Моделирование реакторного графита РБМК-1000 с учетом некоторых особенностей микроструктуры

Аннотация

В Российской Федерации эксплуатируются 11 реакторов РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный, мощность 1000 МВт). Когда они только вводились в эксплуатацию, был назначен срок службы в 30 лет, однако замещающие мощности не были введены в эксплуатацию, а исследования состояния элементов реакторов выявили, что они далеко не исчерпали свой ресурс. Было принято решение о продлении эксплуатации сверх установленной. Одной из мер по обоснованию этого решения стало численное моделирование поведения графитовой кладки, поскольку данный элемент является ресурсоопределяющим, его невозможно ремонтировать, отжигать и т.п. В свою очередь, для точности расчетов графитовой кладки, следует реалистично рассчитывать состояние отдельных графитовых блоков, из которых она набрана. Это довольно сложная задача, поскольку объединяет в себе тепловые, нейтронные и прочностные расчеты, а также учитывает то, что графит, использующийся в реакторе РБМК, является анизотропным материалом. Кроме того, возникла необходимость решить очень сложную задачу по учету двухфазности графита, поскольку он состоит из связующего элемента и наполнителя. Исследовано влияние масштабного фактора на поведение реакторного графита, которое учитывается с помощью феноменологической модели. Предполагается, что влияние микронапряжений, возникающих в графитовом изделии, существенно. Расчеты проведены на примере графитового блока РБМК с помощью трехмерной конечно-элементной методики и программы, принимающей во внимание анизотропию термо-радиационного поведения реакторного графита, его ползучесть, а также возможное возникновение трещин.