Автореферат (1026033)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиГусев Михаил ПавловичРазработка методов расчета релаксационной стойкости тепловыделяющих сборок атомного реактора01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратурыАвтореферат диссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наукМосква – 2016Общая характеристика работыАктуальность темы. Тепловыделяющие сборки (ТВС) реакторовВВЭР в настоящее время широко используются на отечественных и на зарубежных атомных энергетических станциях. Эксплуатация топливныхсборок в активных зонах реактора происходит при повышенных температурах и в условиях интенсивных нейтронных воздействий.

При таких условиях эксплуатации в нагруженных конструктивных элементах ТВС развиваются деформации ползучести и происходят процессы релаксации напряжений. Ползучесть, релаксация напряжений и эксплуатационные нагрузки, действующие в ТВС, приводят к ее необратимому искривлению,что является существенной проблемой, которая может привести к локальному перегреву активной зоны и к проектным или запроектным авариям наатомной энергетической станции.Решение проблемы предотвращения искривления или необратимогоформоизменения ТВС, включает в себя мероприятия по совершенствованию конструкции, подробный расчетный анализ топливной сборки, а также разработку методов расчета ТВС, проводимые с целью прогнозирования искривления ТВС.Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостьюразработки методики расчета искривления или релаксационной стойкостиТВС – способности конструкции ТВС сохранять свою жесткость при релаксации напряжений.Степень разработанности темы.

Современные методики расчета релаксационной стойкости ТВС включают в себя достаточно много особенностей, в том числе, учет ползучести и релаксации напряжений, что отражается в работах В.М. Троянова, В.П. Семишкина, В.Л. Данилова, А.С.Киселева, Д.Н. Пузанова и др. Однако в методиках расчета, предложенныхэтими учеными, не принимаются во внимание такие факторы, влияющиена искривление ТВС, как релаксация осевой силы пружинного блока ТВСи изменение ее точки приложения во времени. В разрабатываемом методерасчета учтены все вышеуказанные факторы, влияющие на искривлениеТВС.Цель и задачи работы: разработка методики, алгоритма и программырасчета релаксационной стойкости тепловыделяющей сборки атомного реактора, учитывающих ползучесть элементов конструкции сборки и релаксацию напряжений в наиболее нагруженных узлах.Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:1.

Проведение анализа разработанных ранее методов расчета релаксационной стойкости и геометрической стабильности ТВС атомного реактора и оценка степени их полноты с точки зрения учета основных факторов, влияющих на искривление сборки;12. Экспериментальное исследование релаксации контактного взаимодействия между твэлами и ячейками дистанционирующих решеток (ДР) сцелью подтверждения релаксационных процессов в ТВС;3.

Разработка расчетно-экспериментальной методики верификации температурного закона ползучести для циркониевого сплава Э110(Zr1%Nb) – материала твэлов и ДР в ТВС;4. Исследование влияния эксплуатационных факторов на релаксациюконтактного взаимодействия между твэлами и ячейками ДР;5. Верификация радиационного закона ползучести для сплава Э110;6. Разработка комплексной методики расчета релаксационной стойкоститепловыделяющей сборки атомного реактора;7. Разработка методики расчета релаксации осевой силы, приводящей кискривлению ТВС и действующей от пружинного блока ТВС.Методы исследования.

Для разработки методики расчета релаксационной стойкости ТВС при эксплуатационных нагрузках, применялись инженерные подходы и методы механики деформируемого твердого тела.При деформировании ТВС рассматривалась как обобщенный стержень снабором элементов, работающих только на растяжение и сжатие. Учетползучести и релаксации напряжений производился в соответствии с моделями установившейся ползучести. Для исследования релаксационныхпроцессов между твэлами и дистанционирующими решетками применялсяконечно-элементный пакет ANSYS. Управление расчетами, вывод графических результатов осуществлялись в математическом пакете MatLAB.Алгоритмы метода расчета релаксационной стойкости ТВС были реализованы в разработанных программах в среде MatLAB.Научная новизна работы состоит в следующих положениях:1.

Разработана математическая модель деформирования тепловыделяющей сборки, основанная на балочно-стержневом представлении ТВС,которая позволяет учитывать ползучесть элементов конструкции сборки, релаксацию контактных сил между твэлами и ячейками ДР и релаксацию осевой силы, действующей от пружинного блока;2. Предложена математическая модель расчета релаксации осевой силыпружинного блока, учитывающая разброс геометрических параметровпружин, неоднородность температурного и нейтронного полей и позволяющая определять эксцентриситет точки приложения осевой силыотносительно геометрической оси ТВС.3.

Разработана расчетно-экспериментальная методика верификации констант в законе ползучести, основанная на методе многокритериальнойоптимизации, и позволяющая использовать результаты различных типов испытаний для верификации констант.4. Предложена методика экспериментального исследования релаксацииконтактного взаимодействия между твэлами и ячейками ДР, подтверждающая наличие релаксационных процессов в элементах ТВС;25. Установлены эффекты проскальзывания твэлов в ячейках ДР, которыеоказывают влияние на искривление конструкции ТВС.Достоверность результатов и научных положений обоснована:1. Применением классических подходов и методов механики деформируемого твердого тела и теории ползучести.2.

Использованием в методике расчета релаксационной стойкости ТВСверифицированного закона ползучести.3. Результатами экспериментальных исследований, подтверждающиминаличие релаксационных процессов в элементах ТВС.4. Удовлетворительным совпадением результатов расчета с экспериментальными данными исследований искривления ТВС.Практическая ценность работы заключается в следующих результатах:1. Разработана методика расчета релаксационной стойкости тепловыделяющей сборки, учитывающая ползучесть основных элементов сборки,релаксацию напряжений между твэлами и ДР и релаксацию осевой силы пружинного блока ТВС;2. Разработаны алгоритм и пакет прикладных программ для расчета релаксационной стойкости ТВС, зарегистрированных в отделе регистрации программ для ЭВМ ФГУ ФИПС, написанных на языке MatLAB ипозволяющих получать результаты для различных модификаций сборок при различных силовых нагрузках, действующих на сборку;3.

Предложена методика расчета, позволяющая с использованием экспериментальных данных по радиационной или термической ползучести,определять константы законов ползучести конструкционных материалов элементов ТВС;4. Результаты работы могут быть использованы на предприятиях Росатома при модернизации ядерного топлива.На защиту выносятся следующие научные положения:1) Методика расчета релаксационной стойкости ТВС, позволяющая определять искривление конструкции сборки в зависимости от времени эксплуатации;2) Методика экспериментальных исследований релаксации контактных силмежду твэлом и ячейкой дистанционирующей решетки;3) Методика расчета релаксации осевой силы пружинного блока ТВС, позволяющая определять эксцентриситет точки приложения силы относительно геометрической оси ТВС;4) Методика верификации констант в законе ползучести с использованиемэкспериментальных данных различного типа;5) Влияние проскальзывания твэлов в ячейках ДР на искривление конструкции ТВС.Реализация работы.

Программа расчета релаксационной стойкостиТВС, основанная на разработанной методике расчета, зарегистрирована в3отделе регистрации программ для ЭВМ ФГУ ФИПС. Результаты работыиспользуются в учебном процессе МГТУ им. Н.Э. Баумана.Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались на всероссийских и международных научных конференциях. Школа-семинар для молодых ученых, ИСМАН РАН (Черноголовка,2012 - 2015 г); Международная научно-инновационная молодежная конференция «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент», ТГТУ (Тамбов, 2013 - 2015 г); X международная азиатская школа-семинар «Проблемы оптимизациисложных систем», Институт теоретической и прикладной математикиНАН КР, (Кыргызская Республика, Бишкек, 2014 г); I Международная конференция молодых ученых «Электротехника,Энергетика, Машиностроение», НГТУ (Новосибирск, 2014 г); VI Международная конференция «Проблемы механики современныхмашин», ВСГУТУ (Улан-Удэ, 2015 г); Всероссийская научно-техническая конференция «Механика и математическое моделирование в технике», РАН, МГТУ им.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации