Статья:

Определение параметров формоизменения отработавших ТВС ВВЭР-1000 по результатам стендовых измерений

Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №8(8)

Рубрика: Технические науки

Выходные данные
Гибадуллин И.И. Определение параметров формоизменения отработавших ТВС ВВЭР-1000 по результатам стендовых измерений // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2017. № 8(8). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/8/23308 (дата обращения: 19.08.2018).
Журнал опубликован
Мне нравится
на печатьскачать .pdfподелиться

Определение параметров формоизменения отработавших ТВС ВВЭР-1000 по результатам стендовых измерений

Гибадуллин Ильназ Ильдарович
магистрант Димитровградского инженерно-технического института, Филиала НИЯУ МИФИ, РФ, г. Димитровград

 

В процессе эксплуатации в условиях активной зоны реактора ВВЭР-1000 происходит изменение геометрических параметров тепловыделяющих сборок (ТВС). Увеличивается размер «под ключ» дистанционирующих решеток (ДР), изменяется длина твэлов, направляющих каналов (НК) и каркасных уголков, появляются изгибные деформации и деформации скручивания. Изменения формы и размеров тепловыделяющих сборок, достигнув предельных значений, могут стать ограничивающим фактором работоспособности и эксплуатации ядерного реактора.

Целью работы является анализ результатов послереакторных исследований по изучению формоизменения ТВС ВВЭР-1000 с жесткими каркасами.

На реакторах ВВЭР-1000 эксплуатируются два основных типа ТВС с жестким каркасом: ТВСА и ТВС-2.

В основном на реакторах эксплуатируется ТВСА [3], который состоит из пучка твэлов, головки и хвостовика. Каркас ТВСА образован 6-ю «узкими» каркасными уголками, 15-ю дистанционирующими решётками, 18-ю направляющими каналами и центральной трубой.

Методика измерений [2] предназначена для определения геометрических размеров и формоизменений шестигранных отработавших ТВС ядерного реактора типа ВВЭР-1000.

В данной методике определяются следующие критические параметры ТВС:

1)  размер «под ключ»;

2)  прогиб (изгиб) ТВС и его направление;

3)  угол скручивания ТВС.

В методике используется контактный метод измерения реальных размеров обода дистанционирующих решеток с помощью трех пар индуктивных преобразователей типа «магнитная линейка» в комплекте с измерительно-вычислительным блоком.

Угол скручивания рассчитывают для каждой дистанционирующей решетки путем определения угла поворота j всех граней относительно первой решетки ТВС по формуле:

,                                 (1)

,                                                              (2)

где: L – расстояние между двумя крайними датчиками на грани ДР, мм;

x1x3x4x6 – показания соответствующего датчика, мм; Е – номер пары граней; ji – угол скручивания i-ой ДР; j1 – угол скручивания 1-ой ДР.

Размер «под ключ» рассчитывается по паре взаимно противоположных датчиков Dij:

,                  (3)

где: xi – показание i-ого датчика, мм; xj – показание j-ого датчика, мм;

i – номера левых датчиков, i=1-3; j – номера правых датчиков, j=4-6.

Для расчета прогиба ТВС введем следующие обозначения:

m – номер измерения [1…N]; E = [2-5, 6-3, 1-4] – номер пары граней; Y – координата датчика, мм.

Проекции прогиба оси ТВС в направлении данной пары граней  для датчиков Д1-Д3:

,                                                       (4)

а для датчиков Д4-Д6:

,                                                             (5)

При усреднении по шести датчикам получаем искомую формулу:

,                                                                          (6)

,                                                                                        (7)

Тогда, модуль вектора отклонений оси ТВС:

,                                                                                      (8)

Погрешность измерения размера под «ключ» не превышает 7 мкм. Погрешность измерения угла скручивания в диапазоне j = (0,5-5) равна Dj = (0,53–1,76)%. Погрешность измерения прогиба не превышает 26 мкм.

По результатам стендовых измерений был выполнена обработка данных по ТВСА №ЕД0255, отработавшей до выгорания топлива 63 МВт·сут/кгU. На рисунках 1–3 показаны изменения геометрических параметров по высоте для ТВСА.

 

Рисунок 1. Размер «под ключ» по парам граней 2-5 ТВСА

 

Рисунок 2. Модуль прогиба ТВСА

 

Рисунок 3. Угол скручивания ТВСА

 

Стрела прогиба ТВСА составила 6,5 мм, форма прогиба S-образная, скручивание ~1о. Размер «под ключ» не превышает предельно допустимое значение 235,1 мм.

По результатам обработки для ТВСА на всех ДР имеет место изменение размера «под ключ» в пределах измеряемого по ободу участка, при этом наибольшее изменение наблюдается в верхней части ТВС. Изменение размера «под ключ» на ободе свидетельствует о депланации (прогибе поля ячеек) ДР.

 

Список литературы:
1. Васильченко И.Н., Кобелев С.Н. и др. Опыт разработки и эксплуатации ТВС-2 // Доклад на 8-й российской конференции по реакторному материаловедению. – Димитровград: ФГУП «ГНЦ РФ НИИАР», 21–25 мая 2007. – C. 23–27.
2. Отработавшие тепловыделяющие сборки реактора типа ВВЭР-1000. Методика измерений геометрических размеров и формоизменений: Методика выполнения измерений № 743 / Железнов А.С., Целищева Л.А., Чернов А.В. – Димитровград, 2007. – 18 с.
3. Самойлов О.Б., Кайдалов В.Б. и др. Технические характеристики топливной сборки ТВСА ВВЭР-1000 // Доклад на 8-й российской конференции по реакторному материаловедению. – Димитровград: ФГУП «ГНЦ РФ НИИАР», 21–25 мая 2007. – C. 54–56.