Отзыв_Оппонента_Киселева_АС (Разработка методов расчета релаксационной стойкости тепловыделяющих сборок атомного реактора)

Отзыв официального оппонента на диссертацию Гусева Михаила Павловича «Разработка методов расчета релаксационной стойкости тепловыделяющих сборок атомного реактора», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.06 — Динамика, прочность машин,приборов и аппаратуры. Актуальность темы Тепловыделяющие сборки (ТВС) реакторов работают в сложных условиях, характеризующихся воздействием следующих меняющихся во времени факторов: неравномерных температурных полей„ неравномерно распределенных полей флюенса нейтронов, вызывакплих радиационное распухание и радиационный рост элементов конструкции ТВС; трения в ячейках дистанционирующих решеток (ДР) при проскальзывании в них удлиняющихся или укорачивающихся твэлов, процессов термической и радиационной ползучести; осевого поджатия; Особенностью термомеханического поведения ТВС является то, что вследствие воздействия неравномерных температурных и нейтронных полей и процессов радиационного роста появляется неравномерная продольная деформация твэлов и ТВС в целом, что приводит к искривлению ТВС, изменению длины твэлов и возникновению значительных усилий взаимодействия между отдельными элементами ТВС.

Степень нагруженности во многом зависит от жесткости ее каркаса и усилий взаимодействия ДР и твэлов. При превышении усилий трения в паре «твэл — ячейка ДР» некоторого порогового значения, оболочка твэла проскальзывает в ячейке. Усилия трения между твэлами и ячейками ДР имеют максимальные значения в начальный период эксплуатации и снижаются в процессе эксплуатации из-за релаксации напряжений в ячейках ДР вследствие процессов ползучести, Чрезмерное искривление ТВС в активной зоне недопустимо, т.к., во-первых, вследствие изменения межкассетных зазоров могут меняться проектные параметры нейтронных потоков в активной зоне, во-вторых, возникают проблемы с извлечением ТВС при перегрузках, и, в-третьих, возможны проблемы в работе важнейшей с позиций безопасности системы управления и защиты в связи с неполным и/или недостаточно быстрым погружением стержней регулирования ОР СУЗ в активную зону.

Проблемы, связанные с недопустимым искривлением ТВС возникали как на зарубежных, так и на отечественных реакторных установках. Обеспечение геометрической стабильности ТВС при эксплуатации является актуальной задачей и в настоящее время при разработке новых видов топлива и новых конструкций ТВС. Вследствие этого диссертационную работу М.П.Гусева, направленную на разработку расчетных методик, алгоритмов и программного обеспечения для оценки релаксационной стойкости и геометрической стабильности ТВС, учитывающих процессы ползучести и релаксации в элементах ТВС„следует считать актуальной.

Оценка новизны и достоверности Научная новизна диссертационной работы М.П.Гусева состоит в разработке расчетно- экспериментальных методик и математической модели деформирования ТВС с учетом основных эксплуатационных факторов; неравномерного распределения полей температур и флюенса нейтронов, терморадиационной ползучести, наличия. контактного взаимодействия между пучком твэлов и каркасом ТВС, усилий поджатия.

Новым научным результатом работы является расчетна-экспериментальная методика верификации констант в законах ползучести циркониевых сплавов, из которых изготавливаются конструктивные элементы ТВС, основанная на методе многокритериальной оптимиза- цни. Так же научный интерес представляет математическая модель расчета релаксации осевой силы пружинного блока, учитывающая разброс геометрических параметров пружин, а также неоднородность температурного и нейтронного полей, Достоверность результатов диссертации обеспечивается применением классических подходов механики деформируемого твердого тела, а также удовлетворительным соответствием результатов расчета и экспериментальных исследований релаксационных процессов элементов ТВС и искривления ТВС при эксплуатации.

Практическая значимость диссертационной работы Практическая ценность работы заключается в следующем: - Разработаны алгоритм, методика и пакет прикладных программ для расчета релаксационной стойкости и геометрической стабильности ТВС с учетом основных эксплуатационных факторов, Пакет программ зарегистрирован в отделе регистрации программ для ЗВМ ФГУ ФИПС, - Предложена и реализована на ЭВМ методика обработки экспериментальных данных по радиационной илн термической ползучести для расчета констант в законе ползучестн циркониевых сплавов, - Результаты работы могут быть использованы на предприятиях Росатома при проведении работ по разработке новых и модернизации существующих конструкций ТВС.

Оценка содержания и оформления диссертационной работы Диссертация хорошо оформлена н состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 116 наименований. Общий объем работы 157 страниц с иллюстрациями и 7 таблиц. Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель диссертации, научная новизна и практическая ценность работы. В первой главе выполнен обзор и анализ литературы по расчетным методам оценки релаксацион ной стойкости и геометрической стабильности ТВС, проведен анализ эксплуатационных факторов, влияющих на формоизменение ТВС.

Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования процесса релаксации контактных сил между твэлами и ячейками дистанционирующих решеток, На базе результатов этого исследования предложена методика определения констант в законе термической ползучести сплава Э110. В третьей главе представлен расчетный анализ релаксации контактных сил между твэлами и ячейками дистанционирующих решеток в зависимости от величины осевых сил и коэффициента трения для последующего моделирования проскальзывания твэлов в ячейках ДР при эксплуатации ТВС.

В четвертой главе даны результаты расчетного определения констант в законе радиационной ползучести циркониевого сплава Э110. В пятой главе изложены основные соотношения расчетной методики оценки релаксационной стойкости ТВС на трехмерной пространственной стержневой модели, приведены зависимости, описывающие релаксацию элементов пружинного блока ТВС. Обоснована достоверность разработанных методик путем сравнения результатов решения задачи деформирования модели ТВС с экспериментальными данными. По теме диссертации Гусева М.П. опубликовано 21 печатных работ (7 из которых размещены в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ), в которых приведены основные методические разработки и результаты диссертации. Автореферат достаточно полно и точно отражает содержание и результаты диссерта- ции.

Замечании но диссертационной работе 1. В диссертации рассмотрено большое количество факторов, которые могут приводить к искривлению ТВС при эксплуатации. При этом автор не провел анализ того, какие из этих факторов являются наиболее существенными и вносят наибольший вклад в деформирование ТВС. 2.

При учете влияния поджимающей силы на деформирование ТВС, эта сила равномерно распределяется по всем твэлам в пучке. По моему мнению, это слишком грубое приближение, т,к. пружинный блок, передающий усилие поджатия, взаимодействует не с пучком твэлов, а с направляющими каналами, и передается на твэлы лишь частично. 3. Параметры закона ползучести циркониевого сплава Э110 определялись на основе экспериментов при температурах 450 — б00 С. Такие температуры могут наблюдаться лишь о в аварийных режимах, Эксплуатационная температура для ТВС не превышает 350 С. Подлежит сомнению возможность применения полученных коэффициентов закона ползучести к эксплуатационным условиям. 4.

На рис. 2.5 изображены модели фрагмента дистанционирующей решетки с твэлами, однако рассмотреть, как соединяются ячейки ДР между собой не представляется возможным. В реальной конструкции они соединяются в сварных точках площадью порядка 1 мм~. Целе- сообразно учесть сварное точечное соединение решеток в расчетной модели. 5. При моделировании процессов релаксации в поджимающих пружинах использова- лось соотношение (5.54) для вычисления скорости ползучести, однако коэффициенты, входящие в данную формулу нигде не приведены, дана лишь ссылка на работу [361.

Для полноты информации этн коэффициенты надо было указать в диссертации. Не совсем ясно, почему в указанное соотношение в качестве одного из параметров входит поток нейтронов (радиа- ционный фактор), хотя пружинный блок практически не облучается. туры. Официальный оппонент, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИЦ «Курчатовский инстн Адрес: 123182 Россия„Москва, пл. Академика Курчатов тел.: +71916)572-86-89, е-та11: к1з-япск1®гашЫег.гп главный ученый секрет ':.":." ~ 4)~"' ':$;"'3~7 '-.-„- НИЦ «Курчатовский инс:>~.:,з м~Ф3 =.;.'; '': тута а,д.

1., Киселев Алексей Сергеевич Стремоухов Сергей Юрьевич ЗАКЛ1ОЧ ЕНИЕ Диссертационная работа М.П.Гусева является самостоятельной, завершенной научно- квалификационной работой„в которой обобщена и решена важная прикладная научнотехническая проблема обеспечения и обоснованной оценки геометрической стабильности тепловыделяющих сборок реакторов ВВЭР при эксплуатации, на базе разработанных рас'четно-экспериментальных математических моделей процессов ползучести, релаксации и контактного взаимодействия конструктивных элементов тепловыделяющих сборок.

Диссертация отвечает требованиям ВАК„предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор, Гусев Михаил Павлович, заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппара- Информация об официальном оппоненте Киселев Алексей Сергеевич Доктор технических наук (05.03.06) Ведущий научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт». Список основных публикаций оппонента за последние 5 лет: 1. Результаты испытаний защитной оболочки энергоблока №3 Ростовской АЭС / А.С. Киселев [и др.) // Глобальная ядерная безопасность. Научно-практический журнал„Вып.