Методические особенности моделирования работоспособности…
1
УДК 621.039.53
Методические особенности моделирования
работоспособности тепловыделяющих элементов
© Г.В. Кулаков
1
, Ю.В. Коновалов
2
, А.А. Косауров
1
, А.В. Ватулин
3
1
АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт
неорганических материалов им. А.А. Бочвара», Москва, 123098, Россия
2
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
3
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,
Москва, 115409, Россия
Представлена разработанная расчетная модель тепловыделяющего элемента
(твэла) атомных реакторов, включающая комплекс взаимосвязанных верифициро-
ванных методик: расчета напряженно-деформированного состояния твэлов; ве-
рификации расчетной модели твэла и определения свойств материалов твэлов по
экспериментальным данным; вероятностного расчета напряженно-деформиро-
ванного состояния твэлов; обоснования работоспособности дисперсионных твэ-
лов, а также свойств материалов.
Ключевые слова:
ядерный реактор, тепловыделяющий элемент, напряженно-
деформированное состояние, метод конечных элементов.
Введение.
Основным элементом активной зоны реактора, опре-
деляющим ее ресурсные характеристики, безопасность и надежность,
является тепловыделяющий элемент (твэл). Работы по созданию твэ-
лов, обоснованию их работоспособности и надежности — ключевой
момент разработки активных зон реакторов различного назначения
(транспортных, транспортабельных, малой мощности).
Активная зона указанных реакторных установок неремонтопри-
годна, что требует обеспечения ее работоспособности в течение дли-
тельного периода при разгерметизации части твэлов. Преждевремен-
ная замена активной зоны приводит к тяжелым стратегическим и
экономическим потерям. Выполнение этой операции возможно только
в заводских условиях, поскольку требуется вскрытие прочного корпу-
са. В результате реакторная установка надолго выбывает из строя.
К активным зонам названных реакторов, по сравнению с реакто-
рами типа водо-водяных, предъявляются повышенные требования по
маневренности, надежности и безопасности в нормальных и аварий-
ных условиях. Этим определены жесткие требования к достоверности
обоснования работоспособности и ресурсных характеристик твэлов.
Обоснование надежности разрабатываемых твэлов — комплекс-
ная задача, решаемая на основе расчетной модели и анализа резуль-
татов сравнительных испытаний новых конструкций твэлов и твэлов-
прототипов, начинающихся с испытаний макетов твэлов в петлевых
реакторах и заканчивающихся испытаниями активных зон и стенда-
прототипа.