An analytical basis for the generation of NPP emergency operation limiting pressure-temperature curves

Abstract

An analytical solution of the non-stationary axisymmetric thermoelasticity problem of the pressurized thermal shock event for unbounded two-layered elastic cylinder has been proposed. The physical and mechanical properties of the cylinder materials were assumed to be temperature independent. The thermal boundary conditions correspond to the stepwise medium temperature drop at the inner cylinder surface. The outer cylinder surface has been considered as heat-insulated. Given solution has been applied to the development of analytical basis for the generation of nuclear power plant emergency operation limiting pressure-temperature curves. The comparison of the results of analytical approach with the results of finite-element analysis performed for real, temperature-dependent material properties has been carried out. The accuracy of the analytical results is shown to be sufficient for the application of the given analytical approach for the generation of the limiting curves. Подано аналiтичний розв’язок осесиметричної задачi нестацiонарної термопружностi для подiї теплового удару нескiнченного двошарового пружного цилiндра. Фiзико-механiчнi властивостi матерiалiв цилiндра вважалися незалежними вiд температури. Температурнi граничнi умови вiдповiдають стрибкоподiбнiй змiнi температури середовища на внутрiшнiй поверхнi цилiндра. Зовнiшня поверхня цилiндра вважається теплоiзольованою. Даний розв’язок використано для розробки аналiтичного базису для побудови граничних кривих ¾температура–тиск¿, якi застосовуються в аварiйних iнструкцiях атомних електричних станцiй. Проведене порiвняння результатiв застосування даного аналiтичного пiдходу iз результатами скiнченно-елементного аналiзу, отриманими в припущеннi залежностi властивостей матерiалiв вiд температури. Результати порiвняння свiдчать про достатню практичну точнiсть запропонованого методу.