Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 156_Материалы ядерных реакторов
.pdf
90
Основные виды повреждений покрытий МТ
1. Амебный эффект – смещение топливной МС из центрального
положения и разрушение покрытий.
Вызывается градиентом температуры в АЗ реактора. Даже градиенты от 1-
3 °С могут вызывать амебный эффект. Для уменьшения этого эффекта
покрытия из SiC заменяется на ZrC или NbC. Проводят легирование МС,
введением оксида Zr или оксида Th. Эффект уменьшается или исчезает
вообще.
2. Взаимодействие ПД с карбидным покрытием. Некоторые ПД при этом
образуют жидкую фазу, приводя к разрушению этого покрытия, которое в
100-1000 раз лучше удерживает ПД, чем пироуглерод.
3. Растрескивание покрытий, вследствие напряжений в этих покрытиях.
Различают два вида напряжений в покрытиях:
- технические напряжения обусловлены разностью коэффициентов
термического расширения различных слоев, а также появлением в
активном обьеме твэлов газов СО и СО
2
, что приводит к увеличению
давления внутри МТ;
- радиационные напряжения в слоях покрытий, обусловленные
анизотропией радиационного роста кристаллитов пироуглерода,
входящих в состав покрытия, а также давлением ГПД.
Тенишев А.В. «Материалы ядерных реакторов» для групп Ф7-0Х, г. Москва, 2013
90
Напряженно-деформированное состояние МТ
Напряжения в МТ находят расчетным путем, т.к. измерить их
невозможно. Они определяют работоспособность МТ!
Упрощенная расчетная модель напряженно деформированного состояния:
1. Топливные МС имеют строго симметричную форму и окружены
концентричными слоями покрытия.
2. Слой РуС1 не обладает конструкционной прочностью вследствие высокой
пористости и не передает вышележащим слоям покрытия напряжения
обусловленные увеличением объема топливной МС, вследствие распухания
при выгорании.
3. Плотные слои РуС2 и РуС4 не подвергаются воздействию ПД, т.е. ПД
полностью тормозятся в слое РуС1.
4. Размеры покрытий меняются анизотропно, вследствие термического
расширения и повреждения их нейтронами. Изменение размеров покрытий ~
дозе облучения. Облучение не меняет свойств покрытий.
5. Покрытие разрушается тогда, когда растягивающие напряжения
превосходят предел прочности слоя покрытия.
Тенишев А.В. «Материалы ядерных реакторов» для групп Ф7-0Х, г. Москва, 2013
90
ВТГР в России
Главный конструктор: ОАО «ОКБМ Африкантов»
Научный руководитель: РНЦ «Курчатовский институт»
Энергоисточники нового поколения на базе высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов разрабатываются
для высокоэффективного производства электроэнергии и энерготехнологического применения (производство водорода из воды,
нефтехимия, металлургия и др.).
На основе технологий высокотемпературного модульного гелиевого реактора, системы преобразования энергии с газовой
турбиной, топлива, технологий транспорта тепла и технологий получения водорода могут быть реализованы различные варианты
энергоисточников:
- АЭС с ВТГР (проект ГТ-МГР) – для производства электроэнергии высокопотенциального тепла;
- атомная энерготехнологическая станция (АЭТС) с ВТГР (проект МГР-Т) для производства высокопотенциального тепла для
энерготехнологического применения, в том числе, производства водорода.
Атомные станции с ВТГР позволят обеспечить:
- экономичное производство электроэнергии с высоким КПД (до 48%) и минимальным тепловым и радиационным воздействием
на окружающую среду;
- получение тепла для производства водорода, нефтепереработки и т.п.;
- гибкий топливный цикл с возможностью использования различных видов топлива (обогащенный уран, топливо на основе
оружейного или энергетического плутония без воспроизводящего материала, МОКС-топливо на основе энергетического или
оружейного плутония, уран-ториевое топливо) без изменения конструкции активной зоны;
- возможность захоронения выгруженного из реактора топлива без дополнительной переработки;
- размещение энергоисточника в непосредственной близости от потребителя за счет модульной концепции реактора, основанной
на свойствах внутренне присущей безопасности;
- минимальное количество систем безопасности реакторной установки и станции создают предпосылки для снижения
капитальных и эксплуатационных затрат;
- основу для разработки мощностного ряда реакторов нового поколения для производства высокопотенциального тепла,
используемого в энергоемких технологических процессах, включая производство водорода из воды.
Установки с высокотемпературными реакторами ГТ-МГР и МГР-Т по своим техническим характеристикам, уровню
безопасности и экономичности удовлетворяют отечественным нормам и правилам по безопасности и рекомендациям МАГАТЭ.
Тенишев А.В. «Материалы ядерных реакторов» для групп Ф7-0Х, г. Москва, 2013
94
Теплоноситель
Замедлитель
H
2
O Газ D
2
O
Жидкий
металл
H
2
O
+
— — —
Графит
+ +
— —
D
2
O
+ + +
—
Отсутствует —
+
—
+
Возможные сочетания теплоностиеля и
замедлителя
Тенишев А.В. «Материалы ядерных реакторов» для групп Ф7-0Х, г. Москва, 2013
95
Реактор Топливо Оболочка Замедлитель Теплоноситель
ВВЭР-1000 UO
2
Zr – 1%Nb (Н1) H
2
O H
2
O
PWR UO
2
Циркаллой-4 H
2
O H
2
O
BWR UO
2
Циркаллой-4 H
2
O H
2
O
РБМК-1000 UO
2
Твэлы – Н1
Каналы – Н2,5
(Zr - 2,5%Nb)
C H
2
O
ГГР
Норм. U (англ.),
Сикрали (фр.)
Сплавы Mg
(магнокс)
C CO
2
ВТГР
Микросферы
UO
2
, UС
2
Пироуглерод C He
БН МОХ (U,Pu)O
2
Нерж. сталь - Жидкие Na, K
ИР
Дисперсное
топливо
Сплавы Al H
2
O H
2
O
ТВР UO
2
, U Сплавы Zr и Al D
2
O D
2
O
Топливо Оболочка Замедлитель Теплоноситель
UO
2
Н1 H
2
O H
2
O
UO
2
Циркаллой H
2
O H
2
O
UO
2
Н1 C H
2
O
Нормированный U,
сикрали
Mg C CO
2
Микротвэлы Пироуглерод C He
МОХ Аустенитная н/сталь - Na
Дисперсное Al, Zr H
2
O, С H
2
O
UO
2
природного
изотопного состава
Al, Zr D
2
O D
2
O
Материалы АЗ
Тенишев А.В. «Материалы ядерных реакторов» для групп Ф7-0Х, г. Москва, 2013
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)