Экспериментальные исследования фреттинг-коррозии твэлов тепловыделяющих сборок ВВЭР

• Автор: Макаров, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Условные обозначения и сокращения

Цель диссертационной работы

Научная новизна

Практическая ценность работы

Основные положения, выносимые на защиту

Глава 1. Проблема фреттинг-коррозии твэлов водо-водяных энергетических реакторов

1.1. Анализ надежности тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов

1.2. Описание конструкций узлов реакторной установки и условий их работы

1.3. Анализ отказов топлива и причин повреждения фреттинг-коррозией твэлов тепловыделяющих сборок

1.4. Методы исследований процесса фреттинг-коррозии твэлов в узлах сопряжения с ДР

1.5. Основные факторы влияющие на износостойкость узла сопряжения твэл-дистанционирующая решетка тепловыделяющих сборок
1.6. Выводы
Глава 2. Требования к экспериментальным моделям
2.1. Обоснование требований к экспериментальным моделям
2.2. Частотный анализ конструкций
2.3. Исследования динамических свойств твэлов
2.4. Сравнение динамических свойств модельных и штатных и твэлов
2.5. Выводы
Глава 3. Исследования сопротивления ТВС ВВЭР-1000 поперечному
изгибу

3.1. Методика исследований характеристик поперечной жесткости
ТВС ВВЭР-1000
3.2. Результаты экспериментальных и расчетных исследований необлученных макетов на поперечный изгиб
3.3. Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования процесса фреттинг
-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР» методом физического моделирования
4.1. Цель испытаний образцов на фреттинг-коррозию узлов сопряжения «твэл-ДР»
4.2. Особенности методики
4.3. Результаты испытаний
4.5. Анализ результатов исследований фреттинг-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР»
4.4. Выводы
Глава 5. Исследования изнашивания конструкционных материалов
в контакте, сформированном оболочкой твэла и выступом ячейки дис-танционирующей решетки
5.1. Задача исследований механизма и интенсивности фреттинг-коррозии образцов конструкционных материалов
5.2. Методика исследований при натурных параметрах теплоносителя
5.3. Результаты испытаний образцов материалов на фреттинг-коррозию
5.4. Приближенная аналитическая оценка результатов экспериментов по изнашиванию материалов
5.5. Металлографические и профилометрические исследования изношенных поверхностей
5.6. Выводы
Обобщающие выводы
Список литературы

Условные обозначения и сокращения
АЭС - атомная электрическая станция
A3 - активная зона
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор
ГЦН - главный циркуляционный насос
ГЦТ - главный циркуляционный трубопровод
ДР - дистанционирующая решетка
НК - направляющий канал
HP - нижняя опорная решетка
СУЗ - система управления и защиты
ТВС - тепловыделяющая сборка
УТВС - усовершенствованная тепловыделяющая сборка
твэл - тепловыделяющий элемент
f - частота возвратно-поступательного движения, Гц
FTp - сила трения, Н
к - коэффициент трения
t - время, с
CFD - расчетный код для оценки поля скоростей потока теплонос-тителя
AECL - Лаборатория исследований атомной энергии Канады
К - коэффициент износа
V - работа сил трения за единицу времени (мощность трения)
dW - приращение объемного износа W
Fn - нормальная сила;
L - путь скольжения
Hv - твердость по Бриннелю или Виккерсу более мягкого материала пары
CANDU - Канадский атомный реактор на тяжелой воде

1 - твэл;
2 - ячейка в составе ДР;
3 - теплоноситель - дистиллированная вода с добавками борной кислоты, гидразина гидрата, аммиака;
4 - посторонние частицы-дебризы, переносимые теплоносителем.
Исходные свойства элементов:
- длина твэла от упора в HP ТВС-2М ВВЭР-1000 /=3970 мм;
- диаметр твэла dt=9,l±0,05 мм;
- вписанный диаметр ячейки ДР d„=9,00+°’06 мм;
- высота ячейки h„=30 мм;
- длина линии контакта пуклевки ячейки с твэлом 4+2 мм;
- радиус кривизны пуклевки ячейки 1,0+п’3 мм (по поверхности контакта с твэлом ~1,3+0,3мм);
- толщина стенки ячейки 0,3 мм;
Жесткость ячейки в составе циркониевой дистанционирующей решетки ТВС-2 высотой 30 мм, толщиной стенки 0,3 мм, длиной пуклевки 4 мм:
- статическая поперечная (сила прикладывается по нормали к площадке контакта твэл-пуклевка ячейки ДР), Кг= 130-160 кг/мм /60/;
- угловая, на поворот, Ке=7 (кН-м/рад)/61/;
- тангенциальная и продольная жесткости - неизвестны;
- контактогеометрия контакта «твэл-ячейка ДР» - контраформная типа «цилиндр-цилиндр»;
- материал оболочки твэла Э110 - сплав циркония и ниобия (Zr+l,0%Nb);
- материал ДР - сплав Э110;
- твердость материалов оболочки и решетки 144 кгс/мм2;
- поверхность оболочки покрыта слоем окисной пленки (твердый раствор двуокиси циркония в цирконии нестехиометрического состава) толщи-