基于热力学分析的核反应堆压力容器下封头完整性研究

来源：机械工程学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：杨皓, 高鹏程, 李济深, 翟润泽, 张斌

单位：1. 西安交通大学能源与动力工程学院 西安 710049;2. 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室 西安 710049

摘要：反应堆严重事故工况下，堆芯由于不能得到足够的冷却温度急剧升高进而发生熔化。大量的熔融物重新定位到反应堆压力容器(Reactor pressure vessel, RPV)的下封头内部，可能导致下封头破裂和放射性释放。熔融物压力容器内滞留(In-vessel retention, IVR)是一种非常有效和关键的严重事故缓解措施。下封头作为IVR策略中主要部件，其在高温环境下的完整性研究对于IVR策略的成功实施具有重要意义。基于板壳理论力学分析，结合应力-应变本构关系，并采用多种失效判据对下封头完整性进行了进一步的热力学分析研究。通过对OLHF-1试验的数值模拟重点分析了压力容器下封头的完整性和热力学行为。结果表明，所开发的下封头力学模型能够较好地对下封头的力学失效行为作出判断，计算结果与试验数据符合较好。同时在高温环境下，下封头失效位置的壁厚由于蠕变迅速减小且应力出现突增。在此工况下下封头通常在应变最大处失效，失效时应变可达到20%以上。

关键词：堆内熔融物滞留,压力容器,力学分析,OLHF-1试验；

基金资助：国家自然科学基金资助项目(12375176)。