Интенсификация и моделирование теплообмена в энергодвигательных установках аппаратов для пилотируемой экспедиции на Марс, страница 14

Возможный ресурс работы определится раздуванием оболочки твэла за счет ползучести вольфрама. Нужно выбрать допустимую деформацию за счет ползучести. В данной работе, для примера, допустимая деформация принята равной 1%. Проведены расчеты ползучести оболочки для свободного твэла. Это является некоторой оценкой сверху. В действительности, взаимные подкрепления твэла в местах контактов, вообще говоря, несколько усиливают оболочку. В табл. 5 приведены величины давления в твэ- лах, достигаемые в конце ресурса 10 лет и величины ресурса, при которых деформация ползучести достигает 1%. Ползучесть рассчитана с учетом подкрепляющего внешнего давления 100 ат. kv=l соответствует среднему твэлу, a kv=2,5 - твэлу максимальной мощности.

Таблица 5

Давление ГИД в твэла (ат) в конце ресурса 10 лет и ресурс при достижении деформации 1% (лет)

Оценки проведены для наихудшего варианта 100%-го выхода ГПД и передачи получающегося давления на оболочку твэла. Ситуация может быть значительно лучше, если часть ГПД останется внутри керна, который будет держать это давление. Тогда давление на оболочке будет меньше.

Список литературы:

1. О возможности создания Космической установки с замкнутым машинным циклом на основе газоохлаждаемого реактора с ТВС радиальной схемы. Гаврилин С.С., Дегтярева Л.С. и др
2. Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ А.А. Куландин, С.В. Тимашев и др. Л.: Энергоатомиздат, 1987, 328 с.
3. Справочник по ядероной технологии под редакцией В.А. Легасова. М.: Энергоатомиздат, 1989, 752 с.
4. Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник. Р.Б. Котельников, С.Н. Башлыков и др. Москва, Металлургия, 1969,  376 с.

1.4 Расчетно-теоретическое обоснование работоспособности ТВС реакторов ЯРД.

В работе [1] общая проблема расчетного обоснования работоспособности ТВС разделена на 4 направления:

1) расчеты температурных полей в ТВС и других элементах реактора;

2) расчеты возникающих в этих элементах напряжений и оценка прочности ТВС;

3) расчеты потерь урана и других химических элементов в результате испарения и химического взаимодействия между тепловыделяющими и другими элементами ТВС с водородом;

4) расчеты выхода продуктов деления из твэлов и ТВС в теплонситель и далее из реактора.

Опираясь на работу [2], были рассмотрены методы расчета трехмерных температурных полей в ТВС с преимущественно аксиальным течением теплоносителя, методы расчета уноса Материалов твэлов, опорных решеток и теплоизоляции в результате их испарения и взаимодействия с водородом, а также методы расчета дффузнойного выхода продуктов деления из твэлов.

В данной работе учитывается распределение загрузки топлива по объему ТВС, а также и другие эффекты, такие как изменение пористости, вклад лучистой составляющей в теплопроводность и др. Решение данной системы уравнений позволяет получать довольно детальную картину распределения температур, давлений и скоростей газа.

Расчет изменения состава и потери массы тепловыделяющих и других элементов ТВС в результате испарения и взаимодействия с водородом сводится к решению системы уравнений для составляющих их компонент. Такие уравнения для материала тепловыделяющего элемента, представляющего двойной раствор карбидов, например,

  ,могут быть записанны в форме

В этих уравнениях учтены перекрестные члены в диффузионных потоках. Граничные условия отражают баланс потоков компонент на внешней поверхности тепловыделяющего элемента

и включают испарение материала; здесь G - молярный поток во внешнюю среду в результате испарения металлических компонент или химической реакции с водородом для углерода; V - скорость испарения материала