研究堆冷中子源冷包的強(qiáng)度分析

2016-08-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

從20世紀(jì)50年代第1個(gè)研究堆冷中子源(CNS)在BEPO上誕生以來,CNS已得到廣泛應(yīng)用。目前,在國(guó)家攀登計(jì)劃、重大自然科學(xué)基金、核工業(yè)基金等各類科技項(xiàng)目中,可用中子散射技術(shù)作為研究手段的高達(dá)40%-50%。在核反應(yīng)堆中,冷中子源是研究堆中子散射實(shí)驗(yàn)的重要組成部分。通常,熱中子反應(yīng)堆堆芯提供的是冷中子所占份額很小的熱中子,這些中子通過冷包慢化劑進(jìn)一步慢化,冷中子的密度增加,最后由中子導(dǎo)管引出冷中子束。

冷包是冷中子源中最重要的部件,它距堆芯近,因受核發(fā)熱影響,它的壁厚受到嚴(yán)格限制,使得它承受的應(yīng)力大,工作條件苛刻。冷包壁一般由5052,6061等鋁合金制成,相對(duì)于不銹鋼材料,這類鋁合金的抗拉強(qiáng)度較低。冷包除承受較大的應(yīng)力外,還要承受不同工況下的交變應(yīng)力。因此,冷包的工作應(yīng)力不宜過大。針對(duì)上述情況,本工作對(duì)冷包初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),進(jìn)行有限元分析計(jì)算,旨在為冷包工程設(shè)計(jì)提供重要參考。

該冷包由氫包、氦包、導(dǎo)流片、輸氫管、進(jìn)氦管、排氦管組成。氫包和氦包均由圓柱殼和半橢球封頭組成。導(dǎo)流片位于氫包與氦包之間,將氫包與氦包之間的通道分隔成4部分。為減小導(dǎo)流片與氦包、氫包間的相互作用,將導(dǎo)流片沿包體的軸線方向從中間切開,與氫包相連的部分稱為導(dǎo)流片1,與氦包相連的部分稱為導(dǎo)流片2,導(dǎo)流片1,2之間相互搭接,以達(dá)到分隔通道空間的作用。氫包用來冷卻熱中子,然后從中子導(dǎo)管中引出冷中子,而氦包則冷卻氫氣,保證氫包中的氫氣始終保持液態(tài),以達(dá)到慢化熱中子的效果。圖中,氫包和氦包的頂蓋與底蓋均為標(biāo)準(zhǔn)橢球,即長(zhǎng)半軸與短半軸比值為2。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才