堆芯熔融下反应堆压力容器结构失效模式探讨

利用有限元方法分析了堆芯熔融严重事故下反应堆压力容器(RPV)器壁的应力分布,探讨了RPV结构的失效模式,提出了RPV结构分层失效模型,可将RPV沿壁厚由内到外分为5个层面,即熔化区、高温蠕变主导区、压缩塑性主导区、弹性区和拉伸塑性区.分析了RPV塑性失效和高温蠕变失效的影响因素,并给出了塑性失效和高温蠕变失效的载荷条件.结果表明:内压是塑性失效的主要影响因素,随着内压增大,RPV壁内弹性层会逐渐减小,弹性层消失时对应的内压即为塑性失效的载荷条件;在蠕变条件下,当内压达到一定值后,截面塑性区、蠕变应变和塑性应变迅速增大,RPV达到极限状态,此时的内压即为高温蠕变失效的载荷条件.