Случайные гидродинамические нагрузки, вибрации и демпфирование колебаний пучков твэлов ТВС реакторов ВВЭР в турбулентном потоке теплоносителя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.03, доктор технических наук Перевезенцев, Владимир Васильевич

• Перевезенцев, Владимир Васильевич
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Перевезенцев, Владимир Васильевич

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ПРОДОЛЬНО ОБТЕКАЕМЫЕ ТВЭЛЫ В TBC И ВОЗБУЖДЕНИЯ ИХ ВИБРАЦИЙ

1.1. Теоретические модели гидродинамического возбуждения вибраций стержней в продольном турбулентном потоке жидкости.

1.2. Эмпирические соотношения для оценки амплитуд вибраций стержней в продольном турбулентном потоке.

1.3. Амплитудно-частотные и корреляционные характеристики пульсаций давления и их использование для описания гидродинамического нагружения продольно обтекаемых стержней.

1.4. Основные результаты исследований гидродинамического нагружения и вибрационных характеристик TBC ВВЭР с использованием полномасштабных макетов или в реакторных условиях.

1.5. Диссипация энергии колебаний TBC за счет взаимодействия потока с обтекаемыми поверхностями. Эффекты гидродинамического демпфирования.

1.6. Результаты исследования демпфирования колебаний полномасштабных макетов TBC.

Выводы к главе 1 и постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ И НА ОБТЕКАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ.

2.1. Связь пульсаций давления с осредненными и пульсационными гидродинамическими характеристиками турбулентного потока.

2.2.Распределение пристеночных пульсаций давления в каналах за входными решетками.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

3.1. Общая характеристика гидродинамического стенда.

3.2. Макеты TBC ВВЭР, использованные при экспериментальных исследованиях.

3.3. Измерительные средства и методики измерений.

3.3.1. Пьезорезистивные виброакселерометры и датчики пульсаций давления.

3.3.2. Методики определения динамических характеристик пучков твэлов TBC (собственных частот и эффектов гидродинамического демпфирования).

3.3.3. Методика измерений распределений осредненной скорости перед нижней опорной решеткой и по сечению пучка твэлов.

3.3.4. Методики регистрации измерительной информации и обработки экспериментальных данных.

3.3.5. Основные характеристики случайных процессов (пульсаций давления, вибраций), определявшиеся при обработке их временных реализаций.

3.4. Погрешности результатов измерений и обработки экспериментальных данных.

3.4.1. Динамические характеристики импульсных линий, связывающих область измерений пульсаций давления с датчиками.

3.4.2. Погрешности измерений пристеночных пульсаций давления при турбулентном течении теплоносителя в TBC.

3.4.3. Погрешности измерения объемного расхода воды через TBC, средней по сечению и локальной скоростей потока воды.

3.4.4.Погрешности измерений виброперемещений с помощью пьезорезистивных виброакселерометров в составе исзмерительных каналов с аналоговыми интегрирующими усилителями.

3.4.5. Погрешности оценивания спектральных характеристик случайных процессов (пульсаций давления и вибраций).

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПУЛЬСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ И ВИБРАЦИИ ПУЧКА ТВЭЛОВ

TBC ВВЭР В ПРОДОЛЬНОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.

4.1. Вибрации пучка твэлов при различных гидродинамических условиях на входе в TBC. Экспериментальные результаты.

4.2. Энергетическая модель возбуждения и поддержания вибраций пучка твэлов. Обобщение экспериментальных данных по виброперемещениям.

4.3. Структура осредненного течения и вибрации пучка твэлов в условиях формирования потока различными входными устройствами.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. СЛУЧАЙНЫЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ НА ПУЧКИ ТВЭЛОВ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ГИДРОДИНАМИКИ

ПОТОКА НА ВХОДЕ В TBC И ВЫЗЫВАЕМЫЕ ИМИ ВИБРАЦИИ.

5.1. Пульсации давления и случайные гидродинамические нагрузки при турбулентном течении теплоносителя в пучке твэлов TBC ВВЭР.

5.2. Характеристики случайных гидродинамических нагрузок на начальном гидродинамическом участке и в области установившегося течения.

5.3. Модель воздействия случайных гидродинамических нагрузок и расчет вибраций пучков твэлов TBC ВВЭР.

5.4. Обобщение экспериментальных данных по случайным гидродинамическим нагрузкам на пучек твэлов в продольном турбулентном потоке теплоносителя.

5.5. Спектральные характеристики случайных гидродинамических нагрузок для различных условий структуры течения на входе в TBC.

5.6. Обобщение экспериментальных данных по виброперемещениям твэлов TBC ВВЭР в зависимости от характеристик случайных гидродинамических нагрузок.

Выводы к главе 5.

ГЛАВА 6. ПРОЦЕССЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПУЧКА ТВЭЛОВ В ПОТОКЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ. МОДЕЛЬ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ.

6.1. Динамические характеристики (собственные частоты, коэффициенты демпфирования колебаний) пучка твэлов TBC ВВЭР-440.

6.2. Модель демпфирования (рассеяния энергии) колебаний пучка твэлов в макронеподвижной воде.

6.3. Модель демпфирования колебаний пучка твэлов в турбулентном потоке теплоносителя. Влияние скорости течения на рассеяние энергии колебаний.

Выводы к главе 6.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Случайные гидродинамические нагрузки, вибрации и демпфирование колебаний пучков твэлов ТВС реакторов ВВЭР в турбулентном потоке теплоносителя»

Федеральная целевая программа "Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года" предусматривает строительство с 2009 года не менее двух энергоблоков атомных электростанций с реакторной установкой типа ВВЭР мощностью 1000 МВт ежегодно; модернизацию действующих энергоблоков атомных электростанций с целью продления сроков их эксплуатации. Развитие атомной энергетики России до 2025-2030 гг. предусматривает также преимущественное строительство АЭС с реакторами типа ВВЭР. Для реализации запланированных программой задач необходимо проведение широкомасштабных НИОКР, направленных, в том числе, на повышение надежности и безопасности как действующих, так и разрабатываемых энергоблоков. К числу таких задач относится и обеспечение вибропрочности тепловыделяющих сборок (TBC). В рамках работ по совершенствованию ядерного топлива всех типов реакторов и в России, и других развивающих ядерную энергетику странах, большое внимание уделяется изучению вибраций твэлов в турбулентном потоке теплоносителя.

Актуальность работы

Вибрационные процессы в ядерных реакторах в значительной степени определяют надежность оборудования и безопасность эксплуатации энергоблока в целом. Динамическое воздействие потока теплоносителя на конструктивные элементы реакторных систем инициирует и поддерживает их механические колебания (вибрации). Одними из наиболее важных механических систем, определяющих безаварийную работу реакторных установок ВВЭР, являются TBC. TBC размещены в шахте, которая закреплена в верхней и нижней частях в корпусе реактора. С течением времени изменяются условия крепления внутрикорпусных устройств (ВКУ) реакторов ВВЭР: ослабляются крепления шахты в зоне разделителя потока и в области шпоночных соединений «шахта-корпус», уменьшается жесткость верхнего узла крепления шахты. Эти изменения приводят к снижению собственных частот вертикальных и горизонтальных маятниковых колебаний шахты с повышением их амплитуды [1]. Влияние таких изменений на вибрационные процессы имеет большое значение для обоснования продления сроков эксплуатации реакторных установок (РУ) первого и второго поколений. Колебания шахты реактора, а, следовательно, и вложенных в нее тепловыделяющих сборок (TBC) обусловлены динамическим воздействием турбулентного потока теплоносителя вдоль тракта его подвода к активной зоне. Осредненные и пульсационные характеристики этих течений и, в первую очередь, неравномерность распределения осредненных скоростей, уровни и частотный состав пульсаций скоростей, определяют трехмерную вихревую структуру потока, воздействующего на обтекаемые поверхности. От структуры течения внутри TBC, в свою очередь, зависят гидродинамические нагрузки на продольно обтекаемые пучки тепловыделяющих элементов (твэлов). В связи с задачей повышения мощности реакторных установок (РУ) ВВЭР-440 на (5. 10)% с соответствующим изменением действующих на ВКУ и TBC гидродинамических нагрузок, большое значение имеют вопросы обоснования вибропрочности элементов TBC и, прежде всего, пучка твэлов [2]. Совершенствование TBC реакторов ВВЭР в значительной степени связано с повышением их вибропрочности. Так, например, жесткая механическая связь дистанционирующих решеток с каркасом из шести уголков в ТВСА обеспечила значительное повышение изгибной жесткости, а следовательно, и снижение интенсивности вибраций твэлов в турбулентном потоке теплоносителя. В конструкции ТВС-2М для уменьшения интенсивности вибраций твэлов в области высокой турбулентности потока вблизи нижней опорной решетки предусмотрена дополнительная "антивибрационная" дистанционирующая решетка. Каркас из направляющих каналов для органов регулирования в TBC

ВВЭР-1000 также выполняет функции усиления жесткости конструкции на изгиб.

TBC реакторов ВВЭР как механическая колебательная система состоит из пучка цилиндрических, расположенных по треугольной решетке, твэлов жестко закрепленных одним концом в нижней опорной решетке. Твэлы объединены в пучок несколькими промежуточными дистанционирующими решетками сотового типа [3; 4]. В чехловых TBC ВВЭР-440 верхняя дистанционирующая решетка снабжена широким ободом для центрирования пучка твэлов в верхней его части посредством выступов на чехле. Остальные дистанционирующие решетки не имеют механического контакта с чехлом. Таким образом, реализуются условия упругой опоры в верхней части пучка твэлов. В безчехловых TBC жесткость пучка твэлов обеспечивается, в основном, каркасом либо из направляющих каналов, либо уголков жесткости. Теплоноситель через хвостовик поступает в пучок твэлов и при продольном обтекании цилиндрических поверхностей возбуждает их колебания за счет воздействия случайных распределенных по длине гидродинамических нагрузок.

При продольном обтекании пучка тепловыделяющих элементов (твэлов) в TBC динамическое воздействие теплоносителя связано с несколькими различными механизмами:

• формированием в циркуляционном контуре акустических стоячих волн давления (АСВ), которые, в частности, воздействуют и на пучок твэлов; образованием и развитием по длине циркуляционного контура бегущих акустических волн давления, связанных с работой насоса и влиянием запорно-регулирующий арматуры;

• формированием случайной гидродинамической нагрузки на поверхностях оболочек твэлов за счет неравномерности полей пульсационных давлений в турбулентном потоке теплоносителя;

• развитием по длине начального гидродинамического участка в пучке (на первых пролетах) профиля осредненной скорости с образованием поперечных перетоков теплоносителя, как правило, от центра пучка к периферийным рядам.

Вибрации пучка твэлов в TBC приводят к инициированию и развитию:

1. циклических изгибных деформаций оболочек твэлов и, как следствие к коррозионно-усталостным процессам, способствующим разгерметизации оболочек и выходу радиоактивных элементов-продуктов деления в теплоноситель;

2. динамического взаимодействия оболочек твэлов с пуклевками в зоне дистанционирующих решеток и, как следствие, фреттинг-износу оболочек твэлов;

3. напряжений в зоне крепления хвостовиков твэлов в нижней опорной решетки, и механическому износу хвостовиков при их продольном и радиальном смещении в отверстиях нижней опорной решетки.

В практике эксплуатации ядерных реакторов неоднократно наблюдались случаи:

• повреждений оболочек твэлов в зоне их взаимодействия с пуклевками дистанционирующих решеток (фреттинг-износ) [5; 6],

• повреждений оболочек твэлов дебриз-частицами, которые переносятся теплоносителем в область пучка твэлов [5; 6],

• повреждений оболочек за счет коррозионно-усталостных процессов, обусловленных знакопеременными напряжениями в оболочках при вибрациях твэлов и коррозионным воздействием обтекающего их теплоносителя [7].

По данным [8] в зарубежных ядерных реакторах с водой под давлением (PWR) повреждения оболочек, связанные с фреттинг-износом в зоне контакта «оболочка-пуклевка дистанционирующей решетки» составляют (40.45)%, повреждения оболочек дебриз-частицами - также (40.45)%. Причины других повреждений связывают либо с технологическими процессами изготовления твэлов и TBC, либо они неизвестны. Металлические дебриз-частицы (в том числе частицы износа поверхностей) переносятся потоком теплоносителя в область пучка твэлов и могут задерживаться в его объеме, в частности, из-за фиксации в зоне дистанционирующих решеток. Вибрации пучка твэлов способствуют истиранию оболочек за счет их взаимодействия с дебриз -частицами. На рис. В.1 приведены данные по относительному вкладу различных механизмов [8; 9] повреждений оболочек в реакторах PWR, из которого следует определяющее значение процессов фреттинг-износа и истирания дебриз - частицами. В свою очередь, указанные процессы зависят от вибраций, возбуждаемых турбулентным потоком теплоносителя. В соответствии с рядом предложенных моделей глубина фреттинг - износа поверхностей зависит от частоты, амплитуды колебаний и усилия прижатия трущихся поверхностей друг к другу [5]. Так, например, в работе [10] предложена модель, в соответствии с которой скорость фреттинг-износа описывается соотношением где h- глубина фреттинг-износа; К- коэффициент износа; ктр- коэффициент трения скольжения; Рс - давление в области контакта оболочки твэла с пуклевкой дистанционирующей решетки; / - частота поперечных колебаний твэла; 8С - амплитуда продольных виброперемещений в области контакта.

Таким образом, явления фреттинг-износа определяются вибрационными процессами в TBC и, в первую очередь, амплитудами и характерными частотами вибраций. На рис.В.2 показаны типичные повреждения оболочек твэлов ВВЭР-440, вызванные фреттинг- - износом в зоне контакта с пуклевками дистанционирующих решеток [12].

Обоснование работоспособности конструкций TBC традиционно проводится в три этапа: дореакторные стендовые имитационные испытания; отработка опытных TBC в реакторных петлевых экспериментах; загрузка опытной опытной партии TBC новой конструкции в активную зону. Особое

В.1) значение в решении указанной проблемы имеют дореакторные стендовые испытания при частичном моделировании реакторных условий эксплуатации. Очевидно, стендовые эксперименты не позволяют моделировать акустические 7

Рис. В.1. Распределение повреждений оболочек твэлов в реакторах PWR по характерным их причинам: 1-истирание оболочек поврежденными упругими элементами дистанционирующих решеток; 2- фреттинг -износ оболочек твэл периферийных TBC; 3- фреттинг- износ, обусловленный другими причинами; 4- износ оболочек дебриз -частицами; 5- дефекты изготовления (производственные дефекты); 6-повреждения, связанные с манипулированием TBC (перегрузка, транспортировка и т.д.); 7 - неустановленные причины процессы из-за невозможности реализовать аналогичные реакторным условиям длины контура циркуляции теплоносителя. В то же время при таких испытаниях имеются широкие возможности изменения гидродинамики потока на входе в TBC, в частности, за счет размещения дроссельных шайб или антидебризных фильтров.

Выявление механизмов возникновения вибраций TBC и ВКУ в реакторных установках ВВЭР является важнейшим этапом создания методик расчетных и экспериментальных анализов вибрационных процессов и выработки научно обоснованных рекомендаций по конструктивным решениям, направленным на повышение устойчивости TBC в целом и ее отдельных элементов к динамическим воздействиям теплоносителя. В рамках работ по повышению вибропрочности TBC за счет ряда конструктивных решений предпринимались меры по увеличению жесткости конструкции TBC. К таким конструктивным решениям для ВВЭР-440 следует отнести [3; 4]:

• уменьшение расстояния от нижней опорной решетки до первой ДР со 186 до 168 мм. Это решение направлено на увеличение собственной частоты твэла на указанном участке, т.е. в пределах первого пролета пучка, а, следовательно, и уменьшение уровней виброперемещений;

• организация механической связи пучка твэлов с внутренней поверхностью шестигранного чехла за счет расположенных по всей длине пучка упругих опор;

• повышение жесткости закрепления хвостовиков твэлов в нижней опорной решетке.

Для TBC ВВЭР-1000 основные конструктивные решения были связаны с организацией жесткого каркаса TBC из направляющих каналов для органов регулирования или шести уголков, жестко связанных с дистанционирующими решетками. В конструкции ТВСА дистанционирующие решетки жестко связаны с каркасом из уголков, что существенно увеличивает изгибную жесткость пучка твэлов.

Следует отметить, что вопросам моделирования TBC как механической колебательной системы уделялось значительное внимание. При этом широкое распространение получили конечно-элементные методы, как наиболее универсальные для дискретизации пространственных континуальных систем [13-15]. Однако анализ гидродинамически возбуждаемых вибраций невозможен без описания процессов взаимодействия потока с обтекаемыми поверхностями механической колебательной системы. Такая информация в большинстве ч I случаев может быть получена только на базе экспериментальных исследований. В настоящее время отсутствуют результаты систематических исследований динамических воздействий теплоносителя на конструктивные элементы TBC, в частности, нет количественных данных о гидродинамическом нагружении пучка твэлов при их обтекании турбулентным потоком теплоносителя. Не определены динамические характеристики пучков твэлов в продольном потоке теплоносителя (собственные частоты колебаний пучка, присоединенные массы, демпфирующие свойства пучков). Не изучено влияние структуры потока теплоносителя на входе в пучок на его вибрационные характеристики.

Рис. В.2. Типичный вид повреждений оболочек твэл в ВВЭР-440 из-за фреггинг-износа в области контактов с дистанционирующми решетками [12]

Проводимые в течение длительного времени экспериментальные исследования на фрагментарных моделях пучков твэлов не позволяют, как правило, получить надежные эмпирические или полуэмпирические расчетные соотношения для оценки интенсивности и спектрального состава вибраций и, поэтому, не могут быть положены в основу анализа вибрационных процессов в эксплуатационных условиях. При частичном моделировании невозможно воспроизвести конструкционное демпфирование для натурных TBC, а также полностью смоделировать эффекты гидроупругости. Структура осредненного течения и пульсационные характеристики потока формируются во всем тракте подвода теплоносителя к TBC и их достаточно сложно воспроизвести на фрагментарных моделях. Все это приводит к необходимости использовать, в первую очередь, полномасштабные макеты TBC в экспериментальных исследованиях вибрационных процессов.

На протяжении всего периода развития ядерной энергетики вопросам обоснования вибропрочности конструкций уделялось значительное внимание. При этом развивались как расчетные, так и экспериментальные методы исследований. Большой вклад в решение проблем вибропрочности элементов конструкций РУ внесли отечественные (Махутов H.A., Патрашев А.Н., Троянов В.А., Каплунов С.М., Смирнов JI.B., Федотовский B.C.) и зарубежные исследователи (Paidoussis М.Р., Chen S.S., Wambsgans M.W., Reavis J.R.). Вопросам анализа повреждений и обеспечения работоспособности твэлов и TBC в условиях воздействия турбулентного потока теплоносителя и гидродинамического возбуждения вибраций уделяется серьезное внимание со стороны МАГАТЭ. Об этом свидетельствуют созванные МАГАТЭ специально для обсуждения этих проблем Международные совещания специалистов в Братиславе (Словакия) 17-21 июня 2002 г., в Кадараше (Франция) 22-26 ноября 2004 г., регулярные Международные конференции и совещания специалистов: International Conference on Flow-Induced Vibrations (FIV2008), 30 июня - 3 июля 2008 г. (Прага, Чехия); 18th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 18) (г. Бьенг, Китай), 7-12 августа 2005 г.; The International Conference on Nuclear Engineering (16 ICONE), 11-15 мая 2005 г. (г.Орландо, Флорида, США); International meeting on LWR fuel performance "Nuclear fuel: addressing the future", 22-26 октября 2006 г. (г. Саламанка, Испания) и др. В России также ведутся интенсивные исследования возбуждаемых турбулентным потоком вибрационных процессов, результаты которых докладываются и обсуждаются на научных конференциях и совещаниях специалистов: Международные научно-технические конференции концерна "Росэнергоатом" "Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики", (г. Москва) 22-24 февраля 2001 г., (г. Москва) 18-19 апреля 2002г; Международные конференции "Безопасность АЭС и подготовка кадров". Обнинск, 2001, 2009 и 2011 г.; Всероссийский семинар "Динамика конструкций гидроупругих систем. Численные методы", ИМАШ РАН, Москва, 16-17 апреля 2008 г., Международные научно-технические конференции "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР", проводимые ОАО ОКБ "Гидропресс" и др.

Таким образом, из изложенного следует актуальность экспериментальных и расчетно-аналитических исследований вибраций TBC водоохлаждаемых реакторов в условиях гидродинамического воздействия турбулентного потока теплоносителя на TBC как сложную механическую систему. Представляется целесообразным проведение экспериментальных исследований с использованием полномасштабных макетов TBC.

Целями этих исследований являются:

• определение динамических характеристик пучка твэлов в турбулентном потоке теплоносителя;

• получение надежных количественных данных о вибрационном поведении пучка твэлов;

• изучение закономерностей формирования случайных гидродинамических нагрузок на пучки твэлов TBC ВВЭР;

• определение влияния структуры потока на интенсивность и спектральный состав вибраций пучка твэлов;

• исследование закономерностей нагружения пучка твэлов на начальном гидродинамическом участке (в пределах первых пролетов) и в области установившегося течения вдали от нижней опорной решетки;

• обобщение экспериментальных данных по вибрационным характеристикам;

• разработка модели гидродинамического нагружения пучка твэлов в потоке теплоносителя, позволяющей прогнозировать поведение TBC в условиях длительных кампаний;

• разработка модели диссипации энергии колебаний пучка твэлов в потоке теплоносителя, которая вместе с данными о случайных гидродинамических нагрузках позволит полностью описать гидроупругую систему "пучок твэлов - продольный поток теплоносителя".

В целом на основании проведенных исследований можно получить комплексную информацию о вибрационном поведении TBC и условиях взаимодействия потока теплоносителя с пучком твэлов. В свою очередь, это позволит прогнозировать работоспособность конструкции в условиях повышенных мощностей и более длительных кампаний.

Научная новизна

В рамках проведения теоретических и экспериментальных исследований разработаны следующие основные новые научные положения:

1. Впервые показано качественное и количественное влияние пульсаций давления теплоносителя на вибрационные процессы в TBC при продольном обтекании пучка твэлов. Скорость течения не определяют однозначно условия гидродинамического нагружения и характеристики вибраций пучка твэлов. На основе общих представлений о турбулентных течениях показана связь между пульсациями давления в любом сечении в каналах за решетками и такими характеристиками потока как статическое давление, осредненная и пульсационная скорости в том же сечении. С использование баланса пульсационной энергии в турбулентном потоке получено соотношение, описывающее распределение среднеквадратичных значений пульсаций давления при турбулентном течении в каналах за решетками или дроссельными шайбами.

2. Показано определяющее влияние амплитудно-частотных характеристик пульсаций давления теплоносителя, воздействующих на внешний ряд твэлов, на процессы гидродинамического возбуждения вибраций пучка в целом. С использованием баланса подводимой к пучку твэлов пульсационной энергии потока и рассеиваемой при механических колебаниях пучка энергии получено соотношение, для оценки среднеквадратичных значений виброперемещений. Полученное соотношение использовано для обобщения экспериментальных данных по виброперемещениям пучка твэлов.

3. На основе измерений пульсаций давления по периметру внешнего ряда твэлов пучка в двух сечениях по длине получены реализации удельных на единицу длины пучка случайных гидродинамических сил для различных условий по гидродинамике потока на входе в пучок. В широком диапазоне скоростей течения теплоносителя в TBC получены среднеквадратичные значения и спектральные характеристики случайных гидродинамических нагрузок.

4. На базе представлений механической модели пучка твэлов как балки с низкой сдвиговой жесткостью (балки Тимошенко С.П.) разработана математическая модель, описывающая виброперемещения пучка твэлов под воздействием случайных гидродинамических нагрузок. Расчетные значения виброперемещений хорошо согласуются с экспериментальными данными.

5. Разработана методика обобщения экспериментальных данных по виброперемещениям пучка твэлов в зависимости от воздействующих на него случайных гидродинамических нагрузок, основанная на известных аналитических соотношениях для прогиба балки, нагруженной распределенной по ее длине статической нагрузкой. Обнаружены две характерные области случайных гидродинамических нагрузок с существенно различными темпами увеличения виброперемещений.

6. Предложена модель гидродинамического демпфирования колебаний пучка твэлов в макронеподвижной жидкости, в соответствии с которой совершаемая при колебаниях пучка работа затрачивается на перераспределение вязкой жидкости по периметру внешнего ряда твэлов. Полученные расчетные значения коэффициентов демпфирования колебаний согласуются с экспериментальными данными. Оценка влияния продольного течения жидкости в TBC на эффекты диссипации энергии колебаний выполнена также в рамках созданной модели с введением зависящей от скорости течения турбулентной вязкости вместо молекулярной для макронеподвижной жидкости.

Объекты исследования

Объектами исследований являются TBC ВВЭР с точки зрения процессов возбуждения и поддержания вибраций твэл в продольном турбулентном потоке теплоносителя. Непосредственно в экспериментальных исследованиях использовались полномасштабные макеты TBC ВВЭР-440 различных конструктивных модификаций, изготовленные из штатных конструкционных материалов по штатной технологии. Это обеспечивало идентичность статических и динамических механических характеристик макетов аналогичным характеристикам натурных TBC. Полученные экспериментальные результаты и разработанные расчетные модели использовались для оценок вибрационных характеристик TBC ВВЭР-440 (РК-3), ВВЭР-1000, ВВЭР-1500 и АЭС 2006 (TBC ВВЭР-1200).

Методы исследований

В работе использовались следующие методы исследований:

• методы анализа источников информации, в которых приведены сведения о поведении механических колебательных систем в условиях воздействия на них турбулентных течений;

• комплексные экспериментальные методы исследований гидродинамических и механических (вибрационных) процессов при турбулентном течении теплоносителя в пучке твэлов TBC ВВЭР;

• методы моделирования взаимодействия турбулентного потока теплоносителя с пучком твэлов как механической колебательной системой.

В связи с изложенными проблемами обеспечения работоспособности TBC ВВЭР, связанными с возбуждаемыми турбулентным потоком вибрациями сформулированы следующие цели и задачи диссертационной работы:

1. Исследование влияния осредненных и пульсационных характеристик (пульсаций давления) потока теплоносителя на вибрации пучков твэлов в TBC реакторов типа ВВЭР.

2. Определение случайных гидродинамических нагрузок на пучки твэлов при различных условиях формирования гидродинамики потока на входе в пучок.

3. Исследование закономерностей распределения уровней гидродинамических нагрузок и их спектрального состава по длине пучка твэлов.

4. Разработка механизма демпфирования колебаний пучка твэлов в потоке теплоносителя и модели рассеяния энергии колебаний пучка твэлов в макронеподвижной жидкости и в потоке теплоносителя.

5. Изучение закономерностей формирования характеристик пульсаций давления на обтекаемых поверхностях и использование их для анализа вибраций пучка твэлов.

6. Выработка общих принципов уменьшения гидродинамического нагружения и направлений создания виброустойчивых TBC реакторов ВВЭР.

Достоверность результатов работы подтверждается использованием в теоретических моделях фундаментальных физических законов, тщательным обоснованием методик экспериментальных исследований, использованием метрологически аттестованных средств измерений, апробированных алгоритмов обработки измерительной информации, а также сопоставлением результатов расчета на базе разработанных моделей с имеющимися экспериментальными данными.

Практическая ценность

1. Результаты комплексного исследования гидродинамически возбуждаемых вибраций позволили показать, что проблемы снижения интенсивности вибраций должны решаться не только путем совершенствования механической части гудроупругой системы, т.е. конструкции TBC, но и правильной организацией течения в трактах подвода теплоносителя к пучку твэлов.

2. Экспериментальные данные по вибрационным характеристикам, полученные с использованием полномасштабных макетов TBC ВВЭР-440 в широких диапазонах скоростей течения воды вплоть до всплытия макета в восходящем потоке при размещении на входе дроссельных шайб, антидебризных фильтров и других возмущающих поток устройств, используются на отраслевых предприятиях: ОАО "ВНИИАЭС", ОАО ОКБ "Гидропресс", ОАО "Машиностроительный завод", ОАО "ТВЭЛ" и концерне "Росэнергоатом" для анализа поведения TBC ВВЭР в условиях эксплуатации, в том числе и при обосновании возможности продления сроков эксплуатации исчерпавших назначенные сроки службы блоков АЭС.

3. Полученные по измеренным пульсациям давления в TBC ВВЭР-440 случайные гидродинамические нагрузки позволяют расчетным путем оценить прогибы пучка твэлов и других конструкций TBC ВВЭР (ТВС-2М, УТВС, ТВСА, РК-3) при возбуждаемых турбулентным потоком теплоносителя колебаниях. На основе полученных данных по пульсациям давления и случайным гидродинамическим нагрузкам показана роль конструктивных элементов (дроссельные шайбы, антидебризные фильтры и др.) на входе в пучок твэлов в формировании структуры осредненного течения и пульсационных характеристик потока на вибрационные процессы.

4. Получены количественные данные по динамическим свойствам (собственным частотам, присоединенным массам, эффектам демпфирования) h Ь' пучка твэлов в воздухе, макронеподвижной жидкости и при течении воды в TBC.

5. Разработанная модель вибрационного поведения пучка твэлов на основе представлений балки с низкой сдвиговой жесткостью (балки Тимошенко С.П.), и полученные повышенные уровни гидродинамических сил на начальном гидродинамическом участке течения теплоносителя позволили впервые показать возможность возникновения более интенсивных вибраций в пределах первых нескольких пролетов пучка по сравнению с его серединой.

6. Полученное в экспериментах с высокой турбулизацией потока на входе в TBC и подтвержденное расчетным анализом существенное превышение виброперемещений в сечениях пучка вблизи нижней опорной решетки соответствующих значений в середине пучка объясняют наблюдавшуюся на ряде блоков АЭС с ВВЭР-440 массовую разгерметизацию твэлов именно на первых трех пролетах пучка.

1 7. Установленные в результате теоретических анализов и комплексных экспериментальных исследований закономерности возбуждаемых турбулентным потоком теплоносителя вибраций пучка твэлов переданы в отраслевые предприятия Росатома (ОАО "Машиностроительный завод", г. Электросталь, ЗАО "ДИАПРОМ", концерн "Росэнергоатом" и ОАО "ТВЭЛ") и используются для дальнейшего совершенствования конструкций TBC ВВЭР, а также организации рациональной гидродинамики потока на входе в TBC с целью снижения гидродинамических нагрузок.

На защиту выносятся

1. Результаты комплексных экспериментальных исследований гидродинамически возбуждаемых вибраций в TBC ВВЭР. Выявленные особенности распределения изгибных деформаций по длине пучка твэлов, заключающиеся в соизмеримых или даже более высоких уровнях его виброперемещений на начальном гидродинамическом участке вблизи нижней 1

К' опорной решетки по сравнению с серединой пучка в условиях высокой турбулизации потока на входе в TBC.

2. Модель баланса подводимой к пучку пульсационной энергии и рассеиваемой при колебаниях пучка твэлов механической энергии, на базе которой получено соотношение для определения виброперемещений пучка твэлов по данным о пульсациях давления на входе в него.

3.Методика и результаты определения гидродинамических нагрузок по экспериментальным данным о пульсациях давления в зазоре между внутренней поверхностью шестигранного чехла и внешним рядом твэлов пучка чехловых TBC или между пучками соседних TBC.

4. Модель возбуждения вибраций пучка на базе его описания как балки с низкой сдвиговой жесткостью (балки Тимошенко С.П.) при воздействии случайных гидродинамических нагрузок на внешний ряд твэлов пучка. Результаты расчета виброперемещений пучка твэлов в широком диапазоне скоростей течения теплоносителя в TBC и различных условиях по структуре потока на входе в пучок твэлов.

5. Результаты обобщения экспериментальных данных по виброперемещениям твэлов в TBC ВВЭР-440 в зависимости от уровней случайных гидродинамических нагрузок и их использование для оценок интенсивности вибраций твэлов для других конструкций TBC ВВЭР (TBC- 2М, УТВС, ТВСА, РК-3).

6. Модель гидродинамического демпфирования колебаний пучка твэлов в макронеподвижной жидкости и при течении теплоносителя, основанная на определении затрат энергии механических колебаний на перераспределение жидкости по периметру внешнего ряда твэлов пучка.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Отраслевой конференции "Гидродинамика и безопасность АЭС" (Теплофизика-99), Обнинск, 28-30 сентября 1999 г.; Международном совещании по перспективам реакторов ВВЭР "Technical innovations for next century", Чехия, Прага 17-20 апреля 2000 г.; Отраслевом семинаре "Фундаментальные исследования по гидродинамике ЯЭУ", Обнинск, сентябрь 2000 г.; Пятой Международной конференции по проблемам колебаний, Москва, 8-10 октября 2001 г.; Отраслевой конференции "Теплогидравлические коды для энергетических реакторов (разработка и верификация). Теплофизические аспекты безопасности АЭС" (Теплофизика-2001), Обнинск, 29-31 мая 2001 г.; Седьмой Международной конференции "Безопасность АЭС и подготовка кадров", Обнинск, 8-11 октября 2001 г.; Третьей научно-технической конференции "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР", Подольск, 26-30 мая 2003 г.; Международном симпозиуме "Образование через науку", Москва, МГТУ им .Н.Э. Баумана, 16-19 мая 2005 г.; Всероссийском семинаре "Динамика конструкций гидроупругих систем. Численные методы", ИМАШ РАН, Москва, 16-17 апреля 2008 г.; Межведомственном семинаре "Теплогидравлические аспекты безопасности активных зон, охлаждаемых водой и жидкими металлами" (Теплофизика-2008), Обнинск, 15-17 октября 2008 г.; XI и XII Международных конференциях "Безопасность АЭС и подготовка кадров", г. Обнинск, 29 сентября- 2 октября 2009 г. и 3 - 5 октября 2011 г, а также на научно-технических семинарах кафедры "Ядерные реакторы и установки" МГТУ им.Н.Э.Баумана.

Автор выражает глубокие благодарности сотрудникам МГТУ им. Н.Э. Баумана и отраслевых организаций: доктору технических наук, профессору, Заслуженному деятелю науки РФ Солонину Владимиру Ивановичу - научному руководителю проводимых в течение многих лет на кафедре "Ядерные реакторы и установки" МГТУ им. Н.Э. Баумана научных исследований по обоснованию вибропрочности TBC ВВЭР за постоянное внимание, обсуждение и помощь в анализе результатов диссертационной работы; сотрудникам кафедры "Ядерные реакторы и установки" МГТУ им. Н.Э. Баумана доцентам Рекшне Н.Ф. и Крапивцеву В.Г., заведующему лабораторией Кутычкину С.Г., инженерам Гете С.И. и Матвееву А.Н., обеспечивавших работу гидродинамического стенда и участвовавших в проведении экспериментов; сотрудникам отраслевых организаций Петрову И.В., Панюшкину А.К., Иванову A.B. (ОАО "Машиностроительный завод", г. Электросталь), Лавренюку П.И., Молчанову B.JI. (ОАО "ТВЭЛ"), Шкаровскому А.Н. (Концерн "Росэнергоатом"), обеспечивших изготовление оборудования гидродинамического стенда, полномасштабных макетов TBC ВВЭР и финансирование экспериментальных исследований; сотрудникам ЛИИ им. М.М. Громова (г. Жуковский) Брехову P.C., Бокареву А.Д., Галаеву А.Ф. за разработку и изготовление малогабаритных высокочувствительных пьезорезистивных виброакселерометров и датчиков пульсаций давления; сотруднику ЗАО "Диапром" Павелко В. И. - разработчику программной системы комплексного анализа временных рядов "Wing" за предоставленную возможность использования указанного программного комплекса при обработке результатов измерений и помощь в интерпретации результатов расчета; профессорам кафедры "Прикладная механика" МГТУ им. Н.Э. Баумана Нарайкину О.С. и Сорокину Ф.Д. за помощь в анализе TBC как механической колебательной системы.

Заключение диссертации по теме «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации», Перевезенцев, Владимир Васильевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые проведены комплексные теоретические и экспериментальные исследования гидродинамического возбуждения вибраций пучков твэлов в TBC водоохлаждаемых реакторов, раскрывающие механизмы взаимодействия пучка твэлов как механической колебательной системы с гидродинамикой турбулентного потока теплоносителя. Установлено, что основные колебания с большими амплитудами характерны для пучка в целом, обладающего существенно более низкими собственными частотами по сравнению с собственными частотами отдельных твэлов между дистанционирующми решетками. Показано, что скорости течения теплоносителя не определяют однозначно вибрации пучка твэлов. Важное значение имеют пульсационные характеристики потока. Для снижения интенсивности вибраций твэлов в TBC ВВЭР необходимо совершенствовать тракты подвода теплоносителя к TBC с целью снижения уровней пульсаций давления на входе в пучок и формирования их спектров без резонансов в низкочастотной области.

1. Существенное влияние на вибрационные процессы оказывают структурные характеристики течения, пульсации давления на входе в пучок. Получены многочисленные систематические экспериментальные данные по виброускорениям и виброперемещениям в различных сечениях пучка твэлов с использованием полномасштабных макетов TBC ВВЭР-440 для гидродинамических условий с различными уровнями и спектральным составом пульсаций давления на входе в TBC.

2. Обнаружена особенность изгибного деформирования пучка твэлов, заключающуюся в том, что при высокой турбулизации потока на входе в пучок амплитуды виброперемещений вблизи нижней опорной решетки могут быть соизмеримы или даже превышать соответствующие значения в середине пучка.

Такая особенность реализуется, например, при размещении на входе в хвостовик TBC дроссельных шайб малого диаметра.

3. Разработанная «энергетическая» модель баланса подводимой пульсационной энергии турбулентного течения и рассеиваемой при колебаниях пучка твэлов механической энергии позволила обобщить экспериментальные данные по виброперемещениям при различных по уровням пульсаций давления гидродинамических условиях на входе в пучок.

4. Установлены общие закономерности формирования полей пульсаций давления при турбулентном течении за входными решетками: экспоненциальное снижение пульсаций давления в каналах за входными решетками, влияние ее гидравлического сопротивления на начальный уровень пульсаций давления.

5. Предложенный механизм возбуждения колебаний пучка твэлов заключается в том, что воздействие случайных гидродинамических нагрузок на внешний ряд твэлов пучка вызывает его изгибные деформации как единого целого. При этом случайные гидродинамические нагрузки формируются, в основном, турбулентным течением в зазоре между внутренней поверхностью шестигранного чехла (чехловые TBC ВВЭР-440) или в зазоре между TBC (безчехловые конструкции) и внешним рядом твэлов пучка.

6. Предложен способ экспериментального определения случайных гидродинамических нагрузок по измеренным одновременно пульсациям давления на внутренних поверхностях шести граней чехла в одном сечении пучка и получены их статистические характеристики. Показано, что высокие уровни случайных гидродинамических нагрузок характерны для начального гидродинамического участка пучка твэлов вблизи нижней опорной решетки в условиях высоких уровней турбулизации потока на входе в пучок твэлов.

7. В спектрах случайных гидродинамических нагрузок на начальном гидродинамическом участке при высоких уровнях турбулизации потока на входе присутствуют, главным образом, низкочастотные (до 100 Гц) составляющие. При низких уровнях возмущения потока на входе в TBC указанная низкочастотная резонансная область отсутствует. В области установившегося течения, где влияние входных условий не проявляется, в спектрах случайных гидродинамических нагрузок проявляется только высокочастотная (100.400 Гц) резонансная область.

8. Использование механической модели пучка твэлов на основе представлений о балке с пониженной сдвиговой жесткостью (балка Тимошенко С.П.), нагруженной распределенной случайной гидродинамической силой, позволило получить расчетные значения виброперемещений, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными.

9. Предложенная полуэмпирическая модель, позволила показать влияние различной структуры турбулентного потока на входе в пучок на распределение случайных гидродинамических нагрузок по длине пучка твэлов.

10. Разработанная методика обобщения экспериментальных данных по виброперемещениям позволила выявить две характерные области влияния случайных гидродинамических нагрузок на вибрации. Получены эмпирические зависимости, связывающие безразмерные среднеквадратичные виброперемещения с безразмерными среднеквадратичными случайными нагрузками.

11. Предложенный механизм гидродинамического демпфирования колебаний пучка твэлов в макронеподвижной воде и в турбулентном потоке, основанный на затратах энергии механических колебаний на перераспределение жидкости в зазоре между чехлом и пучком твэлов или между пучками соседних TBC, позволил разработать модель и получить количественные данные по коэффициентам демпфирования. Полученные результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными.

12. Обширная база экспериментальных данных по вибрационным характеристикам характеристикам пучков твэлов передана в отраслевые организации ОКБ «Гидропресс», ОАО «Машиностроительный завод», ЗАО «Диапром» и в концерны «Росэнергоатом» и «ТВЭЛ» для использования в работах по обоснованию работоспособности существующих конструкций TBC и дальнейшего совершенствования их конструкций. Впервые полученные данные по полям пульсаций давления используются в отраслевых организациях Росатома для анализа условий гидродинамического нагружения элементов конструкций TBC ВВЭР-1000, ВВЭР-1200 и ВВЭР-1500.

Таким образом, выполненные комплексные теоретические и экспериментальные исследования вибраций пучков твэлов TBC ВВЭР, включающие одновременные измерения гидродинамических характеристик (пульсаций давления) турбулентного потока теплоносителя и вибраций твэлов, позволяют сформулировать рекомендации по организации структуры течения на входе в TBC для снижения интенсивности вибраций. Полученные результаты позволяют обеспечить надежную эксплуатацию TBC ВВЭР с точки зрения повреждаемости оболочек твэлов, вызванных вибрационными процессами.

I I,

273

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Перевезенцев, Владимир Васильевич, 2012 год

1. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Усанов А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР. М.: Энергоатомиздат, 2004. 344 с.

2. Эксплуатационный вибромониторинг внутрикорпусных устройств и топливных сборок реакторов ВВЭР-440/ О.В. Овчаров и др.// Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики: Сб. докл. 5-ой междунар. науч.-техн. конф. Москва, 2006. С.78-86.

3. Активные зоны ВВЭР для атомных электростанций/ В.Д. Шмелев и др.-М.: ИКЦ Академкнига, 2004. 220 с.

4. Денисов В.П., Драгунов Ю.Г. Реакторные установки ВВЭР для атомных электростанций. М.: ИздАТ, 2002. 387 с.

5. Макаров В.В. Экспериментальные исследования фреттинг-коррозии твэлов тепловыделяющих сборок ВВЭР: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 2007. 36 с.

6. Review of fuel failures in water cooled reactors //IAEA Nuclear Energy Series (Vienna). 2010. No. NF-T-2.1. 178 p.

7. Вибрации элементов оборудования ядерных энергетических установок/ Е.Д. Федорович и др.. М.: Энергоатомиздат, 1989. 168 с.

8. Fuel failure in water reactors: causes and mitigation: Proceedings of a Technical Meeting. Bratislava, 2003. 163 p.

9. Structural behaviour of fuel assemblies for water cooled reactors: proceedings of a Technical Meeting. Cadarache, 2005. 317 p.

10. O.Kim K.T. The study on grid-to-rod fretting wear models for PWR fuel// Nuclear Engineering and Design. 2009. V. 239. P. 2820-2824.

11. Определение механических характеристик тепловыделяющих сборок типа ВВЭР на универсальном испытательном стенде/ А.А. Енин и др.// Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Сб. докл. 5-ой междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2007. Т.2. С. 17-23

12. Причины разгерметизации и послереакторное состояние негерметичных твэлов ВВЭР и РБМК/ Д.В. Марков и др.//Атомная энергия. 2005. Т.99, вып.5. С.376-380.

13. Тутнов А.А. Методы расчета работоспособности элементов конструкций ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 183 с.

14. Н.Данилов В. JL, Фризен Е.А., Семишкин В.П. Расчетное моделирование раздутия оболочек твэлов ВВЭР-1000 в авариях с большой течью// Известия вузов. Машиностроение. 2003. №12. С. 8-14.

15. Расчетно-экспериментальные исследования фреттинг-коррозии и колебаний ТВС ВВЭР-1000// Ю.Н. Дроздов и др.// Атомная энергия. 2007. Т. 102, вып. 6. С. 336-344.

16. Фомичев М.С. Экспериментальная гидродинамика ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1989. 248 с.

17. Chen S.S., Wambsganss M.W. Parallel-flow-induced vibration of fuel rods// Nuclear Engineering and Design. 1972. V.18, №2. P.253-278.

18. Reavis J. R. Vibration correlation for maximum fuel element displacement in parallel turbulent flow// Nuclear Science and Engineering. 1969. V.38, № 1. P.63-69.

19. Paidoussis M.P. The dynamical behaviour of cylindrical structures in axial flow// Annals ofNuclear Science and Engineering. 1974. V.l, №1. P. 83-106.

20. Paidoussis M.P. A review of flow induced vibrations in reactors and reactor components//Nuclear Engineering and Design. 1982. V.74, №4. P.31-60.

21. Paidoussis M.P., Curling L.R. An analytical model for vibration of clusters of flexible cylinders in turbulent axial flow// Journal of Sound and Vibration. 1985. V.98, №4. P.493-517.

22. Curling L.R, Paidoussis M.P. Measurements and characterization of wall-pressure fluctuations on cylinders in a bundle in turbulent axial flow. Part 1: Spectral characteristics//Journal of Sound and Vibration. 1992. V. 157, №3. P. 405-433.

23. Curling L.R, Paidoussis M.P. Measurements and characterization of wall-pressure fluctuations on cylinders in a bundle in turbulent axial flow. Part 2: Temporal characteristics//Journal of Sound and Vibration. 1992. V.157, №3. P. 435-449.

24. Петровский B.C. Гидродинамические проблемы турбулентного шума. JI.: Судостроение, 1966. 252 с.

25. Gorman D.J. An analytical and experimental investigation of the vibration of cylindrical reactor fuel elements in two-phase parallel flow// Nuclear Science and Engineering. 1971.V.44. №3. P. 277-290.

26. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник; В трех томах/ Под ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1988. Т. 1. 831с.

27. Карпунин Н.И. Колебания и динамическая устойчивость тепловыделяющих элементов// Вопросы атомной науки и техники. Атомное материаловедение. 1979. Вып. 6. С. 42-57.

28. Chen Y.N. Flow induced vibrations in tube bundle heat exchangers with cross and parallel flow// Flow-Induced Vibration in Heat Exchangers: Proceedings of Winter Annual Meeting of ASME. New York, 1970. P. 57-58.

29. Shin Y.S., Wambsganss M.W. Flow-induced vibration in LMFBR generators: a state of the art review//Nuclear Engineering and Design. 1977. V. 40, №2. P. 235-284.

30. ЗО.Распределение пристеночных пульсаций давления по длине круглой трубы в турбулентном потоке воздуха за решетками/ В.В. Перевезенцев и др.

31. Перевезенцев В.В., Столотнюк C.B. Амплитудно-частотные характеристики пульсаций давления в продольно обтекаемых пучках цилиндрических элементов// Гидродинамика и безопасность АЭС (Теплофизика-99): Тез. докл. отраслевой конф. Обнинск, 1999. С. 315-317.

32. Столотнюк C.B. Гидродинамические пульсации давления и вибрации твэлов в TBC реактора типа ВВЭР-440: Автореф. дис. . канд. техн. наук . М.,2000. 17 с.

33. Гидродинамика и теплообмен в атомных энергетических установках (основы расчета)/ В.И. Субботин и др.. М.: Атомиздат, 1975. 408 с.

34. Расчетное обоснование теплогидравлических характеристик реактора и РУ ВВЭР/ В.П. Спассков и др.. М.: ИздАТ, 2003. 308 с.

35. Прочность основного оборудования и трубопроводов реакторных установок ВВЭР/ Н.В. Шарый и др.. М.: ИздАТ, 2005. 350 с.

36. Логвинов С.А., Безруков Ю.А., Драгунов Ю.Г. Экспериментальное обоснование теплогидравлической надежности реакторов ВВЭР. М.: ИКЦ Академкнига, 2004. 255 с.

37. Вибродинамические исследования в обоснование проектных решений ВВЭР/ Ю.Г. Драгунов и др. // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Сб. докл. 5-ой междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2007. Т.2. С. 356-375.

38. Исследование пульсаций давления теплоносителя в проточной части реакторов типа ВВЭР-440/ С.А. Логвинов и др. // Динамические напряжения и деформации в элементах энергетического оборудования: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1977. С. 101-110.

39. Динамика конструкций гидроаэроупругих систем /К.В.Фролов и др.. М.: Наука, 2002. 397 с.

40. Гидродинамическое демпфирование колебаний упругой трубы в продольном турбулентном потоке/ B.C. Федотовский и др.// Вопросы судостроения. 1983. Вып.ЗЗ. С. 65-71.

41. Синявский В.Ф., Федотовский B.C., Кухтин A.B. Инерционные характеристики и гидродинамическое демпфирование колебаний круговых цилиндров в жидкой среде//Прикладная механика. 1980. №4. С. 115- 121.

42. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. М.: Наука, 1988. Т.6-Гидродинамика. 736 с.

43. Stokes F.E., King R.A. PWR fuel assembly dynamic characteristics // Vibration in nuclear plant. British Nuclear Energy Society. Keswick, 1978. P. 27-45.

44. Макаров B.B., Афанасьев A.B., Матвиенко И.В. Модальный анализ макетов TBC реакторов ВВЭР при силовом и кинематическом возбуждениивибрации// Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Сб. докл. 5-ой междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2007. Т.2. С. 137-148.

45. Смольяков A.B., Ткаченко В.М. Измерение турбулентных пульсаций. JL: Энергия, 1980. 264 с.

46. Мелешко Ю.П., Наливаев В.И., Перевезенцев В.В. Экспериментальное исследование пристеночных пульсаций давления при течении воздуха в круглой трубе// Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1985. №444. С. 70-78.

47. Мелешко Ю.П., Перевезенцев В.В., Селиховкин С. В. Пульсации давления при турбулентном течении газа в трубах с концевыми устройствами//Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1988. №505. С. 44-51.

48. Перевезенцев В.В., Самошкин Ю.А., Селиховкин C.B. Математическая модель формирования полей осредненных и спектральных характеристик турбулентного осесимметричного потока// Вестник МГТУ. Машиностроение. 1990. №1. С. 73-79.

49. Перевезенцев В.В., Самошкин Ю.А., Селиховкин C.B. Распределение пристеночных пульсаций давления по длине круглой трубы в турбулентном потоке воздуха за решетками// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1990. №1. С. 102-106.

50. Qing M., Jinghui Z. Orifice-induced wall pressure fluctuations and pipe vibrations: Theory and modeling of fluid excitations// Flow Turbulence Combust. 2007. V.79. P. 25-40.

51. High-level vibration and noise analysis of nuclear pipes with orifice/ M. Qing et. al.// Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 17): Transactions of the 17th International Conférence. Prague, 2003. Paper # 002-6. 5 p.

52. Методика стендовых гидромеханических испытаний макетов ТВС ВВЭР-440 для определения динамического нагружения твэлов пучка/ В.В. Перевезенцев и др.// Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Тез. докл. 3-ей науч.-техн. конф. Подольск, 2003. С. 47.

53. Опыт разработки и использования пьезорезистивных виброакселерометров для измерения вибрационных характеристик тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых ядерных реакторов/ В.В. Перевезенцев и др.// Датчики и системы. 2006. №10. С. 25-29.

54. Измерение пульсаций давления и вибраций в пучках стержней/В.В. Перевезенцев и др.//Научные исследования в области ядерной энергетики в технических вузах России: Сб. ст. М.: Изд-во МЭИ, 1999. С. 61-62.

55. Проектирование датчиков для измерения механических величин /Е.П. Осадчий и др.. М.: Машиностроение, 1979. 480 с.

56. Перевезенцев В.В., Солонин В.И., Сорокин Ф.Д. Нестационарные гидродинамические нагрузки и вибрации пучка твэлов в TBC ВВЭР-440// Известия вузов. Ядерная энергетика. 2008. №4. С. 23-29.

57. Перевезенцев В.В. Статистические характеристики пульсаций давления и гидродинамические нагрузки на пучок твэлов TBC ВВЭР-440// Безопасность АЭС и подготовка кадров- 2009: Тез. докл. 11-ой междунар. конф. Обнинск, 2009. Т.2. С. 170-173.

58. Перевезенцев В.В. Влияние условий гидродинамического возбуждения на гидроупругие колебания пучка твэлов TBC ВВЭР-440/Юбразование через науку: Тез. докл. междунар. конф. М., 2005. С. 476.

59. Динамика и прочность водо-водяных энергетических реакторов /H.A. Махутов и др.. М.: Наука, 2004. 440 с.

60. Расчетно-экспериментальные исследования фреттинг-коррозии и колебаний TBC ВВЭР-1000/ Ю.Н. Дроздов и др.// Атомная энергия. 2007. Т. 102, вып. 6. С. 336-344.

61. Бошняк Л.Л. Измерения при теплотехнических исследованиях. JL: Машиностроение, 1974. 448 с.

62. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. М.: Мир, 1983. 312 с.

63. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. 540 с.

64. Гуцев Д.Ф., Павелко В.И. Шумовые методы диагностики ВВЭР// Атомная энергия. 1997. Т.82, вып. 4. С. 264 -271.

65. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Д.: Энергоатомиздат, 1985. 284 с.

66. Максимов В.П., Егоров И.В., Карасев В.А. Измерение, обработка и анализ быстропеременных процессов в машинах. М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

67. Солонин В.И., Перевезенцев В.В. Гидродинамически возбуждаемые вибрации пучка твэлов при различных характеристиках потока теплоносителя на входе в TBC ВВЭР-440 // Известия вузов. Машиностроение. 2006. №3. С. 23-29.

68. Солонин В.И., Перевезенцев В.В. Влияние гидродинамических нагрузок на вибрации пучков твэлов тепловыделяющих сборок реакторов типа ВВЭР// Проблемы машиностроения и надежности машин. 2009. №4.С.92- 97.

69. Бидерман B.JI. Теория механических колебаний: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1980. 408 с.

70. Перевезенцев В.В. Возбуждение колебаний пучка твэлов реакторов ВВЭР турбулентным потоком теплоносителя// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2009. №4. С.78-88.

71. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967. 444 с.

72. Швеев В.И., Лаврейчук Н.Я., Пыжов A.A. Пульсации давления в продольно обтекаемых пучках стержней при различной степени дросселирования потока//Инженерно-физический журнал. 1984. Т.46, №6. С. 1022.

73. Canbazoglu S., Yakut K. Toward attenuation of self-sustained oscillations of a turbulent jet through two orificies with same diameter// Turkish J. of Engineering and Environmental Sciences. 1998. V. 22. P. 17-26.

74. Шарый H. В. Методы расчетного обоснования прочности и динамика конструкций реакторных установок для АЭС с ВВЭР: Автореф. дис. . док. техн. наук. Подольск, 2008. 48 с.

75. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Финкель Б.М. Системы диагностирования ВВЭР. М.: Энергоатомиздат, 2010. 391 с.

76. Рейнольдс А. Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. М.: Энергия, 1979. 408 с.

77. Корн Г.А., Корн Т.М. Справочник по математике. М.: Наука, 1974. 832 с.

78. Воробьев Е.М. Введение в систему «Математика». М.: Финансы и статистика, 1998. 398 с.

79. Viallet Е., Kestens Т. Prediction of flow induced damping of a PWR fuelassembly in a case of seismic and LOCA load case// Structural Mechanics in

80. Reactor Technology (SMiRT 17): Transactions of 17 International Conference. Prague, 2003. Paper #C01-1. 8 p.

81. Collard B. Flow induced damping of a PWR fuel assembly// Structural behaviour of fuel assemblies for water cooled reactors: Proceedings of technical meeting. Vienna, 2005. P. 279-288.

82. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86). М.: Энергоатомиздат, 1989. 525 с.

83. Федотовский B.C., Верещагина Т.Н., Беспрозванных В.А. Гидродинамически связанные колебания стержневых систем// Гидродинамика и безопасность АЭС (Теплофизика-99): Тез. докл. отраслевой конф. Обнинск, 1999. С. 297 -299.

84. Experimental study of hydrodynamically induced vibrational processes in VVER-440 fuel assemblies/ V.V. Perevezentsev et all. // Tecnical innovations for nextcentury: Proceedings of International Topical Meeting on WER. Prague, 2000. P. 221-229.

85. An-Yang M.K. Response of reactor internals to fluctuating pressure forces// Nuclear Engineering and Design. 1975. V. 3 5. P. 361 -3 75.

86. Солонин В.И., Сорокин Ф.Д., Перевезенцев B.B. Демпфирование колебаний пучка твэлов чехловых тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых реакторов// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2008. №3. С.75-85.

87. Солонин В.И., Сорокин Ф.Д., Перевезенцев В.В. Демпфирование колебаний пучка твэлов тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых реакторов в потоке теплоносителя// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2009. №3. С. 57-65.

88. Использование импульсного метода вихретокового контроля для дефектоскопии облученных твэлов ВВЭР/ A.B. Сухих и др.// Атомная энергия. 2009. Т. 107, вып. 2. С. 115-118.

89. Цымбал B.C., Меленевский В.В., Бруяцкий Е.В. Экспериментальное исследование турбулентных пульсаций давления в проточной части модели аппарата ВВЭР// Стратифицированные и турбулентные течения: Сб. ст. Киев: Наукова думка, 1979. С. 33-40.

90. Kim К.Т., Suh J.M. Impact of Nuclear Fuel Assembly Design on Grid-to-Rod Fretting Wear// Journal of Nuclear Science and Technology. 2009. V. 46, №2. P. 149-157.

91. Юдина E. В. , Локтев И. И. Исследование коррозионного поведения оболочки твэлов ВВЭР по данным внереакторных испытаний//Реакторное материаловедение: Сб. докл. 7 -ой Всероссийской конф. Димитровград, 2003. С. 174-179.

92. Axisa F. A decade of progress in flow-induced vibration // Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 12): Transactions of 12th International Conference. Stuttgart, 1993. 20 p.

93. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ): Ежегодный докл. за 2002 год. Вена: IAEA, 2003. 145 с.

94. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992. 672 с.

95. Солонин В.И., Перевезенцев В.В. Гидродинамическое и гидромеханическое возбуждение вибраций пучков твэлов ТВС ВВЭР-440// Вопросы атомной науки и техники. Обеспечение безопасности АЭС. Подольск, 2009. Вып. 25. С. 50-61.

96. Solonin V., Perevezentsev V. Hydrodynamic load impact on vibrations of fuel element clusters in water-moderated water-cooled power reactor (VVER) fuel assemblies// Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2009. V.38, № 4. P. 388-392.

97. Перевезенцев В.В. Распределение случайных гидродинамических нагрузок по длине пучка твэлов тепловыделяющих сборок ВВЭР// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2011. №4. С. 103-110.

98. Солонин В.И., Перевезенцев В.В. Исследования влияния вибрации и гидродинамических нагрузок на пучки твэлов в тепловыделяющих сборках реакторных установок АЭС с ВВЭР// Теплоэнергетика. 2012. №5. С. 40-45.

99. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД» ( ОАО «М СЗ») ул. К.Маркса, д.12, г. Электросталь, Московская обл., Российская Федерация, 144001

100. Телефон :[phone] Телефакс:[phone] Телетайп:34631 2 «ИСКРА» ОКПО 07622118 ОГРН 1025007111491 ИНН 5053005918 КПП 509950001 Е-таМ:гут82@е1ета5|1.ги;>№иг\№.е1ета5И.1. У 03. ¿О 71 № 54 -М/^З Г1. УТВЕРЖДАЮ

101. Технический директор ОАО «Машиностроительный завод»1. И.В.Петров2012 г.1. На №от