Моделирование высокотемпературного деформирования и разрушения окисленных защитных оболочек твэлов в условиях запроектной аварии

• Автор: Болдырев, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1.1 Тепловыделяющие элементы современных АЭС

1.2 Процессы, происходящие в твэлах.

1.2.1 Процессы в топливе.

1.2.2 Процессы в оболочке твэла

1.2.3 Влияние тепловыделяющей сборки на состояние твэлов.

1.3 Разрушение твэлов при аварии

1.3.1 Разрыв оболочки вследствие вздутия.

1.3.2 Разрушение в результате термического удара при повторном заливе

1.3.3 Разрушение внешнего оксидного слоя жидким цирконием

1.4 Моделирование деформационного поведения твэлов

Глава 2. Модель напряженнодеформированного состояния окисленной циркониевой защитной оболочки.
2.1 Факторы, влияющие на поведение оболочки в условиях аварии.
2.2 Основные соотношения модели
2.2.1 Основные положения и допущения .
2.2.2 Напряженнодеформированное состояние ячейки окисленной оболочки твэла
2.2.3 Изменение размеров слоев вследствие окисления
2.2.4 Растрескивание оксидного слоя
2.2.5 Разрушение оболочки твэла
2.2.6 Механические свойства материала оболочки твэла.
2.2.6.1 Фазовый состав.
.6.2 Упругие свойства
2.2.6.3 Термические деформации.
2.2.6.4 Ползучесть металлических фаз.
2.2.6.5 Прочность диоксида циркония
2.2.6.6 Предельная окружная деформация при разрыве.
2.3 Реализация модели в виде компьютерного кода.
2.4 Тестирование модели.
2.4.1 Эксперименты с избыточным внутренним давлением.
2.4.2 Окислительные эксперименты.
i
Глава 3 Анализ и моделирование поведения окисленной циркониевой оболочки в условиях повторного залива.
3.1 Анализ и моделирование мелкомасштабных экспериментов
3.1.1 Методика проведения испытаний.
3.1.2 Основные экспериментальные результаты.
3.1.3 Интерпретация экспериментальных результатов.
3.1.4 Дополнение базовой модели деформирования
3.1.5 Моделирование экспериментов.
3.2 Анализ и моделирование интегральных экспериментов .
3.2.1 Экспериментальная установка и методика проведения испытаний
3.2.2 Интегральный тест .
3.2.2.1 Методика проведения испытаний и основные результаты.
3.2.2.2 Моделирование поведения центрального стрежня в условиях интегрального теста .
3.2.3 Интегральный тест
3.2.3.1 Методика проведения испытаний и основные результаты
3.2.3.2 Моделирование поведения центрального стрежня в условиях интегрального теста .
Глава 4 Анализ и моделирование поведения окисленной оболочки в условиях плавления металлической фазы.
4.1 Анализ и моделирование мелкомасштабных экспериментов .
4.1.1 Методика проведения испытаний и основные результаты
4.1.2 Интерпретация экспериментальных результатов
4.1.3 Результаты моделирования.
4.2 Анализ и моделирование мелкомасштабных экспериментов I Венгрия
4.2.1 Экспериментальная установка и методика проведения испытаний
4.2.2 Результаты моделирования.
4.2.3 Сравнение расчетных и экспериментальных результатов
Заключение.
Список литерату


Газовые пузыри содержат в основном инертные газы криптон и ксенон, которые составляют примерно общего количества осколков деления и обладают малой растворимостью в ис2. При повышении температуры в центре таблетки выше температуры плавления весь газ из расплава выходит под оболочку. При образовании зоны столбчатых кристаллов. При слиянии соседних зернограничных пузырей в есть каналов, выходящих на поверхность таблетки. Наиболее благоприятным условием для реализации этого механизма являются переходные режимы с быстрым ростом температуры, что приводит к увеличению газового давления в пузырях. Выход газообразных продуктов деления из таблеток может значительно увеличить внутреннее давление и при дальнейшем росте температуры или уменьшения внешнего давления теплоносителя привести к вздутию и разрушению оболочки. Уменьшение проходного сечения приводит к дальнейшей эскалации температуры. Помимо повышения давления в зазоре, выход газообразных продуктов деления под оболочку приводит к ухудшению теплопроводности газовой среды, так как она обогащается плохо проводящими тепло газами ксеноном и криптоном. Теплопередача от топливных таблеток к оболочке ухудшается, что ведет к дополнительному повышению температуры топлива. Распухание топлива может привести к полному исчезновению зазора и механическому контакту между топливом и оболочкой, возникновению дополнительных напряжений в оболочке и началу образования праничного слоя в результате химического взаимодействия иОг и т. Изза больших радиальных перепадов температуры таблетки в ней возникают высокие термические напряжения, приводящие к образованию радиальных трещин.