核主泵是反应堆一回路重要设备,主泵飞轮保证主泵拥有足够的转动惯量,在反应堆紧急停堆和丧失电源时,依靠飞轮的惰转作用,维持一定的冷却剂流量。在某些特定事故工况下,主泵可能发生超速运转,主泵飞轮在高速旋转离心力作用下,可能会发生失效,导致飞轮破碎,将会产生具有较大能量的飞射物碎片,对主泵的承压边界(如电机壳)产生重大冲击,严重情况下,导致一回路压力边界破坏产生LOCA事故。为掌握反应堆冷却剂泵双金属飞轮飞射物对承压边界完整性的影响规律,本文提出了模型飞轮飞射物包容试验的相似准则数,揭示了保证模型试验相似的条件下转速与缩尺比例的关系,解决了飞轮飞射物包容试验台的模化尺寸问题;基于LS-DYNA对飞轮保持环失效后钨合金块与承压边界的碰撞过程进行分析,模拟了承压边界在重要因素(电机壳厚度、钨合金块数、保持环碎片)的影响下对飞轮飞射物的包容过程,设计了模型试验方案后续对数值分析结果进行验证,并对某小堆主泵飞轮进行了评价。本文发现增加电机壳厚度可以提高承压边界对飞轮飞射物的包容能力;飞轮破碎后,保持环碎片对钨合金块起了一定的缓冲作用,减少了对电机壳的破坏能量;当破裂后的保持环碎片越多,钨合金块将会受到更多的缓冲作用;设计钨合金块数越多的飞轮,则飞轮破碎后所产生的飞射物对承压边界施加的破坏能量就越小。本研究成果对屏蔽电机主泵惰转飞轮的可靠性设计具有重要意义。