01 研究背景

安全殼是防止放射性物質(zhì)泄露的最后一道防線，為了核電站安全運行，對安全殼的熱-水力-機(jī)械特性進(jìn)行建模非常重要。VeRCoRs是基于法國1300-1450MWe 級核電站反應(yīng)堆的雙層安全殼的實體模型。安全殼內(nèi)層被加固并且施加預(yù)應(yīng)力，外層是加固的水泥結(jié)構(gòu)，用于抵抗外部威脅。希望通過本次研究描述內(nèi)層在嚴(yán)重事故下的安全性能，更好地了解隨著結(jié)構(gòu)老化，以及其泄漏特性的變化。

02 分析框架

那么要怎么解決這些問題呢?分析的框架如下圖所示，先進(jìn)行實驗研究，采集各種數(shù)據(jù)建立數(shù)值工具，經(jīng)檢驗后再進(jìn)行工程應(yīng)用。

03 變化的特性

水泥作為安全殼外層材料，實際上有很多種類且是多相材料，材料的機(jī)械屬性可隨時間和和空間變化。同時安全殼的溫度，受應(yīng)力情況，以及結(jié)構(gòu)的變化都會對其性能造成影響。

04 確定性模型及計算結(jié)果

在計算概率模型之前，已經(jīng)對模型進(jìn)行了確定性方法的建模。分析結(jié)構(gòu)和計算結(jié)果如下圖所示。

主要計算過程分為四步：熱水合計算，干燥過程計算，力學(xué)計算，泄露率計算

05 概率模型的建立

概率模型所需的隨機(jī)值由以下形式的公式生成：

隨機(jī)場的建立：

1. 給定一個網(wǎng)格

2.擴(kuò)展空間來防止邊界效應(yīng)產(chǎn)生相關(guān)性，每lac長度離散出4個單元（為使建模有代表性至少需離散出3個單元）

3. 在每個單元上都賦一個隨機(jī)值，在給定單元內(nèi)所有的高斯點都具有相同的值。

計算結(jié)果如下：

06 干燥過程的隨機(jī)模型

水泥特性在結(jié)構(gòu)尺度的變化是由溫和的隨機(jī)方法，正交多項式混合法來建模。其目的是構(gòu)建一個

形式的函數(shù)以實現(xiàn)低成本的蒙特卡洛模擬。描述干燥過程的方程如下：

其理論基礎(chǔ)為厄爾米特多項式:

高斯分布的正交函數(shù)

正交方法B*C0的取值:

計算結(jié)果如下:

元模型（基于四次計算）

同時本次研究也對泄露率進(jìn)行了建模，計算結(jié)果包含 : 均值，統(tǒng)計學(xué)動量，失效概率。

07 結(jié)論與展望

本次研究使用波動較小的隨機(jī)方法來產(chǎn)生比較有代表性的隨機(jī)值表征材料屬性的空間分布。隨機(jī)的過程耦合了水泥熱—水力-機(jī)械-泄漏等屬性的概率特性，對安全殼性能進(jìn)行綜合的概率分析。安全殼水泥特性的概率模型分析研可以更好地評價究安全殼早期的開裂和老化，提高對其壽命周期預(yù)測的準(zhǔn)確性，對安全殼的維護(hù)和修補(bǔ)有重要幫助。

格物云CAE

一款國產(chǎn)可控云端仿真平臺，結(jié)構(gòu)、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網(wǎng)格導(dǎo)入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應(yīng)用范圍，加速工業(yè)企業(yè)研發(fā)制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。平臺支持云端CAE仿真生成工業(yè)APP，構(gòu)建完全交互式仿真社區(qū)，快速實現(xiàn)行業(yè)通用經(jīng)驗軟件化。

一鍵登錄，開啟仿真！

https://cae365.yuansuan.com

更多資訊可登錄格物CAE官方網(wǎng)站

https://cae.yuansuan.cn/

遠(yuǎn)算在bilibili、頭條、知乎、技術(shù)鄰定期發(fā)布課程視頻等內(nèi)容

敬請關(guān)注