Результаты экспериментальных исследований влияния деформации ползучести на выход ГПД

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Результаты экспериментальных исследований влияния деформации ползучести на выход ГПД

Содержание

2. Выход ГПД при ползучести диоксида урана. В восьмидесятые годы прошлого века на ИРТ-МИФИ выполнялась программа сотрудничества
3. Диффузионно-конвективная модель. Объяснить полученные результаты можно с помощью следующей модели: - при высоких температурах в эксперименте
4. - в поликристаллическом пористом образце при воздействии внешней сжимающей нагрузки на поверхности зерна возникают зоны с
5. Диффузионно-конвективная модель. Постановка стационарной задачи Для количественного определения выхода ГПД рассмотрим стационарное диффузионно-конвективное уравнение для полупространства
6. Решение системы (2) с учётом соотношения (1) можно выразить в следующем виде: (3) Безразмерная скорость движения
7. Соотношение (3) дает возможность определить эффект влияния пластической деформации на выход ГПД: W W >1 при
8. Для сопоставления экспериментальных результатов с уравнением (3) выразим величину V через параметры, регистрируемые в эксперименте: -
9. Сопоставление экспериментальных результатов по выходу 88Kr с уравнением (3) при ползучести диоксида урана в температурном интервале
11. Скачать презентацию

Слайд 2

Выход ГПД при ползучести диоксида урана.
В восьмидесятые годы прошлого века

на ИРТ-МИФИ выполнялась программа сотрудничества с Францией по исследованию пластических свойств ядерного топлива в радиационных условиях.
Эксперименты по исследованию высокотемпературной ползучести в инициативном плане сопровождались регистрацией газов-продуктов деления (ГПД).
На образцах технологии DCI, обладающих повышенной пластичностью и низкими значениями выходов ГПД, были получены нетривиальные результаты.
При малых установившихся скоростях деформации ползучести выход ГПД был ниже стационарного выхода при отсутствии деформации и превышал его при больших скоростях.
Этот эффект был менее заметен на образцах отечественного топлива из диоксида урана штатной технологии ВВЭР.

Слайд 3

Диффузионно-конвективная модель.
Объяснить полученные результаты можно с помощью следующей модели:
- при

высоких температурах в эксперименте (1400 К-1700 К) ГПД диффундируют в твердом теле по дефектам кристаллической решётки внутри зерна.
- в результате приложенного механического напряжения возникает направленное движение дефектов, приводящее к пластической деформации материала.
- движение ГПД описывается уравнением диффузионно-конвективного переноса.
- пластическая деформация образца в основном определяется деформацией зерна.
- эмиссия ГПД из зерна полностью определяет выход газа из поликристаллического образца в предположении, что коэффициент зернограничной диффузии значительно больше объёмного коэффициента.

Слайд 4

- в поликристаллическом пористом образце при воздействии внешней сжимающей нагрузки на

поверхности зерна возникают зоны с деформацией сжатия (плотный контакт между зернами) и зоны с деформацией растяжения (ослабленный пористостью контакт между зернами), соответственно потоки дефектов направлены из зоны с деформацией сжатия и в зону с деформацией растяжения, в этом случае суммарный поток ГПД с поверхности зерна можно представить в виде:
(1) ,
где Rc Rp -потоки газа с поверхности зерна при деформациях сжатия и растяжения.
S, Sp, k=Sp/S –площадь поверхности зерна, площадь зоны растяжения, доля поверхности растяжения.

Диффузионно-конвективная модель. Схема нагружения пористого образца.

Слайд 5

Диффузионно-конвективная модель. Постановка стационарной задачи
Для количественного определения выхода ГПД рассмотрим стационарное

диффузионно-конвективное уравнение для полупространства с нулевыми граничными условиями, предполагая, что коэффициент диффузии весьма мал и основное падение концентрации происходит в тонком поверхностном слое зерна:
(2) .
где
N – концентрация изотопа ,d –коэффициент диффузии ,
u- скорость движения дефектов, λ – постоянная распада,
b – плотность источников газа.

Слайд 6

Решение системы (2) с учётом соотношения (1) можно выразить в следующем

виде:
(3)
Безразмерная скорость движения дефектов дается выражением:
(4)
Выход с поверхности зерна при V=0 равен:
(5)

Диффузионно-конвективная модель. Решение стационарной задачи

Слайд 7

Соотношение (3) дает возможность определить
эффект влияния пластической деформации
на выход

ГПД:
W <1 при 0 W >1 при 0 V1 ,
где ;
при

Диффузионно-конвективная модель. Анализ стационарной задачи

Слайд 8

Для сопоставления экспериментальных результатов с уравнением (3) выразим величину V через

параметры, регистрируемые в эксперименте:
- скорость движения дефектов u пропорциональна скорости ползучести:
u~έL, (6)
где έ – скорость ползучести, L – линейный размер зерна.
- относительный выход (отношение выходящего на внешнюю поверхность газа к образующемуся внутри объёма зерна- утечка) при u=0 определяется экспериментально и равен:
, (7)
где S, υ -поверхность и объём зерна.
Используя систему уравнений (4,5,6,7) для определения V получим:
(8)
В уравнении (8) выражение в скобках порядка единицы.

Диффузионно-конвективная модель. Сопоставление с экспериментом.

Слайд 9

Сопоставление экспериментальных результатов по выходу 88Kr с уравнением (3) при

ползучести диоксида урана в температурном интервале 1400-1800 К
и механическом напряжении на образце
от 0 до 40 МПа проведены
с использованием стандартной программы Statistica 6, нелинейной её части.
Определялся параметр
к – доля поверхности растяжения.
На рисунке представлены результаты сопоставления при к = 0,06.
Полученное значение несколько ниже консервативной оценки[8] по соотношению:
где а- величина порядка единицы, зависит от выбранной геометрии зерна (типа многогранника),
ξ- доля пористости сосредоточенная по границам зерен,
p- пористость.
Если принять а = ξ =1 (консервативная оценка), то для топлива из диоксида урана
к = 0,074 - 0,17 при изменении пористости р= 0,02-0,07.

Диффузионно-конвективная модель. Сопоставление с экспериментом.

Результаты экспериментальных исследований влияния деформации ползучести на выход ГПД

Содержание

Выход ГПД при ползучести диоксида урана. В восьмидесятые годы прошлого века

Диффузионно-конвективная модель. Объяснить полученные результаты можно с помощью следующей модели:- при