5.3 Виды расчетов на прочность

5.3.1 Расчет на статическую прочность

В ходе прочностной отработки конструкции реактора КЯЭУ первое место принадлежит расчету на статическую прочность от действия механических и тепловых нагрузок на основных рабочих режимах. Полученные значения напряжений не должны превышать допускаемую величину, определяемую по коэффициенту безопасности, назначаемому техническим заданием на КЯЭУ или нормативными документами (для наземных, стендовых установок такими документами являются Нормы [11]).

5.3.2 Проверка на длительную статическую прочность

По результатам расчета на статическую прочность, с учетом длительности действия рабочих режимов, когда при рабочих температурах выше 450^оС [7] для жаропрочных, жаростойких сталей проявляется явление ползучести, производится проверка на длительную статическую прочность. Проверка на длительную статическую прочность подразумевает, что расчетчик располагает кривой длительной прочности конструкционного материала, а именно – зависимости предела длительной прочности (это величина напряжений) от времени действия нагрузки. Такая кривая получается в результате обработки данных специальных экспериментов.

Запас по длительной статической прочности можно выбирать или как запас по пределу длительной статической прочности, или по времени до разрушения. Второй путь представляется более предпочтительным с точки зрения создания конструкции минимального веса, что обусловлено характерным видом кривой длительной прочности для реакторных сталей [9]. Технологически (в случае простого нагружения) операция такова: по кривой длительной прочности выбираем время, превышающее ресурс изделия с некоторым запасом, например, вместо 100000 часов берем 110000, значение напряжений на кривой для этого момента времени принимаем за предельное напряжение в конструкции. Если в результате расчета напряжения превышают заданный предел, то следует принять конструктивные или иные меры для снижения напряжений.

Так как КЯЭУ 2-го поколения многорежимные, то проверка на длительную статическую прочность должна проводиться по накопленному длительному статическому повреждению [11],[9].

5.3.3 Расчеты динамики и прочности органов регулирования

Расчеты динамики и прочности органов регулирования (ОР) и аварийной защиты имеют целью подтверждение технической эффективности данных устройств. Под технической эффективностью здесь понимается выполнение ОР своих функций по регулированию и аварийному останову реактора за назначенные промежутки времени.

Результаты расчета динамики являются исходными данными для расчета прочности элементов этих устройств: рессор (валов), шестерен, пружин, крепежных деталей (штифтов, болтов, шпилек).

Расчеты на ползучесть необходимы для тех элементов конструкции, деформация которых (изменение формы) со временем может привести к нарушению нормальной работы реактора. Примером может быть изменение проходных сечений в контуре теплоносителя.

5.3.4 Расчеты упругих элементов

К упругим элементам относятся: антилюфтовые пружины (часового типа) ОР и винтовые пружины, приводящие в движение стержни безопасности (СБ). Расчет этих элементов проводится с учетом релаксации напряжений, который подразумевает, что на конец штатной работы реактора, когда программа полета КА полностью выполнена, все типы пружин сохраняют упругость, – в сечениях пружин продолжают действовать напряжения уровня достаточного для выполнения органами своих функций.

Методики расчета упругих элементов можно найти в книгах [12,13].