Авторы
Картанов С.А., Кораблев С.А., Пикулев А.А., Плузян К.Г., Ткаченко Д.Н., Лопухов Н.В.
Организация
Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики», Саров, Россия
Лопухов Н.В. – младший научный сотрудник. Контакты: 607188, Нижегородская обл., Саров, пр-т Мира, 37. E-mail:
Картанов С.А. – начальник научно-исследовательского отеделения, кандидат физико-математических наук.
Пикулев А.А. – начальник научно-исследовательского отдела.
Плузян К.Г. – начальник научно-исследовательской лаборатории.
Ткаченко Д.Н. – инженер-исследователь 3 категории.
Аннотация
В работе представлены результаты комплексного расчетного исследования перспективного импульсного ядерного реактора (ИЯР), который является продолжением развития растворных реакторов серии ВИР. Для расчетного определения параметров импульса и нагрузок на корпус реактора разработана математическая модель динамики топливного раствора, которая позволяет учитывать радиальное смещение раствора, связанное с неоднородным распределением энерговыделения по объему активной зоны и с изменением поперечного сечения корпуса по высоте.Проведен комплекс расчетов напряженно-деформированного состояния корпуса реактора с целью повышения его прочностных характеристик для двух режимов работы: импульсного режима (динамические нагрузки) и длительного статического режима (термомеханические нагрузки).
Расчеты напряженно-деформированного состояния корпуса активной зоны ИЯР ВИР-3 при работе реактора в импульсном режиме показали: при генерации импульса делений максимальные напряжения возникают в местах перегиба сквозного центрального канала (СЦК), в месте крепления СЦК к днищу корпуса, в верхней части стержневых каналов (СК) и СЦК и в местах крепления позиционирующих рассекающих решеток к СК, а также запас прочности корпуса активной зоны при работе реактора в импульсном режиме по пределу текучести составляет не менее 3,5.
При работе в длительном статическом режиме максимальные напряжения возникают в местах перегиба СЦК и в месте крепления СЦК к днищу корпуса, запас прочности корпуса при работе реактора в длительном статическом режиме по пределу текучести составляет не менее 1,7, что удовлетворяет требованиям существующих правил.
Конструкция корпуса активной зоны ИЯР ВИР-3 удовлетворяет всем необходимым условиям прочности как при работе реактора в импульсном режиме, так и при работе реактора на мощности 20 кВт в длительном статическом режиме.
Ключевые слова
комплексное расчетное исследование, активная зона, перспективный ядерный реактор, математическая модель, динамика топливного раствора, энерговыделение, корпус реактора, оптимизационные расчеты, прочностные характеристики, импульсный режим, длительный статический режим, топливный раствор, напряженно-деформированное состояние
УДК 539.411.5
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 2, c. 48–59