Теоретические и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях, возникающих в металлах при ударных воздействиях теплоносителя

Трофимов, Максим Адольфович

Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Теоретические и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях, возникающих в металлах при ударных воздействиях теплоносителя

доктора технических наук: Трофимов, Максим Адольфович
город: Обнинск
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.14.03

Диссертация по энергетике на тему «Теоретические и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях, возникающих в металлах при ударных воздействиях теплоносителя»

Автореферат диссертации по теме "Теоретические и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях, возникающих в металлах при ударных воздействиях теплоносителя"

На правах рукописи УДК 621.039.58

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ ЯЭУ, ОСНОВАННЫХ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ,

ВОЗНИКАЮЩИХ В МЕТАЛЛАХ ПРИ УДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Специальности

05.14.03 — «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации», 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по энергетике)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Обнинск 2006

Работа выполнена в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Гетман Александр Федорович

- доктор технических наук, профессор Горбатых Валерий Павлович

- доктор технических наук, профессор Арнольдов Михаил Николаевич

Ведущая организация — Российский научный центр «Курчатовский институт»

Защита состоится 22 сентября 2006 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.176.01 в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики по адресу: 249030, Калужская обл., г. Обнинск, Студгородок 1, ИАТЭ, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Обнинского государственного технического университета атомной энергетики.

Автореферат разослан « » и иРи ^ 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.176.01,

доктор физико-математических наук, , _

профессор В.Л. Шаблов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ядерные энергетические установки (ЯЭУ) по назначению и технологическому принципу действия практически не отличаются от традиционных тепловых электростанций. Одной из основных отличительных особенностей ЯЭУ является необходимость обеспечения безопасности на всех этапах жизненного цикла. Важнейшей составляющей системы безопасности ЯЭУ является техническая диагностика, выполняющая функции контроля состояния оборудования. Разработка новых методов диагностики является основным резервом существенного повышения безопасности ЯЭУ. Особенно важной задачей является контроль напряженного состояния металла элементов конструкций ЯЭУ. Контроль напряженного состояния металла относится к разряду ранней диагностики, когда разрушения целостности металла еще не произошло. Измерение напряжений позволяет предсказывать области металла, близкие к разрушению.

В настоящее время на ЯЭУ с реакторами ВВЭР установлены системы виброшумовой диагностики фирмы «Сименс» и отраслевого диагностического Центра «Диапром». Они предназначены для контроля вибрации шахты активной зоны, TBC, корпуса реактора и свободно закрепленных участков циркуляционного трубопровода первого контура. По параметрам вибрации можно косвенно судить о динамических напряжениях в металле. Однако динамические напряжения в металле жестко закрепленных конструкций не сопровождаются вибрацией. Предложенные в диссертации методы позволяют проводить прямое измерение динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ при ударных воздействиях теплоносителя.

В экспериментальной практике для контроля динамических напряжений применяется метод тензометрии. Однако он позволяет контролировать деформацию только поверхностного слоя металла. При ударных воздействиях теплоносителя и при резонансных взаимодействиях теплоносителя и элементов конструкций ЯЭУ возникает необходимость контроля напряжений в объеме металла по толщине стенки циркуляционных трубопроводов или других элементов конструкций. Эту задачу можно решить только с помощью методов, предложенных в диссертации.

Тема диссертации является составной частью целевой программы повышения безопасности ЯЭУ в направлении поэтапного внедрения систем диагностики ЯЭУ концерна «Росэнергоатом».

Цель и задачи исследования

Целью работы является обоснование, теоретические и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях в металлах при ударных воздействиях теплоносителя, и разработка реализующих их автоматизированных систем.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

— анализ гидравлических и тепловых ударных воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ и физических процессов в металле элементов конструкций ЯЭУ при ударных воздействиях теплоносителя;

— теоретическое обоснование и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях в металле при ударных нагрузках: электронно-инерционном, ионно-инерционном и явлении возникновения термоэдс в контактной области двух металлов с разной плотностью электронов проводимости;

— разработка автоматизированных систем контроля динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ, реализующих данные методы;

— разработка ультразвуковой автоматизированной системы контроля статических напряжений в металле элементов конструк-

ций ЯЭУ до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости.

Научная новизна работы

1. Проведен анализ взаимодействия теплоносителя и элементов конструкций .ЯЭУ, гидравлических и тепловых ударных воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ.

2. Установлена закономерность передачи энергии ударной волны, возникающей в теплоносителе, в металл элементов конструкций ЯЭУ.

3. Впервые предложен бесконтактный метод контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанный на электронно-инерционном и ионно-инерционном явлениях в металлах при ударных нагрузках. Проведены его теоретическое обоснование и экспериментальные исследования.

4. Впервые предложен контактный метод контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанный на явлении возникновения термоэдс в контактной области пары металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках. Проведены его теоретическое обоснование и экспериментальные исследования.

5. Разработаны принципиальные основы построения автоматизированных систем контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ на основе электрических явлений в металлах при ударных нагрузках, алгоритмы и программы обработки и представления информации.

6. Разработана методика расчета безынерционных ультразвуковых термометров для компенсации температурной погрешности автоматизированных систем контроля.

7. Разработана уточненная методология эффекта акустоупругости и на ее основе разработана ультразвуковая автоматизированная система контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ до и после ударных воздействий теплоносителя.

Практическая ценность работы

1. Предложенные в диссертации методы контроля динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ позволя-

ют существенно повысить уровень ранней диагностики состояния оборудования, что обеспечивает повышение безопасности ЯЭУ.

2. Получение информации об амплитуде и частоте колебаний динамических напряжений в металле в процессе работы оборудования ЯЭУ предоставляет возможность принимать меры для исключения резонансных взаимодействий между теплоносителем и элементами конструкций ЯЭУ путем воздействия на параметры теплоносителя.

3. Методы контроля динамических напряжений в металле элементов контроля ЯЭУ позволяют контролировать динамику тепловых и гидравлических процессов теплоносителя во время работы ЯЭУ.

4. Разработанные в диссертации автоматизированные системы контроля динамических и статических напряжений в металле предоставляют дополнительные возможности для оценки ресурса оборудования при обосновании продления срока эксплуатации ЯЭУ.

На защиту выносятся

1. Результаты анализа гидравлических и температурных ударных воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ.

2. Механизм взаимодействия между теплоносителем и металлом элементов конструкций ЯЭУ и закономерность передачи энергии ударных волн из теплоносителя в металл.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований бесконтактного метода контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанного на электронно-инерционном и ионно-инерционном явлениях в металлах при ударных нагрузках.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований контактного метода контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанного на явлении возникновения термоэдс в контактной области двух металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках.

5. Принципиальные основы построения автоматизированных систем контроля динамических напряжений в металлах элементов конструкций ЯЭУ при ударных нагрузках теплоносителя.

6. Принципиальные основы построения ультразвуковых автоматизированных систем контроля статических напряжений в эле-

ментах конструкций ЯЭУ до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости.

7. Методика расчета безынерционных, высокотемпературных ультразвуковых термометров для компенсации температурной погрешности автоматизированных систем контроля.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы пьезоэлектроники». - Ростов-на-Дону, 1995 г.; Международная научно-практическая конференция «Пьезотехника-97». - Обнинск, 1997 г.; V Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров». - Обнинск, 1998 г.; Международный конгресс «Энергетика-3000». - Обнинск, 1998 г.; Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». - Ростов-на-Дону, 1999 г.; VI Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров». - Обнинск, 1999 г.; I Российская конференция молодых ученых по математическому моделированию. - Калуга, КФ МГТУ им. Баумана, 2000 г.; Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». - Москва, 2000 г.; VII Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров». - Обнинск, 2001 г.; Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». — Тверь, 2002 г.; VIII Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров». - Обнинск, 2003 г.; II Международная конференция «Математические идеи П.Л. Че-бышева и их приложение к современным проблемам естествознания». - Обнинск, 2004 г.; IX Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров». - Обнинск, 2005 г.; Научный семинар академика РАН К.В. Фролова. - РАН, институт машиноведения им. А.А. Благонравова. - Москва, 2005 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертации - 280 страниц машино-

писного текста, в том числе 250 страниц основного текста, 124 рисунка и 26 таблиц, библиографический список состоит из 150 наименований на 15 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, представлено состояние решения проблем, сформулированы цели исследований и новизна полученных результатов.

В первой главе диссертации проведен анализ напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ, вызываемых воздействием теплоносителя. Рассмотрены закономерности передачи энергии ударных волн, возникающих в теплоносителе, в металл элементов конструкций ЯЭУ, контактные явления в соударяемых телах, физические процессы в металле при ударных воздействиях теплоносителя. .

Гидродинамика процесса обтекания tFr Конструкция W

i к Обратная связь

Рис. 1. Взаимодействие гидродинамических и механических процессов в гидроупругой системе ЯЭУ: ^-вектор гидродинамических сил, действующих на конструкцию; /-"-вектор внешних сил; И-пространственно-временной вектор, характеризующий деформацию конструкции

Движение теплоносителя по циркуляционным трубопроводам и другим элементам конструкций является сложным гидродинамическим процессом. Изменение скорости движения теплоносителя приводит к изменению гидродинамического воздействия на конструкции и, соответственно, к деформации конструкций. При деформации конструкции происходит изменение характера движения теплоносителя. Процесс взаимодействия показан на рис. 1.

При нестационарных режимах работы элементы конструкций ЯЭУ испытывают со стороны теплоносителя гидравлические и те-

пловые ударные нагрузки. Жидкость под давлением ведет себя как упругое тело. При изменении давления теплоносителя в циркуляционном трубопроводе изменяется диаметр трубопровода. При повышении давления теплоносителя на Ар диаметр трубопровода увеличивается на Ас]. При этом происходит увеличение объема теплоносителя в трубопроводе на величину

АУ=*Р*аг£, (1)

К 4

где К — объемный модуль упругости жидкости, ¿-длина участка трубы, на котором произошло повышение давления. При этом в стенке трубы возникают радиальные напряжения:

(2)

где t и с?— толщина стенки и диаметр трубопровода.

Гидравлические и тепловые ударные воздействия теплоносителя порождают в области соударения металла с теплоносителем возмущение, которое распространяется в металле в виде ударной волны. При взаимодействии соударяемых тел энергия их движения преобразуется в энергию упругой деформации металла. Продольный размер деформируемого участка составляет четверть длины волны. Этот участок является носителем порции энергии, получаемой второй средой (металлом конструкций) за период прямого воздействия первой среды (теплоносителя) (рис. 2). Энергия упругой деформации затрачивается на продольную деформацию участка контакта и радиальную деформацию растяжения. В первой среде формируется отраженное возмущение от второй среды. Энергия ударной волны на граничном участке разлагается на переданную во вторую среду и отраженную. Напряжения, создаваемые на граничном участке первой среды падающим и отраженным возмущениями, имеют разные знаки, поэтому напряжение на граничном участке второй среды равно разности напряжений падающего и отраженного возмущений первой среды.

На рис. 2 показаны характеристики напряженных состояний соударяемых тел в момент передачи энергии из первой среды (теплоносителя) во вторую (металл конструкции). Напряженное состояние на граничном участке первой среды обозначено кривой 1 (рис. 2, а). За время Д/ фронт возмущенного состояния падающей и отражен-

ной волн перемещается на расстояние С]Д?, а упругого возмущения второй среды - на расстояние с2А1 (рис. 2, б).

»01 а Первая среда { Вторая среда

1 -Д. ^ <Х^>онт упругого возмущгння

0 г-0 г Ч \ 2 к К2/4 х(0

Я1/4 ^

Эпюра напряженного состояния (рис. 2, в) на граничном участке первой среды обозначена кривой 1, отраженного возмущения в первой среде - кривой 2, напряженного состояния на граничном участке второй среды - кривой 4, а суммарное напряжение падаю-

щего и отраженного возмущений первой среды — кривой 3. Напряжение на граничном участке второй среды равно сумме падающего и отраженного возмущений первой среды. Величины механических возмущений, передаваемых в результате ударной нагрузки из первой среды во вторую, существенно зависят от соотношения акустических сопротивлений соударяемых тел.

Таким образом, в связи с тем, что в ЯЭУ с реакторами ВВЭР теплоносителем в первом контуре является вода под давлением, акустическое сопротивление которой имеет величину (1,5-10"6 кг/(м2- с)), сравнительно близкую к величине акустического сопротивления стали (46,2-10"6 кг/^-с)), энергия ударных волн, возникающих в теплоносителе, в значительной степени передается в металл элементов конструкций ЯЭУ. На тепловых электростанциях, где теплоносителем является перегретый пар с температурой 540° С, эффект передачи энергии ударных волн, возникающих в теплоносителе, в металл очень мал, т.к. акустические сопротивления пара (4,0-10"4 кг/(м2-с)) и стали отличаются на три порядка.

Среда 1 I

Ж,

Ха

Х2

121

IА1

\Л1-

¿2

_2±_

¿4

Л1

I (т-1)'

2т_т+1

Среда 2 _

Уз

У5

У1

Рис. 3. Схема передачи волновой энергии теплоносителя в циркуляционный трубопровод через промежуточную прослойку (К) (наплавку): среда 1 — теплоноситель, среда 2 — циркуляционный трубопровод

Главные циркуляционные трубопроводы ЯЭУ с реакторами ВВЭР-1000 и РБМК-1000 содержат антикоррозионную наплавку, выполненную из нержавеющей стали. Ее акустическое сопротивление отличается от акустического сопротивления основного металла циркуляционного трубопровода. В диссертации приведены расчетные соотношения, учитывающие частичное отражение энергии ударной волны теплоносителя наплавкой. Расчетная схема отражения энергии ударной волны наплавкой приведена на рис. 3.

Во второй главе приведены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ на основе электрических явлений: электронио-инерционного, ионно-инерционного и явления возникновения термоэдс на границе двух металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках.

Электронно-инерционное явление заключается в возникновении тока в проводнике при его ускорении. Впервые электронно-инерционные опыты были выполнены Толменом и Стюартом в 1916 г. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась во вращение с большой скоростью и резко тормозилась. Выводы катушки были замкнуты на чувствительный баллистический гальванометр, с помощью которого измерялось количество электричества, прошедшее по катушке за время Д? при торможении катушки. Толмен вычислил количество электричества, прошедшее по катушке, исходя из представлений об электронах проводимости как о газе свободных частиц. При резком торможении катушки под действием сил инерции электроны приобретают ускорение м> относительно решетки. Создается такое движение электронов, как если бы на них действовало электрическое поле:

- дЕ^ = —пт , (3)

где q - заряд электрона; т - масса электрона; Е„ — напряженность электрического поля, названного сторонним электрическим полем.

В результате движения электронов относительно решетки в катушке возникает ток. По известному количеству электричества, прошедшему по цепи за время торможения, было найдено отношение т/д, а по возникшей разности потенциалов был определен знак зарядов, образующих ток. Из опытов установлено, что носители

зарядов имеют отрицательный знак, а отношение т/д численно близко к то/д, где т0 - масса свободного электрона.

Выражение для стороннего электрического поля имеет вид:

(4)

Плотность тока:

J = o■E„, (5)

где сг — проводимость.

Количество электричества, прошедшее по цепи за время торможения, определяется выражением:

д = ^-.а.и0. (6)

Таким образом, измеряя количество электричества, прошедшее по цепи за время торможения, по известным значениям ст и Щ можно определить т^д. Отсюда также следует, что стороннее поле Толмена - Стюарта Е„, возникающее в ускоренно движущемся проводнике, зависит не от эффективной массы, а от массы свободного электрона. Для определения величины /я</# нужно знать только плотность тока и ускорение проводника.

В опытах Толмена-Стюарта решетка ускорялась относительно носителей тока как целое без локальных возмущений (без деформации), поэтому кристаллический потенциал не влиял на силу инерции и стороннее поле определялось массой свободного электрона. В условиях же распространения по неподвижному проводнику локального возмущения кристаллической решетки инерционные свойства носителей тока зависят от эффективной массы носителей тока, величина которой определяется силами взаимодействия электронов с кристаллическим потенциалом.

Установлена закономерность изменения плотности тока в металле при ударном нагружении, заключающаяся в том, что при ударном нагружении металла плотность тока в нем пропорциональна тензору скорости деформации бе* /3/ и тензору деформационной эффективной массы т*. Если электрическая цепь разомкнута, в проводнике возникает стороннее электрическое поле, которое определяется выражением

, т* дс* т* (-7)

£„(0 =---—— с =--\г(0. К')

- q дг - q

Тогда плотность тока будет равна:

= (8)

Рис. 4. Зависимость деформация-напряжение для образцов из металла: а) - титан ВТ14, б) — медь;

1 — измерение с помощью тензорезисторных преобразователей, 2 — измерение с помощью индуктивных преобразователей

На рис. 4 приведены зависимости деформация - напряжение для образцов из титана ВТ 14 и меди, построенные по результатам измерений с помощью тензорезисторных и индуктивных преобразователей. Графики имеют очень незначительные отличия. Таким образом, на основе электронно-инерционного явления может быть создан метод измерения деформации и, соответственно, напряжения при ударном нагружении металлов. Метод измерения напряженного состояния металла элементов конструкций на основе электронно-инерционного явления не требует контакта измерительного преобразователя с контролируемым изделием. При ударном нагружении на выходе индуктивного преобразователя, изме-

ряющего стороннее электрическое поле, фиксируется не «деформация-время», что имеет место в тензорезисторном методе, а «ускорение-время».

Ионно-инерционное явление заключается в возникновении тока в проводнике при его ускорении за счет движения ионов. Впервые ионно-инерционное явление было установлено у пьезоэлектриков на основе структуры титаната бария ВаТЮз (рис. 5). Структура является кубической с ионами Ва2+ в углах куба, ионами кислорода О2" в центре граней и ионом титана тИ+ в центре куба. Ион титана имеет возможность смещаться, т.к. его диаметр на 0,13 А меньше

Рис. б. Схема экспериментальной установки: 1— электронный блок, 2 - ультразвуковой преобразователь, 3 — образец, 4 — феррозондовый датчик, 5 — измерительный прибор, 6 — акустическая нагрузка

На рис. 6 приведена схема экспериментальной установки для исследования ионно-инерционного явления в пьезоэлектриках. Об-

разец выполнен в виде стержня 10x15x30 мм из пьезокерамики ЦТС-19, поляризованного по толщине. Ударная нагрузка создается ультразвуковым импульсом с помощью прямого совмещенного ультразвукового преобразователя, подключенного к электронному блоку, содержащему генератор и измерительный прибор-дефектоскоп. Длительность импульса составляла 2 мкс. Магнитную составляющую поля как функцию стороннего электрического тока, обусловленного ионно-инерционным явлением, регистрировали феррозондовым датчиком, выполненным в виде тороидального сердечника из пермалоевой ленты с обмоткой, подключенной к измерительному прибору. В качестве акустической нагрузки 6 использовали металлические образцы.

Рис. 7. Электрические сигналы на выходе феррозондового датчика

Экспериментально установлено, что нагружение пьезоэлектрического образца ультразвуковым импульсом сопровождается появлением магнитной составляющей электромагнитного поля, которую регистрировали феррозондовым датчиком в виде импульсов напряжения и(0. На рис. 7 приведены осциллограммы. Первый импульс соответствует ультразвуковому сигналу, прошедшему через грань а (рис. 6), второй — ультразвуковому сигналу, отраженному от грани б. Частота импульсов составляла 2 кГц.

Сторонний ток, возникающий за счет ионно-инерционного явления, имеет сравнительно малую величину, т.к. несмотря на большую массу М иона его смещение очень мало, однако его необходимо учитывать. Выражение для стороннего электрического по-

ля, обусловленного электронно-инерционным инерционным явлением, имеет вид:

ионно-

»(О-

(9)

В стороннее электрическое поле вносит вклад также пьезогаль-ванический эффект, обусловленный зависимостью химического потенциала от плотности свободных электронов в металле:

Е„т. = п,

з ди0

где Ер - энергия Ферми, д - заряд электрона, щ и п — плотность свободных электронов в невозмущенной и деформируемой среде.

С учетом рассмотренных эффектов выражение для стороннего электрического поля имеет вид

(тп М \ . ,

2 Е,

-£Та<1 п.

(10)

) 3 дп0

Выражение (10) учитывает все известные электрические эффекты в металле, ответственные за возникновение стороннего электрического поля, возникающего в металлах при ударных нагрузках.

' Фронт ударной волны * * * * *

Рис. 8. Схема постановки опыта: 1-экран из алюминия, 2- пластина из висмута, 3- пластина из меди

Третье электрическое явление в металлах при ударных нагрузках - возникновение термоэдс на границе пары металлов с разной плотностью электронов проводимости. На рис. 8 приведена схема экспериментальной установки для исследования данного явления.

Плоская ударная волна создается в алюминиевом экране и проходит через образец висмута и медную пластину, которая в сборке применялась в качестве электрода. На рис. 9 представлены полученные по данной схеме осциллограммы изменения напряжения в измерительной цепи при ударной нагрузке в зависимости от времени. Ударная волна создавалась давлением. Отметки ^ и Ь означают моменты времени входа ударной волны в висмут и выхода из него. Отметка / означает время появления электрического сигнала. Величина электрического сигнала изменялась до 140 мВ. Погрешность его измерения не превышала 5%. В диссертации приведено следующее обоснование появления электрического сигнала.

(Ч о

> х\ t х2 > <Тз>\

h t t\

Рис. 9. Изменение напряжения в измерительной цепи в зависимости от времени: частота меток времени 10 МГц, величина калибровочного напряжения 150 мВ, толщина образца 3 мм

Металл рассматривается как двухкомпонентная система (решетка и свободные электроны), каждая из которых имеет свое температурное поле. Скорость тепловой волны, определяемая решеткой, равна скорости распространения колебаний решетки, т.е. скорости звука (103 м/с). Скорость же тепловой волны, определяемой свободными электронами, 106 м/с, что на три порядка выше скорости звука. Этим объясняется наличие перед фронтом ударной волны фронта тепловой волны электронного газа. На рис. 10 показано распределение температуры на фронте ударной волны в висмуте и алюминии. Зона изменения температуры электронов в ударной волне составляет 2-10'3 м в висмуте и 4-10"7 м в алюминии, а решетки 10"9и 10" V

Экспериментальные исследования показывают, что отрыв электронной температурной волны в алюминии составляет 10"4 мм. Следовательно, температурная волна за счет «горячих» электронов незначительно опережает температурную волну решетки. В висмуте же отрыв электронной температурной волны от температурной

волны решетки составляет «1мм. В контактной области «горячие» электроны проникают в контактирующую с висмутом медь, передают свой импульс и энергию «холодным» электронам меди. Это приводит к повышению энергии электронов меди.

а)

б)

Рис. 10. Распределение температуры на фронте ударной волы: а) висмут - ♦ - температура электронов, И - температура решетки; б) алюминий - ♦ - температура электронов, И — температура решетки

В результате прохождения тепловой волны через область контактов алюминий-висмут и висмут-медь возникает термоэдс. Причем в области контакта висмут-медь электрический сигнал значительно выше. Это обстоятельство объясняется особыми свойствами висмута. Число свободных электронов в висмуте сравнительно мало — 2,8-1023 на 1 м3. Этим определяется большая длина свободного пробега электрона и очень малая величина эффективной массы (л*»ФФ=0,01от, где от-масса свободного электрона). Величина свободного пробега при комнатной температуре составляет 10"6 м. В меди и алюминии число свободных электронов 0,83-1029 на 1 м3 и 1,8-1029 на 1 м3 соответственно. Эффективная масса близка к массе свободного электрона, величина свободного пробега 10"g-10"9 м. Эти особые свойства висмута являются определяющими для возникновения явления электронного «предвестника» перед фронтом ударной волны.

Когда ударная волна достигает границы алюминий-висмут в момент времени /j за время Х\ возникает электрический сигнал 45 мВ. Затем «горячие» электроны диффундируют в область холодного висмута и рассеиваются на атомах висмута. За время Т2 « 0,6 мкс происходит уменьшение электрического сигнала до нуля. Когда «горячие» электроны висмута входят в образец меди, где число электронов проводимости почти в 106 раз больше, чем в висмуте, они свой импульс передают электронам меди. На границе висмут-медь появляется электрический сигнал сравнительно большой величины - 140 мВ.

В диссертации получены выражения для определения коэффициентов абсолютной термоэдс металлов:

пгкг

5 = а -т при Г >8, ....

ЧЧ (И)

тс2кг

S = а Г1-Т при Г « в,

3qri

где 8 — температура Дебая, к — постоянная Больцмана, q — заряд электрона, Т— абсолютная температура, q - энергия Ферми.

Коэффициенты ап «и являются поправочными коэффициентами, которые отражают знак эдс и по величине согласуются с экспериментальными данными. Они получены в диссертации экспериментально.

Выражение для определения термоэдс на границе двух металлов имеет вид

г,

02)

г.

где иХг - коэффициенты абсолютной термоэдс первого и второго металлов.

В третьей главе рассмотрены принципы построения автоматизированных систем контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, реализующих методы, теоретическое и экспериментальное обоснование которых проведено во второй главе.

Рис. 11. Схема измерительного устройства с индуктивным преобразователем

Первый метод основан на электронно-инерционном и ионно-инерционном явлениях. В качестве измерительного преобразователя используется индуктивный преобразователь в высокотемпературном исполнении, позволяющий проводить измерение динамических напряжений бесконтактным способом. На рис. 11 приведена схема измерительного устройства, реализующего данный метод. Индуктивный преобразователь преобразует электромагнитное поле в электрический сигнал. В измерительном блоке проводится обработка и представление измерительной информации.

Второй метод основан на электрическом явлении возникновения термоэдс в контактной области пары металлов с разной плотно-

стью электронов проводимости (рис. 12). Измерительный преобразователь выполнен из двух пластин, жестко закрепленных с поверхностью исследуемого объекта. Пластина, контактирующая с поверхностью исследуемого объекта, выполнена из висмута или сурьмы (металлов с малой концентрацией электронов проводимости). Вторая пластина - токосъемная, выполнена из меди или другого металла с высокой концентрацией электронов проводимости. К ней подключается измерительный блок, в котором проводится обработка и представление измерительной информации. Таким образом, во втором методе измерение динамических напряжений проводится контактным способом. При низкотемпературных измерениях применяется висмут (<¿=271,4 °С), при высокотемпературных - сурьма (/^=630,5 ° С).

Рис. 12. Схема измерительного устройства с термоэлектрическим преобразователем

В том и другом методе электрические сигналы, снимаемые с измерительных преобразователей, имеют сравнительно малую мощность (напряжение от 50 до 150 мВ), поэтому необходимы высокочувствительные измерительные устройства с большим входным сопротивлением. Такими свойствами обладают электрометрические средства измерений.

\ На рис. 13 представлена функциональная схема автоматизированной системы контроля динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ, которая включает в себя измеритель-

ную схему, разработанную на основе современных электрометрических усилителей.

1 — объект контроля, 2 — измерительный преобразователь, 3 — экранированный кабель, 4 — измерительная схема на основе электрометрических усилителей, 5 — АЦП, б — микроЭВМ

Рис. 14. Функциональная схема порта, выполняющего аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразование

На рис. 14 представлена функциональная схема аналого-цифрового порта в микроЭВМ со встроенным АЦП и ЦАП для аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования сигнала.

Встроенные аппаратные и программные средства позволяют добиться снижения шума квантования. Измерительная схема содержит также фильтры с изменяемым законом фильтрации и усилите-

ли с программируемым коэффициентом усиления. В схеме порта имеется аналоговый модулятор. Реализован один метод модуляции - сигма-дельта модуляция.

МикроЭВМ позволяет записывать во внутреннее ПЗУ написанную пользователем программу, а также использовать стандартные средства подключения АЦП. В качестве источника управляющих сигналов для активации АЦП и задания его параметров можно использовать программу, записанную в персональном компьютере (ПК), передающую и получающую сигналы через стандартные порты ПК. В данном случае преимуществом использования микроэвм является параллельная работа с центральным процессором. В этом случае микроЭВМ является сопроцессором, разгружающим центральный процессор и ускоряющим его работу по обработке сигналов. В измерительной схеме используется промежуточное устройство хранения данных, которое позволяет их сохранить в случае какого-либо сбоя при передаче данных.

элементом: а — волноводом; б — металлом трубопровода;

1 — пьезоэлемент, 2 - протектор, 3 — волновод, 4 — защитный наконечник, 5 — стенка трубопровода .

Разработанные системы котроля предназначены для исследования динамических напряжений в металле в процессе работы оборудования ЯЭУ, т.е. в условиях высоких температур. При этом температура при нестационарных режимах работы, остановах, в том числе аварийных, изменяется в широких пределах. А динамические напряжения и возникают, главным образом, при нестационарных режимах.

В связи с этим актуальной задачей является компенсация температурной погрешности систем автоматизированного контроля. Традиционные измерительные преобразователи температуры (термометры сопротивления и термопары) для решения этой задачи не подходят, т.к. имеют высокую инерционность. Динамические же процессы происходят за доли секунды. В диссертации для компенсации температурной погрешности разработаны безынерционные высокотемпературные ультразвуковые термометры. Их инерционные свойства определяются частотой следования импульсов, которая составляет 1-5 МГц.

Разработана методика расчета ультразвуковых термометров, в которой для определения резонансной частоты ультразвукового термометра вводится понятие «акустическая длина», которая равна отношенйю длины составных частей ультразвукового термометра к скорости звука в них. Для ультразвукового термометра, в котором термочувствительным элементом является волновод (рис. 15, а), резонансная частота определяется выражением

/ „_!_, (13)

| ^пр ! К К

Спр С. (О С„

где I - длина элемента конструкции преобразователя, с-скоростъ звука в нем.

Для ультразвукового термометра, в котором термочувствительным элементом является металл по толщине трубопровода (рис. 15, б):

Л =

1 (И)

к.+Ь*.+Ь.++

С„ С„„ с. с„ с,

Проведен анализ радиационной стойкости элементов систем автоматизированного контроля. Показано, что пьезоэлектрические преобразователи имеют высокую радиационную стойкость. Низкую радиационную стойкость имеют полупроводниковые приборы. В связи с этим они должны быть расположены на значительном расстоянии от места контроля и, соответственно, от измерительного преобразователя. При необходимости электронный блок должен быть помещен в защитный корпус.

Четвертая глава посвящена разработке ультразвуковой автоматизированной системы контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости.

В диссертации представлена новая методология нелинейного эффекта акустоупругости, в которой коэффициенты Мурнагана уравнения акустоупругости определяются независимым методом по результатам экспериментов. Представленная методология позволяет повысить точность и достоверность контроля по сравнению с методологией, использованной в предыдущих работах.

Нелинейный эффект акустоупругости заключается в том, что скорость поляризованных сдвиговых или поперечных волн зависит от величины напряжений твердого тела и направления распространения волн. Описание эффекта акустоупругости проводится уравнениями нелинейной механики с помощью упругого потенциала Мурнагана Ф:

где е

дх1 дхк дх, )

^ с

Ф=ф0 +-Е* +ц4 + коэффициен-

ты Ляме; а, Ь и с — упругие постоянные третьего порядка (коэффициенты Мурнагана); «(— вектор смещения.

Из выражения (15) получается зависимость тензора напряжений от тензора деформации:

аа = Ъф,к+2\хи1к + агфл+фм„иа+А *)+ . (16)

Из условий существования нетривиального решения полученной однородной системы алгебраических уравнений выводятся уравнения для определения скорости распространения упругих волн в произвольном направлении, когда тело предварительно нагружено в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Уравнения для скорости распространения упругих волн в направлении оси л: имеют вид

1 _____. \ ./_. . U. ЬаЪ .

ЗАГр1 v v 22 "/J ЗКр (18)

cf Г

+. + )(<* 11 + ° 22 2Хст °з ]+ ,

С*, = el, + ^А-^х + )-^ + сг;,)]+ (1

-[(Л. + 2цХаГ, + в Ь )- 2*в ]+ 2ÍL,

12 А-цр "-'V-" —" р

где С^ - продольная скорость в направлении оси х, Сш и С(от -

поперечные скорости в направлении оси х, поляризованы по оси .у и оси г, К-модуль всестороннего сжатия.

Из данной системы уравнений по измеренным скоростям ультразвука и при известных коэффициентах Мурнагана а, Ъ, с определяются нормальные напряжения Коэффициенты Мурнагана определяются из тех же уравнений (17)-(19) по измеренным скоростям ультразвука и заданным напряжениям. Такой подход нельзя считать правильным. Коэффициенты Мурнагана должны быть определены независимым методом, например, из уравнений типа (16), связывающих тензор напряжения с тензором деформаций.

В настоящее время накоплен большой объем экспериментального материала по влиянию напряжений на деформацию металла. При описании деформации при всестороннем сжатии используется уравнение Мурнагана

'-■йКЧ- (20)

где р - давление сжатия, К — модуль всестороннего сжатия, К' — показатель степени, У0 и V - объемы при нулевом давлении и при давлении р.

Показатель степени К' для металлов изменяется от 2 до 20. При сопоставлении теоретического уравнения (15) с экспериментальным (20) определяли границы применимости уравнения (15). Кроме того, раскладывая уравнение (20) в ряд по степеням тензора деформации, получили дополнительное уравнение для определения упругих постоянных третьего порядка.

Рис. 16. Функциональная схема ультразвуковой автоматизированной системы контроля

На рис. 16 приведена функциональная схема ультразвуковой автоматизированной системы контроля статических напряжений.

На рис. 17 показана система крепления и перемещения измерительных преобразователей на контролируемом трубопроводе.

Для проведения экспериментов были разработаны специальные экспериментальные стенды, позволяющие создавать в металле трубопроводов статические и динамические напряжения, а также

стенды для исследования закономерности передачи энергии ударной волны, возникающей в теплоносителе, в металл трубопровода.

Рис. 17. Система контроля статических напряжений в металле трубопроводов: 1 — шток; 2 — блок измерительных преобразователей; 3 — шаговый двигатель; 4 — колеса; 5 - контролируемый трубопровод

В диссертации представлено теоретическое и экспериментальное обоснование методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях в металле при ударных воздействиях теплоносителя, которые позволяют проводить контроль напряжений в процессе работы ЯЭУ. Результаты исследований представляют собой основу нового научного направления в области технической диагностики ЯЭУ.

Вместе с тем в диссертации решена научная проблема создания автоматизированных систем контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ на основе электрических явлений в металлах при ударных воздействиях теплоносителя и ультразвуковых автоматизированных систем контроля статических напряже-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ний до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости.

В процессе теоретических и экспериментальных исследований решены следующие задачи.

1. Проведен анализ гидравлических и тепловых ударных воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ и особенностей распространения ударных волн и физических процессов в металлах при ударных воздействиях теплоносителя, позволивший обосновать принципиальную возможность создания методов контроля динамических напряжений, основанных на электрических явлениях в металлах при ударных нагрузках теплоносителя.

3. Проведено теоретическое и экспериментальное обоснование бесконтактного метода контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанного на электронно-инерционном и ионно-инерционном явлениях в металлах при ударных нагрузках.

4. Установлена неизвестная ранее закономерность возникновения термоэдс в контактной области пары металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках, на основании которой получен контактный метод контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.

5. Разработаны автоматизированные системы контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ с контактными и бесконтактными измерительными преобразователями на основе электрических явлений в металлах при ударных воздействиях теплоносителя с применением электрометрических средств обработки измерительной информации.

6. Разработана ультразвуковая автоматизированная система контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости, в которой использована уточненная методология применения эффекта акустоупругости.

7. Разработана методика расчета безынерционных высокотемпературных ультразвуковых термометров для коррекции температурной погрешности автоматизированных систем контроля.

8. Рассмотрены вопросы радиационной стойкости элементов автоматизированных систем контроля динамических и статических напряжений.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Катаев Ю.Г., Трофимов А.И., Трофимов М.А. Об электронно-инерционном эффекте при механическом нагружении металлов.-СО РАН, «Прикладная механика и теоретическая физика», 1995, т.Зб, №5.-С.181-184.

2. Катаев Ю.Г., Трофимов А.И., Трофимов М.А. Об инерционном эффекте в пьезоэлектрике.-Материалы международной конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектроники», Ростов-на-Дону, 1995. — С.101—105.

3. Катаев Ю.Г., Трофимов М.А., Кирсанов Г.Б. и др. Об эффекте наведенных зарядов при деформации металлов. /Материалы международной конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектроники», Ростов-на-Дону, 1995. - С. 105-109.

4. Перехрест Ю.Н., Сальников Н.Л., Трофимов М.А. Информационно-измерительная система для исследования датчиков контроля технологических параметров АЭС // Известия вузов. Ядерная энергетика. -1997. - №4. - С. 12-18.

5. Перехрест Ю.Н., Сальников Н.Л., Трофимов М.А. Автоматизированная система исследования параметров пьезоэлектрических преобразователей.-Материалы международной научно-практической конференции «Пьезотехника-97», Обнинск, 1997. -С.113—118.

6. Перехрест Ю.Н., Сальников Н.Л., Трофимов М.А. Автоматизированная система исследования параметров измерительных преобразователей // Сборник научных трудов кафедры АКиД.-Обнинск: ИАТЭ, 1998. - С.161-165.

7. Катаев Ю.Г., Трофимов М.А. Инерционный эффект в пьезо-электрике // Сборник научных трудов кафедры АКиД.-Обнинск: ИАТЭ, 1998. - С. 53-60.

8. Виноградов С.А., Минин С.И., Трофимов М.А. Автоматизированная система ультразвукового контроля твердости и напряженного состояния металла технологических каналов ядерных ус-

тановок II Сборник научных трудов кафедры АКиД.-Обнинск: ИАТЭ, 1998.-С. 121-127.

9. Курленя М.В., Ткач Х.Б., Трофимов М.А. Наведенные заряды при деформации металла // Сборник научных трудов кафедры АКиД. -Обнинск: ИАТЭ, 1998.-С.128-131

10. Белозеров В.И., Виноградов CA., Трофимов М.А. и др. Исследование зависимости температуры стенки технологического канала от величины зазора между ТК и графитом // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 1999. - №2. - С. 71-83.

11. Трофимов М.А. Ультразвуковой метод контроля напряженного состояния технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК на основе эффекта акустоупругости // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 1999. - №4. - С. 16-21.

12. Минин С.И., Трофимов М.А. Ультразвуковая система контроля напряженного состояния металла технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК. /Труды международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения», Ростов-на-Дону, 1999. -С. 135-144.

13. Виноградов С.А., Трофимов М.А. Ультразвуковые термометры в системах диагностики технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК. /Труды международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения», Ростов-на-Дону, 1999. - С. 199212.

14. Виноградов С.А., Радченко Г.В., Трофимов М.А. и др. Ультразвуковая автоматизированная система диагностики технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК с позиционным электроприводом. /Труды международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения», Ростов-на-Дону, 1999. - С. 185-198.

15. Трофимов М.А., Чусов И.А., Шевцов И.А. и др. Применение ультразвуковых термометров для измерения зазора между технологическим каналом и графитом реактора РБМК-1000. /Труды международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения», Москва, 2000. - С. 23-28.

16. Зильпер A.A., Минин С.И., Трофимов М.А. и др. Ультразвуковая система контроля напряженного состояния металла технологических каналов энергетических ядерных реакторов типа РБМК. /Труды международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения», Москва, 2000. - С. 225-234.

17. Пашков С.П., Трофимов М.А., Чусов И.А. и др. Экспериментальное исследование температурных полей на внутренней поверхности технологического канала ядерного реактора типа РБМК методом термосканирования // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2000.-№3.-С. 103-114.

18. Зильпер A.A., Минин С.И., Трофимов М.А. и др. Автоматизированная система контроля напряженного состояния металла технологических каналов в районе переходников сталь-цирконий энергетических ядерных реакторов типа РБМК // Известия вузов. Ядерная энергетика. -2000. - №4.-С. 4-9.

19. Минин С.И., Трофимов М.А., Шеверденок К.В. и др. Автоматизированная система контроля напряженного состояния технологического оборудования энергетических ядерных реакторов типа РБМК / Сборник докладов международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения», Тверь, 2002. - С.216-219.

20. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Бесконтактный метод измерения напряженного состояния металлов конструкций АЭС на основе явления возникновения эдс при ударных нагрузках И Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2003. - №2. - С. 3-14.

21. Трофимов А.И., Некрасов Е.В., Трофимов М.А. Автоматизированная система контроля напряженного состояния элементов конструкций ЯЭУ при ударных нагрузках // Известия вузов. Ядерная энергетика-2003.-№2. - С. 15-19.

22. Каленишин М.Г., Минин С.И., Трофимов М.А. и др. Акустический метод измерения напряженного состояния главных циркуляционных трубопроводов АЭС с реакторами типа ВВЭР // Известия вузов. Ядерная энергетика-2003.-№3.— С.14-19.

23. Трофимов А.И., Минин С.И., Трофимов М.А. Методы контроля напряженного состояния элементов конструкций АЭС и

ТЭС. /Сборник трудов международной научно-практической конференции «Ресурсоэнергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов».- Нижневолжск, 2004.-С. 10-18.

24. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Анализ распределения температуры во фронте ударной волны в металлах //Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2004. - №1. - С. 32-38.

25. Трофимов А.И., Трофимов М.А. Бесконтактные методы исследования напряженного состояния элементов конструкций АЭС при ударных нагрузках - М.: Энергоатомиздат. 2004.-304 с.

26. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В .В. Контроль напряженного состояния элементов конструкций АЭС на основе возникновения в них температурного поля при ударных нагрузках //Атомная энергия, 2004, т. 96, вып. 3. - С. 199-205.

27. Трофимов А.И., Минин С.И., Трофимов М А. Методы контроля и снятия напряжений в основном металле и сварных соединений конструкций АЭС - М.: Энергоатомиздат, 2005. - 272 с.

28. Трофимов М.А. Методы контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.- М.: Энергоатомиздат. 2005. -203 с.

29. Трофимов А.И., Виноградов С.А., Трофимов М.А. Патент на изобретение № 2170959 от 20.07.01 г. «Способ контроля зазора между технологическим каналом и графитовой кладкой реактора типа РБМК».

30. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Диплом на открытие № 236 «Закономерность возникновения эдс в контактной области пары металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках». По заявке № А-281 от 16.09.2003.

Компьютерная верстка М.А.Трофимов

ЛР № 020713 от 27.04.1998

Подписано к печати 23.0?. Ой. Формат бумаги 60x84/16

Печать ризограф. Бумага МВ Заказ № Тираж 100 экз. Печ. л. 2,25 Цена договорная

Отдел множительной техники ИАТЭ 249035, г. Обнинск, Студгородок, 1

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Трофимов, Максим Адольфович

Введение.

Глава 1. Исследование механизма динамических воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ.

1.1. Обзор состояния проблемы контроля динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ.

1.2. Анализ гидравлических и тепловых ударных взаимодействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ.

1.3. Механизм передачи волновой энергии и физические процессы в металле элементов конструкций ЯЭУ при ударных воздействиях теплоносителя.

1.4. Выводы.

Глава 2. Теоретическое обоснование и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.

2.1. Метод, основанный на электронно-инерционном и ионно-инерционном явлениях в металлах при ударных нагрузках.

2.2. Метод, основанный на явлении возникновения термоэдс в паре металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках.

2.3. Выводы.

Глава 3. Принципы построения автоматизированных систем контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.

3.1. Функциональные схемы автоматизированных систем контроля динамических напряжений.

3.2. Устройства формирования сигналов измерительных преобразователей на основе электрометрических средств измерений.

3.3. Информационно-вычислительное устройство обработки и представления измерительной информации.

3.4. Метрологические характеристики автоматизированных систем контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.

3.5. Выводы.

Глава 4. Принципы построения ультразвуковых автоматизированных систем контроля статических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости.

4.1. Обоснование применения ультразвукового метода контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ на основе эффекта акустоупругости.

4.2. Функциональная схема ультразвуковой автоматизированной системы контроля.

4.3 Информационно-вычислительное устройство обработки и представления измерительной информации.

4.4. Экспериментальные исследования систем контроля напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ.

4.5. Метрологические характеристики ультразвуковой системы контроля статических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.

4.6. Механизмы перемещения измерительных преобразователей автоматизированных систем контроля напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ.

4.7. Выводы.

Введение 2006 год, диссертация по энергетике, Трофимов, Максим Адольфович

Актуальность темы. Ядерные энергетические установки (ЯЭУ) по назначению и технологическому принципу действия практически не отличаются от традиционных тепловых электростанций. Одной из основных отличительных особенностей ЯЭУ является необходимость обеспечения безопасности на всех этапах жизненного цикла. Важнейшей составляющей системы безопасности ЯЭУ является техническая диагностика, выполняющая функции контроля состояния оборудования. Разработка новых методов диагностики является основным резервом повышения безопасности ЯЭУ. Особенно важной задачей является контроль напряженного состояния металла элементов конструкций ЯЭУ. Контроль напряженного состояния ме1алла относится к разряду ранней диа1ностики, когда разрушения целостности металла еще не произошло Измерение напряжений позволяет предсказывать области металла, близкие к разрушению.

Особую опасность представляют динамические напряжения в металле элементов конструкций ЯЭУ, которые возникают в результате гидравлических ударов при работе запорной и регулирующей аппаратуры, изменения температуры, возбуждения акустических колебаний в теплоносителе. Если потоки теплоносителя ограничены неподвижными поверхностями, возникают крупные локальные вихреобразования. Они формируются также при резком изменении величины или направления скоростей течения. Локальные вихреобразования являются источником ударных пульсаций давления с амплитудой (3-5)-10"2 МПа и частотой от 1,0 до 40 Гц. Наиболее опасными являются взаимодействия теплоносителя и элементов конструкций ЯЭУ в резонансной области колебаний. Даже кратковременное наличие резонансных колебаний элементов конструкций ЯЭУ приводит к разрушению металла

В настоящее время на ЯЭУ с реакторами ВВЭР установлены системы виброшумовой диагностики фирмы «Сименс» и отраслевого диагностического Центра «Диапром». Они предназначены для контроля вибрации шахты активной зоны, ТВС, корпуса реактора и свободно закрепленных участков циркуляционного трубопровода первого контура. По параметрам вибрации можно косвенно судить о динамических напряжениях в металле. Однако динамические напряжения в металле жестко закрепленных конструкций не сопровождаются вибрацией. Предложенные в диссертации методы позволяют проводить прямое измерение динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ при ударных воздействиях теплоносителя.

В экспериментальной практике для контроля динамических напряжений применяется метод тензометрии. Однако он позволяет контролировать деформацию только поверхностного слоя мегалла. При ударных воздействиях теплоносителя и при резонансных взаимодействиях теплоносителя и элементов конструкций ЯЭУ возникает необходимость контроля напряжений в объеме металла по толщине стенки циркуляционных фубопроводов или других элементов конструкций. Эту задачу можно решить только с помощью методов, предложенных в диссертации.

Цель работы

Целью работы является обоснование, теоретические и экспериментальные исследования меюдов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях в металлах при ударных воздействиях теплоносителя, и разработка реализующих их автоматизированных систем.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: анализ гидравлических и тепловых ударных воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ и физических процессов в металле элементов конструкций ЯЭУ при ударных воздействиях теплоносителя; теоретическое обоснование и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях в металле при ударных нагрузках: электронно-инерционном, ионно-инерционном и явлении возникновения термоэдс в контактной области двух металлов с разной плотностью электронов проводимости; разработка автоматизированных систем контроля динамических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ, реализующих данные методы; разработка ультразвуковой автоматизированной системы контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ до и после динамических воздействий теплоносителя на основе эффекта акустоупругости.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

Заключение диссертация на тему "Теоретические и экспериментальные исследования методов контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ, основанных на электрических явлениях, возникающих в металлах при ударных воздействиях теплоносителя"

4.7. Выводы

1. Проведены теоретические и экспериментальные исследования ультразвукового метода контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ на основе эффекта акустоупругости.

2. Получена уточненная методология применения эффекта акустоупругости для контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ.

3. Разработана ультразвуковая автоматизированная система контроля статических напряжений в металле элементов конструкций ЯЭУ на основе эффекта акустоупругости.

4. Разработаны алгоритмы и программы обработки измерительной информации и перемещения измерительных преобразователей.

5. Разработаны механизмы перемещения измерительных преобразователей автоматизированных систем контроля по внешней поверхности циркуляционных трубопроводов ЯЭУ и по внутренней поверхности технологических каналов ядерных реакторов РБМК-1000.

6. Разработаны специализированные стенды для исследования напряжений в металле при одноосном нагружении и нагружении внутренним давлением.

Заключение

В процессе теоретических и экспериментальных исследований решены следующие задачи.

1. Проведен анализ гидравлических и тепловых ударных воздействий теплоносителя на элементы конструкций ЯЭУ и особенностей распространения ударных волн и физических процессов в металлах при ударных воздействиях теплоносителя, на основе которого обоснована принципиальная возможность создания методов контроля динамических напряжений, основанных на электрических явлениях в металлах при ударных нагрузках теплоносителя.

Библиография Трофимов, Максим Адольфович, диссертация по теме Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

1. Конструкции и методы расчета водо-водяных энергетических реакторов // Н.А. Махутов, В.В. Стекольников, К.В. Фролов и др. -М.: Наука, 1987.- 232 с.

2. Прочность и ресурс водо-водяных энергетических реакторов // Н.А. Махутов, В.В. Стекольников, К.В. Фролов и др. -М.: Наука, 1988. -311 с.

3. Экспериментальные исследования деформаций и напряжений в водо-водяных энергетических реакторах // Н.А. Махутов, К.В. Фролов, В.В. Стекольников и др. -М.: Наука, 1990. -296 с.

4. Модельные исследования и натурная тензометрия энергетических реакторов // Н.А. Махутов, К.В. Фролов, Ю.Г. Драгунов и др. -М.: Наука, 2001.-294 с.

5. Несущая способность парогенераторов водо-водяных энергетических реакторов // Н.А. Махутов, Ю.Г. Драгунов, К.В. Фролов и др.-М.: Наука, 2003.-400 с.

6. Динамика и прочность водо-водяных энергетических реакторов // Н.А. Махутов, Ю.Г. Драгунов, К.В. Фролов и др. -М.: Наука, 2004.-440 с.

7. Гетман А.Ф., Козин Ю.Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления. -М.: Энергоатомиздат, 1997.-288 с.

8. Трофимов А.И., Балдин В.Д. Григорьев М.В. Диагностика и ремонт конструкций активной зоны энергетических ядерных реакторов РБМК-1000. -М.: Энергоатомиздат, 2003.- 368 с.

9. Рассохин Н.Г., Мельников В.Н. Парогенераторы, сепараторы и пароприемные устройства. -М.: Энергоатомиздат, 1985.- 80 с.

10. Дайчик М.Л., Михалев 10.К., Пригоровский Н.И. и др. Тензометрические исследования натурной конструкции корпуса реактора //

11. Сб. «Исследование и расчет напряжений в деталях машин и конструкциях». М.: -Наука, 1966. С. 56-92.

12. Борткевич В.И., Михалев Ю.К, Пригоровский В.И. и др. Натурные исследования напряжений в корпусах реакторов атомных станций // Сб. «Исследование температурных напряжений». -М.: Наука, 1972. С. 176-182.

13. Von D. Knodler und R. Ruf Erlangen. Schwingungsuntersuchungen an den Kerneinbanten des KWO, Atomwirschaft, Nowember, 1968.-312 p.

14. R. Evenersel, M. Fabis, J. Samson, A. Simon. Internal structures of the reactor in the Arbennes Nuclear Power Plant. ACEC Review, 1969, №2.

15. Эксплуатация реакторных установок Нововоронежской АЭС// Ф.Я. Овчинников, Л.М. Воронин, С.Н. Самойлов и др.-М.: Атомиздат, 1972.-164 с.

16. Данченко Б.Н., Пригоровский Н.И Исследование напряжений в главных циркуляционных трубопроводах Нововоронежской атомной электростанции // Сб. «Исследование температурных напряжений».-М.: Наука, 1972.-С. 183-208.

17. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Усанов А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР // Под ред. А.А. Абагяна.-М.: Энергоатомиздат, 2004334 с.

18. Абрамов В.В., Валыионок Л.С., Додонов В.А. и др. Динамические напряжения в элементах конструкций, работающих в потоках жидкости// Сб. «Экспериментальные исследования и расчет напряжений в конструкциях» -М.: Наука, 1975. С. 149-160.

19. Данченко Б.Н. Измерение с помощью тензодатчиков вибрации трубок малого диаметра в потоке жидкости // Сб. «Исследование и расчет напряжений в деталях машин и конструкциях». ~М.: Наука, 1966.-С. 93-97.

20. Дайчик М.Л., Пригоровский Н.И., Хуршудов Г.Х. Методы и средства натурной тензометрии М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

21. Экспериментальная механика: В 2-х кн.: Книга 1. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси.- М.: Мир, 1990. 616 с.

22. Экспериментальная механика: В 2-х кн.: Книга 2. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси М.: Мир, 1990 - 552 с.

23. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник// В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филиппов и др, / Под ред. В.В. Клюева.-М.: Машиностроение, 1995.-488 с.

24. Дорофеев A.J1. Индукционная структуроскопия.-М.: Энерия, 1973.- 176 с.

25. Абакумов А.А., Абакумов А.А. (мл.). Магнитная диагностика газонефтепроводов.-М.: Энергоатомихдат, 2001. -440 с.

26. Дубов А.А. Диагностика котельных труб с использованием магнитной памяти металла.-М.: Энергоатомиздат, 1995. -112 с.

27. Дубов А.А., Дубов Ал.А., Колокольников С.М. Метод магнитной памяти металла и приборы контроля.-М.: Изд-во «Тиссо», 2003. -320 с.

28. Дубов А.А., Демин Е.А., Миляев А.И. Опыт контроля напряженно-деформированного состояния газопроводов с использованием метода магнитной памяти металла // Контроль. Диагностика, №4, 2002.- С. 53-56

29. Трофимов М.А. Ультразвуковой метод контроля напряженного состояния технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК на основе эффекта акустоупругости // Известия вузов. Ядерная энергетика. 1999 №4.-С. 16-21.

30. Каленишин М.Г., Минин С.И., Трофимов М.А. и др. Акустический метод измерения напряженного состояния главных циркуляционных трубопроводов АЭС с реакторами ВВЭР // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2003, №3.-С. 14-19.

31. Блискингхофф P.JL, Эшли X., Харфмэн P.JL Аэроупругость. -М.: Изд-во иностр. лит., 1958.- 799 с.

32. Белоцерковский С.М., Ништ К.И. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью.-М.: Наука, 1978.-352 с.

33. Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа (задачи аэроупругости).-М.: Наука, 1978.-336 с.

34. Алямский М.И. Расчет автоколебаний труб теплообменных аппаратов / Энергомашиностроение. 1975, №3.- с. 33-35.

35. Жукаускас А., Улинскас Р., Катикас В. Гидродинамика и вибрации обтекаемых пучков труб. -Вильнюс: Мокслас, 1984.-312 с.

36. Махутов Н.А., Каплунов С.М., Прусс JI.B. Вибрации и долговечность судового энергетического оборудования.-Л.: Судостроение, 1985.-300 с.

37. Аронович Г.В., Картвелишвили Н.А., Любимцев Я.К. Гидравлический удар и уравнительные резервуары.-М.:Наука, 1968-247с.

38. Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах.-М.: Энергоатомиздат, 1981.-248 с.

39. Динамика удара // Пер. с англ. Под ред. С.С. Григоряна.-М.: Мир, 1985.-332 с.

40. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика.-М.: Стройиздат, 1965. -362 с.

41. Динамика конструкций гидроаэроупругих систем/ Фролов К В., Махутов Н.А., Каплунов С.М. и др .// Под ред. С.М. Каплунова и JI.B. Смирнова. Ин-т Машиноведения им. Благонравова.-М.: Наука, 2002.-398 с.

42. Griffin О.М., Skop R.A., Koopman G.H. The vortex exigent resonant vibration of circular cylinders // Journal sound and Vibration. 1973. Vol. 31(2).-P. 235-249.

43. Chen S.S. Vibration of nuclear bundles // Nucl. Eng. and Des. 1975. Vol. 35.-P. 399-422.

44. Chen S.S. Guideliness for the instability from velocity of tube arrays in cross flow // J. Sound and Vibr. 1984. Vol. 93, N3.- P. 419-433.

45. Sarpkaya T. Vortex-induced oscillations // J. Appl. Mech. 1979. Vol. 46, June.-P. 235-249.

46. Paidonssis M.P. The dynamical behavior of cylindrical structures in axial flow. Annals of Nucl. See. and Eng. 1975. Vol. 1- P. 83-106.

47. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубках // В.А. Мамаев, Г.Э. Одишария, Н.И. Семенов, А.А. Точигин.-М.: Наука, 1969.-208 с.

48. Кутателадзе С.С., Накоряков В.Е. Теплообмен и волны в газожидкостных системах. -Новосибирск: Наука, 1984.-301 с.

49. Федорович Е.Д., Фокин Б.С., Аксельрод А.Ф., Гольдберг Е.Н. Вибрации элементов оборудования ЯЭУ.-М.:Энергоатомиздат, 1989-168 с.

50. Проскуряков К.Н. Автоколебания в одиночном парогенери-рующем канале // Теплоэнергетика, 1965, №3.-С. 75-77.

51. Проскуряков К.Н. Теплогидравлическое возбуждение колебаний теплоносителя во внутрикорпусных устройствах ЯЭУ.-М: МЭИ, 1984.-70 с.

52. Проскуряков К.Н. Использование виброакустических шумов для диагностики технологических процессов в АЭС. -М.: МЭИ, 1999.-68 с.

53. Голдсмит В. Удар. Пер. с англ. // Под ред. М.С. Лужиной и О.В. Лужина. -М.: Стройиздат, 1965.- 448 с.

54. Орленко Л.П. Поведение материалов при интенсивных динамических нагрузках.-М.: Машиностроение, 1964.-250 с.

55. Бекренев А.Н., Эпштейн Г.Н. Последеформационные процессы высокоскоростного нагружения.-М.: Металлургия, 1992.-160 с.

56. Таборкин Г.Я. Динамика взаимодействия соударяемых тел.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.-380 с.

57. Трофимов М.А. Методы контроля динамических напряжений в элементах конструкций ЯЭУ.-М.: Энергоатомиздат, 2005.-204 с.

58. Stepanov A.W. Zs. Phys., 1, 1933.-P. 560.

59. Урусовская A.A. Электрические эффекты, связанные с пластической деформацией ионных кристаллов // УНФ, 96, 1968.- С. 39-60.

60. Иванов А.Г., Минеев В.Н., Новицкий Е.З., Янов В.А., Безруков Г.И. Об аномальной поляризации хлористого натрия при ударном нагружении // Письма ЖЭТФ, 2, 1965. С. 296.

61. Иванов А.Г., Новицкий Е.З., Минеев В.Н., Лисицын Ю.В., Тюняев Ю.Н., Безруков Г.И. Поляризация щелочно-галлоидных кристаллов при ударном нагружении //ЖЭТФ, т. 53, 1967. С. 41-48.

62. Минеев В.Н., Тюняев Ю.Н., Иванов А.Г., Новицкий Е.З., Лисицын Ю.В. Поляризация щелочно-галлоидных кристаллов при ударном нагружении //ЖЭТФ, т. 53, 1967.-С. 1242-1248.

63. Linde R.K., Murri W.J., Doran D.G. Shock-Jounced Electrical Polarization of Alkali Hal-ides //J. Appl. Phys., 37, 1966. P. 2527.

64. Eichelberger R.I., Hauver G.E. Solid State Transducers for Recording of Intense Pressure Pulses 11 Collog. Internat. Centre nat. rech. Scient., 109, 1962.-P. 364.

65. Hauver G.E. Shock-Induced Polarization in plastics. II. Experimental study of Plexiglas and polystyrene //J. Appl. Phys., 7.36, 1965. P. 2113.

66. Минеев B.H., Иванов А.Г. Э.Д.С., возникающая при ударном сжатии вещества // УФН, 119, 1976. С. 75-109.

67. Зельдович Я.Б. Э.Д.С., возникающая при распространении ударной волны по диэлектрику// ЖЭТФ, 1967, 53. С. 237-243.

68. Allison F.E. Shock-Induced Polarization in Plastics // I. Theory. J. Appl. Phys., 1965, vol. 36. P. 2111.

69. Иванов А.Г., Лисицын Ю.В., Новицкий Е.З. Задача о поляризации диэлектриков при ударном нагружении //ЖЭТФ, 54, 1968. С. 285-291.

70. Tolman R., Stewart Т., Phys. Rev., 8.1916.— P. 164.

71. Barnett S.J. Gyromagnetic and electroninertia effects/ / Rev. Mod. Phys., 1935, 7.-P. 129.

72. Darwin C.G. The Inertia of Electrons in Metals // Proc. Roy. Soc. 1936, v. 154.-P. 61-66.

73. Brown S., Barnett S.J. Carriers of electricity in metals exhibiting positive Hall effects // Phys. Rev., 1952, 87. P. 601.

74. Гинзбург В.Л. Электронно-инерционные опыты с металлами и эффект Холла // Сб. «Памяти А.А. Андронова». М.: АН СССР, 1955. -С. 622-627.

75. Гинсбург В.Л., Коган 1JLI.M. Об электронно-инерционных опытах // ЖЭТФ, 1977, т. 61, вып. 3(9). С. 1177-1 180.

76. Цидильковский И.М. Электроны и дырки в поле сил инерции // Усп. Физ. наук, 1975, т. 115, вып. 2. С. 321-331.

77. Катаев Ю.Г., Трофимов А.И., Трофимов М.А. Об электронно-инерционном эффекте при ударном нагружении металлов // Прикладная механика и техническая физика. СО АН СССР, 1995, т. 36, № 5 С. 182-184.

78. Катаев Ю.Г., Трофимов А.И., Трофимов М.А. Наведенные заряды при деформации металла // Сборник научных трудов кафедры АКиД, -Обнинск: ИАТЭ, 1998.-С. 121-128.

79. Катаев Ю.Г., Кирсанов Г.Б., Трофимов М.А. и др. Об эффекте наведенных зарядов при деформации металла // Материалы международной конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектроники». Ростов-на-Дону, 1995.-С. 105-109.

80. Катаев Ю.Г., Новиков С.А., Синицын В.А. Исследование динамических диаграмм растяжения титана и меди при взрывном нагружении с помощью электронно-инерционного метода // Проблемы прочности, 1980, № 1. С. 75-77.

81. Злобин A.M., Катаев Ю.Г., Новиков С.А. О генерации электрических сигналов в упругих волнах, распространяющихся в металлических стержнях // ПМТФ, 1981, № 2. С. 108-112.

82. Стихановский Б.Н. О возникновении электрического тока при ударе по металлическим и полупроводниковым телам // Известия СО АН СССР, серия технических наук, 1973, выпуск 8, №2. С. 60-65.

83. Альтшуллер Л.В. Применение ударных волн в физике высоких давлений // УФН, 1965, 85 С. 197-258.

84. Трофимов А.И., Трофимов М.А. Бесконтактные методы исследования напряженного состояния элементов конструкций АЭС при ударных нагрузках М.: Энергоатомиздат, 2004.-300 с.

85. Трофимов А.И., Минин С.И., Трофимов М.А. Методы контроля напряженного состояния элементов конструкций АЭС и ТЭС. / Трудымеждународной конференции «Ресурсосбережение и энергетическая безопасность». Нижневолжск, 2004,- С. 10-14.

86. Трофимов А.И. Пьезоэлектрические измерительные преобразователи.- Томск: Изд-во ТГУ, 1982.-272 с.

87. Катаев Ю.Г., Трофимов А.И., Трофимов М.А. Об ионно-инерционном эффекте в пьезоэлектрике // Труды международной конференции «Пьезотехника-95», Ростов-на-Дону, 1995, т. 1. С. 101-109.

88. Кашаев Ю.Г., Трофимов М.А. Инерционный эффект в пьезоэлектрике // Сборник научных трудов кафедры АКиД ОИАТЭ-Обнинск: ИАТЭ, 1998-С. 53-60.

89. Алексеев О.Г., Лазарев С.Г., Приемский Д.Г. К теории электромагнитных эффектов, сопровождающих динамическую деформацию металлов // ПМТФ, 1984, №4- С. 145-147.

90. Трофимов А.И., Минин С.И., Трофимов М.А. Методы контроля и снятия напряжений в основном металле и сварных соединений конструкций АЭС.- М.: Энергоатомиздат, 2005 270 с.

91. О.И. Бужинский, С. В. Самылов. Экспериментальное определение температуры на границе раздела медь-никель с помощью термоэдс.// ЖЭТФ 1969, т. 11, №10.-С. 25-27.

92. С.А. Бордзиловский, С.В. Караханов. Параметры источника эдс ударно-сжатой пары медь-никель//ЖТФ 1973, т. XLIII, вып. 9, 1979.-1985с.

93. Иванов А.Г., Минеев В.Н., Новицкий Э.З. и др. Диффузия заряженных носителей через фронт ударной волны в висмуте // Письма в ЖЭТФ, 1868, №6,-С. 191-194.

94. Дербас А.А., Нестеренко В.Ф., Ставер A.M. О тепловой волне перед фронтом ударной волны в металлах //ФГВ, 1972, вып. 8, № 2.-С. 311-314.

95. Нестеренко В.Ф., Ставер A.M., Стырон Б.К. О диффузии электронов через фронт ударной волны в металлах // ФГВ, 1973, вып. 9, №3. С. 433-436.

96. Нестеренко. В.Ф. О тепловой волне при ударном нагружении висмута// ФГВ № 4,1973. С. 572-575.

97. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Диплом на открытие №236 «Закономерность возникновения эдс в контактной области пары металлов с разной плотностью электронов проводимости при ударных нагрузках». По заявке №А-281 от 16.09.2003.

98. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Бесконтактный метод измерения напряженного состояния металлов конструкций АЭС на основе явления возникновения эдс при ударных нагрузках // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2003. - №2. - С. 3-14.

99. Трофимов А.И., Некрасов Е.В., Трофимов М.А. Автоматизированная система контроля напряженного состояния элементов конструкций ЯЭУ при ударных нагрузках // Известия вузов. Ядерная энергетика.-2003,-№2.-С. 15-19.

100. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Контроль напряженного состояния элементов конструкций АЭС на основе возникновения в них температурного поля при ударных нагрузках // Атомная энергия, 2004, т. 96, вып. 3. С 199-205.

101. Ф. Блат. Физика электронной проводимости в твердых телах.-М.: Мир. 1971.-470 с.

102. Таблицы физических величин // Под ред. Кикоина И.К.- М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

103. О.А. Шматко, Ю.В. Усов. Структура и свойства металлов и сплавов // Справочник. Электрические и магнитные свойства металлов и сплавов. -Киев: Изд. Наукова думка, 1987. -584 с.

104. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский A.M. Физические величины. Справочник. // Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.

105. Я.Б. Зельдович и Ю.П. Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Физматгиз, 1963.- 632 с.

106. М. Райе, Р. Мак-Куин, Дж. Уолш. Сжатие твердых тел сильными ударными волнами // В сб. «Динамические исследования твердых тел при высоких давлениях».- М.: Мир, 1965. С. 9-92.

107. Р. Мак-Куин, С. Марш. Уравнения состояния девятнадцати металлических элементов по ударноволновым измерениям до 2 Мбар // В сб. «Динамические исследования твердых тел при высоких давлениях».-М.: Мир, 1965.-С. 93-143.

108. Лыков А.В. Теория теплопроводности- М.: Высшая школа, 1967.-559 с.

109. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Анализ распределения температуры во фронте ударной волны в металлах // Известия вузов. Ядерная энергетика, 2004. №1.- С. 32-38.

110. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Худаско В.В. Метод измерения напряженного состояния элементов конструкций ЯЭУ на основе явления возникновения эдс в паре металлов при ударных нагрузках. -Обнинск: ИАТЭ, 2003 44 с.

111. Илюкович A.M. Методы электрометрических измерений // Исследования в области электрометрических измерений: Труды метрологических институтов СССР, 1973, вып. 109(169). С. 5-73.

112. Илюкович A.M. Техника электрометрии.- М.: Энергия, 1976.400 с

113. Чалмерс Д.А. Атмосферное электричество // Пер. с англ.- J1.: Гидрометеоиздат, 1974- 420 с.

114. Гефтер П.Л. Электростатические явления в процессе переработки химических волокон.-М.: Легпромбытиздат, 1989. -272 с.

115. А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях.- М.: БИНОМ, 1994. -352 с.

116. Перебаскин А.В., Бахметьев А.А., Колосов С.О. и др. Интегральные схемы: Операционные усилители М.: Наука, 1993.-240 с.

117. Фирма «Burr-Brown» дочернее предприятие Texas Instruments. http://www.burrbrown.com. Описание операционных усилителей.

118. Фирма «Analog Devices». http://www.ad.com. Описание операционных усилителей.

119. Перехрест Ю.Н., Сальников Н.Л., Трофимов М.А. Автоматизированная система исследования параметров измерительных преобразователей // Материалы международной научно-практической конференции «Пьезотехника-97». -Обнинск, 1997 С. 113-118.

120. Перехрест Ю.Н., Сальников Н.Л., Трофимов М.А. Информационно-измерительная система исследования датчиков контроля технологических параметров АЭС // Известия вузов. Ядерная энергетика. -1997,-№4.-С. 12-18.

121. Перехрест Ю.Н., Сальников Н.Л., Трофимов М.А. Автоматизированная система исследования параметров измерительных преобразователей // Сборник научных трудов кафедры АКиД.-Обнинск: ОИАТЭ, 1998. -С.161-165.

122. Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.П. Защита от ионизирующих излучений, т.1. Физические основы защиты от излучений-М.: Атомиздат, 1980. 462 с.

123. Патриков Л.Н., Подлесский Б.И., Попов В.Д. Радиационная стойкость полупроводниковых приборов и интегральных схем. -М.: Изд-во МИФИ, 1975.-128 с.

124. Результаты внутриреакторных исследований электрофизических свойств пьезокерамических материалов // Н.В. Маркина, Б.В. Самсонов,

125. B.В. Саркисян и др. Димитровград: НИИАР, 1978.-27 с.

126. Трофимов Н.А., Лаппо В.В. Измерение параметров теплофизических процессов в ядерной энергетике.-М.: Атомиздат, 1979.-224 с.

127. Гордов А.Н., Жагулло О.М., Иванова А.Г. Основы температурных измерений.-М.: Энергоатомиздат, 1992.-304 с.

128. Лысиков Б.В., Прозоров В.К. Реактроная термометрия.-М.: Атомиздат, 1980- 200с.

129. Электрические измерения неэлектрических величин.-Л.: Энергия, 1975.-576 с.

130. Стаднюк Б.И., Луцик Я.Т., Лах В.И. Резонансный ультразвуковой метод измерения температуры // Измерительная техника, 1977, №2.-С .64-65.

131. Луцик Я.Т., Чех Р.И. Особенности измеритеьных устройств ультразвуковых термометров // Измерительная техника, 1985, №10.1. C. 31-33.

132. Mobsdy E.G. Ultrasonic, 1969, v.7, Nl.-p. 39.

133. Fatimani A.A., Bell J.F. J. Phys. Eng. Sci. Ynstr., 1978, v.ll, N6.-p.588.

134. Белозеров В.И., Виноградов С.А., Трофимов М.А. и др. Исследование зависимости температуры стенки технологического канала от величины зазора между ТК и графитом // Известия вузов. Ядерная энергетика, 1999. № 2. С.71-81.

135. Трофимов А.И., Резниченко Л.А. Пьезоэлектрические материалы для измерительных преобразователей систем диагностики // Сборник научных трудов кафедры АКиД.-Обнинск: ИАТЭ, 1998. С. 142-160.

136. Трофимов А.И., Виноградов С.А., Трофимов М.А. Патент на изобретение №2170959 от 20.07.01 г. «Способ измерения зазора между технологическим каналом и графитовой кладкой реактора РБМК».

137. Алешин Н.П., Лупачев В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия: Справ, пособие. Мн.: Высшая школа, 1987.-271 с.

138. Щербицкий В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.-496 с.

139. Алешин Н.П, Вадковский Н.Н., Волкова Н.Н. Особенности ультразвукового контроля аустенитных сварных швов // Труды МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1985. №4. С. 55-64.

140. Benson R.W., Raelson V.G. Acoustoelasticity // Product Engineering. 1959, №29.-P. 56-59.

141. Гузь A.H., Махорт Ф.Г., Гуща О.И. Основы ультразвукового неразрушающего метода определения напряжений в твердых телах.-Киев: Наукова думка, 1974. 107 с.

142. Гузь А.Н., Махорт Ф.Г., Гуща О.И. Введение в акустоупругость-Киев: Наукова думка, 1977. 151 с.

143. Бобренко В.М., Вангели М.С., Куценко А.Н. Акустическая тензометрия.- Кишинев: Штиинца, 1991. 180 с.

144. Трофимов М.А., Минин С.И., Виноградов С.А. Автоматизированная система ультразвукового контроля твердости и напряженного состояния металла технологических каналов ядерных установок // Сборник научных трудов кафедры АКиД.-Обнинск: ИАТЭ, 1998.-С. 53-60.

145. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРГАН РСК ФГУ «КАЛУЖСКИЙ цсм»

146. СЕРТИФИКАТ о калибровке средств измеренийrJs>b'7->jia Осог * pOi'C, па е., (fi.frf/M/,,,.,

147. Наименование СИ ■(. .л cs»c.«'/r1.mi СИ1. Jmoicboft номер СИоиа1)1. Принадлежащее

148. Наименование юридического (физического лииа), ИНН

149. Условия проведения калибровкич /уу.» Г «-'. С

150. Наименование нормативного документа на методы и средства калибровки

151. Требования пользователя СИ к калибровке в соответствии с условиями договора иj ка!ибровк> (если таковые имеются)

152. Применяемые эталоны Ot/xпсу 4 /vgy^ S ( 'See,,.•<! Р? / /ptf Г-о у (З^/ЬЯ}tl! *>S<P sH/i^ta 0 S~/S- 3>"<" ^ 'ГС? ,1. JCICI/I 3

153. Ре«упьтаты калибровки предегаилены на оборотной стороне и /или в протоколе Калибровку npd N ^ ЗАСЫПКИНАЕП'1. ГО подпись фи о1. пальник 1лрукп"ртГого подра^дедшшдщоюводившего кажброок)1. ЗАСЫЛКИНДЁп11. ШЙ ф И ол и«1 проведения калибровки /О // -Ivot

154. Председатель Ловчев ВЫ- руководитель Дирекции материаловедения концерна1. Росэнергоатом»,1. Члены комиссии*

155. Гуцев Д Ф Заместитель руководителя Дирекцииматериаловедения, заместитель председателя комиссии. Нелюбов С В ведущий специалист Департамента по техническомуобслуживанию и ремонту АЭС, Тимофеев Н В начальник группы ИЦД НИКИЭI,1рофимои А И Минин С И

156. Бондарь ВС начальник 01дела ФГУП «НИКИМТ» (поамласованию),

157. Испытания проводились в соответствии с программой и методикой приемочных испытании на соответствие требованиям технического задания 1 Комиссии были представлены

Похожие работы

Энергетика
05.14.00