Zr-4合金板材真空退火温度场的数值模拟

分析Zr-4合金板材真空退火过程中的传热方式,计算锆合金板材径向传热系数,利用ABAQUS对Zr-4合金板材退火温度场进行数值模拟,分析工装夹具对锆合金板材退火的影响,结果表明,工装夹具能改善锆合金板材温度场分布均匀性,使锆合金板材温度分布的最高温差由70 ℃降低至35 ℃,升温过程更加稳定,并且数值模拟结果与实测结果有较好的一致性。     

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。     

FeCrAl和Zr-2燃料包壳在中子辐照下的热力响应模拟

选用FeCrAl合金中具有代表性的C35M合金为研究对象,建立小型燃料棒模型,基于用户材料子程序（UMAT）,将C35M合金的辐照蠕变模型嵌入子程序中,通过有限元软件ABAQUS计算了其在中子辐照下的热力耦合行为。选用Zr-2合金作为对比,分析了包壳的温度场、应力场、位移场以及间隙距离随时间的演变。结果表明,2种合金的温度场、应力场分布相同,温度分布主要受冷却剂影响,应力场则与温度、蠕变速率有关。在运行过程中,Zr-2合金以辐照生长为主,C35M合金则为辐照蠕变以及少量的热膨胀变形。Zr-2合金的间隙闭合速率远大于C35M合金,这表明C35M合金可以延长事故反应时间,但为了适应反应堆内的复杂环境,材料仍需继续优化,提高其强度以及蠕变速率。