原创《采用新型燃料组件后反应堆压力容器抗脆断分析》：关于免费压力容器论文范文在这里免费下载与阅读,为您的压力容器相关论文写作提供资料。
中图分类号：F764.1 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2017）09-251-04
摘 要 采用新型燃料组件后,为核实反应堆压力容器的抗脆断性能,参考初始的设计文件计算结果,结合设计寿期内承受的中子注量,采用更加保守的断裂韧性曲线,重新进行了抗脆断分析,计算得出RPV各关键部位的韧脆转变温度未超过允许值,表明压力容器在寿期内的抗脆断性能仍然满足要求,完整性能够得到保证.
关键词 抗脆断性能 断裂韧性 韧脆转变温度 允许的韧脆转变温度
田湾核电站1、2号机组为俄罗斯设计的WWER-1000型机组,设计寿期为40年,采用AFA燃料组件,换料周期为12个月.在反应堆压力容器（RPV）的初始设计中,已经结合40年寿期内的辐照脆化和热老化状况对RPV在各类运行工况下的抗脆断性能进行了分析.为提高机组能力因子,田湾核电站1、2号机组决定采用新型的TVS-2M燃料组件代替原来的AFA燃料组件,将换料周期延长至18个月.由于燃料组件的不同,运行过程中的中子注量率及其分布较初始设计发生了变化,因此需对RPV的抗脆断性能重新进行分析,核实在设计寿期内的各类工况下RPV的完整性是否仍能得到满足.
一、RPV的结
田湾核电站1、2号机组的RPV是一个带有椭圆封头的垂直圆柱形容器,结构如图1所示,从下至上由底封头、下部圆筒壳段、上部圆筒壳段、支撑壳段、下接管区段、上接管区段和法兰段共七部分焊接而成,共有六條环焊缝（M1-M6）.
RPV连接四个环路的主管道,安全系统（应急堆芯冷却系统）也分为四个系列,其中中压安注管道直接连接到压力容器的接管,四个系列的高压安注和第一、三系列的低压安注管道连接到主管道,第二、四系列的低压安注管道连接到中压安注管道.
RPV各区段的母材材质为珠光体钢（见表1）,内衬两层不锈钢堆焊层.受中子辐照和温度影响,RPV存在辐照脆化和热老化脆化的倾向,受中子辐照较大的是上部圆筒壳段和M2、M3焊缝,其中中子注量最大的位置位于上部圆筒壳段；受温度影响较大的是接管区段的金属.在上部圆筒壳段上设置有辐照监督样品盒,在保护管组件上靠近冷却剂出口的位置设置有温度监督样品盒.在运行阶段,定期取出监督样品进行试验,可以获取RPV材料韧脆转变温度（Tk）的变化,评价RPV的脆化状态和完整性.
二、分析的基本思路
按照俄罗斯强度计算规范,假定RPV堆焊层下存在一个表面开口的半椭圆裂纹（在相同的载荷下,堆焊层下半椭圆形裂纹的应力强度因子为最大）,裂纹深度为a,长度为2c,a和c的取值如下：
a等于1/4s（s为RPV母材壁厚,不考虑堆焊层厚度）,半轴比a/c等于2/3.
假如满足以下公式,则RPV的抗脆断性能满足要求：
KI<[KI]nKI（1）
为RPV在某工况下产生的应力强度因子,许用的应力强度因子[KI]n为断裂韧性KI曲线引入两个安全系数分别获得的两条曲线的包络线：一条由KIC曲线除以系数n获得,另一条由KIC曲线向右移动温度裕量△T获得.n和△T的取值和工况有关,规定如表2所示
断裂韧性KIC是温度T的函数,对于韧脆转变温度为Tk的材料,KIC等于f（T-Tk）.
RPV抗脆断分析的过程如下：
（1）根据新型燃料组件的中子注量率和40年寿期末RPV所接受的中子注量,并结合其它影响因素,确定寿期末RPV的韧脆转变温度Tk,从而确定断裂韧性KIC曲线KIC等于f（T-Tk）.
（2）根据RPV在运行期内可能承受的某个工况i,将KIC曲线引入相应的安全系数,得到该工况下的许用应力强度因子[KI]]ni.对于该工况下的温度T,采用有限元方法确定RPV的应力分布情况,得到裂纹尖端处的应力强度因子KI.使KI等于[KI]ni,可计算出工况i下的允许韧脆转变温度Tka（i）.通过该方法,得到各类工况下对应的一系列允许的韧脆转变温度Tka（i）,i等于l,2,3,等.
（3）从以上的一系列Tka（i）值中选取最小值作为RPV在寿期内允许的韧脆转变温度Tka.
（4）对比Tk和Tka,如果Tk 在RPV的初始设计中,已经明确了RPV受中子辐照区域的Tk值在40年寿期末增幅最大,且Tka值对应的工况是“稳压器安全阀误开启,且四列应急堆芯冷却系统启动”（AOO）.由于燃料组件类型的变化不会引起Tka值对应的工况的变化,因此对于采用新型燃料组件后的抗脆断分析,可直接在“稳压器安全阀误开启,且四列应急堆芯冷却系统启动”工况下,针对RPV上部圆筒壳段的母材和M2、M3焊缝进行. 三、计算过程 （一）寿期末的韧脆转变温度Tk 按照以下公式计算40年寿期末的Tk值： TK等于TK0+△TT+△TN+△TF（2） 其中,TK0为RPV初始的韧脆转变温度,在出厂证书中可以得到各部位的该数据.△TT为热老化影响引起的韧脆转变温度增量,△TN为疲劳损伤影响引起的韧脆转变温度增量,△TF为能量高于0.5Mev的中子辐照引起的韧脆转变温度增量.TT和△TN可由俄罗斯强度计算规范直接给出,和燃料组件类型无关.燃料组件变化只引起△TF的变化,△TF的计算公式如下： 压力容器论文参考资料： 结论：采用新型燃料组件后反应堆压力容器抗脆断分析为适合不知如何写压力容器方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于压力容器制造厂排名论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
