Конструкции реакторов

даться всего один раз за десятки лет, однако последствия от интернирования этого дефекта в материал детали на стадии производства могут драматическим образом повлиять на безопасность полета. Причем это относится к тем именно элементам конструкции, разрушение которых, как минимум, приводит к значительному повреждению ВС. Сказанное иллюстрируют следующие примеры.

Лопасти несущих винтов вертолетов являются основным силовым элементом конструкции, разрушение которого в воздухе приводит к драматическим последствиям. Лонжероны лопастей изготавливают из алюминиевого сплава АВТ-1 и стали ЗОХГСА и 40ХН2МА. Подавляющее число не-сплошностей лопастей, наблюдавшееся на вертолетах Ми-2, Ми-4 и Ми-8, было связано с возникновением и распространением усталостных трещин в лонжероне, изготавливаемом из алюминиевого сплава АВТ-1, который воспринимает основную внешнюю нагрузку. По химическому составу и механическим характеристикам: О02 — (340-360) МПа и а0,2 - (420-550) МПа, материал всех исследованных лонжеронов соответствовал требованиям чертежа на алюминиевый сплав АВТ-1.

Так как сечение тонкостенных пространственных конструкций имеет небольшое армирование, то для ориентировочных расчетов в первом приближении можно принять я=0,55/10. Полное исчерпание несущей способности внецентренно сжатых (растянутых) элементов может иметь место только в том случае, если они взаимодействуют с более прочными окаймляющими их конструкциями. Например, несущая способность полки оболочки может быть исчерпана только в том случае, если она опирается на достаточно прочный контур, который при воздействии на него предельных для сечений полки нормальных сил распора N"p и изгибающих моментов М"р не разрушится. Если контур не обладает такой прочностью, то возникновению в плите сил N"p и моментов УИпр будет предшествовать его разрушение. По-видимому, если отвлечься от несовпадения несущих способностей одной и той же конструкции при различных схемах излома, то в оптимально запроектированной с точки зрения прочности конструкции разрушение различных элементов должно наступать при одной и той же нагрузке, т. е. элементы должны быть равнопрочными. В соответствии со сказанным выше, если прочность криволинейного бруса ниже прочности балок, на которые он опирается, то при возникновении в брусе предельных нормальных сил N*np и моментов М„р балки не разрушатся (рис. 3.2). Наоборот, если балки в рассматриваемом примере не обладают достаточной прочностью, то при возникновении в них предельных моментов и их разрушении несущая способность бруса не будет исчерпана и действующие в нем усилия будут меньше предельных. При равнопрочности элементов момент разрушения балок должен совпадать с моментом исчерпания несущей способности бруса. Оценка несущей способности конструкций с учетом взаимного влияния прочности отдельных элементов является, несомненно, приближенной. Более точных результатов можно ожидать при учете не только взаимного влияния прочностей отдельных элементов, но и при учете влияния их деформативности. Если балку подкреплять подвесками с одним и тем же сечением (одной и той же прочностью) , но с разной длиной, то очевидно, что несущая способность конструкции при увеличении длины подвески до некоторой оптимальной величины может увеличиваться (рис. 3.2, д). Таким образом, при оценке несущей способности конструкции

Принцип работы разрушающихся теплозащитных систем характеризуется потерей поверхностного слоя (или разложением одной из компонент материала) ради сохранения благоприятного теплового режима внутренних слоев и самой защищаемой конструкции. Разрушение поверхностного слоя происходит в результате различных физико-химических превращений под воздействием подводимых к поверхности конвективных и радиационных тепловых потоков, диффузионных потоков химически активных компонент, а также под действием сил давления и трения. Химические реакции могут протекать как при участии компонент набегающего потока, так и независимо от них. Кроме того, на поверхности теплозащитного покрытия под действием внутреннего давления или внешних сил, а также вследствие термических напряжений может иметь место эрозия — механический унос в виде отдельных частиц.

Если разрушение произойдет по прослойке, то в целом для всей пластины характер разрушения будет определяться тем, при каком уровне номинальных напряжений это разрушение началось. Если номинальные напряжения еще не достигли предела текучести основного металла пластины, то независимо от характера разрушения шва, вязкого или хрупкого, с инженерной точки зрения надо считать разрушение пластины хрупким. Если же номинальные разрушающие напряжения превысили предел текучести основного металла, то даже при хрупком разрушении самой прослойки в целом для пластины как элемента конструкции, разрушение следует считать вязким, ибо к этому моменту пластина находилась в стадии пластической работы.

в которых накопленная энергия упругих деформаций весьма значительна, а также другие сварные конструкции, разрушение которых сопровождается значительным освобождением энергии.

Разрушение — процесс в материале (металле) конструкции, приводящий к потере ею прочности. При однократном нагруже-нии разрушение может произойти по хрупкому, вязкому или квазихрупкому механизму

Методы и средства, предназначенные для остановки нестабильно растущей трещины до аварийного разрушения, широко применяют при создании конструкций повышенной живучести, в частности, силовых элементов летательных аппаратов. Конструкция обладает повышенной живучестью, если частичное или полное разрушение какого-либо из силовых элементов не имеет катастрофических последствий для конструкции в целом. Для этой цели используют либо специальные конструктивные решения, либо целенаправленно подбирают или изменяют свойства материала. В обоих случаях необходимы данные о трещиностой-кости конструкции на стадии торможения и в момент остановки нестабильной трещины.

Многообразие и специфичность известных методов и средств остановки трещин ограничивают дальнейшее изложение общими методическими положениями по проведению соответствующих исследований. Прежде всего требуется определить трещиноопасные направления и границы допустимого расположения вершин заторможенной трещины в тех элементах конструкции, разрушение которых может сопровождаться катастрофическими последствиями. С учетом этих сведений создают начальные повреждения и выбирают места расположения и направленность принятых средств воздействия на распространяющуюся трещину: накладок, многослойных вставок, ребер жесткости, полостей, сварных швов или полос повышенной трещиностой-кости.

При многоочаговом повреждении все элементы конструкции разделяются на две группы. К первой группе относятся те поврежденные элементы, разрушение которых не оказывает влияния на остаточную прочность конструкции. Элементы второй группы определяют остаточную прочность конструкции, разрушение любого из них при статическом нагружении вызывает слом конструкции. Тот из элементов второй группы, который разрушается первым в процессе статического нагру-жения, является критическим. Нижние участки кривых, обозначенных на рис. 4.2.14 пунктиром, определяют нагрузку на конструкцию, при которой происходит слом элемента без потери несущей способности конструкции.

Наиболее слабым местом стандартного болта и гайки при переменной нагрузке является обычно болтовая нарезка в области первого витка от нагруженной поверхности гайки. Здесь наибольшее значение имеет интенсивность нагрузки, передаваемой гайкой на нарезку болта, и усилие в этом сечении болта также велико. Реже происходит разрушение у головки болта и у сбега резьбы, в обоих случаях вызываемое дефектами производства. При нестандартной конструкции разрушение может произойти почти в любом месте болта, как это иллюстрируется примерами экспериментальных болтов, показанных на рис. 12.2.

и осуществлена конструктивная разработка высокотемпературных энергетических реакторов с газовым охлаждением (один из таких реакторов строится на первой атомной электростанции Чехословакии, сооружаемой при ши"-роком участии советских специалистов). Большой интерес представляют конструкции реакторов с органическим теплоносителем.

Большинство рассмотренных материалов используются не только в конструкции реакторов или в ядерной технике, но и в других отраслях. Материалы конструкций, применяемые в реакторах и ядерной технике, описаны в книге Уолтона [26].

где r\=vg. Для поддержания цепной реакции Ке системы должен быть не менее единицы. Если /(е—1, реактор достиг критичности. Задачей специалистов по ядерным реакторам в 50—60-е годы было рассчитать физические параметры различных типов реакторов, определяемые коэффициентом размножения при определенных комбинациях топливо — замедлитель. Современные конструкции реакторов являются результатом этих многолетних теоретических и практических работ. Члены уравнения (7.9) могут быть разделены для удобства на две категории: топливные коэффициенты (е, р и t]) и геометрические коэффициенты (/?, /Ут и /). В любом случае ясно, что должна быть детально изучена природа распределения нейтронов в реакторе, прежде чем будет решена проблема самого реактора.

Причин этому несколько. Главная —еще недостаточно отработана технология производства атомного горючего. Дорог еще и уран, специально подготовленный для «сжигания» в атомном реакторе. Недостаточно совершенны и конструкции реакторов, в которых происходит это «сгорание».

1.2.2. Эффективность и надежность установки. Вследствие потенциального риска, связанного с процессом деления, требования в отношении безопасности являются более высокими для реакторов, чем для обычных тепловых установок. Конструкции реакторов являются также более сложными и содержат большое число критических механических узлов, таких, как регулирующие стержни и их приводы, которые непрерывно экспонируются в теплоносителе или замедлителе. Их теплопередающие поверхн-ости являются более чувствительными к загрязнению, так как скорости теплопередачи выше, чем обычно. По этим и другим причинам состав теплоносителя должен внимательно контролироваться и взаимодействие между теплоносителем и материалами конструкции должно быть полностью учтено.

2.6.3. КОНСТРУКЦИИ РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ

Размеры санитарно-защитной зоны АЭС устанавливают в зависимости от мощности, типа и конструкции реакторов, а также характера площадки и могут достигать 30 км. В ней располагаются здания подсобного и обслуживающего назначения: гаражи, склады (кроме продовольственных), пожарное депо, помещения охраны, специальные прачечные, столовые для персонала, здравпункты, ремонтные мастерские, административные и служебные здания, временные подсобные предприятия и др.

2.6.3. Конструкции реакторов на быстрых нейтронах.................................................... 164

2.6.3. КОНСТРУКЦИИ РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ

Размеры санитарно-защитной зоны АЭС устанавливают в зависимости от мощности, типа и конструкции реакторов, а также характера площадки и могут достигать 30 км. В ней располагаются здания подсобного и обслуживающего назначения: гаражи, склады (кроме продовольственных), пожарное депо, помещения охраны, специальные прачечные, столовые для персонала, здравпункты, ремонтные мастерские, административные и служебные здания, временные подсобные предприятия и др.

2.6.3. Конструкции реакторов на быстрых нейтронах.................................................... 164