Delist.ru

Характерные особенности расчетного обоснования прочности (05.09.2007)

Автор: Сергеева Людмила Васильевна

мм 1 (02h 0 27 0 1,596.10-2 1,596.10-2 3,192.10-2 1,596.10-2

2 (02h/4 (02h2/12 6,75 13,5 6,214.10-3 8,268.10-3 1,654.10-2 1,053.10-2

3 (02h/4 (02h2/6 6,75 27 8,538.10-3 1,469.10-2 2,939.10-2 2,041.10-2

4 (02h/4 (02h2/4 6,75 40,5 1,086.10-2 2,112.10-2 4,224.10-2 2,926.10-2

5 0 (02h2/12 0 13,5 2,324.10-3 3,563.10-3 2,138.10-3 2,138.10-3

5a qi=0,045 кг/мм2 2,488.10-3 3,563.10-3 7,126.10-3 3,563.10-3

6 0 (02h/6 0 27 4,648.10-3 9,989.10-3 1,998.10-2 9,989.10-3

6a qi=0,09 кг/мм2 4,975.10-3 9,989.10-3 1,998.10-2 9,989

7 0 (02h2/6 0 40,5 6,972.10-3 1,642.10-2 3,283.10-2 1,642.10-2

7a qi=0,135 кг/мм2 7,461.10-3 1,642.10-2 3,283.10-2 1,642.10-2

8 (02h (02h2/6 27 27 2,020.10-2 2,881.10-2 5,762.10-2 5,120.10-2

- распределенная изгибающая нагрузка на единицу площади, кг/мм2 qi - распределенная изгибающая нагрузка, прикладываемая по длине стержня, кг/мм2 ( - расчетное раскрытие трещины, полученное с помощью предлагаемой методики, мм,

(NN - расчетное раскрытие трещины, вычисленное по методике НИКИЭТ, с учетом поправки. (NC - расчетное раскрытие трещины, вычисленное по методике НИКИЭТ. (a- расчетное раскрытие трещины с учетом поправочных коэффициентов; «лав» означает лавинообразный рост трещины.

Коэффициенты PP, PQ, и PPQ, значения которых приведены в диссертации и отчете по теме.

Считается, что водород мигрирует в зоны наибольших напряжений, в частности, есть мнение, что он скапливается в пластических зонах, причем скорость гидрирования связана с уровнем напряжений. Было выполнено исследование влияния поверхностных дефектов на напряженное состояние и возможность растрескивания оболочек твэлов ВВЭР и РБМК. Проведены расчеты концентрации напряжений в зоне дефектов типа царапин, имеющих место на внутренней поверхности оболочек. Результаты для оболочек твэлов ВВЭР приведены в таблице 6 (внутреннее давление газообразных продуктов деления: pвнут = 2,6 МПа) и таблице 7 (изнутри на оболочку давит растрескавшееся топливо p = 320 атм), внешнее давление теплоносителя в обоих случаях одинаковое.

Таблица 6

1/2 81,3 84,9 104 387

1/5 81,5 84,9 106 460

1/10 117 123 127 596

1/200 184 190 225

Таблица 7

1/5 140 146 183 Более 400

1/10 221 234 247 Более 440

1/200 309 322 391

В таблицах полужирным курсивом (оранжевый цвет) обозначены сочетания глубины и остроты R/l дефекта (R – радиус закругления кончика трещины), при котором интенсивность напряжений больше или равна пределу текучести сплава 110, контуром показаны сочетания размеров дефекта, при которых интенсивность напряжений находится в пределах от 2/3 до предела текучести (синий цвет).

Пределы текучести в этих случаях различные, в необлученном состоянии при температуре, соответствующей температуре эксплуатации, предел текучести равен 100 МПа, а при флюенсе Q=4,7-9,2-1020нейтр/см2 и той же температуре предел текучести равен приблизительно 300 МПа.

Было получено, что для начальных этапов нагружения дефекты типа царапин с глубиной более 100 мкм независимо от остроты образуют в кончике пластическую зону.

, а указанный уровень соответствует началу ускоренного гидрирования циркониевой оболочки.

Для оболочек твэлов реактора ВВЭР-1000 видимо целесообразно ввести более жесткий контроль по глубине дефектов, ограничив её 40 мкм, так как даже в случае тупых дефектов интенсивность напряжений в начальный период эксплуатации превышает 2/3 текучести.

В обоих случаях следует контролировать не только глубину, но и остроту дефекта, которая играет весьма существенную роль в создании концентрации напряжений.

Глава 5.

Важнейшей составляющей дальнейшего устойчивого развития цивилизации становится водородная энергетика, которая является высоко экологичной, так как единственными продуктами сжигания водорода в чистом кислороде являются высокотемпературное тепло и вода. При использовании водорода не образуются парниковые газы, и не нарушается даже круговорот воды в природе.

ВТГР – источники тепла с уникально высокой температурой – около 1000oC, поэтому их использование позволяет значительно расширить сферу экономически эффективного применения ядерной энергии.

Начиная с 70-х годов прошлого века, в стране были выполнены проекты высокотемпературных гелиевых реакторов ВТГР атомных энерготехнологических станций АЭТС для химической промышленности и черной металлургии, среди которых АБТУ-50, а позднее _ проект атомной энерготехнологической станции с реактором ВГ-400 мощностью 1060 МВт для ядерно-химического комплекса по производству водорода и смесей на его основе, по выпуску аммиака и метанола, а также ряд последующих проектов этого направления.

Графитовый отражатель проектируемого реактора ВГ-400 предполагается выполнить из блоков трех различных конфигураций, которые представлены на рис.1-3. Проведен сравнительный анализ прочности блоков трех типов.

Предлагается методика, которая учитывает неравномерное распределение плотности потока нейтронов и температуры по блоку графитового отражателя. Кроме того, методика дает возможность учесть силовое воздействие внешней нагрузки. Поведение графита рассматривается с учетом упругих деформаций и деформаций, возникающих из-за ползучести, усадки и вторичного распухания.

После определения напряженно-деформированного состояния на каждом шаге по времени выполняется проверка условия зарождения и развития трещин. При проведении расчетов по разработанной методике в трех прогнозируемых типах конструкций предварительно определялись места возможного зарождения трещинообразных дефектов и роста магистральных трещин, приводящих к фрагментации блока.

Конструкции блоков графитового отражателя, представленные на рис. 23-25, условно назовем конструкциями первого, второго и третьего типов. Характер температурного и радиационного нагружения этих конструкций приблизительно одинаков и может быть качественно охарактеризован графиками, которые представляют собой один из вариантов нагружения для конструкций первого типа (рис. 26, 27).

Как видно из рис. 26, 27, наибольшие градиенты температур и плотностей потоков нейтронов имеют место между наружной поверхностью блока и отверстиями малого диаметра. Естественно предположить, что эти участки могут стать местами возможного возникновения трещин. Для упрощения задачи предполагалось, что траектория продвижения кончика трещины совпадает с осью симметрии в первом и втором варианте конструкции, что естественно при симметричной расчетной схеме.

Рис. 23. Первый тип конструкций блока бокового графитового отражателя

загрузка...