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碳化硅复合材料硅碳棒LOCA工况初步分析

    将上述物性模型添加到FRAPTRAN程序中,计算对比在LOCA工况下硅碳棒声硅碳棒包壳和Zr4包壳的性能差异。所选算例MT1来源于FRAPTRAN程序的校验算例,尺寸参数见表1。该算例的硅碳棒经历预辐照、预瞬态、瞬态三个阶段。在预辐照阶段,硅碳棒以18.7kWw的功率辐照至稳定状态,使芯块发生破裂和重定位。预瞬态阶段,硅碳棒平均功率1.24kWm,冷却剂质量流速为0.378kgso瞬态阶段从第lOs开始关闭水蒸气,使硅碳棒绝热加热,在第42s,以0.051ms的速度提高冷却剂液位,到第160s,试验结束。LOCA计算模拟的是预瞬态和瞬态两个阶段,冷却剂质量流密度变化见图1,硅碳棒功率和冷却剂压力分别为1.24kWm和0.276MPa,保持不变。当前,以CVI硅碳棒,l硅碳棒材料为例,其失效应变为0.6%左右C7。在本模拟中,硅碳棒,l硅碳棒包壳采用应力和应变判据和完全脆性假设,即当硅碳棒,硅碳棒包壳周向应变超过0.6%,或周向应力应变超过屈服极限时,判定失效。计算结果显示:在只改变包壳材料物性的情况下,两种硅碳棒的综合性能随时间的变化趋势一致,数值的差异源于材料自身特性。事故发生之后,冷却剂流量迅速降低,包壳传热性能变差,在短时间内,硅碳棒平均温度迅速上升。而在事故发生之前的稳态过程中,由于硅碳棒,l硅碳棒包壳的传热较差,芯块温度较高,体积较大,这一差别使得L,OCE事故下,芯块的温度分布更为平均,使硅碳棒整体温度较小(图2、图3)。另外,硅碳棒,1硅碳棒包壳硅碳棒的芯包传热系数较高,也是造成这一现象的原因之一。www.beritawan.com

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