bericht forschungs· und entwicklungsarbeiten im jahre ... - Bibliothek

gralen Impulsmodells die Berücksichtigung einer Vielzahl
von Störungen der Kühlmittelströmung im Reaktorkern.
Die Thermodynamik des Systems ist derart
aufgebaut, daß sowohl oxidischer als auch karbidischer
Brennstoff sowie flüssige als auch gasförmige
Kühlmittel untersucht werden können.
Eine eingehende Diskussion des theoretischen Modells
erfolgte auf internationaler Ebene beim CREST­
Meeting in Ispra (3960).
In einer weiteren Studie wurde der Einfluß der Totzeit-Simulation
auf das dynamische Verhalten des
Na2-Reaktors untersucht (3996). Dabei zeigte sich
u. a., daß bei der Untersuchung des Regelverhaltens
die durch die Meßelektronik und Kontrol/stäbe verursachte
Totzeit durch ein Totzeitglied simuliert werden
sollte.
PSB 7232
Spannungs- und Verformungsanalysen
von Reaktorbauteilen
Die Arbeiten zur Spannungs- und Verformungsanalyse
von Reaktorbauteilen wurden fortgeflihrt. Ziel
dieser Arbeiten ist es, unter Berücksichtigung des
elastischen, plastischen und viskosen Materialverhaltens
Methoden zur Spannungs- und Verformungsanalyse
von Reaktorbauteilen zu entwickeln sowie Computerprogramme
fur spezielle Probleme bereitzustellen.
Hüllrohre für Na-gekühlte Reaktoren
Im Rahmen der Festigkeitsanalyse von Brennstabhül/­
rohren wurde der ebene Verzerrungszustand im
Hül/rohr unter den folgenden Bedingungen behandelt:
Der Werkstoff verhält sich linear elastisch.
Die Körperquerschnittsfläche (Hüllrohrquerschnittsfläche)
ist zweifach zusammenhängend bei
beliebiger innerer und äußerer Randkurve; d. h.,
das Brennstabhüllrohr darf integrale Rippen besitzen.
Innen- und Außendruck sind beliebig.
Volumenzunahme infolge Wärmedehnung (Wärmespannungen)
und infolge strahleninduziertem
Werkstoffschwellen (Schwel/spannungen) werden
berücksichtigt. Das zugrunde gelegte Temperaturfeld
darf instationär und mit Wärmequellen behaftet
sein. Das Werkstoffschwellen darf eine nicht­
Iineare Funktion der Temperatur sein.
Die mit Hilfe der Airyschen Spannungsfunktion erzielte
exakte Lösung wird durch eine unendliche
Reihe dargestellt. Unter Zugrundelegung dieser Lösung
wurde das Computerprogramm EVA 1 (ebener
Verzerrungszustand, Anwend. 1) entwickelt. Hierzu
mußte die unendliche Reihe bei einem gewissen Glied
abgebrochen werden. Dies hat zur Folge, daß man
statt der exakten Lösung für das vorgegebene Problem
die exakte Lösung für ein Ersatzproblem erhält, weiches
jedoch bis auf gewisse örtliche Abweichungen in
den Randbedingungen mit dem vorgegebenen Problem
übereinstimmt. Testrechnungen für ein Hüllrohr
(Innendurchmesser 4,1 mm, Wandstärke 0,3 mm, 6
Außenrippen, Rippenhöhe 0,5 mm, Ausrundungsradius
am Rippenfuß 0,4 mm) ergaben Abweichungen
in den Randspannungen von maximal 3 %. Gemittelt
über einen vorzugebenden Umfangsbereich verschwinden
jedoch diese Abweichungen. Das errechnete Vergleichsspannungsfeld
wird mit Hilfe des ebenfalls entwickelten
Unterprogramms HOELI in Form von
Höhenlinien graphisch dargestellt.
Mit der Codierung eines zweiten Programms EVA 2,
welches in gewissem Umfange auch Plastizität, insbesondere
Kriechen, berücksichtigen soll, sonst aber mit
dem Programm EVA 1 übereinstimmen wird, wurde
begonnen. Außerdem wurden Untersuchungen in Angriff
genommen, welche sich mit dem elastischen
Spannungszustand von kreisförmigen Brennstabhüllrohren
befassen, deren Temperaturfelder in Umfangsrichtung
variieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen
auf der Reaktortagung 1971 in Bonn vorgetragen werden.
Hüllrohre für gas- oder dampfgekühlte Reaktoren
Eines der wichtigsten Probleme bei der mechanischen
Auslegung von Hüllrohren für gas- oder dampfgekühlte
Brüter ohne Druckausgleichssystem ist die Gefährdung
der geometrischen Stabilität des Hüllrohrs infolge
des äußeren Überdrucks ("Kriechbeulproblem").
Im Unterschied zur Auslegung von Hüllrohren
für Na-gekühlte Brüter müssen hier außer der
physikalischen Nichtlinearität des Stoffgesetzes geometrische
Nichtlinearitäten berücksichtigt werden.
Die bisher vorwiegend verwendeten Theorien von
Hoff et al. und EIIington sind fehlerhaft und berücksichtigen
nicht die Ungleichförmigkeit des Temperaturfeldes,
bzw. die dadurch hervorgerufenen Wärmespannungen
und die Ortsabhängigkeit der Kriechparameter.
Um diese Mängel zu beseitigen, wurden neue
Theorien entwickelt: Ausgehend von allgemeinen
Variationsprinzipen der Kriechmechanik für kleine
Verzerrungen, aber nichtverschwindende Rotationen
wurden im Rahmen der Kirchhoff-Love'schen Hypothese
Variationsprinzipe für dünnwandige Schalen unter
hydrostatische; Druckbelastung abgeleitet. Die
Formul ierung dieser Prinzipe ist hinreichend allgemein,
so daß sie bei beliebig geformten Flächentragwerken
und damit nicht nur beim Kriechbeulproblem
Anwendung finden können. Zwei Stoffgesetze werden
unterschieden: (1) Die elastischen Verzerrungsraten
sowie die Kriechraten und nichtmechanischen
Verzerrungsraten sind additiv; die Gesamtverzerrungsrate
ist gleich dem Gradient eines Potentials im Raum
der Spannungsgeschwindigkeiten. (2) Elastische und
nichtmechanische Verzerrungsraten sind im Vergleich
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