- •Основные принципы конструирования ядерных реакторов космических яэу
- •Предисловие
- •Сокращения
- •Введение
- •1.Требования к конструкции реактора и реактора-преобразователя.
- •2.Основы конструктивного исполнения реактора.
- •3.Примеры конструктивного исполнения отдельных элементов реактора
- •4. Материалы, используемые в конструкции реактора
- •5 Основы расчетно-теоретического обоснования прочности реактора кяэу
- •5.2 Эксплуатационные режимы и расчетные случаи
- •5.3 Виды расчетов на прочность
- •5.4 Методы и программное обеспечение расчетов на прочность реакторов кяэу
- •5.5 Расчеты динамических характеристик органов регулирования и защиты
- •Библиографический список
4. Материалы, используемые в конструкции реактора
Выбор материалов реактора и РП обусловлен несколькими факторами. Среди них требования, обусловленные нейтронно-физическими расчетами реактора, температурными режимами, прочностью, ядерной безопасностью, массогабаритными параметрами и ресурсом. В случае РП к ним добавляется необходимость обеспечения эффективной работы ЭГК. В результате комплексного анализа свойств материалов в реакторах и РП космического назначения используются следующие материалы.
В качестве топлива – высокообогащенный уран 235 легированный молибденом, двуокись урана (UO2), карбид урана (UС), нитрид урана (UN), уран циркониевый карбонитрид (UZrCN) . Область их применения изложена в учебном пособии / 2 /.
Материалом отражателя служит бериллий (Be), при температуре более 800оС - окись бериллия (BeO).
Материалом замедлителя служит гидрид циркония (ZrH).
В качестве поглощающего материала используется карбид бора, обогащенный по изотопу В10 или сам бор, также обогащенный по изотопу В10 .
Теплоносителем в реакторах космического назначения служат при температуре до 970К эвтектический сплав NaK, при более высоких температурах литий (Li).
Материалом корпуса реактора при использовании теплоносителя NaK применяется нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, 08Х16Н11М3, в случае использования лития в конструкции корпуса должны использоваться ниобиевые сплавы типа НбЦ, НбЦу /9/.
В гермовводах РП в качестве материала изоляции применяется окись алюминия
(Al2O3), бериллия (BeO), иттрия (Y2O3).
5 Основы расчетно-теоретического обоснования прочности реактора кяэу
5.1 Расчеты на прочность в процессе проектирования, изготовления, испытаний и эксплуатации реактора КЯЭУ
Расчеты на прочность являются одной из важнейших составляющих процесса создания конструкции реактора наряду с нейтронно-физическими, тепловыми и гидравлическими расчетами.
Для прочностного расчета источниками исходных данных по силовым и температурным нагрузкам являются тепловой и гидравлический расчет реактора.
Основные этапы прочностной отработки конструкции реактора соответствуют этапам проектирования. Каждый такой этап включает в себя серии расчетов, преследующие вполне конкретные цели. Расчеты на прочность на начальных стадиях формирования работоспособной конструкции носят итерационный характер.
Этап технического предложения /10/, как правило, содержит расчеты на прочность по выбору основных размеров. Содержание таких расчетов, так же как и конструкторских разработок, имеет целью показать принципиальную возможность создания изделия, отвечающего требованиям технического задания.
На стадии эскизного проектирования расчеты на прочность позволяют подтвердить прочностную работоспособность основной несущей конструкции реактора на наиболее напряженных режимах, а также обеспечить количественный процесс оптимизации конструкции по массе с последующим неизбежным уточнением расчетных методик и детализацией расчетных схем.
На стадии эскизного проекта отработка прочности новых технических решений, помимо расчетно-теоретического анализа, проводится на специально создаваемых моделях и макетах.
На этапе технического и рабочего проектирования проводится поверочный расчет изделия в целом, узлов, агрегатов и отдельных деталей на всех эксплуатационных режимах реактора КЯЭУ.