Расчетное обоснование работоспособности стержней СУЗ БН в условиях силового контакта поглотителя с оболочкой ПЭЛ

• Автор: Тузов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

1.1 Работоспособность конструкционных элементов стержней СУЗ.

1.2 Работоспособность ПЭЛ.

1.3 Критерии предельного состояния

Выводы и основные результаты главы

Глава 2 Методический подход к расчтному обоснованию

работоспособности стержней СУЗ РБН в условиях механического контакта поглотителя с оболочкой ПЭЛ

2.1 Основные положения методического подхода

0 2.2 Постановка задачи, методика и алгоритм трхмерного

теплогидравлического расчта сборок СУЗ БН. Расчтный код

2.2.1 Моделирование процессов тепломассообмена в

теплоносителе в сборке СУЗ РБН

2.2.2 Конечноразностная аппроксимация и алгоритм решения системы разностных уравнений
2.2.3 Метод решения системы конечноразностных уравнений
2.2.4 Расчтный код ВиМТ
2.3 Постановка задачи и физическая модель нагружения оболочки
ПЭЛ при е механическом контакте с поглотителем.
Выводы и основные результаты главы
Глава 3 Верификация методики расчета работоспособности ПЭЛ
Щ стержней СУЗ РБН в условиях механического контакта
поглотителя с оболочкой.
3.1 Верификация теплогидравлического кода ВиМТ
3.1.1 Верификация на экспериментальных данных.
3.1.2 Верификация на расчтных данных.
3.1.3 Выводы
3.2 Верификация методики расчета НДС ПЭЛ в условиях
механического контакта поглотителя с оболочкой.
3.2.1 Силовое взаимодействие поглощающего сердечника с оболочкой ПЭЛ стержней СУЗ реактора ЮУО
3.2.2 Исходные данные для верификационных расчтов НДС ПЭЛ
при силовом контакте поглотителя с оболочкой.
3.2.3 Результаты верификационных расчтов.
3.2.4 Анализ результатов и рекомендации
Выводы и основные результаты главы.
Глава 4 Расчтные исследования работоспособности стержней
аварийной защиты реактора БН0.
4.1 Расчтные исследования в обоснование увеличения ресурса стержней аварийной защиты сб. реактора БН0.
4.1.1 Конструкция стержня АЗ сб. и условия эксплуатации
4.1.2 Оценка остаточного ресурса стержней АЗ сб. при наработке 0 эффективных суток
4.1.2.1 Расчт выгорания поглотителя и оценка физической эффективности стержня
4.1.2.2 Теплогидравлический расчт стержня АЗ сб. .
4.1.2.3 Расчт НДС ПЭЛ
4.1.2.4 Расчтноэмпирические исследования работоспособности конструкционных элементов стержня
4.1.3 Обсуждение полученных результатов и рекомендации.
4.1.4 Внедрение результатов
4.2 Расчтные исследования предельного состояния стержней аварийной защиты сб. реактора Б0.
4.2.1 Конструкция стержня АЗ сб.
4.2.2 Оценка физической эффективности
4.2.3 Оценка распухания и деградации прочностных свойств конструкционных материалов.
4.2.4 Теплогидравлический расчт стержня АЗ сб. .
4.2.5 Расчет НДС ПЭЛ с учтом механического взаимодействия
поглотителя и оболочки
4.2.6 Обсуждение полученных результатов и рекомендации.
Выводы и основные результаты главы.
Глава 5 Расчтный анализ ресурсных характеристик ПЭЛ и стержней
СУЗ реактора типа БН .
5.1 Функциональное назначение и условия эксплуатации стержней
СУЗ в активной зоне БН
5.2 Выбор конструкции и обоснование работоспособности
стержней СУЗ реактора типа БН.
5.2.1 Конструкция стержней СУЗ реактора типа БИ.
5.2.2 Обоснование работоспособности конструкционных материалов и поглотителя
5.2.2.1 Распределение выгорания поглотителя по высоте ПЭЛ
стержня РС реактора БН
5.2.2.2 Оценка работоспособности конструкционных материалов с
учтом деградации прочностных свойств под облучением
5.2.2.3 Теплогидравлический расчт сборки стержня РС.
5.2.2.4 Расчт НДС ПЭЛ стержня РС
5.2.3 Обсуждение полученных результатов и рекомендации.
Выводы и основные результаты главы.
Заключение
Список использованной литературы


Действие остальных факторов, например механическое и химическое взаимодействие поглотителя с оболочкой, ухудшающее е работоспособность выгорание поглотителя, снижающее физическую эффективность стержня радиационное распухание элементов его конструкции, ухудшающее подвижность стержня в направляющем тракте и др. После перехода на негерметичную конструкцию ПЭЛ с натриевым подслоем в стержнях СУЗ были сняты ограничения ресурса по давлению гелия на оболочки ПЭЛ. Наличие натриевого подслоя обеспечило снижение температуры поглотителя до уровня, соответствующего пониженным скоростям его радиационного распухания. Кроме того, исследования показали, что растрескивание блочков карбида бора при наличии подслоя натрия до определнного времени не приводит к их фрагментации в рабочих условиях блочки остаются как бы целыми, сохраняя форму. Все это позволило существенно до 5 эфф. Однако возникла необходимость учитывать факторы, роль которых при герметичной конструкции ПЭЛ была несущественной химическое и механическое взаимодействие поглотителя с оболочкой, выгорание поглотителя, радиационное распухание элементов конструкции и деградацию прочностных свойств конструкционных материалов. На следующем этапе модернизации основное внимание было обращено на снижение уровня температуры шарнирных соединений и на исключение диффузионного хромонитридного покрытия деталей сборок , . За счт внесения конструктивных изменений температура деталей шарнирных соединений, работающих в активной зоне, была снижена до 0 С и, следовательно, уменьшено их распухание, что улучшило кинематические характеристики конструкции. Снятие диффузионного хромонитридиого покрытия с чехловых труб направляющих гильз стержней СУЗ повысило пластичность конструкционного материала и стабильность формы гильз. Дальнейшая модернизация органов регулирования реактора БН0 состояла в упрощении конструкции направляющих гильз СУЗ, что привело к повышению их работоспособности , . Круглую направляющую гильзу заменили шестигранной, а в качестве конструкционного материала применили аустенитную нержавеющую сталь типа ХН в холоднодеформированном состоянии. СУЗ и гильзой. Как следствие был исключен контакт между стержнями АЗ, РС и их гильзами по высоте активной зоны, и максимально сокращена зона контакта для стержней КС. При этом расход теплоносителя, идущий па охлаждения пучка ПЭЛ стержня, уменьшился, а расход теплоносителя, идущий в зазор между стержнем и гильзой увеличился. Это позволило понизить уровень температур чехловых труб сборок и повысить их стабильность, хотя и привело к увеличению температуры ПЭЛ. Значительный объм работ по определению факторов, лимитирующих работоспособность стержней СУЗ БН0 и, следовательно, критических для безопасности, который провели разработчики и научнотехнический персонал Белоярской атомной станции в период х годов, позволил накопить достаточные знания по этим вопросам. В ряде работ 3,5,, подробно описаны этапы проведнных исследований. Итогом стал третий этап модернизации. При разработке конструкций и выборе конструкционных материалов стержней на этом этапе был учтн весь предыдущий опыт эксплуатации и послерадиациониых исследований. Стержни СУЗ изменились конструктивно для стержней АЗ, АЗП и РС была использована однозвенная конструкция применен один шарнир, установленный между удлинительным звеном и поглощающей частью с хвостовиком. В качестве конструкционных материалов стержней СУЗ применены радиационностойкие и технологичные стали сталь ХН2М для головок, шарниров, хвостовиков и вытеснителей стали ХНМ2Г2ТФР ЧС х. ПЭЛ сталь ХНМЗБШ ЭИ7 для концевых деталей ПЭЛ и профильной проволоки удлинительные и чехловые трубы выполнены из стали ХМ1БФРШ ЭП0. Нетрудно заметить, что процесс усовершенствования конструкций стержней СУЗ носил эволюционный характер разработчики двигались по пути постепенного устранения наиболее существенных препятствий. Последовательно были решены проблемы, связанные с ограничением свободы передвижения стержней в активной зоне за счт изменения конструкции и применения болсс радиационностойких сталей и с избыточным нагружением оболочек ПЭЛ давлением газа за счт перехода на негерметичные ПЭЛ. Отдельно стоит упомянуть о смене типа поглотителя в компенсирующих КС и регулирующих РС стержнях.