tvel (859138), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Низкая прочность материала, особенно в вершинах с малым радиусом закругления, делает нецелесообразным выполнение системы относительногопозиционирования и фиксации в виде пар выступ-паз, как у деталей из более прочного графита (образцы конструкции 5.1 и 5.5). Поэтому втулки из пенокарбида фиксируются и позиционируются относительно друг друга за счет выполнения торцевых поверхностей под острым углом к оси симметрии («косые торцы»), как у объекта 5.8.Здесь же приведены тонкостенные цилиндрические гильзы, изготовленные из пирографита с покрытиями из карбидов ниобия и циркония, представляющие собой детали многослойных теплоизоляционных пакетов обойм нагревных секций (блоков) ТВЭЛ: объекты5.9.1, 5.9.2 и 5.9.3.Экспонаты– 5.10…5.14, представляют собой детали ТВС типа втулок, работающих вконструкции при высоких температурах как при контакте с потоком рабочего тела, так и взастойных зонах и служащих для перераспределения механических нагрузок, передачи их накорпус ТВС.Детали 5.10…5.13 выполнены из материала, аналогичного КУП-ВМ, но с другим углом намотки нити и уплотненного пироуглеродом для повышения прочности с получениемкомпозиционного материала типа углерод-углерод.
Макроструктура материала явно просматривается у образца 5.11, на который не нанесено защитное покрытие из карбидов циркония или ниобия, нитридов или карбонитридов этих металлов, как на аналогичные по назначению детали 5.10, 5.12, 5.13 и 5.14, часть которых выполнена также из материала типаОглавлениеДорофеев А.А. «Материалы и конструкция тепловыделяющих элементов и тепловыделяющей сборки реактораядерного ракетного двигателя»47углерод-углерод, а часть из того же материала, что и опорная решетка (объект 4.6.2) – плотный карбид ниобия с избыточным по отношению к стехиометрическому содержанием углерода.Под номерами 5.15 и 5.16 экспонируются образцы материалов, которые могут входить в состав композитных конструкций, интегрирующих их с получением сверхсуммарногоэффекта в едином изделии, формообразование которого идет одновременно в одном технологическом процессе за счет наращивания материала.Экспонированные образцы в большинстве своем являются опытными изделиями, накоторых отрабатывались конструкционные, материаловедческие и технологические решения, закладываемые в основу разрабатываемых вариантов ЯРД.ОглавлениеДорофеев А.А.
«Материалы и конструкция тепловыделяющих элементов и тепловыделяющей сборки реактораядерного ракетного двигателя»483.5. ТВС, сопла и элементы торцевого отражателя нейтроновОбъекты на планшетах 4.4 и 4.5 представляют собой комплект сборочных единиц,образующих проточную часть ТВС и детали отражателя нейтронов в части, присоединяемойко входу в ТВС соответственно.В ТВС 4.4 нагревные секции (блоки) ТВЭЛ (пластинчатых и/или карандашеподобных) сочленены последовательно при однозначной ориентации в окружном и радиальномнаправлениях посредством четырех пар паз-выступ, выполненных на смежных торцахобойм, выполняющих также функции теплоизоляции.
Пластинчатые ТВЭЛ в смежных нагревных секциях (блоках) ориентированывзаимно перпендикулярно, чтобы обеспечитбольшую равномерность полей скоростей и температуры рабочего тела на входе в следующую нагревную секцию (блок) за счет сопряженного радиального и окружного тепломассопереноса в камерах смешения, образуемых обоймами смежных нагревных секций междувыходным и входным торцами пакетов ТВЭЛ (см. рис.
3).В выходной части ТВС ниже по потоку опорной решетки могут устанавливаться иликонфузоры, или индивидуальные сверхзвуковые сопла (сопла Лаваля), примеры которыхпредставлены на стенде №2 соплом 4.7.1, выполненным из пирографита в виде единой детали, и соплом 4.7.2 из плотных карбидов с избыточным содержанием свободного углерода.Конструкция этого сопла - сборная из нескольких коаксиальных фрагментов, что обеспечивает при заданном калибре ТВС уменьшение характерных радиальных размеров, и, следовательно, снижение термических напряжений, возникающих при работе сопла.На планшете 4.5 стенда №2 закреплены детали торцевого отражателя нейтронов, входящие в конструкцию ТВС реактора.
Детали отражателя представляют собой коаксиальныецилиндры с дистанционирующими выступами, выполненные из бериллия, и двухзаходныйнеподвижный шнек, размещаемый в цилиндре меньшего диаметра. Из методических соображений экспонированы детали из бериллия без покрытия, с чистым металлическим цветом,и с покрытиями различного состава, отличающиеся цветом. Назначение покрытий - уменьшение уноса бериллия рабочим телом и защита от контакта с чистым бериллием в процессесборки и эксплуатации для предотвращения возможных токсических проявлений.Назначение экспонируемой в сборе с элементом отражателя специальной пружины упругая фиксация тонкостенных элементов конструкции торцевого отражателя и ТВС с заданным усилием при ограниченных поперечных размерах пружинных элементов.ОглавлениеДорофеев А.А. «Материалы и конструкция тепловыделяющих элементов и тепловыделяющей сборки реактораядерного ракетного двигателя»49Специальная цилиндрическая пружина изготовлена из нержавеющей стали механической обработкой.
Конструкция пружины обеспечивает повышенную жесткость при малыхпо отношению к среднему диаметру толщинах, недостижимую при использовании витыхпружин при таких же соотношениях размеров, а также недостигаемую при изготовлении витых пружин воспроизводимость характеристик при минимальном их разбросе от изделия кизделию.4. Особенность работы ТВЭЛ в ТВС с радиально-осевойструктурой течения охладителяПрисущую осевой схеме течения теплоносителя продольную неравномерность теплового нагружения нагревных секций по высоте активной зоны можно существенно снизитьпри радиально-осевом течении теплоносителя в ТВС, конструктивная схема которой представлена на рис. 18.ОглавлениеДорофеев А.А. «Материалы и конструкция тепловыделяющих элементов и тепловыделяющей сборки реактораядерного ракетного двигателя»50Рис.18ОглавлениеДорофеев А.А.
«Материалы и конструкция тепловыделяющих элементов и тепловыделяющей сборки реактораядерного ракетного двигателя»51Здесь ТВЭЛ 5 выполнены в виде кольцевых пластин с радиальными дистанционирующими выступами, задающими величину зазора. Теплоноситель течет по зазору междуТВЭЛ от периферии к центру по нормали к оси симметрии центрального канала. В центральном канале прошедший по зазору между ТВЭЛ и нагретый до максимально возможнойтемпературы теплоноситель смешивается с поступившим из стоящих выше по течениюТВЭЛ теплоносителем и движется в сторону выходного сечения канала, который, как и вТВС с осевым течением может заканчиваться диффузором или соплом.Блоки ТВЭЛ вТВС с радиально-осевым течением теплоносителя могут выполнятьсяиз спеченных или засыпанных в частично проницаемый каркас сферических микро-ТВЭЛ 6диаметром 0,75…1 мм (объекты 3.1 на стенде №1): блоки 3 или 7.
Такие блоки охлаждаютсятранспирационно, т.е. теплоноситель подается через поры и каналы между тепловыделяющими микросферами, образующими пористую втулку. При достаточно большом числе блоков распределение расхода между блоками из сферических ТВЭЛ с радиальным (вариант«а») или осевым течением (вариант «б») может быть таким же, как и для пластинчатыхТВЭЛ, т.е. в идеальном варианте температура торможения выходящего в центральный каналохладителя одинакова.Если проектирование и производство ТВС с осевым течением охладителя можносчитать практически освоенными, то переход к схемам с радиально-осевой структурой теплосъема относится к перспективным решениям, находящимся в стадии исследования и отработки конструкции и технологии изготовления из современных материалов.Достигнутые при разработке ЯРД результаты в области создания материалов с уникальными эксплуатационными свойствами и технологии изготовления изделий из них, в томчисле, изученные в процессе выполнения данной лабораторной работы, могут быть перенесены в другие области техники и технологии с эффектом повышения их технической эффективности.5.
Методика оценки выполнения лабораторной работыСтудент представляет к защите отчет по лабораторной работе, выполненный в соответствии с требованиями, изложенными в п. 1. настоящих методических указаний.Защита лабораторной работы заключается в разъяснениях и ответах, которые студентдает в ответ на замечания и вопросы преподавателя в процессе проверки составленного стуОглавлениеДорофеев А.А. «Материалы и конструкция тепловыделяющих элементов и тепловыделяющей сборки реактораядерного ракетного двигателя»52дентом отчета, а также при актуальном в реальном масштабе времени публичном обсуждении развернутого, аргументированного ответа на заранее заданный вопрос преподавателя,касающийся освоения информации, предусмотренной программой дисциплины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
