堆脉冲持续时间极短，约数百微秒，因此整个计算过程中没考虑热传导，此外，模型的简化以及约束条件考虑得不够充分等，都会对计算结果产生一定影响。 |