E-Book Content
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
В.Т. Сапунов
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ АКТИВНОЙ ЗОНЫ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ Учебное пособие Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений
Москва 2008
УДК 621.039.548 (075) ББК 31.46я7 С 19 Сапунов В.Т. Расчет на прочность элементов активной зоны атомных реакторов: Учебное пособие. М.: МИФИ, 2008. 116 с. Учебное пособие отражает содержание соответствующих разделов учебных курсов «Конструирование тепловыделяющих элементов ядерных реакторов» и «Расчеты на прочность в реакторостроении». Изложены основные сведения по описанию процесса деформирования расчетной модели тела при термомеханическом неизотермическом нагружении и наличии облучения и расчету кинетики напряженно-деформированного состояния элементов активной зоны атомных реакторов с учетом особенностей их нагружения и специфики поведения конструкционных и делящихся материалов в условиях облучения. Предназначено для студентов старших курсов специальностей «Физика прочности» и «Основы конструирования физических установок», аспирантов и инженерно-технических работников, специализирующихся в области прочности и обоснования конструкций элементов активных зон энергетических реакторов. Пособие подготовлено в рамках Инновационной образовательной программы
Рецензент д-р. техн. наук, проф. В.Б. Малыгин (МИФИ)
ISBN 978−5−7262−0907−4
© Московский инженерно-физический институт (государственный университет), 2008
СОДЕРЖАНИЕ 1.
2.
3.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Ядерная энергетика и перспективы ее развития . . . . . . . 1.2. Условия работы элементов активной зоны реакторов на быстрых нейтронах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Место расчетно-теоретических исследований в обеспечении надежной работы элементов активной зоны . . . . . Расчетная модель тела и определяющие уравнения при статическом изотермическом нагружении . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Расчетная модель тела в рамках механики сплошного твердого деформируемого тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Методы решения задач механики сплошного твердого деформируемого тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Три закона деформирования сплошного твердого тела . 2.4. Определяющие уравнения при статическом изотермическом нагружении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Математическое описание процесса деформирования при термомеханическом неизотермическом нагружении и наличии облучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Упругость. Пластичность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Ползучесть. Радиационная и тепловая ползучесть . . . . . 3.2.1. Радиационная ползучесть конструкционных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Радиационная ползучесть делящихся материалов. 3.3. Распухание делящихся материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1. Распухание однородной топливной композиции 3.3.2. Распухание дисперсионного топлива . . . . . . . . . . . 3.3.3. Распухание в неравномерных температурных полях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Распухание конструкционных материалов . . . . . . . . . . . .
4 4 6 8 12 12 18 20 23
27 27 39 45 51 57 60 73 80 84
4.
Уравнения механического состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
5.
Определение кинетики напряженно-деформированного состояния элементов активной зоны для случая одностороннего деформирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Ме