УДК 621.311.25
В. И. С о л о н и н, Ф. Д. С о р о к и н,
В. В. П е р е в е з е н ц е в
ДЕМПФИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПУЧКА
ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ РЕАКТОРОВ
В ПОТОКЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
Разработанная авторами для условий колебаний пучка твэлов в
макронеподвижной жидкости модель демпфирования использована
для определения количественных характеристик рассеяния энергии
колебаний в потоке теплоносителя. При обтекании пучка твэлов
наряду с молекулярной вязкостью проявляются и эффекты турбу-
лентной вязкости. На этом основании демпфирование колебаний
пучка в условиях продольного обтекания потоком теплоносителя
рассмотрено на базе модели для макронеподвижной жидкости с
эффективной вязкостью. Получено соответствие расчетных и экс-
периментальных значений декрементов колебаний, что подтвер-
ждает справедливость обобщения модели демпфирования в ма-
кронеподвижной жидкости на условия течения теплоносителя.
Ключевые слова
:
ядерные реакторы, тепловыделяющие сборки, гидро-
динамика, вибрации пучков твэлов, вибропрочность, демпфирование ко-
лебаний, влияние потока на демпфирование.
Вибрации стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов) в те-
пловыделяющих сборках (ТВС) энергетических ядерных реакторов
с легкой водой являются одной из основных причин возникновения
дефектов оболочек твэлов вплоть до их разгерметизации и выхода
радиоактивных продуктов деления в теплоноситель [1]. Изгибные де-
формации пучка твэлов, объединенных дистанционирующими решет-
ками в ТВС, приводят в результате усталостных процессов к обра-
зованию и последующему развитию микротрещин оболочек. В зоне
контакта пуклевок дистанционирующих решеток с оболочками из-за
вибраций происходит их истирание (фреттинг-износ) и могут образо-
ваться сквозные дефекты. Взвешенные в теплоносителе мелкие твер-
дые частицы (например, продукты коррозии), попадая в пространство
между дистанционирующей решеткой и оболочкой твэла, усиливают
процесс ее истирания при вибрациях. Наконец, в зоне крепления кон-
цевых элементов твэлов в нижней опорной решетке, используемой в
отечественных конструкциях ТВС ВВЭР, из-за вибраций возникают
знакопеременные напряжения, которые могут привести к поврежде-
ниям концевых элементов с нарушением условий закрепления твэлов.
Поэтому разработка моделей расчета интенсивности вибраций пучков
твэлов в продольном потоке теплоносителя является важной пробле-
мой повышения надежности и безопасности эксплуатации ядерных
энергетических установок.
Тепловыделяющие сборки в целом и пучок твэлов, в частности, с
точки зрения гидродинамически возбуждаемых вибраций необходимо
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3 57
