光电倍增管(PMT)是中微子探测试验的核心部件,是由玻璃材料制成的内部真空的薄壳结构,排列在深水中工作,承受高静水压力。若一只PMT意外被压溃,高压水流向中心汇聚相撞而发生内爆,产生内爆冲击波,会引起周围PMT发生连锁爆炸,即殉爆。针对深水中工作的PMT会发生殉爆的问题,结合实际工程需求,以江门中微子试验站中所用的PMT为研究对象,探究了椭球形PMT内爆冲击波特性,改进并制造了PMT殉爆防护装置,校核了PMT安装模块的强度,验证了防护装置殉爆防护的有效性。为中微子试验站中所用的PMT提供了一种殉爆防护方法。首先,结合国内外内爆、殉爆研究现状,详细分析了江门中微子试验站所用PMT殉爆防护的现状及存在的问题。介绍了Abaqus软件中欧拉-拉格朗日耦合(CEL)算法模拟水下内爆的仿真方法,开展了裸PMT内爆试验用于验证内爆仿真方法的准确性。在此基础之上,通过数值模拟的方法研究了椭球形内爆特性,得到了椭球形内爆发生过程、各方向内爆冲击波分布及传播规律、椭球形内爆冲击波强度随长、短径比的变化规律。其次,改进了PMT殉爆防护装置上、下保护罩的结构及连接方式,利用有限元仿真的方法进行了防护装置的稳定性、强度校核,并开展了装有防护装置PMT的殉爆防护试验,结果表明:与裸PMT内爆相比,装有防护装置PMT的内爆冲击波峰值降低了近20倍,脉宽降低了近2倍,有效减小了PMT内爆冲击波强度,从而避免了附近PMT发生殉爆,达到了殉爆防护的要求。最后,针对模块变形会导致PMT发生碰撞殉爆的问题,进行了安装模块的强度研究。根据防护装置是否发生破碎,将模块承受的载荷分为两种:静态压力差载荷、动态冲击载荷,进行了两种载荷下模块强度的仿真校核,并进一步分析得到了模块变形不会导致PMT发生碰撞殉爆的结论。接着,开展了装有多个PMT的安装模块强度校核试验,完成了PMT安装模块强度可靠性的验证,试验结果表明:模块满足强度要求,模块变形不会导致PMT发生碰撞殉爆;与此同时,通过两次PMT殉爆试验,总结得出了PMT殉爆阀值。