壓水堆高燃耗乏燃料運(yùn)輸容器結(jié)構(gòu)力學(xué)分析與安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.pdf

1、隨著我國核電建設(shè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生的乏燃料數(shù)量逐年增加，大量的乏燃料急待外運(yùn)。但我國目前還不具備制造大型商業(yè)乏燃料運(yùn)輸容器的能力，完全依賴進(jìn)口，價(jià)格高昂。隨著核電“走出去”戰(zhàn)略上升為國家戰(zhàn)略，我國迫切需要掌握大型商業(yè)乏燃料運(yùn)輸容器的設(shè)計(jì)和制造能力，以緩解我國乏燃料運(yùn)輸?shù)膲毫Σ?duì)外推廣應(yīng)用。作為貯運(yùn)高放射性乏燃料的容器，必須保證乏燃料運(yùn)輸容器在各種可能工況下的完整性，因此建立一整套乏燃料運(yùn)輸容器的力學(xué)性能分析和安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法顯得尤為重要。

2、
　　本文借助有限元分析軟件對(duì)國內(nèi)某公司設(shè)計(jì)的乏燃料運(yùn)輸容器進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)值模擬分析，內(nèi)容包括熱工分析，跌落分析和穿刺分析等。對(duì)容器的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，并對(duì)容器在國內(nèi)運(yùn)輸?shù)陌踩L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)乏燃料容器進(jìn)行建模和熱工分析。計(jì)算了容器在38℃正常運(yùn)輸情況和30分鐘802℃火燒事故時(shí)的溫度場分布，得出容器重要部件的溫度滿足規(guī)范要求。對(duì)容器正常運(yùn)輸時(shí)進(jìn)行熱應(yīng)

3、力分析，得出此時(shí)應(yīng)力狀態(tài)。
　?。?）利用ANSYS和LS-DYNA軟件對(duì)容器進(jìn)行跌落分析，主要分析了容器在熱態(tài)和冷態(tài)兩種外部環(huán)境下9m不同角度的跌落。對(duì)容器各部件的危險(xiǎn)以及處螺栓進(jìn)行應(yīng)力評(píng)定。通過容器跌落獲得最大減速度，采用隱式靜力計(jì)算方法對(duì)燃料籃組件進(jìn)行等效跌落的校核。計(jì)算結(jié)果表明各部件應(yīng)力滿足規(guī)范要求。分析得出，跌落時(shí)最大應(yīng)力主要出現(xiàn)在容器的端部，垂直跌落時(shí)產(chǎn)生最大減速度。分析認(rèn)為，應(yīng)改進(jìn)減震器在豎直方向的破壞機(jī)制。

4、　?。?）在對(duì)容器進(jìn)行穿刺分析時(shí)，計(jì)算了熱態(tài)和冷態(tài)下外蓋中心、底部中心和側(cè)面中心穿刺的的1m穿刺。計(jì)算得出在穿刺沖擊處最外層都會(huì)發(fā)生一定程度屈服，但都沒破壞內(nèi)層部件，沒有出現(xiàn)穿透發(fā)生泄漏的情況。
　?。?）采用概率論方法對(duì) NAC-STC型乏燃料運(yùn)輸容器在國內(nèi)運(yùn)輸進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出風(fēng)險(xiǎn)概率為8.69×10-6人·Sv/1次運(yùn)輸。結(jié)合分析結(jié)果，提出控制風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策。
　　通過有限元分析，該容器在熱工和結(jié)構(gòu)力學(xué)方面滿足規(guī)范要求