Процессы, влияющие на работоспособность твэлов.
В процессе работы любого реактора в твэлах идут процессы, влияющие на их состояние и работоспособность. Эти процессы приходится учитывать при проектировании твэлов и разработке эксплуатационных режимов энергоблоков. Число разных факторов, влияющих на работоспособность твэлов, достаточно велико. К учитываемым процессам и явлениям относятся:
для циркониевых оболочек - вязкоупругопластическая деформация, анизотропия пластических свойств, термические напряжения, изменение механических свойств под действием облучения, накопление коррозионных повреждении при наличии растягивающего напряжения; для топливного сердечника - вязкоупругопластическая деформация. перестройка структуры, распухание, трещинообразование, изменение механических свойств под действием облучения.
Кроме того, на эти процессы влияет нестационарность температурного поля.
Распухание топлива.
В первую очередь ,необходимо отметить деление ядер горючего и соответственно накопление в топливе осколков деления с большим объемом, чем объем исходного материала. Вследствие этого происходит распухание делящегося материна и увеличение его объема. Для диоксида урана это увеличение составляет примерно 3% на каждый процент разделившихся ядер. Распухание делящегося материала после достижения контакта топлива с оболочкой приводит к возникновению растягивающих напряжений в последней, что при определенных накоплениях осколков, соответственно росте объема и напряжений, может приводить к деформации и разрыву оболочки.
При наличии зазора топливный стержень и оболочка пол действием облучения, среды и температуры изменяются независимо друг от друга. Когда же топливо и оболочка находятся в тесном контакте, сказывается взаимное влияние. Если оболочка прочная, она может сжать топливо и уменьшить или вообще подавить распухание. При этом осколки деления заполняют поры, существовавшие в топливе. Эти явления особенно четко прослеживаются при температуре топлива выше половины температуры плавления его.
Массоперенос.
Под действием нейтронного облучения и радиально направленного теплового потока в сердечнике твэла происходит перестройка его структуры. Макро- и микроструктурные изменения, происходящие в диоксиде урана, зависят от режима облучения - флюенса нейтронов, выгорания, температурного уровня, температурного градиента по радиусу таблетки горючего, времени облучения и т.д. Под действием этих факторов может происходить рекристаллизация диоксида урана, полное или частичное плавление, перенос массы в радиальном пли осевом направлении. В частности, при высоких градиентах температуры (а в твэлах ВВЭР-1000 они достигают 300-350°С/мм) в компактной спеченной таблетке из диоксида урана возникают радиальные трещины. В результате массопереноса «залечивается» часть образовавшихся трещин и уменьшается или вообще исчезает радиальный зазор между оболочкой и топливным стержнем Поэтому исходный зазор между ними может исчезнуть еще до контакта из-за распухания стержни, вызванного накоплением осколков деления. Характерное время этого процесса, обычно указываемое в литературе, составляет около 30 суток.
Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 2394;