高温气冷堆石墨构件断裂性能数值研究

为探究球床模块式高温气冷堆(HTR-PM)石墨堆内构件抗断裂破坏特性,提供石墨堆内构件设计和完整性评估的依据,利用经实验验证的基于内聚力模型的扩展有限元方法(XFEM)对球床模块式高温气冷堆侧反射层石墨砖的燕尾键-键槽结构进行了断裂性能的模拟分析,并对石墨断裂参数及几何尺寸等参数进行了敏感性分析。模拟结果显示:该石墨砖燕尾键-键槽结构的最大失效载荷P max为50.7 kN,且随圆角半径而增大;P max对石墨材料抗拉强度敏感,圆角越大越敏感,对材料断裂功、杨氏模量敏感度较小,但随着结构圆角变小变得相对更敏感,对泊松比几乎不敏感。分析结果与文献预测及实验结论具有较好的一致性。本文研究能对其他类型反应堆(如熔盐堆和快堆)的石墨构件断裂性能分析评价提供参考。