Impact assessment of the IGR graphite block uneven impregnation with uranium on thermal strength properties

A.S. Surayev; R.A. Irkimbekov; Z.B. Kozhabayev; V.A. Vityuk

doi:10.26577/RCPh.2022.v82.i3.08

Авторлар

A.S. Surayev «Institute of Atomic Energy» Branch of National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, Kazakhstan, Kurchatov http://orcid.org/0000-0001-5250-2852
R.A. Irkimbekov «Institute of Atomic Energy» Branch of National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, Kazakhstan, Kurchatov http://orcid.org/0000-0002-5684-2341
Z.B. Kozhabayev «Institute of Atomic Energy» Branch of National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, Kazakhstan, Kurchatov http://orcid.org/0000-0001-7540-2117
V.A. Vityuk National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, Kazakhstan, Kurchatov http://orcid.org/0000-0003-1598-6629

DOI:

10.26577/RCPh.2022.v82.i3.08

Кілт сөздер:

IGR, graphite block, neutronic calculations, thermal analysis, structural analysis, ANSYS APDL

Аңдатпа

Бұл жұмыста ИГР зерттеу реакторының отындық элементіне жасалған дисциплина аралық сандық есептеу нәтижелері көрсетілген. ИГР реакторының отындық элементі бойына уранилнитрат ертіндісі сіңірілген графит блогы болып табылады. Реактордың жұмыс жасау барысында графиттік блок қысқа уақыт аралығында үлкен температураға дейін қызуы мүмкін. Бұл эффект, отындық элементтердің графит блогының жасалу технологиясының әсерінен пайда болған уранмен біркелкі байытылмауымен қатар, ішікі құрылымдык кернеулерге әкеліп соғады. Жұмыстың мақсаты графиттік блокта пайда болатын жылулық кернеулерді бағалау болып табылады. Бағалауды жүзеге асыру мақсатында графит блогыың екі есептеу моделі жасалған. Біріншісі, ИГР реакторының активті аймақ моделімен верификацияланған және MCNP кодымен жасалған нейтронндық-физикалық модель. Екіншісі, ANSYS программалық комплексінде жылу-механикалық анализ жасауға арналған модель. Жылу-механикалық анализ қатарынан өткізілетін екі есептеуден тұрады – жылулық және механикалық. Екі модель максималды тұрғыда ұқсас топология принципіне сүйеніп жасалды. Себебі бұл нейтрондық-физикалық есептеу нәтижелерін жылулық модельге енгізу кезінде энергиябөлінудің дұрыс үлестірілуіне тікелей әсер етеді.

ИГР реакторының активті аймақ құрамындағы графиттік блок жұмысы ұзақтығы 4 с, суыту уақыты 5 с, стационарлық қуат деңгейі 2 ГВт пуск кезінде модельденген. Графиттік блок көлемінде пайда болатын температура мен кернеу сандық мәндері және эпюрлері алынды. Жасалған анализ нәтижелері уранилнитраттың гарфиттік блокка біркелкі сіңірілмеуі оның жылу-механикалық сипаттамаларына әсер ететінің дәлелдейді.