Введение
1 Постановка задачи 11
1.1 Основные технические характеристики и условия работы реакторных установок на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем 12
1.2 Анализ аварийных ситуаций с течами и опыт эксплуатации натриевого оборудования 14
1.2.2 Анализ случаев разгерметизации экспериментальных стендов и контуров с натриевым теплоносителем 14
1.3 Существующие процедуры и критерии анализа безопасности реакторных
установок при разгерметизации трубопроводов и корпусов оборудования 16
1.3.1 Применение концепции ТПР NUREG и Siemens 16
1.3.2 Применение концепции ТПР к трубопроводам с натриевым теплоносителем по коду RCC-MR 17
1.3.3 Оценка соответствия трубопроводов с натриевым теплоносителем концепции ТПР по СПИР
1.4 Актуальность разработки критериев оценки безопасности в условиях разгерметизации натриевого контура 19
1.5 Выводы по главе 1 21
2 Разработка критериев обеспечения безопасности трубопроводов и корпусов оборудования РУ БН при разгерметизации 22
2.1 Исходные события при проектной аварии 22
2.1.1 Нормативный сценарий проектной аварии с разгерметизацией трубопровода или корпуса оборудования 22
2.1.2 Исходное событие при проектной аварии на трубопроводах РУ MONJU 23
2.1.3 Разработка исходного события для анализа безопасности при проектной аварии на трубопроводах РУ БН 25
2.2 Разработка процедуры и критерии оценки безопасности трубопроводов и корпусов оборудования при разгерметизации 27
2.2.1 Сценарий разгерметизации контура 27
2.2.2 Блок-схема анализа безопасности трубопроводов и корпусов оборудования при разгерметизации 28
2.2.3 Выбор расчетного сечения – сечения-кандидата 30
2.2.4 Критерий сохранения герметичности в процессе эксплуатации 31
2.2.5 Определение критической длины сквозной трещины 35
2.2.6 Критерий своевременного выявления течи 36
2.2.7 Критерий стабильности выявляемой трещины 39
2.3 Критерии оценки безопасности трубопроводов и корпусов оборудования в условиях истечения и горения натрия 42
2.3.1 Анализ сценариев горения натрия 42
2.3.2 Формулировка граничных условий при горении под теплоизоляцией 44
2.3.3 Определение величин J и С интегралов сквозной трещины в условиях температурного градиента 45
2.3.4 Расчет критической длины сквозной трещины в условиях температурного градиента 47
2.3.5 Применение подхода TDFAD при оценке стабильности сквозной трещины в условиях ползучести
2.3.6 Определение критической длины трещины по скорости ее распространения 51
2.3.7 Критерий допускаемого времени при горении натрия 52
2.4 Выводы по главе 2 53
3 Расчет гидравлических параметров истечения натрия через сквозную трещину 54
3.1 Определение площади раскрытия сквозной трещины 54
3.2 Расчет площади раскрытия реальной трещины с переходной геометрией 55
3.3 Аналитический метод расчета расхода натрия через сквозную трещину
3.3.1 Шероховатость изломов сквозных трещин 58
3.3.2 Зависимости для расчета расхода через сквозную трещину
3.4 Численный метод расчета расхода 66
3.5 Экспериментальная верификация аналитического подхода к расчету расхода 70 3.6 Выводы по главе 3 72
4 Материаловедческое обеспечение расчетов по разработанным критериям 74
4.1 Анализ данных по свойствам сталей аустенитного класса, применяемых на РУ БН в интервале температур 550-800С 74
4.2 Проведение испытаний и разработка расчетных зависимостей
4.2.1 Испытания на кратковременную и длительную прочность 74
4.2.2 Прогнозирование вязкости разрушения в интервале 650-800С 79
4.2.3 Испытания на ползучесть
4.3 Построение изохронных диаграмм деформирования 81
4.4 Скорость трещины при ползучести 84
4.5 Вязкость разрушения при ползучести 87
4.6 Влияние старения на свойства аустенитных сталей, применяемых в трубопроводах 1-го и 2-го контуров РУ БН 88
4.7 Анализ полученных результатов 93
4.8 Выводы по главе 4 94
5 Экспериментальное исследование термогидравлических параметров истечения натрия из сквозной трещины при его горении 96
5.1 Актуальность экспериментальных исследований 96
5.2 Обзор экспериментальных исследований с истечением и горением натрия 96
5.3 Описание экспериментального стенда и испытываемой модели 98
5.4 Методика проведения эксперимента 101
5.5 Проведение экспериментов
5.5.1 Эксперимент №1 102
5.5.2 Эксперимент №№ 2, 3 106
5.6 Расчеты по проведенным экспериментам 109
5.6.1 Исходные данные 109
5.6.2 Расчет массы модели 109
5.6.3 Расчет объема термостатирующего контура 110
5.6.4 Расчет количества тепла от сгоревшего натрия 110
5.6.5 Расчет массы сгоревшего натрия по литературным данным 110
5.6.6 Расчет КПД горящего натрия 110
5.6.7 Расчет теплового потока от горящего натрия к модели
5.7 Анализ полученных результатов 113
5.8 Выводы по главе 5 114
Выводы 115
Библиографический список 118
