SiC复合包壳热冲击行为分析

来源：核动力工程杂志2022年第3期北京时间：

作者：刘仕超, 庞华, 周毅, 李垣明, 何梁, 张坤, 涂腾

单位：中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213；

摘要：为了解决SiC复合包壳热冲击行为模拟存在收敛性差、热冲击性能研究不足的问题，通过模拟冷却剂丧失事故（LOCA）下双层SiC复合包壳内应力状态，采用多物理场耦合的COMSOL软件对SiC复合包壳热冲击行为进行数值模拟，分析了厚度比例、热冲击温度以及端塞对SiC复合包壳的抗热冲击性能的影响。结果表明，热冲击产生的环向应力随化学气相渗透层（CVI层）与 化学气相沉积层（CVD层）厚度比例增大而增大，当CVI层与CVD层厚度比为9: 1时，SiC 复合包壳在热冲击过程中产生的环向拉应力可达113 MPa；热冲击产生的环向应力随热冲击温度差增大而增大，当热冲击温度为1200 K时，产生的环向应力达112.7 MPa；热冲击过程中端塞处有明显应力集中，其径向应力达22.3 MPa，高于文献报道的结合强度（20~25 MPa），是导致端塞连接处失效的主要原因。

关键词：热冲击, SiC复合包壳, COMSOL

基金资助：国家自然科学基金（12005213; U20B2013）