Остаточное удлинение

После гашения цепной реакции деления тепловыделение в активной зоне продолжается за счет радиоактивного распада продуктов деления (остаточное тепловыделение). Поэтому необходимо охлаждать активную зону во все периоды эксплуатации реактора, в том числе и при возможных отказах систем циркуляции теплоносителя. Эта особенность АЭС учитывается введением дублирования систем питания ответственных агрегатов, их резервированием.

Остаточное тепловыделение активной зоны реактора после останова реактора, последовавшего за его эксплуатацией в течение многих дней с высоким уровнем мощности, не зависит от теплоносителя. Определяющим здесь является то, что продукты деления продолжают распадаться и при этом распаде топливные элементы выделяют энергию. Исследования показали, что энергия деления в секунду за время распада t выражается в среднем для большинства изотопов в следующем виде, МэВ/с:

Дебаты по САОЗ продолжались (а временами обострялись) в 60-х годах. Проведенные в 1971 г. два испытания по неполной схеме послужили поводом для детального пересмотра КАЭ расчетных критериев САОЗ. В первом эксперименте, проведенном в лаборатории Oak Ridge, имитировались условия «продувки» на небольшом исследовательском реакторе. Твэ-лы подвергались воздействию пара; остаточное тепловыделение, характерное для реальных аварий, было обусловлено реакцией деления в реакторе, но только до тех пор, пока не была достигнута заданная максималь-

Относительное остаточное тепловыделение после остановки реактора уменьшается по закону • • ,

Производительность насосов низкого давления в принципе можно выбрать меньшей исходя из уровня остаточного тепловыделения через ~60 с после начала аварии. К этому времени остаточное тепловыделение снижается в 1,5—2 раза по сравнению с начальной стадией подачи воды и затем длительное время остается примерно на постоянном уровне.

Изменение параметров в защитной оболочке в аварийных условиях находится в -прямой зависимости от объема оболочки, количества высвободившейся энергии и способа ее поглощения. К источникам энергии, определяющим максимум давления в оболочке, относятся: 1) энергия, аккумулированная в теплоносителе; 2) теплота, аккумулированная в конструкционных материалах активной зоны и всего реакторного контура; 3) остаточное тепловыделение в реакторе; 4) теплота экзотермических реакций конструкционных материалов с теплоносителем.

К числу особенностей прямоточных парогенераторов надо отнести их малое водосодержание, требующее особого внимания к обеспечению бесперебойной подачи питательной воды. Важно отметить, что это водосодержание в основном сосредоточено в небольшой нижней части парогенератора. Расчеты показывают, что в случае останова питательных насосов,, как это было на АЭС Three Mile Island, осушка поверхности нагрева протекает очень быстро. Хотя в нижней части парогенератора еще будет оставаться вода, но поверхность нагрева, работающая в режиме испарения,, настолько сокращается, что даже при немедленном останове реактора остаточное тепловыделение в активной зоне (в основном за счет тепла,, аккумулированного в ТВЭЛ) окажется больше, чем тепловоспринимающая

Радиоактивность, остаточное тепловыделение и обеспечение безопасности эксплуатации АЭС. Использование ядерного топлива в энергетике связано с определенными трудностями и опасностями, которые недопустимо игнорировать или недооценивать, тем более что средства и пути надежного обеспечения безопасности известны и проверены на практике.

Накопление радиоактивных продуктов деления в твэлах, чрезвычайно высокая их радиоактивность и связанное с этим весьма долговременное остаточное тепловыделение в активной зоне реактора после его остановки (рис. 4.3) вместе с высокой наведенной радиоактивностью материалов и теплоносителя — все это предъявляет особые требования к проектированию, сооружению и эксплуатации АЭС, ее основного оборудования, а также систем контроля, управления и защиты, систем гарантированного обеспечения ядерной и радиационной безопасности. Эти требования не имеют аналогии в теплоэнергетике, работающей на органическом топливе. Их удовлетворение в основном и вызывает увеличение в 1,5—2,5 раза удельных капитальных вложений в АЭС по сравнению с удельными капитальными вложениями в ТЭС. Такое увеличение связано с усложнением инженерных решений, с оснащением АЭС специальными дорогостоящими устройствами, оборудованием, приборами и специальными материалами, не имеющими применения в обычной энергетике. К специфическим устройствам и совружениям АЭС относятся система аварийного охлаждения и защиты реактора (САОЗ), защита от ионизирующего излучения, бассейны для охлаждения и выдержки отработавшего топлива, выгруженного из реактора, специальные машины для дистанционной загрузки и перегрузки топлива, система специальной вентиляции и фильтрации радиоактивных газов, специальная очистка теплоносителя первого контура от радиоактивных продуктов деления, устройства для дезактивации обору-

Высокая радиоактивность и остаточное тепловыделение остановленного по любой причине реактора создают определенные трудности при проведении ремонта или замене вышедшего из строя оборудования первого контура, вызывают необходимость предварительной его дезактивации с применением дистанционных

Отработавшее в реакторе ядерное топливо перегружается в бассейн выдержки, размещенный в реакторном зале, и находится в нем в течение нескольких лет. Такая длительная выдержка позволяет существенно снизить начальную радиоактивность и остаточное тепловыделение ТВС, отбраковать негерметичные сборки и твэлы, чтобы облегчить задачу транспортирования отработавшего топлива с территории АЭС (табл. 5.1). Из бассейнов выдержки отработавшее топливо перегружается в транспортные контейнеры, установленные на специальных железнодорожных платформах или на других трансаортных средствах. Этой операцией завершается на АЭС самая продолжительная — центральная стадия ЯТЦ. Некоторые АЭС располагают долговременным буферным хранилищем отработавшего топлива или могут содержать отработавшие ТВС в специальных контейнерах, приспособленных для сухого долговременного хранения.

На рис. 76 представлена структура деформированного алюминия. Деформацию создавали растяжением, а затем металл рекристаллизовался при 550°С в течение 30 мин. При отсутствии деформации (макроструктура сфотографирована без увеличения) структура настолько мелкозерниста, что отдельные зерна неразличимы без увеличения. Наиболее крупное зерно получается при минимальной деформации (остаточное удлинение 3%), которая, очевидно, близка к критической деформации. По мере увеличения степени деформации размер зерна в рекристаллнзованном металле уменьшается. Следовательно, средний размер зерна после рекристаллизации зависит от температуры ре-

Остаточное удлинение

Остаточное удлинение в % ........... 4—12

Холодная деформация сопровождается уменьшением пластичности металла. Поэтому относительное остаточное удлинение 6 наиболее деформированных волокон необходимо ограничивать. Например, согласно Строительным нормам и правилам (СНиП) допускают б при холодной правке до 1 %; при холодной гибке — до 2%, что соответствует радиусу изгиба не более 50 толщин листа при иранке и не более 25 толщин листа при гибке. Исходя из этого, устанавливают предельные значения искривлений, исправление которых

При испытании образца на разрыв определяют также относительное остаточное удлинение материала образца при разрыве:

Если после перехода через стадию текучести, например в момент, отмеченный на диаграмме точкой К. (рис. 2.20), образец разгрузить, то процесс разгрузки изобразится отрезком КМ, параллельным отрезку в начале испытания. Как видим, после разгрузки остаточное удлинение А/ост не стало равным удлинению образца, выраженному отрезком OL, а уменьшилось на значение упругого удлинения А/упр. Теперь если этот же образец подвергнуть по-

При статических испытаниях на растя>г"7^е, помимо перечисленных, определяют еще две механические характеристики материала: относительное остаточное удлинение при разрыве

При статических испытаниях на растяжение помимо перечисленных определяют еще две механические характеристики материала: относительное остаточное удлинение при разрыве^рис. 2.22)

Если теперь вновь нагрузить образец, то линия нагрузки окажется прямой до той точки, с которой была начата разгрузка, т. е. предел пропорциональности повышается. Одновременно уменьшается относительное остаточное удлинение при разрыве, т. е. пластичность материала падает. Явление повышения предела про-

Диаграммы растяжения некоторых пластичных материалов (например, дюралюминия, среднеуглеродистой стали) не имеют пло-щадки текучести. Для этих материалов основной характеристикой прочности служит так называемый условный предел текучести — напряжение, при котором относительное остаточное удлинение равно 0,2% (рис. 2.24). Эту величину обозначают

При механических испытаниях материалов получают также характеристики, по которым оценивается пластичность материалов — относительное остаточное удлинение при разрыве (6) и относительное остаточное уменьшение площади сечения образца при разрыве (гз):