logo
 

logo
logo


Визначення динаміки поширення тріщин у шахті ВВЕР-1000 з урахуванням сумісної дії високої температури, статичного навантаження та нейтронного опромінення

НазваВизначення динаміки поширення тріщин у шахті ВВЕР-1000 з урахуванням сумісної дії високої температури, статичного навантаження та нейтронного опромінення
Назва англійськоюEstimation of crack progration dynamics in WWER-1000 core barrel taking into account combined effect of high temperature, static loading and neutron irradiation
АвториАндрейків О. Є. Кухар В. З. Долінська І. Я.
ПринадлежністьТернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Львівський національний університет імені Івана Франка Фізико-механічний інститут імені Г.В. Карпенка НАН України
Бібліографічний описАндрейків О. Є. Визначення динаміки поширення тріщин у шахті ВВЕР-1000 з урахуванням сумісної дії високої температури, статичного навантаження та нейтронного опромінення / Олександр Євгенович Андрейків, Володимир Зиновійович Кухар, Ірина Ярославівна Долінська // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2015 — Том 80. — № 4. — С. 20-27. — (Механіка і матеріалознавство).
Bibliographic description:Andreykiv O., Kukhar V., Dolinska I. (2015) Vyznachennia dynamiky poshyrennia trishchyn u shakhti VVER-1000 z urakhuvanniam sumisnoi dii vysokoi temperatury, statychnoho navantazhennia ta neitronnoho oprominennia [Estimation of crack progration dynamics in WWER-1000 core barrel taking into account combined effect of high temperature, static loading and neutron irradiation]. Bulletin of TNTU (Tern.), Volume 80, no 4, pp. 20-27 [in Ukrainian].
УДК: 624.012
539.375
539.4
536.54
Ключові слова
ВВЕР-1000
високотемпературна повзучість
нейтронне опромінення
k-модель
енергетичний баланс
швидкість росту тріщини високотемпературної повзучості
коефіцієнт інтенсивності напружень
залишковий ресурс
WWER-1000
high-temperature creep
neutron irradiation
k-model
energy rate balance
high-temperature creep crack growth rate
stress intensity factor
residual resource
Розглянуто питання про поширення тріщини в шахті водо-водяного ядерного реактора ВВЕР-1000. Побудовано рівняння швидкості поширення тріщини в матеріалі за сумісної дії високої температури, силового навантаження та нейтронного опромінення, що добре описує результати експериментальних досліджень. На його основі побудовано модель визначення залишкової довговічності елемента при заданій конфігурації тріщини. Модель застосовано для визначення залишкового ресурсу паропроводу першого контуру реактора типу ВВЕР-1000 з поверхневою тріщиною та прогнозування динаміки поширення поверхневої тріщини в шахті такого реактора. Reactor in-core components is subjected to high radiation doses that results in change of form and swelling during operation. Inside pressure of baffle on core barrel in zone of contact in WWER-type reactors creates additional stresses. Residual welding stresses can also significantly effect a level of stressed state of core barrel wall. High stresses combined with in-core temperature can cause growing of initial micro defects which can lead to rapid crack growth. That should be considered in estimation of working capacity of vessel internals for extension of WWER-1000 reactor service life. It is also important to take into account influence of neutron irradiation on material properties which can increase cracking rate. Aim of present work is to build general mathematical model of creep cracking which includes neutron irradiation influence, and apply it to reactor core barrel to see what happens with macro crack which is formed during service life of reactor. Base model for predicting crack growth of loaded cracked plate under influence of high temperature and neutron irradiation was build using second thermodynamics law modification for cracked body. It has been suggested that main mechanism of cracking is high-temperature creep crack growth. Neutron damage only increase creep rate which was shown in experimental investigations [5]. According to that we use creep law, and describe crack tip opening displacement rate like function of neutron damage. That function was used to describe one cycle of stepwise slow cracking process. All components were rewritten in terms of crack tip opening displacement. Adding initial and final condition equations to energy rate balance function extended for all time period forms finished model for predicting crack growth dynamics and estimating residual life in cracked plate under aforementioned conditions. Base model was further developed for case of plane crack in spatial body, and applied to reactor core barrel with initial longitudinal crack. It was shown than neutron irradiation significantly effect the creep crack growth level in the core barrel wall, that should be considered in estimation of working capacity of vessel internals at extension of service life of WWER-1000 reactor.
ISSN:1727-7108
Перелік літератури

1. Махненко, О.В. Перераспределение остаточных сварочных напряжений во внутрикорпусной шахте реактора ВВЭР-1000 в процессе эксплуатации [Текст] / О.В. Махненко, Е.А. Великоиваненко, И.В. Мирзов // Автоматическая сварка. – 2014. – № 11. – С. 1 – 7.
2. Моделирование разрушений материалов при длительном статическом нагружении в условиях ползучести и нейтронного облучения [Текст] / Б.З. Марголин, А.Г. Гуленко, А.А. Бучатский, С.М. Балакин // Проблеми Міцності. – 2006. – 384, № 6. – С. 5 – 16.
3. Иванова, В.С. Разрушение металлов. Серия «Достижения отечественного металловедения» [Текст] / В.С. Иванова. – М.: «Металлургия», 1979. – 168 с.
4. Черепанов, Г.П. Механика разрушения [Текст] / Г.П. Черепанов. – М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2012. – 872 с.
5. Эксперементальные исследования радиационной ползучести нержавеющих сталей [Текст] / В.А. Красноселов, А.Н. Колесников, В.Й. Прохоров, З.Е. Островский, А.В. Голубенко, В.С. Неустроев – Димитровоград: НИИАР, 1981. – 14 с.
6. McMeeking, R.M. Finite deformation analysis of crack-tip opening in elastic-plastic materials and implications for fracture / McMeeking R.M. // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 1977. – № 25 (5). – P. 357 – 381.
7. Andreikiv, O.Ye. High temperature creep crack growth in metals under neutron irradiation (overview) / Andreikiv O.Ye., Kukhar B.Z., Dolinskа I.Ya. // Materials Science. − 2015. − № 3. − P. 7 − 16.
8. Chopra, O.K. Crack growth rates and fracture toughness of irradiated austenitic stainless steels in BWR environments / Chopra O.K., Shack W.J. – Argonne: Argonne National Laboratory, 2008. – 142 p.

References:

1. Makhnenko, O.V. Pereraspredelenie ostatochnykh svarochnykh napriazhenii vo vnutrikorpusnoi shakhte reaktora VVER-1000 v protsesse ekspluatatsii [Text], O.V. Makhnenko, E.A. Velikoivanenko, I.V. Mirzov, Avtomaticheskaia svarka, 2014, No 11, P. 1 – 7.
2. Modelyrovanye razrushenyi materyalov pry dlytelnom statycheskom nahruzhenyy v uslovyiakh polzuchesty y neitronnoho obluchenyia [Text], B.Z. Marholyn, A.H. Hulenko, A.A. Buchatskyi, S.M. Balakyn, Problemy Mitsnosti, 2006, 384, No 6, P. 5 – 16.
3. Ivanova, V.S. Razrushenie metallov. Seriia "Dostizheniia otechestvennoho metallovedeniia" [Text], V.S. Ivanova, M., "Metallurhiia", 1979, 168 p.
4. Cherepanov, H.P. Mekhanika razrusheniia [Text], H.P. Cherepanov, M.-Izhevsk: Institut kompiuternykh issledovanii, 2012, 872 p.
5. Eksperementalnye issledovaniia radiatsionnoi polzuchesti nerzhaveiushchikh stalei [Text], V.A. Krasnoselov, A.N. Kolesnikov, V.I. Prokhorov, Z.E. Ostrovskii, A.V. Holubenko, V.S. Neustroev – Dimitrovohrad: NIIAR, 1981, 14 p.
6. McMeeking, R.M. Finite deformation analysis of crack-tip opening in elastic-plastic materials and implications for fracture, McMeeking R.M., Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1977, No 25 (5), P. 357 – 381.
7. Andreikiv, O.Ye. High temperature creep crack growth in metals under neutron irradiation (overview), Andreikiv O.Ye., Kukhar B.Z., Dolinska I.Ya., Materials Science. − 2015. − No 3. − P. 7 − 16.
8. Chopra, O.K. Crack growth rates and fracture toughness of irradiated austenitic stainless steels in BWR environments, Chopra O.K., Shack W.J, Argonne: Argonne National Laboratory, 2008, 142 p.

Завантажити

Всі права захищено © 2016. Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя.