基于有限元分析法的鈉火事故下鋼覆面完整性分析

樸 君,杜海鷗

(中國原子能科學研究院，反應堆工程技術研究，北京102413)

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基于有限元分析法的鈉火事故下鋼覆面完整性分析

樸 君,杜海鷗

(中國原子能科學研究院，反應堆工程技術研究，北京102413)

中國實驗快堆鈉工藝間的鋼覆面結構是防止泄漏的鈉與混凝土接觸的重要屏障，其完整性直接關系到鈉火事故下建筑結構的完整性和可靠性。本文以中國實驗快堆309管廊間作為研究對象，梳理了可能破壞鋼覆面結構完整性的各項因素，基于池式鈉火分析軟件的輸出結果，在建立鋼覆面破損二維瞬態模型的基礎上，利用ANSYS熱-結構耦合功能系統地分析了鋼覆面的應力集中區的產生規律。研究表明，在發生超設計基準的鈉泄漏鈉火事故時，鋼覆面上的漏鈉燃燒持續30min后，其厚度從3 mm腐蝕至1.53 mm，并在兩塊鋼板的焊接部兩端出現應力集中區，最大應力超過了材料的屈服強度，材料發生塑性變形，存在斷裂的風險。本文的研究結果對后續快堆鋼覆面結構的設計和安全評定方面具有一定的參考價值。

鋼覆面破損；ANSYS；池式鈉火

中國實驗快堆采用液態金屬鈉作為冷卻劑。由于鈉的化學性質非常活潑，一旦發生泄漏事故，泄漏的鈉中包含的大量顯熱和燃燒過程中釋放出的大量的熱量會使房間中的壓力和溫度顯著升高。因此，在快堆安全分析中的設計基準事故和超設計基準事故中均考慮了不同規模鈉火事故的后果。為了防止高溫的漏鈉與混凝土結構的直接接觸，抑制可能發生的鈉火蔓延，中國實驗快堆鈉工藝間均采用了混凝土上方敷設鋼覆面結構的方式。……