Математическая модель радиационного формоизменения сборок активной зоны реакторов типа БН и ее реализация в ПК ANSYS

Определен один из основных критериев работоспособности тепловыделяющих сборок активной зоны реактора – критерий допускаемого формоизменения шестигранного чехла. Уравнения, позволяющие исследовать кинетику напряженно-деформированного состояния трехмерного тела, адаптированы для условий эксплуатации сборок активной зоны. Предложена математическая модель радиационного формоизменения стали ферритно-мартенситного класса ЭП-450. С учетом предложенной модели, а также данных по радиационному формоизменению других используемых перспективных конструкционных материалов активной зоны реактора БН созданы блоки учета эффектов радиационного распухания и радиационной ползучести для программного комплекса ANSYS, что позволило использовать его возможности в этом направлении. Приведен тестовый пример с предложенными моделями радиационного распухания и радиационной ползучести, который показал, что разработанные для ПК ANSYS пользовательские блоки адекватно описывают радиационное формоизменение рассмотренных конструкционных материалов, подвергнутых радиационному облучению. Выполнен расчет радиационного формоизменения шестигранного чехла ТВС активной зоны с различными скоростями радиационного распухания и модулями радиационной ползучести. Проведено сравнение результатов расчета с результатами послереакторных обмеров сборки. Сформулированы рекомендации по использованию представленных моделей для выполнения расчета и оценки радиационного формоизменения и определения напряженного состояния сборок.

1. Кайдалов В. Б., Лапшин Д. А., Рябцов А. В., Исхаков С. А. Расчетное моделирование радиационного формоизменения ТВС реакторов типа БН // Проблемы прочности и пластичности. – 2013. – №75 (1). – С. 33–39.

2. Забудько Л. М., Лихачев Ю. И., Прошкин А. А. Работоспособность ТВС быстрых реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. Капустин С. А., Горохов В. А., Виленский О. Ю., Кайдалов В. Б., Марголин Б. З., Бучатский А. А. Моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций из нержавеющих сталей, эксплуатирующихся в условиях интенсивных терморадиационных воздействий // Проблемы прочности и пластичности. – 2007. – Вып. 69. – С. 106–116.

4. Чуев В. В. Поведение конструкционных материалов в спектре нейтронов быстрого реактора большой мощности // Автореф. дис. ... д-ра техн. наук, ГНЦ РФ ФЭИ, 2007.

5. Дворяшин А. М., Поролло С. И., Конобеев Ю. В., Гарнер Ф. А. Влияние высокодозного нейтронного облучения на структуру ферритно-мартенситной стали ЭП-450 // Сб. докл. 7-й российской конференции по реакторному материаловедению, Димитровград, 2003. – С. 45–60.

6. Радиационное распухание ферритно-мартенситных сталей ЭП-450 и НТ-9 при облучении металлическими ионами до сверхвысоких доз / О. В. Бородин, В. В. Брык, В. Н. Воеводин и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2011. – №2 (97). – С. 10–15.

7. Виленский О. Ю., Рябцов А. В. Математические модели радиационного распухания и радиационной ползучести чехловой стали ЭП-450 сборок активной зоны реакторов быстрых натриевых // Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы – 2017. – №3. – С. 199–207.