4.8. Оценка критических тепловых потоков

В реакторах, охлаждаемых водой или органическими жидкостями, с целью обеспечения надёжной эксплуатации ТВЭЛов производится

расчёт критических тепловых потоков

крит

q

i

на участках ТК, которые

_крит

сравниваются со значениями

^q_i ^{. Если на i участке q}_i

^{ q}_i ^{, то кризис}

теплоотдачи на данном участке отсутствует. Если на каком-либо участ- ке последнее условие не выполняется, то это свидетельствует о возмож- ности кризиса теплоотдачи. В этом случае все расчёты необходимо по- вторить. При этом, соответственно, придётся пересмотреть ряд конст- рукционных и эксплуатационных параметров реактора.

Критическую тепловую нагрузку в случае водяного теплоносите- ля, омывающего сборку стержневых цилиндрических ТВЭЛов, при дав-

_{лении в первом контуре (14  20) МПа, недогреве до кипения}

^t_s

= (10  100) °С и скорости теплоносителя w = (1.5  7) м/с:

_{qкрит  41300(w   )0.5  t 0.33  }

_{v  , (4.79)}

_{ }

i i i H

^ _{v   v} ^

где

t_Н

^{ t}_s ^{ t}_вых ^{– недогрев до состояния кипения теплоносителя, t}_s ^–

температура кипящей воды при заданном давлении (температура насы- щения), v'' и v' – удельные объёмы сухого насыщенного пара и кипящей

воды при t_s .

4.9. Оценка напряжённого состояния элементов конструкции тк

4 . 9 . 1 . Т е р м и ч е с к и е н а п р я же н и я в о б о л о ч к е Т В Э Л

Для расчёта величины термических напряжений в оболочке ТВЭЛ

_{используется выражение:}

_{  E   t1i}

_{ 1 }

_{m  , (4.80)}

_обi

_{2  (1  ) }

_{6  3m }

 

где  – коэффициент линейного теплового расширения, E – модуль Юн- га,  – коэффициент Пуассона (величины, зависящие от типа материала

оболочки);

_ТК;

^t_1i

– перепад температуры на оболочке ТВЭЛ на i участке

m  1 

^R1 _{. (4.81)}

^R₂

_

_{Если толщина оболочки мала, то} ^_{1 }

_{m }

_{  1 и}

_ ^{6  3m} _

^ об_i

_ ^{E   t1i} _{. (4.82)}

2(1  )

Полученные значения

i

 _об необходимо сравнить с пределом

_{прочности материала оболочки ТВЭЛ  пр . Необходимо чтобы  < .}

^об_i ^пр

В противном случае требуется провести расчёт вновь после пересмотра ряда геометрических и эксплуатационных параметров реактора.

4 . 9 . 2 . Т е р м и ч е с к и е н а п р я же н и я в о б ъ е м е з а м е д л и т е л я

Для оценки максимального значения растягивающего напряжения в объёме блока замедлителя нужно воспользоваться соотношением:



_{ max } ^q

_ ^{ E} _{ f}

_{, (4.83)}

зам

_{ 1 } ²

где  – коэффициент теплопроводности,  – коэффициент линейного теплового расширения, E – модуль Юнга,  – коэффициент Пуассона

для графита. Функция

^f ₂ ^{определяется из табл. 4.1.}

Таблица 4.1

^{Значения функции f}₂ ^{в зависимости от радиуса ТК}

RТК внеш Rэ	0.9	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3
5 f 2 10	138	285	460	655	885	1160	1450

зам

Значение  ^max

также следует сравнить с пределом прочности гра-

_

пр

фита на растяжение ^с

с целью проверки выполнения условия

_{max с}

^ _зам ^< _пр ^.

4 . 9 . 3 . Р а с ч ё т т е р м и ч е с к и х н а п р я же н и й в т о п л и в н о й т а б л е т к е

В стационарном режиме в предположении постоянства объёмной плотности тепловыделения в цилиндрической таблетке нормальные компоненты термомеханического напряжения определяются соотноше- ниями:

_{ (r ) }

 Eq_vi

_(r ² _{ R}²

_{) , (4.84)}

rr i

^16_T

(1  ) ^TT

_{ (r ) }

  E  q_vi

_(3r ² _{ R}²

_{) , (4.85)}

 i

^{16  }_T

_{(1  )} ^TT

_{ (r ) }

  E  q_vi

_(4r ² _{ 2R}²

_{) , (4.86)}

zz i

^{16  }_T

(1  ) ^TT

где текущее значение координаты

^{0  r  R}_TT ^{; коэффициент теплопро-}

водности топлива _Т выбирается для среднего значения температуры (между центром и поверхностью топливной таблеткой); , Е,  – коэф- фициенты материала топлива.

_{Используя соотношения (4.84)–(4.86), следует рассчитать распре-}

деления

^ _rr ^{r ,}

^ _

r  и

^ _zz ^{r }

на наиболее энергонапряженном уча-

_{стке технологического канала, т. е. при q}

_{ q}^max _{. Затем необходимо}

_{vi v}

сравнить максимальные значения компонент

^ _rr ^{r ,}

^ _

r  и

^ _zz ^{r  с}

пределом прочности материала топливной таблетки. При верном выбо- ре геометрических и конструктивных параметров реактора ни одна из компонент не должна превышать соответствующие пределы прочности.