核反应堆冷却剂循环泵(简称核主泵)是核电站反应堆冷却系统中的主要承压边界,也是核电厂三道用于防止放射性释放的“安全屏障”中的第二道屏障。作为核电站的“心脏”,核主泵能否安全稳定的运转对反应堆冷却剂的输送及堆芯的冷尤为重要。在服役工况下,用来冷却屏蔽电机转子和定子的低温冷却剂会因温度波动而发生体积变化,进而与泵腔中的高温冷却剂在键槽上方主轴发生冷热对流,并导致泵轴表面冷热水混合区出现不同程度的热裂纹。因此,探究该区域热裂纹的生长、止裂行为及裂纹网的屏蔽效应具有重要工程应用意义。文章将主轴表面冷热水混合区承受的复杂温度波动边界条件简化为正弦循环热载荷,采用对流换热系数表征了冷却剂流经主轴表面时的对流换热过程,并依据所考察工况的特殊性将三维问题简化成平面应变问题。首先,对不含裂纹的主轴进行了瞬态热传导分析,得到了主轴瞬态温度变化规律、主轴温度径向分布及其影响因素。然后,通过对主轴进行热应力分析,得到了主轴表面瞬态热应力的变化规律和主轴周向热应力的径向分布规律,并进一步讨论了其受热载荷参数及对流换热系数的影响。最后,建立了含不同深度径向表面裂纹的主轴有限元简化模型,获得了主轴瞬态热应力强度因子的变化规律,考察了不同热载荷参数和对流换热系数下主轴最大热应力强度因子随径向裂纹深度的变化。结果表明：(1)一定正弦循环热载荷作用下,与热载荷的变化相比,主轴的瞬态温度和瞬态热应力及瞬态热应力强度因子都会出现一定的迟滞；(2)增大热载荷频率、减小热载荷幅值及在一范围内降低对流换热系数都能有效地降低主轴表面的最大热应力及其变化范围,进而抑制主轴表面热裂纹的萌生；(3)循环热载荷的频率是决定热裂纹深浅的关键因素,热裂纹的止裂深度随热载荷频率的降低而迅速加大；对流换热系数的增减对主轴最大热应力强度因子有放缩用；热载荷频率较大时,热载荷幅值对主轴止裂深度影响不大,热载荷频率较小时,总存在某临界值,只要热载荷幅值低于该临界值,主轴表面就不会出现深裂纹。建立了含两条及三条径向表面裂纹的主轴有限元模型,探究了裂纹网的屏蔽效应与径向裂纹条数的关系、裂纹网的屏蔽剩余百分数与主子裂纹间夹角和深度比间的关系及裂纹网的屏蔽剩余百分数受热载荷参数及对流换热系数间的影响。