4 / 10
где
˙
ε
c
e
— скорость деформаций ползучести;
σ
C
2
e
— эквивалентное напря-
жение;
Т
— температура;
C
1
,
C
2
,
C
3
— экспериментальные постоянные.
Экспериментальные постоянные для циркониевого сплава
Zr1Nb [3]:
C
1
= 1
,
97
∙
10
9
, C
2
= 1
,
1
, C
3
= 4
,
5
∙
10
4
.
Термомеханический расчет релаксации контактного взаимодей-
ствия твэлов и ячеек ДР требует знаний характеристик материала, из
которого изготовлены эти элементы тепловыделяющих сборок (ТВС).
В ТВС-2М как твэлы, так и ДР изготовлены из циркониевого сплав
Zr1Nb [4]. Важным расчетным параметром является температура.
В рамках настоящего исследования расчеты взаимодействия твэла
и ячейки ДР при испытаниях на релаксацию контактного взаимо-
действия [5] выполнялись при температуре 500
◦
C, а 320
◦
C — это
температура в активной зоне реакторной установки. Механические
характеристики циркониевого сплава Zr1Nb для исследуемых темпе-
ратур, используемые в расчете, следующие [6]:
Модуль упругости при 20
◦
С, МПа . . . . . . . . . . . . . . . . . 93600
Модуль упругости при 320
◦
С, МПа . . . . . . . . . . . . . . . . 76200
Коэффициент Пуассона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,34
Плотность, кг/м
3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6510
В рамках расчета контактного взаимодействия твэла и ячейки ДР
проводилось исследование влияния различных условий (температуры
и давления внутри твэла) на развитие деформаций ползучести, на-
пряжения и на контактные силы в областях соприкосновения твэла и
ячейки ДР. Реализовано три варианта расчета, в каждом из которых
натяг между ячейкой ДР и твэлом задавался равным 0,12 мм [6].
В первом расчете параметры нагружения модели были следую-
щими: нагрев до
Т
= 500
◦
С в течение 27 мин; выдержка в течение
7 ч 54 мин при температуре
Т
= 500
◦
С; охлаждение модели до темпе-
ратуры
Т
= 20
◦
С проводилось в течение 3 ч 9 мин. Параметры расче-
та были идентичны условиям натурного эксперимента на релаксацию
контактного взаимодействия между твэлом и ячейкой ДР и расчет про-
водился в целях сравнения с экспериментом [5].
Во втором расчете параметры нагружения были идентичны пара-
метрам в первом расчете, но добавилось внутреннее давление 2МПа,
имитирующее давление гелия и газообразных продуктов деления вну-
три твэла [7]. В результате расчета оценивали влияние давления на
развитие деформаций ползучести и напряжение в области контакта.
В третьем варианте расчета параметры нагружения были близки к
реальным нагрузкам, действующим при эксплуатации ТВС: давление
внутри твэла 2МПа, температура
Т
= 320
◦
С. Цель расчета — опреде-
ление времени полной релаксации контактного взаимодействия, при
котором произойдет проскальзывание твэлов.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 5 65