автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Экспериментальные исследования фреттинг-коррозии твэлов тепловыделяющих сборок ВВЭР

ООЗ1635Б5

На правах рукописи

Макаров Виктор Васильевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ ТВЭЛОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ВВЭР

Специальность 05 02 04 - трение и износ в машинах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 \ рид ""^п

Москва, - 2007

003163565

На правах рукописи

Макаров Виктор Васильевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ ТВЭЛОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ВВЭР

Специальность 05 02 04 - трение и износ в машинах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ас/

Москва, - 2007

Работа выполнена в Институте машиноведения им А А Благонравова РАН и Федеральном государственном унитарном предприятии Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытном конструкторском бюро "ГИДРОПРЕСС" Федерального агентства по атомной энергии

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии СССР Дроздов Юрий Николаевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Каплунов Савелий Моисеевич

доктор технических наук, профессор Гриб Владимир Васильевич

Ведущая организация Институт реакторных технологий и материалов (ИРТМ) Российский научный центр «Курчатовский институт»

Защита состоится 20 февраля 2008 г в 15— часов на заседании диссертационного совета Д002 059 01 в Институте машиноведения им А А Благонравова РАН по адресу 101990, г Москва, Малый Харитоньевский пер , дом 4, конференц-зал (этаж 2)

E-mail disssovet prochnost@imabh ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института машиноведения им А А Благонравова РАН

Автореферат разослан «/ '» г ' 200^ / ~

Ученый секретарь диссертационного совета

Бозров В М

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Федеральной целевой программой «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года», планируется увеличение роли атомной энергетики в решении энергетической проблемы Необходимость исследования фреттинг-коррозии твэлов атомных энергетических водо-водяных реакторов определяется повышением технических и эксплуатационных характеристик новых проектов атомных электростанций (АЭС), тепловыделяющих сборок (TBC) Как показывает практика, старение эксплуатирующихся реакторов в ряде случаев приводило к увеличению количества поврежденных фреттинг-коррозией TBC, экономическим потерям от недопоставки электроэнергии вследствие простоя реактора для досрочной выгрузки поврежденного топлива, а также из-за значительной стоимости TBC (около 0,5 млн долл за штуку) Практической задачей конструирования новых TBC является расчетно-экспериментальное обоснование устойчивости TBC к фреттинг-коррозии Для этого необходимы оценки динамических свойств TBC и гидродинамических нагрузок на TBC, определение распределения скоростей течения и пульсаций давления теплоносителя в активной зоне реактора и параметров гидродинамической вибрации внутрикор-пусных устройств, TBC и тепловыделяющих элементов (твэлов) и др

Решение задачи осложняется труднодоступностью объекта исследований вследствие высокой плотности нейтронного потока, значительных температуры и давления теплоносителя в реакторе, малоизученности трибологии нетрадиционных для машиностроения циркониевых сплавов и условий их работы Сложность протекающих процессов требуют привлечения знаний материаловедения, теории колебаний, физики, химии, гидродинамики, механики и других наук Несмотря на относительно высокие достигнутые на сегодня показатели надежности TBC, фреттинг-коррозия оболочек твэлов в узлах сопряжения с дистанционирующими решетками (ДР) до сих пор остается одной из основных причин повреждения TBC водоводяных энергетических атомных реакторов и объектом современных исследований

Цель диссертационной работы. Получение экспериментальных результатов, необходимых для экспериментального и расчетного обоснования износостойкости TBC

Проблема включала

- анализ процесса фреттинг-коррозии и постановку задач исследований,

- разработку методики испытаний фрагментов узла сопряжения «твэл-ДР» на фреттинг-коррозию и получение экспериментальных результатов для оценки влияния конструкционных, эксплуатационных и технологических факторов на стойкость к фреттинг-коррозии узла сопряжения «твэл-ДР» циркониевой TBC,

- разработку методики исследований и экспериментальное определение коэффициентов износа (фреттинг-коррозии образцов конструкционных материалов) циркониевого сплава Э110 (цирконий +1 0 % ниобия) и нержавеющей стали 08Х18Н10Т в условиях, приближенных к штатным,

- разработку методики частотного анализа твэла и экспериментальное определение динамических характеристик твэлов с целью обоснования динамического подобия штатного и модельного твэла,

- разработку методики исследований и получение характеристик трения и жесткости TBC при поперечном изгибе сосредоточенной силой

Методы исследований, обоснованность и достоверность результатов.

Использовались экспериментальные и теоретические методы исследования для решения ряда экспериментальных задач с привлечением теорий трения, колебаний, подобия, гидромеханики, физики прочности, химии, теоретической механики Экспериментальные исследования обеспечены современными средствами измерений, методиками калибровки измерительных каналов и своевременными метрологическими поверками Использовались многолетний опыт, кадровый и технический потенциал экспериментального отделения Федерального государственного унитарного предприятия опытно-конструкторском бюро «ГИДРОПРЕСС» (ФГУП ОКБ ГИДРОПРЕСС)

Результаты исследований анализировались и сопоставлялись с известными экспериментальными результатами отечественных и зарубежных исследователей

На защиту выносятся:

- системный анализ TBC как триботехнической стержневой системы, связанной силами трения, классификация факторов, влияющих на фреттинг-коррозию оболочек твэлов, принятый комплексный подход исследований фрет-тинг-коррозии твэлов,

- постановка научных, методических и инженерных задач, возникающих при решении проблемы фреттинг-коррозии Научно обоснованные технические требования к экспериментальным установкам для исследования фреттинг-коррозии оболочек твэлов, конструкционных материалов и процесса трения оболочек твэл при продольном движении твэлов относительно ДР,

- методика и результаты исследований влияния конструкционных и эксплуатационных факторов на фреттинг-коррозию образцов конструкции циркониевого узла сопряжения «твэл-ДР» усовершенствованной тепловыделяющей сборки,

- методика исследований образцов конструкционных материалов (циркониевый и нержавеющий сплавы) на фреттинг-коррозию Экспериментальные данные по коэффициенту износа циркониевого сплава Э110 в приближенных к штатным условиях по температуре, давлению, скорости обтекания и химическому составу теплоносителя,

- результаты измерения динамических характеристик твэла,

- методика и результаты исследований параметров неупругого и упругого сопротивления TBC поперечному изгибу сосредоточенной поперечной силой

Научная новизна.

- впервые выполнен системный анализ проблемы фреттинг-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР» TBC ВВЭР с использованием достижений трибологии,

- сформулированы необходимые условия подобия моделей твэлов натурному твэлу, получены динамические характеристики натурных и модельных твэлов,

- разработаны требования к конструкции модели твэла для исследований фреттинг-коррозии, позволяющие переносить результаты стендовых испытаний на штатную TBC,

- впервые разработана методика, создан экспериментальный стенд, получены оценки фреттинг-коррозии фрагментов штатных узлов сопряжения «твэл-ДР» циркониевых TBC ВВЭР в стендовых условиях, приближенных к штатным (кроме радиации),

- впервые разработана методика, экспериментальные установки и получены оценки коэффициентов износа образцов конструкционных материалов TBC,

- разработана методика и получены характеристики трения и изгибной жесткости TBC при поперечном изгибе статической силой

Практическая полезность работы

- экспериментально обоснована стойкость к фреттинг-коррозии фрагментов узлов сопряжения «твэл-ДР» TBC ВВЭР-1000 с циркониевыми ДР в стендовых условиях, приближенных к штатным,

- получены экспериментальные оценки коэффициентов изнашивания образцов пар штатных циркониевых и стальных материалов в приближенных к штатным условиях,

- результаты исследований использованы для расчетных оценок износа твэлов и обоснования вибропрочности узла сопряжения «твэл-ДР» циркониевой TBC,

- результаты экспериментальных исследований способствовали разработке расчетной модели механизма поперечного изгиба TBC, экспериментально определены конструкционные параметры, определяющие характеристики неупругого и упругого сопротивления TBC поперечному изгибу, создана база

данных по характеристикам сопротивления TBC поперечному изгибу сосредоточенной силой,

- в течение ряда лет успешно выполнялись исследовательские работы по договорам ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» с ОАО «ТВЭЛ»,

- модельные исследования подтверждены исследованиями на поврежденных фреттинг-коррозией TBC, выгруженных из реактора

Реализация результатов исследований и рекомендаций выполнена в проектах усовершенствованной TBC и TBC последнего поколения «ТВС-2» А так же для верификации расчетных кодов для оценки фреттинг-коррозии, колебаний, изгиба, разработанных в ФГУП ОКБ Гидропресс, ФГУ РНЦ КИ, ГРНЦ РФ ФЭИ Методика исследований характеристик сопротивления TBC поперечному изгибу внедрена на заводе-изготовителе TBC Новосибирском заводе хим-концентратов (ОАО НЗХК) Методика исследований фреттинг-коррозии конструкционных материалов использована для определения коэффициента износа материалов, выбранных для парогенератора реактора на быстрых нейтронах в среде свинцового теплоносителя при 500 °С, спроектированного Федеральным государственным унитарным предприятием научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им Н А Доллежаля (ФГУП НИКИЭТ) Имеются соответствующие акты внедрения

Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались, публиковались в трудах научно-технических конференций 2-я Всесоюзная конференция «Гидроупругость и долговечность энергетического оборудования», Каунас, 1990, Российская межотраслевая школа-семинар «Проблемы вибрационной и акустической динамики конструкций и гетерогенных сред», 23 -24 июня 2002, ФЭИ, Обнинск, Международная конференция «Нанотехнологии и их влияние на трение, износ и усталость в машинах», 14-15 декабря 2004, ИМАШ, Москва, 2004 International Meeting on LWR Fuel Performans, September 19-22, 2004, Orlando, USA, МНПК ПАЭ-3 «Надежность и безопасность эксплуатации АЭС, Севастополь-Батилиман, 21-26 сентября 2004, AITS 2004 conference tnbology, Rome, 2004, Международный науч-

ный семинар «Технологические проблемы прочности», Подольский институт Ml ОУ, г Подольск, 25 июня 2004, International Symposium on the High Performance of Tribosystem-2004, Daegu, Korea, October 2-3 rd, 2004, 4-я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» ФГУП ОКБ Гидропресс, г Подольск, Россия, 2005, 2005 Water Reactor Fuel Performance Meeting, Kyoto, Japan, Oct 2-6, 2005, Top Fuel-2006, Salamanca, Spain, 2006, 5-я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», Подольск, Россия, 29 мая-1 июня 2007, European Conference on Tribology ECOTRIB 2007, Ljubljana 12-15 June 2007, семинар ИМАШ РАН по трению, износу и смазке, 05 07 2007

Публикации По теме диссертации, кроме материалов 14-ти вышеперечисленных конференций, опубликовано J 2 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, обобщающих выводов, списка использованной литературы, включающего 118 наименований Диссертация содержит 144 страницы машинописного текста, включая 59 рисунков, 9 таблиц

Содержание работы

Во введении представлен предмет исследований тепловыделяющая сборка водо-водяного энергетического реактора Описана проблема фретгинг-коррозии оболочек твэлов в трибоузле «твэл-ДР», обоснована актуальность, новизна, научная и практическая полезность рассматриваемой темы, освещены научные, технические, экономические аспекты проблемы, поставлены цели и задачи исследований

В первой главе на основе обзора литературы кратко охарактеризована предыстория исследований отказов тепловыделяющих сборок, даны оценки надежности тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов, приведено описание конструкций узлов реакторной установки и условий их работы, нагрузки и воздействия на TBC Рассмотрены известные случаи повреждения фреттинг-коррозией твэлов тепловыделяющих сборок, систематизированы методы отечественных и зарубежных исследований и расчетов процесса фреттинг-коррозии твэлов в узлах сопряжения с ДР, отмечены характеристики взаимосвязи процессов гидроупругих колебаний твэлов с фреттинг-коррозией, классифицированы основные факторы, влияющие на износостойкость узла сопряжения «твэл-ДР» тепловыделяющей сборки водо-водяного атомного энергетического реактора, выполнен комплексный триботехнический анализ узла сопряжения твэла с ДР, сформулирована задача исследований

По зарубежным данным для легководных реакторов истирание оболочек твэлов за счет взаимодействия твэлов с дистанционирующими решетками и механическими примесями (дебризовый фреттинг) обуславливало от 60 до 90 % всех дефектов (рис 1) Несмотря на достигнутый достаточно высокий среднемировой уровень надежности твэлов, улучшение показателей топлива (глубина выгорания, срок эксплуатации, длительность цикла и т д) требует развития расчетно-экспериментальных методов исследования процесса фреттинг-коррозии твэлов Как показывают материалы последних конференций по ядерному топливу, исследования в этом направлении интенсивно развиваются

60 т

BPWRsDBWRsJ_

DF GF PC ['Duty Mfg AccCorr Unk Failure Cause

AccCorr Unk Nex Est

DF - дебризовый фреггинг, GF - фреггинг твэлов под ДР, PCI/Duty - взаимодействие оболочки с топливным сердечником на мощности, Mfg - производственный брак, АссСогт - ускоренная коррозия, Nex - не определенные, Неопределенные по радиоактивности теплоносителя

Рис. 1. Распределение долей отказов топлива с реакторами под давлением (PWR) (синие маркеры) и кипящих реакторов (BWR) (розовые маркеры) по причинам отказов на зарубежных реакторах

На рис. 2 показана TBC реактора ВВЭР-1000, ее детали и фрагменты. С точки зрения трибологии, назначение (техническая функция) ДР TBC - это ограничение (подавление) возбуждаемых потоком теплоносителя колебаний твэлов относительно ячеек ДР, снижение амплитуд относительных виброперемещений до безопасного уровня путем передачи и рассеивания кинетической энергии колеблющегося твэла опорам - ДР. Для трибоузла «твэл-ДР» элементами структуры являются: 1- твэл; 2 - ячейка в составе ДР; 3 - теплоноситель -дистиллированная вода с добавками; 4 - посторонние частицы-дебризы, переносимые теплоносителем. На рис. 3 показаны поврежденные фреттинг-корро-зией оболочки твэлов в узле сопряжения с дистанционирующей решеткой TBC АЭС «Козлодуй».

головка НК

дистанционирующис решетки

твэлы хвостовик

Фрагмент каркаса из направляющих каналов и ДР

Фрагмент ДР Ячейка дистанционирующей решетки

Рис. 2. Тепловыделяющая сборка ВВЭР-1000 и ее элементы

л..

Изношенные оболочки твэлов в контакте с ДР

Рис. 3. Повреждения твэлов на 5 блоке АЭС «Козлодуй»

Причины известных повреждений оболочек твэлов фреттинг коррозией вызваны недостатками конструкции, эксплуатации и изготовления. Например, конструкции реакторов первого поколения и TBC имели несовершенную гидродинамику входного канала TBC, либо проточного тракта, создававшую повышенный поканальный расход теплоносителя, соответственно, пульсации скорости и давления теплоносителя. Недостаточная динамическая жесткость TBC и ее элементов, внутрикорпусных устройств (ВКУ) приводили к повышенным вибрациям и фреттинг-повреждениям.

Высокая стойкость циркониевых сплавов к коррозии объясняется способностью их к пассивации по реакции:

Zr + Н20 = Z'r+02~ + Hj д с + Н+ + е (1)

Поверхность твэлов и ДР в эксплуатационных условиях покрыта черной окисной пленкой, образующейся при недостатке кислорода, которая обладает защитными свойствами (твердый раствор двуокиси циркония в цирконии не-стехиометрического состава) толщиной h»3-7 мкм. Твердость пленки по литературным данным в 20 раз превышает твердость материала оболочки. Поскольку монослой окисла легче стереть с металла, чем фазовую окисную пленку, для толщины 2-х монослоев окисла (Ю-6 мм) существует критическая частота относительных вибраций тела и контртела. Выше этой частоты фазовая окисная пленка не успевает образоваться за период между проходами контртела, т.е. твэла по ДР. В этом случае скорость фреттинг-коррозии будет максимальной.

Оценка критической частоты дает величину, равную 10 Гц и выше. Если продукты износа полностью вымываются из зоны контакта за цикл, то линейная скорость фреттинг-коррозии составит 10"5 мм/с. А изнашивание стенки твэла толщиной 0,75 мм произойдет за Рис. 4 время 20 часов. Эта оценка почти совпала с

экспериментальными данными, полученными в методическом эксперименте, в котором вынос продуктов фреттинг-коррозии был обеспечен (рис. 4). На ри-

'»/'¡¡//»»/'¡•//'"Ч»^!' •("ЙУЧЛ"^'

ШМиьитШ^

сунке показан один из образцов оболочки твэла после испытаний на фреттинг-коррозию в модели в условиях теплоносителя штатных параметров (температура 320 °С, давление 16 МПа, скорость течения теплоносителя ~7 м/с2, химический состав - штатный) Образец был установлен в ячейку контробразца дис-танционирующей решетки и зашплинтован нержавеющей проволокой диаметром 1 мм После 24 часов испытаний образцы сместились вдоль потока, а проволока «проела» пазы длиной 5-15 мм в образцах оболочек твэла Таким образом, в TBC при некоторых условиях скорость износа от фреттинг-коррозии может быть очень высокой, аналогично скорости фреттинг-коррозии, наблюдавшейся ранее в авиационной и судовой технике

К недостаткам изготовления TBC относят случаи повреждения фрет-тинг-корозией оболочек твэлов в узлах сопряжения с ДР вследствие отсутствия натяга в узлах сопряжения «твэл-ДР» (рис 5) К эксплуатационным причинам относят случаи увеличения уровня вибрации TBC вследствие повышения локальных скоростей течения теплоносителя, вызванного увеличением гидравлического сопротивления TBC вследствие роста отложений продуктов коррозии на ней Увеличение локального гидравлического сопротивления и уровня вибрации TBC и фреттинг-износ твэлов (рис 6, 7) дают также дебризы - посторонние примеси в теплоносителе металлические частицы либо куски проволоки, застрявшие в TBC

Методики исследований фреттинг-коррозии оболочек твэлов делятся на дореакторные и послереакторные Дореакторные исследования нацелены на определение причин, кинетики и механизма процесса, контролирующего фрет-тинг-коррозию оболочек твэлов в узлах сопряжения с ДР Экспериментальные дореакторные исследования проводятся на полномасштабных необлученных TBC, моделях отдельных узлов, малоразмерных фрагментах TBC Экспериментально определяют характеристики процесса изнашивания материалов пар трения Исследуют влияние конструкционных и эксплуатационных факторов на процесс фреттинг-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР» Разрабатываются

Рис. 5. Негерметичные твэлы на 3-м энергоблоке Ново-Воронежской АЭС

5 6 7

Номер ДР

Рис.6. Картограмма распределения аномальных Рис.7. Фреттинг-повреждения оболочек

вихретоковых сигналов от участков оболочек твэлов негерметичной TBC, эксплуатиро-

твэлов в узлах сопряжения с ДР и диаграмма вавшейся на 2-м блоке Кольской АЭС распределения следов фреттинг-износа по ширине и по высоте TBC, эксплуатировавшейся на 2-м блоке Кольской АЭС.

конструктивные и технологические способы устранения фреттинг-коррозии оболочек твэлов Проверку головных образцов TBC проводят в процессе опытно-промышленной эксплуатации в реакторе Послереакторные исследования проводят в процессе разборки облученных TBC и исследования площадок контакта Полный комплекс методик исследований включает в себя последовательность расчетно-экспериментальных этапов «поток», «вибрация», «сила», «трибология», которые количественно отражают фазы отбора и преобразования кинетической энергии потока теплоносителя в диссипативные потери механической энергии колебаний твэлов, энергию трения и разрушения по механизму фреттинг-коррозии Расчет объемного износа проводят интегрированием по времени произведения мощности трения на коэффициент трения, либо получают приближенные оценки по уравнению Хрущева-Арчарда

w = к Zü—L, (2)

з н

где W - объемный износ, Fn- нормальная сила, L - путь скольжения,

Н - твердость по Бринелю или Виккерсу более мягкого материала пары, К - коэффициент износа

Решением проблемы является обеспечение достаточно низкого уровня вибрации твэлов с гарантированной неподвижностью твэлов относительно ДР в процессе всего времени эксплуатации всех TBC активной зоны (A3) с учетом снижения исходного натяга в узле сопряжения «твэл- ДР» из-за релаксации напряжений в ячейках ДР, термической и радиационной ползучести оболочек, приводящей к уменьшению диаметра оболочки твэла

При изменении проекта TBC должна проверяться на устойчивость к фреттинг-коррозии ввиду сложности, нелинейного характера процессов взаимодействия потока теплоносителя с пучком твэлов, колебаний твэлов, трения, изнашивания

Во второй главе обоснованы и сформулированы требования к экспериментальной физической модели для исследований фреттинг-коррозии узла со-

пряжения «твэл-ДР», которая должна обеспечивать переносимость результатов на натурное изделие Требования к модели следует разделить на требования к нагрузкам, динамическому подобию, материалам и окружающей среде Нагрузки в узле трения «твэл-дистанционирующая решетка» в реакторе неизвестны Единственным параметром, характеризующим вибронагруженность узла в реакторе, является виброускорение середины пролета имитатора твэла, измеряемое на имитаторах TBC в процессе пуско-наладки реактора Что касается образцов оболочек твэлов и дистанционирующих решеток, то для моделирования объемных и поверхностных механических свойств они должны представлять собой фрагменты штатных оболочек твэлов и дистанционирующих решеток Погонная масса образца твэла должна быть смоделирована таблетками штатной геометрии, изготовленными из материала с плотностью, близкой к плотности спеченной двуокиси урана, а среда должна соответствовать теплоносителю реактора по температуре, давлению, скорости обтекания, химическому составу Требования к материалам образцов и качеству среды вытекают из особой роли в механизме фреттинг-коррозии окисной пленки (твердый раствор циркония в цирконии), образующейся с определенной скоростью в теплоносителе со штатными параметрами Эта пленка обладает защитными свойствами и от динамики процессов ее образования, истирания и выноса продуктов износа из зоны трения зависит скорость фреттинг-коррозии

Требования по динамическому подобию, необходимые для обеспечения идентичности нагрузок и относительных перемещений в опорах твэла - дистанционирующих решетках, сформулированы на основе теории частотного (модального) анализа Воспроизвести в модели штатное количество пролетов (учасюк твэла между соседними дистанционирующими решетками) довольно сложно, поэтому необходимо было определить минимальное количество пролетов образца твэла в модели, достаточное для переноса результатов исследований на штатный твэл Исследованиями колебаний модели одиночного твэла, проведенными автором совместно с А В Афанасьевым, было показано, что дистанционирующие решетки являются хорошими виброизоляторами, т е воз-

буждение колебаний твэла в некотором Гм пролете (отрезок твэла между двумя соседними дистанционирующими решетками) производит довольно слабо выраженные отклики в соседних пролетах А в пролетах, следующих за соседними, они отсутствует вовсе Таким образом, если пренебречь возбуждением от соседних пролетов, то можно считать, что колебания Гг0 пролета твэла вызваны переменными силами, приложенными в этом же пролете и в модели использовать способ возбуждения сосредоточенной поперечной силой Мерой вибрационного отклика твэлов на гидродинамическое возмущение является подвижность, либо обратная ей величина - импеданс (скорость на единицу силы), измеряемая в середине пролета твэла Следовательно, требовалось обеспечить равенство импедансов модельного и натурного твэлов для обеспечения идентичности нагрузок и относительных перемещений в опорах твэла - дистанциони-рующих решетках при условии изготовления опор образца твэла из фрагментов штатных ДР, образцов твэлов из штатных оболочек твэлов Один пролет твэла с некоторыми допущениями можно представить моделью динамической системы с одной степенью свободы Модель системы с одной степенью свободы описывается частотной характеристикой Н(ш) с ее параметрами, такими как частота собственных колебаний, безразмерный коэффициент затухания форма колебаний, которые полностью определяют заданную систему с одной степенью свободы В первом приближении эти три параметра выбраны в качестве критериев динамического подобия модельного и натурного твэла

Для определения импеданса твэла автором была разработана методика измерения частотных характеристик твэла в середине пролета Стенд (рис 8) состоял из электродинамического вибратора, динамометра, акселерометра, комплекса управляющей и измерительной аппаратуры, позволяющей возбуждать синусоидальные колебания твэла с постоянной амплитудой виброперемещения 5 мкм (либо виброскорости 0,25x102 м/с, либо виброускорения 5 м/с2) при медленном сканировании частоты в диапазоне 20-2000 Гц и измерении силы сопротивления твэла Обработкой частотных характеристик получены частота и безразмерный коэффициент затухания собственных колебаний по первой

Пьезодинамометр

Электродинамический

Пьезоакселерометр

Рис. 8 Стенд для измерений АЧХ твэла

форме для штатного и модельного твэлов. Характерная амлитудно-частотная характеристика (АЧХ) импеданса середины твэла показана на рис. 9. Были исследованы одно-, трех-, пятипролетные модели твэла. Показано, что достаточной степенью динамического подобия обладает выбранная для исследований фреттинг-коррозии трехпролетная модель твэла, состоящая из циркониевой штатной оболочки твэла, содержащей внутри молибденовые таблетки, имеющие близкую к двуокиси урана плотность, и контробразцы - 7-ячеечные фрагменты ДР.

Рис. 9. Амплитудно-частотная характеристика модуля импеданса штатного твэла

В главе 3 представлены методика и результаты исследования сопротивления TBC ВВЭР-1000 изгибу статической сосредоточенной поперечной силой Необходимым условием фреттинг-коррозии оболочек твэлов является относительное проскальзывание твэлов относительно ячеек ДР, возникающее при поперечных изгибных колебаниях твэлов Вынужденные колебания твэлов инициируются гидродинамическими поперечными силами (пульсации скорости и давления теплоносителя) и колебаниями опор TBC Для понимания процесса проскальзывания в динамике целесообразно рассмотреть его в статике Необходимость представления результатов статических испытаний TBC на поперечный изгиб в данной работе определяется требованием комплексного подхода к процессу совершенствования конструкции TBC

Целью исследований являлось экспериментальное исследование характеристик упругого и неупругого сопротивления TBC статическому изгибу сосредоточенной поперечной силой Методика основана на способе автоматического нагружения TBC поочередно в двух противоположных направлениях поперечной сосредоточенной силой с непрерывным измерением изгибной характеристики в координатах «сила-перемещение» в форме петли гистерезиса Автором получены количественные оценки характеристик упругого и неупругого сопротивления и изгибных жесткостей 10 полномасштабных необлученных макетов различных конструкций и выявлено влияние конструктивных особенностей на жесткость TBC Схема стенда для проведения статических испытаний TBC поперечной силой приведена на рис 10 Стенд содержит замкнутый воздушный контур с воздушным насосом, электронагревателем-печью (12), вертикальной трубой (5) диаметром -400 мм (колонкой) Внутри колонки размещается TBC (9) Схема закрепления TBC в колонке штатная хвостовик устанавливается в опорную плиту (10) и сверху кассета поджимается подвижной плитой-имитатором блока защитных труб (БЗТ) (6), в которой имеется посадочное гнездо под головку TBC Стенд с помощью винта (1) через имитатор плиты БЗТ (6) позволяет создавать продольное нагружение TBC в диапазоне 0-180 кН для

1 - винт 10 - опорная плита

2 - датчик вертикальных перемещений 11 - воздушный насос

3 - плита упорная 12 - печь

4 - динамометр 13 - термопары

5 - колонка 14 - датчики горизонтальных

6 - имитатор плиты БЗТ перемещений

7 - нагревательные элементы 15 - хомут

8 - теплоизоляция 16 - стержень-динамометр

9 - кассета 17 - устройство для поперечного

нагружения

Рис 10 Стенд статических и термоциклических испытаний TBC

целей обеспечения продольного проектного поджатия TBC в процессе испытаний на изгиб, а также для проведения испытаний на продольное сжатие TBC для определения критической силы потери устойчивости С помощью индуктивного датчика перемещений (2) измеряется величина поджатия TBC С по-

мощью нагружающего устройства (электропривода) (17) и стержня-динамометра (16) задается поперечное смещение TBC от продольной оси в диапазоне амплитуд перемещений 0±30 мм, измеряемых индуктивными датчиками (14) Сила может прикладываться к ДР1, ДР4, ДР8, ДР12, ДР15

Стенд оснащен необходимым оборудованием и приборами для проведения испытаний TBC на воздухе в температурном диапазоне от 20 до 400 °С и в воде с температурой от 20 до 90 °С Схема нагружения TBC последовательным перемещением ДР1, ДР4, ДР8, ДР12, ДР15 и головки показана на рис 11

На рис 12 показана типичная характеристика усовершенствованной TBC при поперечном изгибе (зависимость поперечного прогиба средней ДР8 TBC от приложенной к ДР8, циклически меняющейся силы в пределах ±50, ±100, ±150 кгс) Зависимости характеризуются значительной нелинейностью, резким падением жесткости после перемещения ДР8 на 1-2 мм, что объясняется стра-гиванием твэлов при их повороте в ячейках ДР и переходом от трения покоя к трению скольжения между твэлами и ячейками ДР Механизм проскальзывания твэлов в ячейках ДР был найден сотрудниками ГРНЦ РФ ФЭИ при проведении расчетно-аналитических работ под руководством д т н В М Троянова по проблеме термомеханического искривления TBC В этом механизме нелинейность характеристики поперечного изгиба TBC связана со сворачиванием оболочек твэлов с пуклевок ячеек ДР Экспериментальными исследованиями А П Устименко (ОАО НЗХК) показано, что жесткость твэла «на поворот» снижается в 3-5 раз после поворота на угол более -0,1° Этот механизм играет значительную роль в понимании процессов формоизменения и колебаний TBC Например, диссипативные потери энергии колебаний при больших амплитудах в значительной мере определяются силами трения в узлах сопряжения «твэл-ДР», они существенно влияют на частоту и амплитуду колебаний TBC, а также являются причиной фреттинг-коррозии оболочек твэлов Исходным событием для правильного описания этого механизма было экспериментальное исследование характеристик деформирования при поперечном изгибе TBC статической сосредоточенной поперечной силой, проведенное автором

Рис. И. Схема нагружения TBC поперечной силой и измерения перемещений ДР

Ум мм

Рис. 12. Типичная характеристика усовершенствованной ТВС при поперечном изгибе

В главе 4 представлены методика и результаты экспериментального исследования процесса фреттинг-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР» методом физического моделирования

Целью испытаний образцов узлов сопряжения «твэл-ДР» являлось экспериментальное обоснование износостойкости TBC с циркониевыми ДР и в задачу входило

- разработка методики исследований,

- экспериментальное определение влияния конструкционных, технологических, эксплуатационных параметров на износостойкость узлов сопряжения «твэл-ДР»

Для проведения испытаний узлов сопряжения «твэл-ДР» на фреттинг-коррозию была разработано устройство (рис 13), которое содержит модель твэла, состоящую из образца штатной циркониевой трубы длиной 3 пролета по 255 мм Внутри трубы неподвижно закреплены двухкомпонентный акселерометр, якорь в виде ферромагнитного цилиндрического корпуса акселерометра, наполнитель Наполнитель (таблетки молибдена), обеспечивает погонную массу, близкую к массе штатного твэла Испытуемая модель твэла имеет две пары опор контробразцы, являющиеся 7-ячеечными фрагментами натурных ДР и промежуточные опоры, которые являются одноячеечными фрагментами ДР В герметичном разъемном корпусе имеются соединительные патрубки для прохода среды через зоны трения трубчатого испытуемого элемента с контробразцами На внешней поверхности корпуса неподвижно установлен статор двух-компонентного электромагнитного вибратора для возбуждения поперечных колебаний испытуемого элемента Принципиальным отличием данного устройства от аналога является отсутствие толкателя и, соответственно, паразитной присоединенной массы, а силовое (как в натурных условиях) возбуждение вынужденных колебаний осуществляется электромагнитным полем Модель работает

Патрубок для прокачки теплоносителя

Рис. 13. Модель твэла для проведения испытаний узлов сопряжения «твэл-ДР»

на фреттинг-коррозию

следующим образом: электромагнитный вибратор с помощью блока управления генерирует переменное магнитное поле с заданной частотой и амплитудой, которое, взаимодействуя с якорем, создает переменную поперечную силу, приложенную к середине пролета образца твэла. Вибрация образца приводит к относительным вибросмещениям и поворотам образца в ячейках контробразцов дистанционирующих решеток. Система управления вибрацией состоит из электромагнитных вибровозбудителей и блоков управления. Вибровозбудитель состоит из четырех Ш-образных сердечников, набранных из листовой трансформаторной стали, катушек из жаростойкого провода, корпуса и устройства крепления. Блок управления предназначен для питания катушек вибровозбудителей переменным током прямоугольной формы регулируемой частоты и амплитуды.

Система измерения вибрации предназначена для контроля виброускорения середины пролета образца твэла и состоит из двухкомпонентного тензоак-селерометра, тензоусилителя, коммутатора, полосового пропускающего фильтра, вольтметра переменного тока, частотомера, осциллографа Система управления позволяет вести контроль виброускорения и частоты колебаний образцов твэлов с погрешностью 10 и 2 %, соответственно Каналы измерений до установки тензоакселерометров в образцы твэлов калибровались при рабочей температуре с помощью калибровочного вибростола и образцового пьезоакселеро-метра

Модель позволяет управлять параметрами испытаний в пределах - амплитуда виброускорения, g (0,05-5,0)10,01

Десять моделей включались в гидравлический контур стенда Гидравлическая система моделирует штатную среду трибоузла «твэл-ДР» по температуре, давлению, скорости обтекания, химическому составу теплоносителя и состоит из циркуляционного насоса, теплообменников, компенсаторов объема, пробоотборника, механического фильтра, системы трубопроводов, вспомогательного оборудования (подпиточный насос, запорно-регулирующая арматура, и т д ), технологических контрольно-измерительных приборов Параметры теплоносителя близки к штатным по температуре (320 °С), давлению, скорости течения и химическому составу

На 10 устройствах было проведено два этапа по 750 часов ресурсных испытаний с матрицей экспериментов, показанной в таблице 1

На первом этапе проводились сравнительные испытания пар циркониевой и нержавеющей решеток, установленных в каждой модели В каждое устройство в соответствии с рис 13 устанавливался образец нержавеющей решетки, конструкции так называемой «серийной» TBC, в паре с образцом циркониевой

- материалы дистанционирующеи решетки

- натяг-зазор, мм

- частота вынуждающей силы, Гц

(-0,28+0,3)±0,05 (5-300)

Э110, 08Х18Н10Т

Таблица 1 Параметры ресурсных испытаний моделей твэла на I и II этапах

Этап Номер Ускорение, Частота, Зазор (натяг),

образца м/с2 Гц мм

1 5 32 -0,1

2 5 64 +0,1

3 5 210 0

4 10 32 0

1 5 10 64 -0,1

6 10 210 +0,1

7 30 32 +0,1

8 15 64 0

9 15 210 -0,1

10 10 64 -0,1

1 10 32 -0,1

2 10 64 +0,1

3 10 210 0

4 15 32 0

т 5 15 64 +0,1

6 15 210 +0,1

7 15 32 +0,1

8 20 64 0

9 8 210 -0,1

10 30 32 0

ДР усовершенствованной TBC с толщиной стенки ячейки 0,3 мм и длиной линии контакта пуклевок ячеек с твэлом, равной 12 мм

На втором этапе испытаний в модели были установлены образцы нержавеющей ДР в парах с образцами циркониевых ДР толщиной 0,25 мм с длиной линии контакта пуклевок ячеек с твэлом 12 мм

Параметры испытаний этого этапа приведены в таблице 1 (этап 2) Для испытаний, проведенных на резонансе, чтобы достичь больших амплитуд виброперемещений, выбраны частоты вынуждающей силы, действующей на образцы твэлов, равные 32, 64, 210 Гц Первые две частоты - это расчетные собственные частоты колебаний пролета твэла штатной длины 255 мм для случаев сопряжения пролета твэла с зазором в двух и одной ДР по концам пролета 210 Гц - собственная частота колебаний среднего пролета образца твэла модели при сопряжении с контробразцами ДР с натягом Амплитуда виброу-

скорений 5 м/с2 близка к верхнему пределу диапазона измеренных (6 м/с2) на АЭС в процессе пуско-наладки. Остальные превышали измеренные на АЭС (испытания были ускоренными). Зазоры и натяги сопряжения «твэл-ДР» выбраны близкими к проектным пределам (для усовершенствованной тепловыделяющей сборки).

В процессе ревизии на 19 образцах твэлов и ДР износа не обнаружено.

На одном образце твэла (№7 табл.1, этап 1), наблюдался фактически полный износ образца как со стороны нержавеющей ДР, так и со стороны циркониевой ДР (рис. 14).

Образец циркониевой ДР был изношен до разрушения (центральная ячейка), на образце нержавеющей ДР также наблюдался износ. Геометрия изношенных участков на оболочке повторяет геометрию пуклевок. Отсутствие износа на 19 парах образцов при сопряжении «твэл-ДР» как с зазорами, так и с натягом показывают, что даже очень высокие уровни вибрации (30 м/с2) не привели к фреттинг-повреждениям в условиях беззазорного сопряжения. Таким

Рис. 14. Участок образца оболочки твэла, изношенный пуклевкой (фиксирующим выступом ячейки) контробразца ДР

образом, для появления фреттинг-повреждений твэлов необходимыми условиями являются уровни виброускорений, превышающие 30 м/с2 и наличие люфтов в сопряжениях «твэл-ДР». С учетом максимальных измеренных амплитуд виброускорений твэлов на имитаторах TBC в процессе пусконаладки на АЭС (до 6 м/с2) и в экспериментальных стендовых исследованиях (до 6,1 м/с2) очевидно, что испытанные образцы узлов сопряжения твэл с циркониевой и нержавеющей ДР с длинной линией контакта (12 мм) с пролетами твэлов по

255 мм обладают значительным запасом износостойкости . Износостойкость нержавеющей ДР значительно выше циркониевой. На рис. 15 (а) показаны 10 моделей, установленных на стенде.

Рис. 15. Устройства для испытаний образцов узлов сопряжения «твэл-ДР» (а) и образцов конструкционных материалов (б) на фреттинг-коррозию

В главе 5 представлены методы и результаты исследования изнашивания конструкционных материалов в единичном контакте, сформированном оболочкой твэла и выступом ячейки ДР.

Исследовались механизм и параметры фреттинг-коррозии образцов циркониевых материалов в натурном теплоносителе Определялась стойкость к фреттингу конструкционных материалов TBC ВВЭР-1000

Материалы элементов TBC испытывались на фреттинг-коррозию на шести моделях, которые последовательно были включены в гидравлический контур стенда Модель (рис 16) предназначена для испытания двух пар образцов одновременно и в одинаковых условиях На фронтальном виде показана только одна пара

и

10

16

1 - образец

2 - контробразец

3 - пьезоакселерометр

4 - толкатель

7 - корпус высокого давления

8 - прокладка

9 - крышка

10 - разделительная трубка

13 - нажимная пружина

14 - плоскопараллельная пружина

15 - сильфон

16 - вибратор

17 - держатель образца

5 - держатель контробразца 11 - датчик глубины износа

6 - вытеснитель

12 - нажимная гайка

Рис 16 Схема модели для исследования изнашивания конструкционных материалов в единичном контакте, сформированном оболочкой твэла и выступом ячейки дистанционирующей решетки

Модель содержит автоклав высокого давления, подвижные образцы (1), закрепленные на цилиндрическом держателе (17), соединенном с толкателем (4), передающем возвратно-поступательные движения от вибратора (16) к образцам и проходящем через корпус автоклава (7) Уплотнение толкателя в корпусе осуществлено с помощью стальных многослойных сильфонов (15) Контробразцы (2), закрепленные с помощью держателей (5) и пары плоскопараллельных пружин (14) на корпусе модели, имеют одну степень свободы в вертикальном направлении Для измерения суммарной глубины износа в направлении нормальной силы, создаваемой тарированной пружиной (13) и гайкой (12), предусмотрен индуктивный датчик глубины износа (11), содержащий якорь и статор с разделительной трубкой (10) Пьезоакселерометр (3) неподвижно закреплен на толкателе и предназначен для контроля амплитуды виброперемещения Для создания виброперемещений образцов разработан эксцентриковый кинематический вибратор с регулируемой амплитудой и соединенный неподвижно с толкателем Автоклав содержит корпус высокого давления, крышку, прокладку, вытеснитель, направляющий поток воды в зону трения Образцами служат элементы штатных оболочек твэлов Контробразец вырезается из штатной ячейки ДР или вытачивается из материала ДР в виде пальца Таким образом, возможна контактная геометрия двух типов «цилиндр-цилиндр», «плоскость-цилиндр» В процессе испытаний контролировались и поддерживались на заданном уровне следующие измеряемые параметры

- амплитуда виброперемещений (с погрешностью 10 %),

- частота виброперемещений (с погрешностью 2 %),

- нормальная к поверхности трения контактная сила (с погрешностью 10%),

- масса изношенного материала (с погрешностью 2 105 г),

- глубина суммарного износа (с погрешностью 10 мкм)

Для измерений амплитуды и частоты виброперемещений использовались измерительные каналы, состоящие из пьезоакселерометров, интегрирующих

усилителей, коммутатора, частотомера, осциллографа, вольтметра переменного тока фирмы ЯРТ Для калибровки измерительных каналов использовался калибровочный вибростол фирмы Брюль и Кьер Для измерений глубины износа использовался индуктивный датчик перемещений совместно со щитовым вторичным прибором, содержащем усилитель и ленточный самописец

Ресурсные испытания образцов материалов на фреттинг-коррозию в потоке теплоносителя штатных параметров были проведены в объеме, приведенном в таблице 2 В каждом варианте испытаны по две пары образцов

Таблица 2 Параметры испытаний образцов материалов по схеме единичного контакта на фреттинг-коррозию

Номер опыта Амплитуда виброперемещений, мкм Частота виброперемещений, Ги Усилие под-жатия, Н Форма контробразца

1 40 32 1 решетка

2 40 64 5 решетка

3 60 64 1 стержень

4 60 32 5 стержень

5 60 32 5 решетка

6 60 32 1 решетка

7 40 64 1 стержень

8 60 64 5 решетка

9 40 32 5 стержень

10 80 32 5 решетка

И 60 32 1 решетка

12 40 32 5 решетка

13 40 32 5 решетка

14 40 32 9 решетка

15 40 32 1 решетка

Примечания «Решетка» - фрагмент штатной ячейки ДР, содержащей одну пуклевку «Стержень» - контробразец в форме «пальца» диаметром 2,5 мм, торцом контактирующий с цилиндрической поверхностью образца оболочки твэла

После испытаний образцы были подвергнуты осмотру, металлографическому анализу и профилографическому обследованию Значительная часть образцов оболочек твэлов была изношена, некоторые вплоть до сквозного прободения стенки На рис 17 показано поперечное сечение площадки износа на

оболочке твэла, полученной в процессе испытаний в паре со стальным контробразцом. Микроструктура приповерхностных слоев не деформирована.

Рис. 17. Поперечный разрез площадки износа, увеличение 50 раз

В табл. 3 приведены приближенные оценки коэффициентов износа для образцов оболочек твэла из сплава Э110 и контробразцов из сплавов Э110 и 08Х18Н10Т, полученные по формуле Хрущева-Арчарда (2). Из результатов каждого столбца были исключены экстремальные (наибольшая и наименьшая) оценки.

Таблица 3 Приближенные оценки коэффициента износа

Номер Коэффициент износа оболочек твэл в паре с контробразцами из Э110 Коэффициент износа оболочек твэл в паре с контробразцами из 08Х18Н10Т Коэффициент износа контробразцов из Э110 Коэффициент износа контробразцов из 08Х18Н10Т

кхЮ"3 кхЮ"3 кхЮ"3 к* 10'

1 1,81 2,91 1,41 0,04

2 0,35 0,32 0,88 0,12

3 0,94 0,36 0,97 0,04

4 0,05 1,58 1,34 0,04

5 0,07 0,97 0,15 0,03

6 0,44 0,07 0,02 0,06

7 1,25 0,21 0,08 0,003

8 0,38 0,05 0,05

9 0,06 0,02

10 0,07

11 0,55

Средняя оценка 0,60 0,65 0,69 0,05

СКО 0,61 0,90 0,60 0,04

По результатам взвешивания образцов, прошедших испытания, можно констатировать следующие факты

- суммарный износ пары цирконий-цирконий выше, чем суммарный износ пары цирконий-нержавеющая сталь,

- в паре цирконий - нержавеющая сталь износ начинается с образца твэ-ла и суммарная глубина износа относится к твэлу Значительно меньше, чем циркониевый твэл изнашивается нержавеющий контробразец (решетка, стержень) Коэффициент износа нержавеющих контробразцов в 13 -15 раз меньше, чем циркониевых контробразцов

Исследованиями установлено, что механизмы износа у пар цирконий-нержавеющая сталь, цирконий-цирконий различны Если в паре цирконий-нержавеющая сталь наблюдался преимущественно коррозион-но-механический процесс износа (износ путем образования и удаления окис-ной пленки), то у пары цирконий-цирконий износ, после истирания защитных пленок, идет по механизму схватывания, образования фрикционных связей и последующего их разрушения

Обобщающие выводы

1 Впервые выполнены системный анализ тепловыделяющей сборки водо-

водяного энергетического реактора как триботехнической системы, содержащей несколько тысяч связей силами трения Классифицированы факторы, влияющие на трение и фреттинг-коррозию твэлов Разработан комплекс методик исследований вопросов, относящихся к проблеме фретинг-коррозии твэлов

2 Установлено, что основными конструкционными факторами, влияющими на износостойкость узла сопряжения «твэл-ДР» TBC, являются длины пролетов между ДР, распределение зазоров, натягов, эксцентриситетов сопряжения «твэл-ДР», линейная и угловая жесткости TBC и ДР, объемные и поверхностные свойства материалов, геометрия контакта, степень отстройки твэлов от резонанса К эксплуатационным факторам можно отнести уровни пока-нального расхода теплоносителя, амплитудно-частотные характеристики пуль-

саций давления теплоносителя, вибрации TBC и внутрикорпусных устройств, концентрацию посторонних частиц в теплоносителе и др

3 Разработаны методика, стенд, модели для испытаний на фреттинг-коррозию фрагментов узлов сопряжения «твэл-ДР» реакторов с водой под давлением (на разработанные модели получены авторские свидетельства) Обеспечено подобие трибоузла экспериментальной установки штатному по системной структуре, нагрузке, воздействиям, качеству среды, что позволяет переносить результаты испытаний на штатное изделие и использовать их для обоснования износостойкости узлов сопряжения «твэл-ДР» и верификации расчетных методик Впервые показано, что испытанные образцы узлов сопряжения твэл с циркониевой и нержавеющей ДР с длинной линией контакта (12 мм) с пролетами твэлов по 255 мм обладают значительным запасом износостойкости, что подтверждено последующей успешной практикой эксплуатации циркониевых TBC Износостойкость нержавеющей ДР значительно выше циркониевой, что также совпадает с результатами послереакторных исследований Неприемлемые фреттинг-повреждения твэлов вызывают виброускорения, превышающие 30 м/с2 в узлах сопряжения «твэл-ДР» с люфтами, превышающими 0,05 мм

4 Разработана методика испытаний конструкционных материалов TBC на фреттинг-коррозию при штатных параметрах теплоносителя Получены приближенные оценки коэффициентов износа образцов из циркониевого сплава Э110 и нержавеющей стали в штатных условиях по формуле Хрущева-Арчарда Коэффициенты износа образцов твэлов, стоящих в паре с нержавеющими контробразцами и в паре с циркониевыми контробразцами, а также циркониевых контробразцов, одинаковы Коэффициент износа нержавеющих контробразцов в 13-15 раз меньше, чем циркониевых контробразцов, что соответствует результатам испытаний фрагментов узлов сопряжения «твэл-ДР» и объясняет результаты послереакторных исследований повреждений на АЭС «Ловииза»

5 Впервые проведен комплекс научно обоснованных трибологических исследований циркониевых материалов и узлов TBC ВВЭР и получены оценки

коэффициентов износа, которые могут быть использованы для верификации расчетных кодов

6 Полученные результаты использованы при разработке нового проекта «жесткой» ТВС-2, успешно введенной в эксплуатацию, для обоснования износостойкости других проектов циркониевых TBC и верификации расчетных кодов Федерального государственного унитарного предприятия ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС», Федерального государственного учреждения Российский научный центр «Курчатовский институт» (ФГУ РНЦ КИ), государственного Российского научного центра Российской Федерации физико-энергетический институт им ак А И Лейпунского, (ГРНЦ РФ ФЭИ), заводами-изготовителями ОАО НЗХК и ОАО МСЗ для совершенствования производства TBC Решена задача экспериментального обоснования стойкости TBC к фреттинг-коррозии

По теме диссертации опубликовано 12 статей в научно технической литературе:

1 Дроздов Ю Н, Федоров В Г , Макаров В В Анализ состояния проблемы фреттинг-коррозии тепловыделяющих элементов атомных энергетических реакторов Трение и износ, 1987, т 8, №3,с 389-397

2 Дроздов Ю Н , Макаров В В Методика исследований процесса фреттинг-коррозии оболочек твэлов атомных энергетических реакторов Вестник машиностроения №6, с 54-63 1993г

3 AB Селезнев, В В Макаров, А В Афанасьев Экспериментальные исследования сопротивления TBC ВВЭР-1000 поперечному изгибу сосредоточенной силой Вопросы атомной науки и техники Серия Обеспечение безопасности АЭС, выпуск 5 Реакторные установки с ВВЭР, 2004, С 58-60

4 ЮГ Драгунов, В В Макаров, Д Н Пузанов и др Экспериментальные и расчетные исследования жесткости и формоизменения необлученных TBC ВВЭР-1000 Вопросы атомной науки и техники Серия «Обеспечение безопасности АЭС», выпуск 5 Реакторные установки с ВВЭР, 2004, С 65-74

5 В В Макаров Фреттинг-коррозия оболочек твэлов в дистанционирую-щих решетках TBC ВВЭР-1000 Вопросы атомной науки и техники Серия

«Обеспечение безопасности АЭС», выпуск 1 Реакторные установки с ВВЭР, 2002, С 33-39

6 Ю Г Драгунов, Ю Н Дроздов, В В Макаров Ресурс и трение тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов Вестник машиностроения, №5, 2006

7 Драгунов Ю Г , Дроздов Ю Н , Макаров В В Влияние сил взаимодействия между твэлами и дистанционирующими решетками на работоспособность и ресурс TBC ВВЭР Атомная энергия, 2005, т 99, вып 6

8 Драгунов Ю Г, Дроздов Ю Н , Макаров В В Зависимость работоспособности и ресурса тепловыделяющей сборки ВВЭР-1000 от взаимодействия между тепловыделяющими элементами и дистанционирующими решетками Проблемы машиностроения и надежности машин №3, 2006, РАН, Москва

9 Ю Г Драгунов, Ю Н Дроздов, В В Макаров Влияние сил трения на работоспособность и ресурс тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов Трение и износ, том 27, №1, 2006

10 И А Гущик, В В Макаров, AB Селезнев и др Расчетно-экспериментальное исследование проходимости гибких стержней в трубчатых каналах в зависимости от деформирования каналов Сборник «Проблемы ресурса и безопасности энергетического оборудования», РАН, ИМАШ им А А Благонравова, М 1999

11 Исследования виброизноса оболочек твэл в дистанционирующих решетках В книге Б Н Дранченко, Ю Г Драгунов, Б Б Портнов, А В Селезнев Экспериментальные исследования напряженного состояния и прочности оборудования ВВЭР М ИКЦ «Академкнига», 2004, с 338-355

12 Дроздов Ю Н , Макаров В В , Афанасьев А В и др Динамика фрикционного взаимодействия оболочки тепловыделяющего элемента и ячейки дистан-ционирующей решетки тепловыделяющей сборки Проблемы машиностроения и надежности машин, №3, 2007

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

Цель диссертационной работы.

Научная новизна.

Практическая ценность работы.

Основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Проблема фреттинг-коррозии твэлов водо-водяных энергетических реакторов.

1.1. Анализ надежности тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов.

1.2. Описание конструкций узлов реакторной установки и условий их работы.

1.3. Анализ отказов топлива и причин повреждения фреттинг-коррозией твэлов тепловыделяющих сборок.

1.4. Методы исследований процесса фреттинг-коррозии твэлов в узлах сопряжения с ДР.

1.5. Основные факторы влияющие на износостойкость узла сопряжения твэл-дистанционирующая решетка тепловыделяющих сборок.

1.6. Выводы.

Глава 2. Требования к экспериментальным моделям.

2.1. Обоснование требований к экспериментальным моделям.

2.2. Частотный анализ конструкций.

2.3. Исследования динамических свойств твэлов.

2.4. Сравнение динамических свойств модельных и штатных и твэлов.

2.5. Выводы.

Глава 3. Исследования сопротивления TBC ВВЭР-1000 поперечному изгибу.

3.1. Методика исследований характеристик поперечной жесткости

TBC ВВЭР-1000.

3.2. Результаты экспериментальных и расчетных исследований необлученных макетов на поперечный изгиб.

3.3. Выводы.

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса фреттинг

-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР» методом физического моделирования.

4.1. Цель испытаний образцов на фреттинг-коррозию узлов сопряжения «твэл-ДР».

4.2. Особенности методики.

4.3. Результаты испытаний.

4.5. Анализ результатов исследований фреттинг-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР».

4.4. Выводы.

Глава 5. Исследования изнашивания конструкционных материалов в контакте, сформированном оболочкой твэла и выступом ячейки дис-танционирующей решетки.

5.1. Задача исследований механизма и интенсивности фреттинг-коррозии образцов конструкционных материалов.

5.2. Методика исследований при натурных параметрах теплоносителя

5.3. Результаты испытаний образцов материалов на фреттинг-коррозию.

5.4. Приближенная аналитическая оценка результатов экспериментов по изнашиванию материалов.

5.5. Металлографические и профилометрические исследования изношенных поверхностей.

5.6. Выводы.

Обобщающие выводы.

Объектом исследования является тепловыделяющая сборка (TBC) атомного водо-водяного энергетического реактора ВВЭР-1000 (PWR). Тепловыделяющие сборки представляют собой конструкции из стержней, связанных в пучок, и предназначены для преобразования ядерной энергии деления урана в тепловую. TBC работает в жестких условиях статических и динамических термических, силовых, радиационных, химических воздействий. Тепловая энергия отбирается от TBC потоком теплоносителя - воды, омывающей TBC. Температура теплоносителя - 290-320 °С, давление -16 МПа, продольная скорость теплоносителя - до 7 м/с, время эксплуатации TBC - 3-6 лет. Для выполнения теплофизических функций TBC должна обладать достаточной прочностью, иметь малые деформации, сохранять герметичность тепловыделяющих элементов (твэл). Одной из главных причин повреждения оболочек твэлов, влекущей выход радиоактивных продуктов в теплоноситель, повышение дозовых нагрузок на персонал и досрочную выгрузку недожженной TBC, является фреттинг-коррозия оболочек твэлов под дистанционирующими решетками, связывающими твэлы в пучок. Непосредственной причиной фреттинг-коррозии является несоответствие вибропрочности TBC повышенным гидродинамически возбуждаемым вибрациям твэлов.

Несмотря на высокие достигнутые на сегодня показатели надежности TBC, по зарубежным оценкам фреттинг-коррозия оболочек под ДР остаётся одой из основных причин повреждения TBC легководных реакторов с водой под давлением. Учитывая стоимость TBC (около 0,5 млн. долл. за шт.) и большие экономические потери в случае досрочной выгрузки поврежденного топлива исследования фреттинг-коррозии с целью улучшения новых проектов TBC является сегодня актуальными и экономически оправданными в связи с непрерывным улучшением и стремлением к повышению технико-экономических показателей новых TBC.

Федеральной целевой программой «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 6 октября 2006 года № 605 предусматривается, начиная с 2007 года, строительство новых серийных энергоблоков (проект АЭС-2006) с реакторными установками ВВЭР-1200. Энергоблоки проекта АЭС-2006 отличаются от эксплуатирующихся серийных энергоблоков с ВВЭР-1000 повышенными технико-экономическими показателями, связанными с увеличением тепловой мощности активной зоны до 3200 МВт, увеличением температуры теплоносителя на входе и выходе из реактора, повышением давления теплоносителя, обеспечением эксплуатации топлива в маневренных режимах, достижением максимального выгорания в твэлах до 70 МВт сут/кг U, увеличением длительности кампаний до 24 месяцев.

Актуальность проблемы фреттинг-коррозии определяется повышением технических характеристик новых проектов TBC, старением эксплуатирующихся реакторов, риском больших экономических потерь в случае внеплановой остановки реактора и досрочной выгрузки поврежденного топлива, недоступностью объекта исследований из-за высокого нейтронного потока, температуры, давления, малоизученностью трибологии нетрадиционных для машиностроения циркониевых сплавов и условий их работы, сложностью комплексного явления, требующего привлечения знаний материаловедения, теории колебаний, физики, химии, гидродинамики, механики и других наук.

Одной из практических задач конструирования новых TBC является обоснование вибропрочности технического проекта TBC, которое включает в себя подзадачи расчетно-экспериментального обоснования устойчивости TBC к фреттинг-коррозии, определения распределения скоростей течения и пульсаций давления теплоносителя в активной зоне реактора, измерения параметров гидродинамической вибрации внутрикорпусных устройств, TBC и тепловыделяющих элементов (твэлов). Систематические исследования фреттинг-коррозии и гидродинамической вибрации регулярных стержневых пучков (твэлов и труб парогенераторов) реакторов PWR начались в 60-х годах /1-19/ после того, как на первых атомных реакторах столкнулись с разрушениями оборудования от гидродинамически возбуждаемой вибрации пучков стержневых конструкций типа твэлов TBC и трубных пучков парогенераторов. Для решения проблем применялись как дореакторные, так и послереак-торные исследования. В России исследованиями вибрации и фреттинг-коррозии (виброизноса) занимались в конструкторских бюро (Федеральном государственном унитарном предприятии опытно-конструкторское бюро «ГИДРОПРЕСС»), в отраслевых институтах (Федеральном государственном учреждении Российский научный центр «Курчатовский институт», государственном российском научном центре Российской Федерации,- физико-энергетическом институте имени академика А.И. Лейпунского), в академических и учебных институтах (Институт машиноведения им. A.A. Благо-нравова РАН, Московский государственный технический университет им. И.Э.Баумана, Московский энергетический институт) коллективы исследователей под руководством В.Г. Федорова (ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС»), A.A. Тутнова (ФГУ РНЦ КИ), В.Ф.Синявского (ФГУП ГНЦ РФ ФЭИ), H.A. Маху-това (ИМАШ РАН), В.И. Солонина (МГТУ им. Н.Э. Баумана), В.В. Болотина (МЭИ). Проводились расчетные и экспериментальные исследования вибрации, гидроупругого взаимодействия стержневых конструкций с продольно-поперечным потоком жидкости, виброизноса трубчатых пучков.

В настоящее время исследования вибрации и фреттинг-коррозии твэлов наиболее интенсивно ведутся зарубежными исследователями во Франции, США, Корее и других странах с развитой атомной энергетикой /20-31/. Ежегодно проводятся международные научно-технические конференции по топливу энергетических реакторов TOP FUEL, ICAPP, SMIRT и др., где традиционно обсуждаются проблемы вибрации и фреттинг-коррозии твэлов.

В России послереакторные исследования фреттинг-коррозии твэлов отработанных TBC проводились сотрудниками Федерального государственного унитарного предприятия научно-исследовательский институт атомных реакторов (ФГУП НИИАР) /32/. Стендовые исследования фреттинг-коррозии оболочек твэлов в паре с дистанционирующими решетками реакторов ВВЭР и вибрации твэлов проводились в ОКБ «ГИДРОПРЕСС» в отделе вибропрочности под руководством В.Г. Федорова, В.В. Ляшенко и В.А. Додонова (ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС») и научным руководством д.т.н. Ю.Н. Дроздова (ИМАШ РАН). Сотрудниками ФГУ РНЦ КИ под руководством д.т.н. A.A. Тутнова разработана расчетная методика оценки фреттинг-повреждения твэлов /33/, верифицированная экспериментальными результатами, полученными автором с сотрудниками.

На российских АЭС случаи массовых повреждений фреттинг-коррозией оболочек TBC, в основном, были на реакторах типа ВВЭР-440. Отдельные случаи фреттинг-износа оболочек твэлов в узлах сопряжения с ДР TBC ВВЭР-1000 были на АЭС «Козлодуй», Запорожской, Ровенской. Выявлены недостатки TBC, а именно чувствительность к вибрации повышенного по сравнению с проектными условиями эксплуатации уровня, отсутствие ан-тидебризной защиты, недостаточная вибропрочность узла крепления твэла с нижней опорной решеткой, разрушение уголка на альтернативной TBC, а также особенности TBC, связанные с неизбежным уменьшением первоначальных натягов и образованием зазоров в парах «твэл-ячейка ДР» вследствие ползучести оболочек твэл и релаксации ячеек ДР в условиях эксплуатации. Эти случаи привели к развертыванию работ по исследованию вибрации TBC в реакторе методами нейтронношумовой диагностики сотрудниками Диапрома /34/, в стендовых условиях в МГТУ им. Баумана /35/, разработке ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» и машиностроительным заводом (МСЗ) виброустойчивой TBC ВВЭР-440 и совершенствованию конструкции узла крепления твэла с нижней опорной решеткой.

До недавнего времени наиболее консервативной деталью TBC являлся твэл, а наиболее подверженной модернизации - дистанционирующая решетка, которая выполняет несколько важнейших функций: обеспечение равномерного распределения твэлов с урановым топливом по активной зоне с гарантированным шагом, обеспечение совместно с направляющими каналами (НК) в составе сварного каркаса достаточной изгибной жесткости, прочности, стабильности геометрических размеров TBC и активной зоны и др. Техническое противоречие в конструкции дистанционирующей решетки TBC состоит в том, что для обеспечения поперечной жесткости TBC, подавления относительных виброперемещений твэла относительно фиксирующих выступов (пуклевок) ячейки ДР соединение «твэл-ДР» должно быть неподвижным, т.е. выполнено с гарантированным натягом и большими нормальными контактными силами между твэлом и ДР, относительно большой угловой жесткостью твэла («на поворот»), а для обеспечения термомеханической прочности, исключения закусывания твэлов в ДР, искривления TBC (чистый изгиб от несинхронного роста твэлов и направляющих каналов) силы и моменты реакции в этом узле должны быть минимизированы для облегчения проскальзывания твэлов.

В, так называемых «жестких», ТВС-2, ТВС-2М и ТВСА последнего поколения реализованы (по сравнению с более ранней конструкцией усовершенствованной TBC) сварные каркасы из ДР и НК (либо уголков - в ТВСА), снижены длины линий контакта пуклевки ячейки ДР с твэлом и снижены натяги для облегчения проскальзывания твэла через ДР. Эти решения снизили продольную силу реакции опоры (ячейки ДР) твэла при его продольном термомеханическом перемещении (силу трения), но одновременно снизили поперечную силу и момент реакции опоры твэла (жесткость ячейки ДР «на поворот») при переменных поперечных нагрузках и увеличили долю твэлов без начального натяга (с зазором), что противоречит тенденции зарубежных производителей к увеличению длины линии контакта /26, 36/, как средства повышения устойчивости к фреттинг-коррозии, обусловленной по всей видимости различиями в конструкции TBC (существенно большим шагом ДР в западных конструкциях). В СССР обоснование вибропрочности новых TBC проводилось, в основном, эволюционным конструктивно-эмпирическим способом. В условиях практически неограниченных дешевых ресурсов электроэнергии, рабочей силы, материалов обоснование проводилось ресурсными испытаниями полномасштабных макетов TBC в стенде горячей обкатки длительностью до года и окончательной проверкой нового проекта эксплуатацией пробной партии TBC на АЭС. В настоящее время такой ресурсозатратной возможности нет и общепринятым является расчетно-экспериментальный метод с реализацией долгосрочных широких программ, охватывающих все области знаний по обсуждаемой проблеме и формированием баз знаний. Широкое распространение получили методы математического моделирования нелинейных гидроупругих колебаний стержней, экспериментального моделирования и исследований вибрации и фреттинг-коррозии TBC и отдельных фрагментов TBC.

Работа выполнена в рамках отраслевой программы "Эффективное топ-ливоиспользование на АЭС на период 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года", утвержденной Первым Заместителем Министра М.И. Солониным 09.09.2002 г.

Цель диссертационной работы

Получение экспериментальных результатов, необходимых для экспериментального и расчетного обоснования износостойкости TBC.

Проблема включала:

- анализ процесса фреттинг-коррозии оболочек твэлов в паре с дис-танционирующей решеткой и постановку задач исследований;

- разработку методики частотного (модального) анализа твэла и экспериментальное определение динамических характеристик твэлов с целью обоснования динамического подобия штатного и модельного твэла;

- разработку методики исследований и получение характеристик трения и жесткости TBC при поперечном изгибе статической сосредоточенной силой;

- разработку методики испытаний фрагментов узла сопряжения «твэл-ДР» на фреттинг-коррозию и получение экспериментальных результатов для оценки влияния конструкционных, эксплуатационных и технологических факторов на стойкость к фреттинг-коррозии узла сопряжения «твэл-ДР» циркониевой TBC;

- разработку методики исследований и экспериментальное определение коэффициентов износа (фреттинг-коррозии образцов конструкционных материалов) циркониевого сплава Э110 (цирконий +1.0 % ниобия) и нержавеющей стали 08Х18Н10Т в условиях, приближенных к штатным.

Научная новизна

- впервые выполнен системный анализ проблемы фреттинг-коррозии узлов сопряжения «твэл-ДР» TBC ВВЭР с использованием достижений трибологии;

- сформулированы необходимые условия подобия моделей твэлов натурному твэлу, получены динамические характеристики натурных и модельных твэлов;

- разработаны требования к конструкции модели твэла для исследований фреттинг-коррозии, позволяющие переносить результаты стендовых испытаний на штатную TBC;

- впервые разработана методика, создан экспериментальный стенд, получены оценки фреттинг-коррозии фрагментов штатных узлов сопряжения «твэл-ДР» циркониевых TBC ВВЭР в стендовых условиях , приближенных к штатным - (кроме радиации);

- впервые разработана методика, экспериментальные установки и получены оценки коэффициентов износа образцов конструкционных материалов TBC;

- разработана методика и получены характеристики неупругого и упругого сопротивления нескольких TBC различных конструкций при поперечном изгибе статической сосредоточенной силой.

Практическая ценность работы

- экспериментально обоснована стойкость к фреттинг-коррозии фрагментов узлов сопряжения «твэл-ДР» TBC ВВЭР-1000 с циркониевыми ДР в стендовых условиях, приближенных к штатным;

- получены экспериментальные оценки коэффициентов изнашивания образцов пар штатных циркониевых и стальных материалов в приближенных к штатным условиях;

- результаты исследований использованы для расчетных оценок износа твэлов и обоснования вибропрочности узла сопряжения «твэл-ДР» циркониевой TBC;

- результаты экспериментальных исследований поперечного изгиба TBC способствовали разработке расчетной модели механизма поперечного изгиба TBC, экспериментально определены конструкционные параметры, определяющие характеристики неупругого и упругого сопротивления TBC поперечному изгибу, создана база данных по характеристикам сопротивления TBC поперечному изгибу сосредоточенной силой;

- в течение ряда лет успешно выполнялись исследовательские работы по договорам ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» с ОАО «ТВЭЛ»;

- модельные исследования подтверждены послереакторными исследованиями поврежденных фреттинг-коррозией TBC.

Основные положения, выносимые на защиту

- системный анализ TBC как триботехнической стержневой системы, связанной силами трения; классификация факторов, влияющих на фреттинг-коррозию оболочек твэлов в узлах сопряжения с ДР, комплексный подход исследований фреттинг-коррозии твэлов и связанных с ней процессов;

- постановка научных, методических и инженерных задач, возникающих при решении проблемы фреттинг-коррозии. Научно обоснованные технические требования к экспериментальным установкам для исследования фреттинг-коррозии оболочек твэлов, конструкционных материалов*

- методика и результаты исследований влияния конструкционных и эксплуатационных факторов на фреттинг-коррозию образцов конструкции циркониевого узла сопряжения «твэл-ДР» усовершенствованной тепловыделяющей сборки;

- методика исследований образцов конструкционных материалов (циркониевый и нержавеющий сплавы) на фреттинг-коррозию. Экспериментальные данные по коэффициенту износа циркониевого сплава Э110 в приближенных к штатным условиях по температуре, давлению, скорости обтекания и химическому составу теплоносителя;

- результаты измерения частотных характеристик твэла;

- методика и результаты исследований параметров неупругого и упругого сопротивления TBC поперечному изгибу сосредоточенной поперечной силой.

Личный вклад автора:

15

Анализ проблемы, отечественных и зарубежных методик, результатов исследований. Постановка задач, разработка методик исследований, экспериментальные исследования, анализ результатов.

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 12-ти статьях, в том числе в 4-х журналах, рекомендованных ВАК, представлено в трудах 14-ти научно-технических конференций.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, обобщающих выводов,

5.6. Выводы.

1. Разработана методика испытаний конструкционных материалов TBC на фреттинг-коррозию при штатных параметрах теплоносителя

2. Механизм износа у пар цирконий-нержавеющая сталь, цирконий-цирконий различны. Если в паре цирконий-нержавеющая сталь, преимущественно, идет коррозионно-механический процесс износа (износ идет путем удаления окисной пленки), то у пары цирконий-цирконий износ, после истирания защитных пленок идет по механизму схватывания, образования связей и последующего их разрушения.

3. По результатам взвешивания образцов, прошедших испытания, можно констатировать следующие факты:

- суммарный износ пары цирконий-цирконий выше, чем суммарный износ пары цирконий-нержавеющая сталь;

125

- в паре цирконий-нержавеющая сталь износ начинается с образца твэ-ла и суммарная глубина износа относится к твэлу. Значительно меньше, чем циркониевый твэл изнашивается нержавеющий контробразец (решетка, стержень).

4. Коэффициент изнашивания, определенный по формуле Хрущева-Арчарда образцов оболочек твэлов и контробразцов из сплава Э110 равен 6,4-10"4. Коэффициент изнашивания контробразцов из нержавеющей стали равен 510"5.

5. Коэффициенты износа образцов твэлов, стоящих в паре с нержавеющими контробразцами и в паре с циркониевыми контробразцами, а так же циркониевых контробразцов одинаковы. В свою очередь, коэффициент износа нержавеющих контробразцов в 14 раз меньше, чем циркониевых контробразцов. Этот вывод совпадает с результатами испытаний фрагментов узлов сопряжения «твэл-ДР», описанных в главе 4.

Обобщающие выводы

1. Впервые выполнены системный анализ тепловыделяющей сборки водоводяного энергетического реактора как триботехнической системы, содержащей несколько тысяч связей 312 твэлов силами трения и упругости, классификация влияющих на трение и фреттинг-коррозию твэлов факторов, определен комплекс методик исследований вопросов, относящихся к проблеме фретинг-коррозии твэлов.

2. Проблема фреттинг-коррозии при проведении разработок по улучшению TBC состоит в обеспечении достаточно низкого уровня вибрации твэлов и относительной неподвижности всех сопряжений «твэл-ДР» в процессе всего времени эксплуатации всех TBC реактора. Основной конструктивный способ борьбы с фреттинг-повреждениями заключается в обеспечении силы фиксации твэла, создаваемой пуклевками ячейки решетки, большей чем сила реакции опоры - ДР от динамических нагрузок на твэл в течение всего срока службы с учетом релаксации ячеек ДР , термической и радиационной ползучести оболочек.

3. Техническое противоречие конструкции узла «твэл-ДР» состоящее в том, что для снижения термомеханического формоизменения TBC силы трения, натяги, жесткость «на поворот» твэлов в ДР должны быть минимизированы, а для повышения износостойкости эти конструкционные параметры должны быть максимальными может быть решено использованием в первой (антивибрационной ДР) ячеек с большими натягами и длинной линией контакта, т.е. с максимальными, а в остальных ДР, —с минимальными вышеуказанными конструкционными параметрами.

4. Впервые проведен комплекс научно обоснованных трибологиче-ских исследований циркониевых материалов и узлов TBC В В ЭР и получены оценки коэффициентов износа, которые могут быть использованы при разработке нормативных документов.

5. Основными конструкционными, технологическими, эксплуатационными факторами, влияющими на износостойкость узла сопряжения «твэл-ДР» TBC являются длины пролетов между ДР, распределение зазоров, натягов, эксцентриситетов сопряжения «твэл-ДР», линейная и угловая жесткости TBC и ДР, объемные и поверхностные свойства материалов, контакто-геометрия, коэффициенты трения, износа в контакте, степень отстройки твэлов от резонанса с детерминированными частотами основных источников пульсаций давления теплоносителя, уровни поканального расхода теплоносителя, пульсации давления теплоносителя, вибрации TBC, концентрации посторонних частиц в теплоносителе и др.

6. Измерениями модуля импеданса середины пролета твэла в воздухе при 20 °С получены оценки динамических характеристик твэла, использованные для обеспечения динамического подобия модельного и штатного твэлов.

7. Разработаны методика, модели, защищенные авторскими свидетельствами, стенд для испытаний фрагментов узлов сопряжения «твэл-ДР» реакторов с водой под давлением на фреттинг-коррозию. Обеспечено подобие трибоузла экспериментальной установки штатному по системной структуре, системной нагрузке, качеству среды (химические и физические свойства теплоносителя), что позволяет переносить результаты испытаний на штатное изделие и использовать их для верификации расчетных методик. Впервые показано, что испытанные образцы узлов сопряжения твэл с циркониевой и нержавеющей ДР с длинной линией контакта (12 мм) с пролетами твэлов по 250 мм обладают не менее, чем трехкратным запасом износостойкости. Износостойкость нержавеющей ДР значительно выше циркониевой.

8. Полученные результаты использованы: при разработке нового проекта «жесткой» ТВС-2, успешно введенной в эксплуатацию; для обоснования износостойкости других проектов циркониевых TBC и верификации расчетных кодов федерального государственного унитарного предприятия ФГУП ОКБ Гидропресс, федерального государственного

ОКБ Гидропресс, федерального государственного учреждения Российский научный центр «Курчатовский институт» (ФГУ РНЦ КИ), государственного российского научного центра российской федерации физико-энергетический институт им. ак. А.И. Лейпунского, (РНЦ РФ ФЭИ); заводами-изготовителями ОАО НЗХК и ОАО МСЗ для совершенствования производства TBC.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях в докладах:

1. Dr.Yu.N.Drozdov, Dr. Al.A.Tutnov, Dr. A.A.Tutnov, Dr.E.E.Alexeyev, V.V.Makarov, A.V.Afanasyev. Analytical and experimental studies of fretting-corrosion and vibrations of fuel assemblies of a WER-1000 water cooled and water moderated power reactor, Top Fuel-2006, Salamanca, Spain, 2006.

2. Ю.Н. Дроздов, Ю.Г. Драгунов, B.B. Макаров. Экспериментальные исследования фреттинг-коррозии твэлов в дистанционирующих решетках тепловыделяющих сборок водоводяных энергетических реакторов, 4 МНТК, «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», ФГУП ОКБ «Гидропресс», г. Подольск, Россия, 23-26 мая 2005.

3. Yu.G. Dragunov, A.V. Seleznev, I.N.Vasilchenko, S.N. Kobelev, V.V. Makarov, A.V.Afanasyev, D.N.Puzanov. Experimental and analytical study of rigidity and deformation of non-irradiated FA for WWER-1000, paper 1084, 2004 International Meeting on LWR Fuel Performans, September 19-22, 2004, Orlando, USA.

4. B.B. Макаров, Экспериментальные исследования фреттинг-коррозии твэлов в дистанционирующих решетках тепловыделяющих сборок водоводяных энергетических реакторов, МНПК ПАЭ-З «Надежность и безопасность эксплуатации АЭС, Севастополь-Батилиман, 21-26 сентября 2004.

5. Драгунов Ю.Г., Селезнев A.B., Васильченко И.Н., Кобелев С.Н., Семишкин В.П., Макаров В.В., Афанасьев A.B., Пузанов Д.Н., Экспериментальные и расчетные исследования жесткости и формоизменения необлучен-ных ТВС ВВЭР-1000 «Надежность и безопасность эксплуатации АЭС», Се-вастополь-Батилиман, 21-26 сентября 2004.

6. Ю. Н. Дроздов, С. Д. Иванов, В. В. Макаров. Экспериментальные исследования процесса вибрационного изнашивания оболочек твэлов в дис-танционирующих решетках тепловыделяющей сборки ВВЭР-1000. Международная конференция «Нанотехнологии и их влияние на трение, износ и усталость в машинах», 14-15 декабря 2004, ИМАШ, Москва.

7. В.В. Макаров. Экспериментальные исследования процесса вибрационного изнашивания оболочек твэлов в дистанционирующих решетках тепловыделяющей сборки ВВЭР-1000, Российская межотраслевая школа-семинар «Проблемы вибрационно и акустической динамики конструкций и гетерогенных сред», 23 -24 июня 2002, ФЭИ, Обнинск.

8. Yury DROZDOV, Sergey IVANOV, Yury DRAGUNOV, Victor MAKAROV. Experimental study of fuel rod fretting-corrosion in spacer grids of fuel assemblies for water cooled and water moderated reactors, AITS 2004 conference tribology, Rome 2004.

9. Dr.Yury G.Dragunov, Dr. Yury N.Drozdov, Victor V.Makarov. THE EFFECT OF FRICTION FORCES ON THE OPERABILITY AND SERVICE LIFE OF FUEL ASSEMBLIES FOR PWR REACTORS, 2005 Water Reactor Fuel Performance Meeting, Kyoto, Japan Oct. 2-6, 2005.

10. Yury DROZDOV, Sergey IVANOV, Yury DRAGUNOV, Victor MAKAROV. Experimental study of fuel rod fretting-corrosion in spacer grids of fuel assemblies for water cooled and water moderated reactors, International Symposium on the High Performance of Tribosystem-2004., Daegu, Korea, October 2-3rd, 2004.

11. Ю. Дроздов, С. Иванов, В. Макаров. Экспериментальные исследования процесса вибрационного изнашивания оболочек твэлов в дистанцио

130 нирующих решетках тепловыделяющей сборки ВВЭР-1000. Сборник докладов, Конференция МГОУ, г. Подольск, 2004.

12. В.В. Макаров. Фреттинг-коррозия тепловыделяющих элементов АЭС, Материалы 2 Всесоюзной конференции «Гидроупругость и долговечность энергетического оборудования», Каунас, 1990.

13. Dr. Yu. Drozdov, Dr. S. Ivanov, V. Makarov, A. Afanasiev, I. Matvienko, T. Savinova, ECOTRIB 2007, Experimental study of the friction process in a single contact of fuel rod cladding and spacing grid bulge, Ljubljana, 2007.

14. B.B. Макаров, A.B. Афанасьев, И.В. Матвиенко и др., экспериментальное исследование процесса трения в единичном контакте, образованном оболочкой твэла и пуклевкой дистанционирующей решетки, 5-я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», Подольск, Россия, 29 мая-1 июня 2007г.

1. Qinn Е.Р., Vibration Of Fuel Rods In Parallel Flow, GEAP-4059, General Electric Company (1962)

2. Шульц E.X. Аварии на ядерно-энергетических установках. Сокращенный перевод ЦНИИ Атоминформ. Атомиздат,1969.

3. Муратова Т.М. Вибрации в ядерных реакторах: Обзор, М.: Информэнерго, 1970.

4. Смирнов JI.B., Овчинников В.Ф. Колебания элементов конструкции ЯЭУ, вызванные потоком теплоносителя: Обзор 4.1. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика и техника ядерных реакторов. 1975. Вып.2.

5. Смирнов JI.B., Овчинников В.Ф. Колебания элементов конструкции ЯЭУ, вызванные потоком теплоносителя: Обзор ч.2, Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика и техника, ядерных реакторов. 1976. Вып. 1.

6. Schmugar K.L., Vibrational Characteristics And Wear Of Fuel Rods. In Transactions On Structural Mechanics In Reactor Technology. San Francisco, 15-17 Aug., 1977, D 39, p.1-17.

7. Pettigrew M.J. and Ко P.L., A Comprehensive Approach To Avoid Vibrations And Fretting In Shell And Heat Exchangers. AECL 6908.

8. W.H. Roberts, Tribology in nuclear power generation, Tribology International, Febuary,701960,1981.

9. Федоров В.Г., Синявский В.Ф. Основные вопросы обеспечения вибропрочности внутрикорпусных устройств парогенераторов и реакторов АЭС, В кн.- Динамические характеристики и колебания элементов энергетического оборудования, М., Наука, 1980.

10. Исследование вибраций пучков труб и твэлов при продольном обтекании их потоком теплоносителя: Отчет о НИР (заключительный) ФЭИ, Синявский В.Ф. Инв.№ 2434. Обнинск, 1979.60с.

11. Отчет О НИР. Виброизнос конструктивных элементов ЯЭУ, обусловленный гидродинамически возбуждаемыми вибрациями, ФЭИ, Обнинск, 1989, Инв. № 112493 ОКБ ГП.

12. Premount A., On The Vibrational Behavior Of Pressurized Water Reactor Fuel Rods Nuclear Technology, 1982, v. 58, Sep., p. 483-491

13. Фролов K.B., Махутов H.A., Каплунов C.M. Динамика конструкций гидроаэроупругих систем, М., «Наука»,2002.

14. Цирконий в атомной промышленности, выпуск 11, АИНФ 596 Коррозия циркониевых сплавов. Фреттинг-коррозия, ГКАЭ, ЦНИИатомин-форм,1983.

15. Исследование вибрационных и гидравлических характеристик бесчехловой кассеты реактора ВВЭР-ЮОО: заключительный отчет 302-0-009/ГКАЭ ОКБ "Гидропресс".

16. Результаты вибрационных исследований бесчехловых кассет реактора ВВЭР-ЮОО на семикассетном стенде высокого давления: отчет 302-0-022, ГКАЭ ОКБ "Гидропресс".

17. Paidoussis М. P., A Review Of Flow-induced Vibrations In Reactor Components, Nuclear Engineering And Design, 1983, v.74, N1

18. Встреча специалистов по ядерному топливу и регулирующим стержням: опыт эксплуатации, эволюция конструктивных решений и аспекты безопасности, Мадрид,5-7 ноября 1996, перевод, Обнинск, 1997.

19. Flow-induced Vibration -1996-Excitation Mechanisms in Cross Flow and Nuclear Fuel Vibration, Fretting-Wear Damage and Piping Vibration, The American Society Of Mechanical Engineers, PVP-Vol.328, New York, N.Y. 10017.

20. P.R. Rubiolo, and a., an integrated Fretting Wear Analysis Method: Development, Features and Experimental Benchmark, report 1050 Proceedings ofthe International Meeting of LWR Fuel Performance, Orlando, Florida, September 19-22, 2004.

21. J.Vallori and a., Wear of zirconium alloys within grid to rod interaction: revive and analyses, current experiments and future prospects.

22. Baillon N, Grid to Rod Fretting Wear in EDF PWR From Operating Problems To New Designees Qualification Method, France. IAEA, Technical Meeting on Fuel Assembly Structural Behavior, 22-26 November 2004,Cadarache, France.

23. C.A. Brown, and a., Fuel Rod Vibration and Fretting Impact on Reliability, LWR Fuel Performance, 10-13 april,2000,USA.

24. Young-Ho Lee and a., Experimental Study on Effect of Alloying Elements on the Sliding Wear Behavior of zirconium Alloys, Paper 1018, Proceedings of the International Meeting of LWR Fuel Performance, Orlando, Florida, September 19-22, 2004.

25. Hyung-Kyu Kim, and a., Investigation of the Slipping Behavior at the Grid-to-Rod Contact in Fuel Rod Fretting, Paper 1005, Proceedings of the International Meeting of LWR Fuel Performance, Orlando, Florida, September 19-22, 2004.

26. Zeses E. Karoutas and a., Advanced Fuel Implementation at Calvert Cliffs 1 and 2, Paper 1062, Proceedings of the International Meeting of LWR Fuel Performance, Orlando, Florida, September 19-22, 2004.

27. Miguel Aullo, William D. Rabenstein, European Fuel Group Experience on Control Rod Insertion and Grid to Rod Fretting, IAEA, Technical Meeting on Fuel Assembly Structural Behavior, 22-26 November 2004,Cadarache, France.

28. J.Vallory, Methodology of PWR Fuel Rod Vibration and Fretting Evaluation in Germes Facilities, Paper 1091, Proceedings of the International Meeting of LWR Fuel Performance, Orlando, Florida, September 19-22, 2004.

29. Dr. Balendra Sutharshan, Westinghouse, New Developments in Fuel Performance Modeling, Top Fuel 2006 Salamanca, Spain 22-26 October 2006.

30. Michael W. Cennard Nuclear Fuel Performance: Trends, Remedies and Challenges, Top Fuel 2006 Salamanca, Spain 22-26 October 2006

31. Kui-Tae Kim and Young-Ki Jang, Flow induced Grid-to-rod Fretting Wear Assemblies, Paper 3.5, Technical Meeting on Fuel Assembly Structural behavior, 22-26 November 2004, Kadarache, France.

32. В.Марков и др. (ГНЦ РФ НИИАР) Фреттинг-износ оболочек твэ-лов ВВЭР-440, Российско-Украинский семинар по эксплуатации и внедрению нового топлива ВВЭР, Коллонтаево, 24-26.04.02

33. Г.В. Аркадов, В.И. Павелко, А.И. Усанов. Виброшумовая диагностика ВВЭР, Энергоатомиздат, Москва, 2004.

34. С. A. Brown, F. Т. Adams and G. С. Cooke, К. Koebke and J. Stabel, Fuel Rod Vibration And Fretting Impact on Realability, Proceedings of the 2000 International Topical Meeting on LWR Fuel Performance, Park City, Utah, April 10-13, 2000.

35. Соляный В.И., Нечаева О.А. Эксплуатационная надежность твэлов энергетических легководных реакторов. Атомная техника за рубежом, 1983, №3., с. 18-26.

36. Общие положения обеспечения безопасности и эксплуатации ОПБ-82, Атомная энергия, т.54, вып.2, 1983.

37. Garzarolly F., Jan R., Stelle H., the Main Causes Of Fuel Element Failure In Water-cooled Power Reactors. Atomic Energy Review 171, №1 P 31-128

38. Некрасова Г.А., Парфенов Б.Г., Пиляев A.C. Надежность твэлов и ТВС зарубежных энергетических реакторов. И., Цнииатоминформ, 1981.,

39. Review of Fuel Failures in Water Cooled Reactors (Technical Reports Series №388).- LAEA,Vienna,1998.

40. А.И. Кузнецов, И.В. Асатиани, C.H. Балабанов, Е.А. Сидорова. Анализ результатов эксплуатации ядерного топлива в реакторах ВВЭР-440, Болгаро-российско-украинский научно-технический семинар, 27.0901.10.2004, г. Бургас.

41. М. W. Kennard, nuclear Fuel Performance: Trends, Remedies and Challendes, Top Fuel-2006, Salamanca,Spain,2006.

42. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций при проектировании, сооружении и эксплуатации (ОПБ-82); Сборник нормативных материалов по безопасности АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1985.

43. Установление причин разгерметизации рабочей кассеты №13634250, облучавшейся 4 года на 3-ем блоке НВАЭС. А.К.Панюшкин, Е.Г.Бек, В.А.Цибуля и др. Доклад на Российско-финском семинаре по обмену опытом по эксплуатации кассет ВВЭР-440, Хельсинки, 1999.

44. R.Terasvirta. Fuel design and operational experience in Loviisa NPP, future trends in fuel issues. Reports on the international Conference on WWER

45. Fuel Performance, Modeling and Experimental Support, Albena, Bulgaria, l-5th October, 2001.

46. P.R. Rubiolo, D.V. Paramonov, M.Y. Young, Development of a Fretting-Wear and Flow-induced Vibration Model for The Fuel Rods. 22-26 November 2004,Cadarache, France.

47. Paramonov, D. V., Young, M. Y., and King, S. J Understanding fretting wear progression. 10th International Conference on Nuclear Engineering, Arlington, VA, USA, April 14-18, 2002.

48. P.Degli Espinosa, G. Possa, G. Vandi, Fuel String Dynamics And Pressure Tube Fretting Corrosion In The "CIRENE" Power Channel Energy Nuclear, 1978, V.25, N8-9, p.406-424

49. Blanchet J. et al. Etude de la Fretting-corrosion Des Alliages De Zirconium, Corrosion. Traitement Protection. Finition, 1972, V.20, N1, p.19-29.

50. Gadda K., Ronchetti C., IL Problema Delia Fretting Nucleare Refrig-erati Ad Acgua. Energy Nuclear, 1977, V.26, N6,p. 297

51. Hamilton R.C., Stern F., A summary of recent zircalloy fretting wear test at Westinghouse Canada Limited: AECL-5990. Pinawa, Whiteshell Nuclear Research Establishment, 1980.53 p.

52. Уотерхауз.Р.Б. Фреттинг-коррозия. Ленинград, Машиностроение,1976.

53. Филимонов Г.Н., Балацкий JI.T. Фреттинг в соединениях судовых деталей. JL, Судостроение, 1973.

54. Голего Н.Л., Алябьев А.Я., Шевеля В.В. Фреттинг-коррозия металлов, Техника, Киев, 1974.

55. Ю.Н. Дроздов, В.Г. Павлов, В.Н. Пучков. Трение и износ в экстремальных условиях, М, машиностроение, 1986.

56. В.П. Когаев, Ю.Н. Дроздов. Прочность и износостойкость деталей машин, М., Высшая школа, 1991.

57. Чихос X. Системный анализ в трибонике. Мир, 1982.

58. Выполнение демонстрационных сопоставительных расчетов активной зоны PWR по двум программам, Отчет О НИР/ ГНЦ РФ ФЭИ, РНЦ «КИ».- Инв. № 11186.-Москва-Обнинск, 2002, 90с.

59. Троянов В.М, Лихачев Ю.И., Фоломеев В.И. Метод расчета продольно-поперечного изгиба бесчехловой TBC ВВЭР-1000 при эксплуатационных нагрузках, Ядерная энергетика №2, 2002.

60. Расчетное обоснование прочности ТВС-2М при эксплуатации с учетом стендовых испытаний полномасштабного макета, Исх. № 30-04/253 от 16,11,2004, Обнинск 2004.

61. Отчет о НИР. Верификационные исследования жесткостных характеристик ТВС-2 с удлиненным топливным столбом на базе расчетного кода «Коралл» и экспериментов с макетом ТВС-2М на стенде ОКБ «Гидропресс». РНЦ КИ, Инв. № 60-24-152-04, 2004.

62. В.П.Семишкин, А.Н.Воронцов, Д.Н.Пузанов, Н.В.Шарый. Расчетное моделирование изгиба TBC с учетом особенностей локального взаимодействия твэлов с ДР, 3-я МНТК Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР, г. Подольск, 26-30 мая 2003.

63. Walton L.A., Zirkaloy Spacer Grid Design. Trans. Am. Nucl. Soc., 1979, v.32, p. 301

64. Dieter Porch and a., Core Design of the EPR in Finland (Olkiluoto 3)-Safety, Flexibility and Economy, 2004 International Meeting on LWR Fuel Performans, September 19-22,2004, Orlando, USA

65. Дроздов Ю.Н., Федоров В.Г., Макаров В.В. Анализ состояния проблемы фреттинг-коррозии тепловыделяющих элементов атомных энергетических реакторов. Трение и износ, 1987, т.8, №3,с.389-397.

66. Оле Дэссинг, Испытания конструкций, Часть 1, Измерения механической подвижности, Брюль и Кьер.

67. Вибрации в технике, т.5, М., Машиностроение, 1981. с.40.

68. Отчет О НИР. Экспериментальные исследования собственных колебаний макета ТВС-2М и модели одиночного твэла, (заключительный 464-0-030), ФГУП ОКБ «Гидропресс», Подольск, 2005.

69. Фесенко С.С. Динамика теплообменной трубки в зазоре промежуточной опоры, Машиноведение, 1983, №1, с.41-43.

70. R. Rubiolo, Non Linear Fuel Rod Vibration Model:Parametric Studies , Paper 1049, Proceedings of the International Meeting of LWR Fuel Performance, Orlando, Florida, September 19-22, 2004.

71. Семенов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. 280 с.

72. М.М.Хрущев, Абразивное изнашивание, М.,"Наука", 1970.

73. Крагельский. Трение изнашивание и смазка, справочник, книга 2-, М., Машиностроение, 1979.

74. Герасимов В.В. Коррозия реакторных материалов. М., Атомиздат, 1980, С.253.

75. Ко P.L. Wear Of Zirconium Alloys Due To Fretting And Periodic Imactiny, Wear, 1979, V.55, p.369-384

76. Дроздов Ю.Н., Макаров B.B. Методика исследований процесса фреттинг-коррозии оболочек твэлов атомных энергетических реакторов. Вестник машиностроения №6, с.54-63 1993г.

77. В.В. Макаров. Фреттинг-коррозия тепловыделяющих элементов АЭС, Материалы 2 Всесоюзной конференции «Гидроупругость и долговечность энергетического оборудования», Каунас, 1990.

78. В.В. Макаров. Фреттинг-коррозия оболочек твэлов в дистанционирующих решетках TBC ВВЭР-1000, Вопросы атомной науки и техники, Серия Обеспечение безопасности АЭС, выпуск 1, Реакторные установки с ВВЭР, 2002, С.33-39

79. Yury DROZDOV, Sergey IVANOV, Yury DRAGUNOV, Victor MAKAROV. Experimental study of fuel rod fretting-corrosion in spacer grids of fuel assemblies for water cooled and water moderated reactors, AITS 2004 conference tribology, Rome 2004

80. Отчет О НИР. Методы и результаты исследования вибрации внут-рикорпусных устройств реактора ВВЭР-1000, заключительный 320-0-105, ФГУП ОКБ «Гидропресс», 1999.

81. Отчет О НИР. Анализ и обоснование критериев параметров (показателей назначения) для систем диагностики оборудования реакторной установки, (заключительный 446-О-ОЮ), ФГУП ОКБ «Гидропресс», 2000.

82. Ю.Н. Дроздов. Основные закономерности изнашивания, техническая справка, ИМАШ РАН, 2006г.

83. Ю.Н. Дроздов. Ключевые инварианты в расчетах интенсивности изнашивания при трении, Машиноведение, №2, 1980г.

84. Блевинс Р.Д. Фреттинг-износ трубок теплообменников, части 1,2. Эксперименты, модели. Энергетические машины, 1979, т. 101, М, с.156-165.

85. Schin I.S., Iendrzeijczyk I.A. and Wambsganss M.W. The Effect Of Tube Support Interactions On The Dynamics Responses Of Heat Exchanger Tubes. ANL-CT-77-5, 4-th SMIRT Conference, San-Francisco, CA, August 15-19, 1977.

86. Ко P.L. Wear Of Zirconium Alloys Due To Fretting And Periodic Imacting, Wear, 1979, V.55, p.369-384.

87. Ко P.L., Experimental Studies Of Tube Fretting In Steam Generators And Heat Exchangers. Journal Of Pressure Vessel Technology, May 1979, V.101, p.125-133

88. Ко P.L., Impact Fretting Of Heat ExchangerTubes, AECL-4653.

89. Ко P.L., Rogers R.J., Analytical And Experimental Studies Of Tube Support Interactions In Multi-span Heat Exchangers. Nuclear Engineering and Design. 1981, V.65, p.399-409

90. Ко P.L., Heat Exchanger Tube Fretting Wear. Review and Applications to Design. Third Keswick International Conference, Vibration in Nuclear Plant, 11-14 May 1982, Keswick, UK.

91. Hurries P.L., the Mechanism Of Fretting A Review, Wear, 1970, V.15,p. 389.

92. Rogers R.I., Pick R.I. Factors, Associated With Support Plate Forces Due To Heat Exchanger Tube Vibratory Contact. Nuclear Engineering and Design, 1977, V44, N2, p.247-253.

93. Отчет о НИР. Испытания узлов крепления твэлов в нижней решетке на вибрационную и малоцикловую прочность, заключительный 4640-032, ФГУП ОКБ ГП, ФГУП ОКБ «Гидропресс», Подольск , 2005.

94. Dr. Yury G. Dragunov, Dr. Yury N. Drozdov, Victor V. Makarov. THE EFFECT OF FRICTION FORCES ON THE OPERABILITY AND SERVICE LIFE OF FUEL ASSEMBLIES FOR PWR REACTORS, 2005 Water Reactor Fuel Performance Meeting, Kyoto, Japan Oct. 2-6, 2005.

95. Ю.Г. Драгунов, Ю.Н. Дроздов, B.B. Макаров. Влияние сил трения на работоспособность и ресурс тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов, Трение и износ, Том 27, №1,2006

96. Ю.Г. Драгунов, Ю.Н. Дроздов, В.В. Макаров. Ресурс и трение тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов, Вестник машиностроения, №5, 2006.

97. Драгунов Ю.Г., Дроздов Ю.Н., Макаров В.В. Влияние сил взаимодействия между твэлами и дистанционирующими решетками на работоспособность и ресурс ТВС ВВЭР, Атомная энергия, 2005, т.99, вып.6

98. Отчет О НИР. Результаты испытаний узлов крепления «твэл-нижняя решетка» на вибрационную и малоцикловую прочность, (заключительный 464-0-016), ФГУП ОКБ «Гидропресс», Подольск , 2002г.

99. Отчет о НИР. Парогенератор БРЕСТ-ОД-ЗОО, экспериментальные исследования виброизноса материалов пары «труба-дистанционирующая144решетка», заключительный 453-0-003, ФГУП ОКБ «Гидропресс», Подольск, 2002.

100. Отчет О НИР. Результаты термомеханических испытаний ТВС ВВЭР-1000 в нормальных условиях эксплуатации, заключительный, 320-Пр-368, МАЭ ОКБ «Гидропресс», Подольск, 2000.