许俊 管月霞 曾广礼

1（中国科学院上海应用物理研究所 上海201800）

2（中国科学院大学 北京100049）

钍基熔盐堆是国际上公认的最具有潜力的第四代核反应堆之一［1-2］。核石墨凭借良好的中子慢化能力、较低的中子吸收截面和优异的高温力学性能，被选作熔盐堆的慢化剂、反射层以及主要结构的材料［3-4］。然而熔盐堆中的中子辐照会让核石墨产生宏观上的尺寸及力学性质的变化，使得石墨构件之间的连接处等位置产生应力集中现象，进而发生断裂。同时熔盐堆内部的高温环境也让核石墨内部产生热应力，导致核石墨构件寿命的减少。因此，在反应堆设计时需要一种可以评估核石墨断裂情况的计算方法，以保证核石墨构件在反应堆运行时的完整性。

核石墨属于一种脆性材料［5］，主要由焦炭和黏结剂等组成，在生产的过程中黏结剂在焙烧阶段体积收缩，会在核石墨内部生成裂纹和孔洞等缺陷。由于这些缺陷本身就具有随机性的特征，让核石墨的材料强度具有一定的离散性，无法在实验中像其他金属材料一样获得准确的失效载荷。所以相较于核安全分析中的确定论方法，概率论方法更加适用于核石墨构件的失效评估。目前评估核石墨失效概率的模型有很多，例如应用于多轴应力的Batdorf 模型［6-7］以及将断裂力学和基于物质微观结构的石墨失效理论相结合的Burchell模型［8］等。这些失效概率模型的核石墨强度分布函数大多采用基于最弱链理论的Weibull 分布［9-10］。……