WWER反应堆压力容器热-力耦合行为

目的研究纯Fe、Fe-Cr和Fe-Ni二元体系合金及Fe-Cr-Ni三元体系合金材料压力容器在辐照条件下的热-力耦合行为。方法选用纯Fe、Fe-36Ni和16MND5二元体系合金以及SA508-3三元体系合金材料为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立压力容器模型,基于UMAT功能将Zr-4包壳材料热源的热膨胀系数模型导入有限元软件中,模拟不同合金材料的压力容器在中子辐照和高温、高压作用下的热-力耦合行为,分别分析压力容器温度场、位移场和应力场的分布情况及随辐照时间的变化情况。结果包壳温度由内壁向外壁依次降低,包壳内壁温度为353℃,最大温差为20℃。Fe-36Ni合金受到的最大应力为3.45 MPa,而纯铁受到的最大应力只有1.2 MPa。在中子辐照作用下温度和应力主要集中在压力容器的中心部位,而在压力容器的上下两端容易产生位移集中。结论合金体系的不同不影响辐照作用下压力容器的温度场、位移场和应力场的分布规律。温度、位移和应力值的大小随着合金体系的改变而改变,温度场和应力场对合金体系更为敏感,即辐照作用下燃料元件的宏观力学性能对合金元素具有敏感性。