Моделювання розпухання вигородки
Основним обмежуючим фактором роботи енергоблоків у понад проектний термін є феномен радіаційного розпухання внутрішньокорпусних пристроїв (ВКП) під дією потоку високоенергетичних нейтронів. Моделі радіаційних процесів розпухання і повзучості дуже чутливі до розподілу температури в металі, при чому при зміні температури в межах 30 градусів величина розпухання змінюється в 2,5 рази.
В ТОВ «ІПП-Центр» створено аналітичну модель для оцінки необхідних граничних умов, що дозволило звузити межі розрахункової моделі та знизити необхідність в обчислювальних ресурсах. Аналітично було визначено розподіл витрат теплоносія через ВКП, а також верхню межу значень коефіцієнту тепловіддачі з внутрішньої поверхні вигородки у припущенні еквівалентності кільцевому каналу з урахуванням напрямку теплового потоку.
Отримані для режиму роботи РУ на номінальному рівні потужності результати вказують, що найбільш енергонавантажений переріз знаходиться на рівні 3325 мм від нижнього торця вигородки. Максимальна температура досягає значення 368,9 °С.
Окремо досліджено надійність тепловідводу від металу шпильок. За рахунок наявності в гайках шпильок проточок, які початково передбачені проектом, через область навколо них циркулює теплоносій з оціненою витратою 0.1-0.15 м3/год. Температура теплоносія навколо шпильок досягає максимального значення в 322 °С за рахунок відсутності «застійної» зони навколо шпильок, кипіння теплоносія не досягається.
Отримані поля температур є менш консервативним в порівнянні з попередніми результатами та використовуються для подальших розрахунків розпухання вигородки. Завдяки зменшенню консерватизму в розрахунку поля температури, оцінена величина об’ємного розпухання та деформації повзучості зменшилась в 1.5-1.6 рази для двовимірної моделі.
Температура елементів ВКУ
Отримані вхідні дані дозволили провести комплекс розрахунків на статичну, циклічну та крихку міцність елементів ВКУ з врахуванням ефектів розпухання та радіаційної повзучості, оцінити міцність кріпильних елементів. Прораховано можливість виникнення контакту між вигородкою та шахтою, та між вигородкою і ТВС, отримано додаткові напруження від контакту.
Напруження за Мізесом
Еквівалентна деформація повзучості
Об’ємна деформація