Введение к работе
Актуальность теш. Несмотря на неоднозначное отношение к атомной энергетике в разных странах, особенно после аварии на Чернобыльской АЭС, тенденция к ее удельному росту в общем мировом энергетическом балансе сохраняется. В связи с этим долвно увеличиться и производство тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), являющихся основными элементами ядерных реакторов. Количество ежегодно изготавливаемых ТВЭЛов в мире исчисляется миллионами штук. Однім из наиболее сложных процессов изготовления ТВЭЛов является заполнение (снаряжение) оболочки ТВЭЛа топливными таблетками. Этот процесс должен быть высокопроизводительным из-за большого количества изготавливаемых ТВЭЛов, обеспечивать высокое качество заполнения и возможность полной автоматизации. Последнее наиболее важно при изготовлении ТВЭЛов для реакторов на быстрых нейтронах, так как непосредственное участие обслуживающего персонала в снаряжении недопустимо из-за большой радиоактивности "используемого в них уран-плутониевого топлива.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что установка снаряжения, удовлетворяющая вышеперечисленным требованиям, может быть создана на базе вибрационной установки снаряжения с использованием чисто продольных бигармонических колебаний. Однако создание таких установок сдерживается отсутствием надежно работающих возбудителей бигармонических колебаний и методов их расчета. Перечисленные обстоятельства указывают на необходимость исследования и разработки нового.типа впбровозбудп-телей для установок снаряжения.
Диссертация выполнена в рамках "Энергетической программы СССР", утвержденной в апреле 1983 г. Советом Министров СССР на период до 2000 г., в соответствии с тематикой научно-исследовательских работ, проводимых с предприятиями Хтнатомэнаргопрогд.
Целью работы.является обоснование рациональных параметров и создание оборудования с магнитомеханическим возбудителем бигармо-нических колебаний для снаряжения ТВЭЛов.
Идея работы заключается в учете нелинейных характеристик магнитных возмущающих сил динамической системы переменной структуры магнитомеханического возбудителя бигармонических колебаний оболочки ТВЭЛа и в исключении переходных процессов при изменении . величины скорости транспортирования топливных таблеток за счет его конструктивной схемы.
Защищаемые научные положения и результаты. Их новизна.
Положения. Математическая модель магнитомеханического возбудителя бигармонических колебаний составлена с учетом разности возмущающих магнитных сил при притяжении и отталкивании полюссз постоянных магнитов, а также с учетом изменения величин сил магнитного взаимодействия при изменении зазора между магнитными системами в процессе работы вибровозбудителя.
Показано, что динамические параметры магнитомеханического вибровозбудителя и установки снаряжения зависят от числа и размеров полюсов' постоянных магнитов и угла сдвига полюсов постоянных магнитов в рядах друг относительно друга.
Установлено, что величину амплитуды колебаний магнитомеханического вибровозбудителя целесообразно ограничить величиной 3 мм, а частоту возмущающих сил - 100 1/с и 200 1/с.
Результаты. Разработана рациональная схема возбудителя продольных бигармонических колебаний оболочки ТВЭЛа, построенная на принципе взаимодействия колеблющейся и вращающейся магнитных систем и позволяющая осуществлять работу установки снаряжения в трех скоростных режимах, исключая при этом переходные процессы.
Разработаны методы выбора рациональных параметров динамической и магнитних систем впбровозбудятоля, основанные на стабиль-
ной по скорости.транспортирования топливных таблеток (- 10$) работе установки снаряжения.
Теоретическими исследованиями установлено, что минимальные величины относительных возмущающих сил fyjuftи |(W<0j,равные соответственно 7,817.10-4 Нс2/кг и 2,347-Ю"3 Нс"/кг, достигаются при угле сдвига полюсов постоянных магнитов в рядах друг от-носитэльно друга, равном 0 или 180 .
Разработана методика инженерного расчета магнитомеханического возбудителя бпгармоническйх колебаний.
Обоснованность и достоверность научных положении и результатов подтверждены экспериментальными исследованиями, теоретическими исследованиями с использованием апробированных методов теории колебаний и динамики твердого тела. Отклонение результатов теоретических исследований от экспериментальных при определении скорости транспортирования таблеток не превышает 10 %, что доказывает хорошую сходимость расчетных и экспериментальных величин. Новизна технических решений по конструкции магнитомеханического вибровозбудителя подтверждена авторскими свидетельствами на 'изобретение.
Научное значение работы заключается в установлении зависимостей мевду амплитудой колебаний и внешним нелинейным и асимметричным воздействием на колебательную, систему, определяемых размерами полюсов постоянных магнитов магнитных систем и углом сдвига полюсов постоянных магнитов в рядах друг.относительно друга.
Практическая ценность работы состоит в разработке методики иняенерного'расчета магнитомеханического возбудителя бигармонических колебаний как для вибрационных установок снаряжения ТВЭЛов, так и для различных транспортно-технологических вибрационных установок, в разработке конструкции магнитомеханического вибровозбудителя, создании и внедрении установок снаряжения на ПО "Новосибирский завод химконцентратов" и ПО "Машиностроительный завод".
Реализация результатов работы. Методика инженерного расчета магнитомеханического возбудителя колебаний принята Всесоюзным научно-исследовательским и проектно-изыскательским институтом промышленной технологии и' Научно-исследовательским конструкторско-технологическим бюро производственного объединения "Новосибирский завод химконцентратов" для использования при проектировании конструкций установок снаряжения для предприятий отрасли.
Экономический эффект от применения установки снаряжения с магнитомеханическим возбудителем бигармонических колебаний только на стадии ее изготовления составляет 33 тысячи рублей на одну установку.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы "были доложены и обсуждены- на: отраслевой конференции (г. Новосибирск, 1986 г.), научно-технической конференции молодых специалистов института "Промниипроект" (г. Москва, 1986 г.), научных семинарах кафедры "Горные машины" ДГИ (г. Днепропетровск, 1988 -1991 г.г.), объединенном семинаре ДГИ (г. Днепропетровск, 1991 г.). Магнитомеханический вибровозбудитель демонстрировался в павильоне "Атомная энергия" ВДНХ в 1988 г., где был удостоен серебряной медали.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы. Новизна результатов защищена пятью авторскими свидетельствами. . . . _
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, списка литературы из 57 наименований, 3 приложений и содержит 150 страниц машинописного текста, 52 рисунка и 3 таблицы. .
Автор выражает глубокую благодарность канд.техн.наук Савченко В.П. за большую помощь, оказанную гол при подготовке диссертации.
