高功率密度包层的热结构力学分析与优化

摘要

高功率密度包层BFEB是以混合堆FEB的堆芯参数和真空室尺寸为依据,设计用作嬗变核废物的.在工程设计阶段的构件结构力学分析时,首先进行了热结构力学(Thermomechanics)分析与优化.包层模件采用Pro/ENGINEER2000i2设计制图编码建立模型后,随即进入Pro/MECHANICA2000i2功能编码进行热结构力学分析,即稳态热分析和稳态热应力分析.在机械构件材料和气氦冷却状态已定的情况下,通过分析,优化减小了作用于包层构件的表面热负载的分布起伏,即减小裂变功率密度沿包层各区的分布起伏;增大了氦冷却管板屏的拱弧曲率与圆角,以及其与氦汇流腔的焊接采用了优化的深度电子束焊接工艺等.经优化后,最终的分析计算表明:采用HT9铁素体钢制作的包层构件的最高温度为350℃,最大剪应力小于等于80 MPa.