19951

Предположение о равенстве зернограничных параметров переноса в низкотемпературной и высокотемпературной области для образца с (Топливо ВВЭР)

Лекция

Физика

Ввести предположение о равенстве зернограничных параметров переноса в низкотемпературной и высокотемпературной области для образца с (Топливо ВВЭР). Рассмотреть связи (аналитическая и графическая форма) между параметрами переноса и влияние на них указанного выше предположения. Представить численные значения параметров переноса и погрешности их восстановления. Сопоставить полученные результаты с данными других авторов.

Русский

2013-08-13

93.93 KB

0 чел.

  

Конспект занятия 23.

Цель.

Ввести предположение о равенстве зернограничных параметров переноса в низкотемпературной  и высокотемпературной области для образца с (Топливо ВВЭР) .Рассмотреть  связи (аналитическая и графическая форма) между параметрами переноса и влияние на них указанного выше предположения. Представить численные значения параметров переноса и погрешности  их восстановления. Сопоставить полученные результаты с данными других авторов.

План.

1. Предположение о равенстве зернограничных параметров переноса в низкотемпературной  и высокотемпературной области для образца с (Топливо ВВЭР) .

2. Связи (аналитическая и графическая форма) между параметрами переноса

3. Численные значения параметров переноса и погрешности  их восстановления.

  

Предположим, что коэффициент зернограничной диффузии в уравнении (40) равен значению Dgbc для высокотемпературных испытаний, а величина р ~ξс (межзеренный объём пропорционален объёму зернограничной диффузии, такая «нестрогая» замена предполагает в дальнейшем соответствующую компенсацию при использовании статистики) , тогда уравнение (40) будет иметь следующий вид:      

     

                                  (41)

    

       Подставляя в уравнение (41) известные значения параметров и обработав экспериментальные результаты работы [37], получим следующее уравнение:

ξс = 0,35 / (mc)1/6                                                               (42)

Зависимости параметров переноса от величины m представлены на графиках (Рис.8-11).

Уравнения (42) и (30) позволяют выразить все диффузионные параметры через  mf  и mc:

Dgbc 0= 0.1225*10-8*(mc)1/3

DLc0 = 0.1225*10-8/(mc)2/3

ξс = 0,35/(mc)1/6

Dgbf0 = 1.18*10-9*(mf2/mc)2/3

DLf0 = 1,18*10-9/(mc)2/3

ξf = 0,0044*(mf /mc)

При  mf = mc = 1000  диффузионные параметры принимают следующие значения:

QLc = 21493 K → (1,86 ± 0,07) эв

DLc0 = (0.12 ± 0,004)*10-10 см2с-1

ξс = 0,11 ± 0,007

Qgbc = 3589K → (0,31 ± 0,02) эв

Dgbc0 = (0.12±0,003)*10-7 см2с-1

QLf = 21493 K → (1,86 ± 0,07) эв

DLf0 = (0,12 ± 0,004)*10-10 см2с-1

ξf = 0,004 ± 0,0002

Qgbf = 17903 K → (1,54 ± 0,07) эв

Dgbf0 = (1,18 ± 0,07)*10-7 см2с-1

Погрешности представленные в выше приведенных уравнениях рассчитаны при сопоставлении параметра с зависимостью Fgb (T, λ) , полученной при обработке экспериментальных данных по методу наименьших квадратов, уравнения (3) и (4). При непосредственном сопоставлении с экспериментальными данными погрешности увеличиваются почти на порядок.  

Коэффициенты диффузии для образцов  с и f  в интервале температуры 1400 - 1800 К рассчитываются с помощью следующих уравнений:

- образец с:

DLc = DLc0*Exp (- QLc/kT) = (0.12*10-10)*Exp (- 1,86/ kT)

Dgbc= Dgbc0*Exp (- Qgbc/kT) = (0.12*10-7)*Exp (- 0,31/kT)

- образец f:

DLf = DLf0*Exp (- QLf/kT) = (0.12*10-10)*Exp (- 1,86/ kT)

Dgbf = Dgbf0*Exp(- Qgbf/kT) = (1.18*10-7)*Exp (- 1,54/kT)

В этих соотношениях:

- коэффициенты диффузии [D] = см2с-1

- энергии активации [Q] = эв

- температура [T] = K

- к = 0,863*10-4 эв/К – постоянная Больцмана.

Заключение.

    В основу моего дипломного проекта по определению параметров переноса ГПД в диоксиде урана в процессе его облучения в ядерном реакторе положен весьма общий подход - феноменологическое рассмотрение процесса диффузии продуктов деления. Этот принцип изначально предполагает использование математического аппарата в однородной среде, с учетом фундаментальных физических законов с последующей опорой на экспериментальные результаты для нахождения физических параметров вещества. Полученные таким образом физические параметры могут быть в последствии использованы для решения более сложных практических задач. Если говорить конкретно о теме дипломного проекта, то представленные в работе результаты позволяют определить радиационно-стимулированные параметры переноса, существенно отличающиеся от соответствующих аналогов, получаемых вне поля облучения. Эти параметры могут быть использованы в программах расчета твэлов ядерных реакторов и при рассмотрении нестационарных явлений в твэлах.

В основу предложенной модели двухстадийного переноса ГПД включены положительные (с нашей точки зрения) качества предыдущих моделей. Предварительные расчеты, не рассматриваемые в проекте, показали, что использование  общего решения стационарной задачи двухстадийной диффузии в стандартной программе нелинейной статистики либо не приводит к получению однозначных результатов, либо слишком сложно для стандартной программы из-за большого количества определяемых параметров. Так для решения аналогичной задачи в работах Елмановой в 90-е годы была разработана специальная программа, которая по утверждению автора справлялась с четырьмя параметрами, но требовала дополнительных связей между параметрами, если их было более четырех, при этом расчеты проводились только с одним радиоактивным изотопом.

Представленные для обработки в рамках проекта экспериментальные результаты по выходу ГПД из двух исследованных образцов, в зависимости от постоянной распада, весьма близко соответствовали двум частным случаям, вытекающим из аналитической модели. Это обстоятельство было использовано в работе.

Аналитические решения, использованные в работе, обладают значительной неопределенностью - это сомножители, каждый из которых должен иметь собственное значение, а их произведение соответствовать экспериментально полученной величине. Любые дополнительные экспериментальные или теоретические результаты для исследуемого материала способны снизить степень неопределенности.

При разработке методики восстановления параметров переноса ГПД по экспериментальным данным, кроме аналитических уравнений, описывающих экспериментальные результаты, использовались следующие дополнительные гипотезы:

- объёмный коэффициент диффузии для обоих образцов одинаков.

- энергии активации зернограничной диффузии меньше объёмных.

- множитель перед экспонентой зернограничного коэффициента диффузии в 103 - 106 больше аналогичного значения для объёмной и одинаков для образцов с и f.

- низкотемпературные результаты исследований на образце с подчиняются закону одностадийной зернограничной диффузии с экстраполяцией параметров диффузии в область низких температур.

Указанные выше предположения позволили выразить 10-ть параметров переноса ГПД для рассматриваемой системы через один параметр m , который может меняться в интервале значений 103 - 106.

Выбор параметра m = 103 можно обосновать следующим образом. Полученное в нашей работе значение энергии активации объёмной диффузии QL=21493 К  ГПД практически совпадает с энергией активации радиационно-стимулированного коэффициента объёмной диффузии ГПД по механизму вытеснения междоузельных ионов при диффузии ГПД в коаксиальной зоне трека , которая составляет 22620 К по расчетам представленным в работах [35, 36]. Если предположить, что указанный механизм переноса ГПД действительно действует, то должны быть близки и множители перед экспонентами в коэффициентах объёмной диффузии. Наиболее близкие значения наблюдаются при m=103.

     


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78208. Особенности использования массивов в качестве параметров 57.5 KB
  Открытый массив представляет собой формальный параметр подпрограммы описывающий базовый тип элементов массива но не определяющий его размерности и границы: Procedure MyProcOpenrry: rry of Integer; Внутри подпрограммы такой параметр трактуется как одномерный массив с нулевой нижней границей. Используя минимальный индекс как ноль и значение возвращаемое функцией HIGH как максимальный индекс подпрограмма может обрабатывать...
78209. Организация библиотек. Стандартные модули. Структура Unit 79.5 KB
  Организация библиотек. Цель: формирование представлений об организации библиотек и составе библиотечных модулей изучение структуры модуля и формирование навыков создания личных библиотек. Вместе с тем структура модуля позволяет использовать его как своеобразную библиотеку описаний.
78210. Символьные переменные и строки. Организация и размещение в памяти. Процедуры и функции обработки строк 1.15 MB
  Символьная информация — это информация, отображаемая с помощью символов (букв, цифр, знаков операций и др.). IBM-совместимые компьютеры обрабатывают 256 различных символов, каждый из которых кодируется одним байтом. Соответствие символов и байтов задается таблицей кодировки, в которой для каждого символа указывается соответствующий байт
78211. Сортировка и поиск информации. Методы внутренней сортировки 77 KB
  Почему так устроена человеческая натура? Оказывается потому, что поиск в упорядоченном массиве значительно эффективнее! Ведь в природе зачастую успешность деятельности зависит от быстроты выбора правильного решения. Поэтому, если у вас в голове все знания упорядочены, вы достигаете больших успехов.
78212. Рекурсия: прямая и косвенная. Рекуррентные выражения 231.5 KB
  Определения с помощью рекуррентных формул иногда называют рекурсивными определениями. Если для факториала первое (итеративное) определение может показаться проще, то для чисел Фибоначчи рекурсивное определение
78213. Стандартные процедуры и функции модулей CTR, SYSTEM, DOS 138.5 KB
  Прерывания могут вызывать: – устройства компьютера отличные от процессора; – команды программных прерываний например ниже будет рассмотрена процедура Intr; – сам процессор при появлении сбоев особенных ситуаций например деление на 0. Для обращения к процедурам реализующим программные прерывания в модуле DOS описан тип...
78214. Стандартные процедуры и функции модуля GRAPH 124.5 KB
  Основная часть средств Pascal размещена в стандартных модулях. Модуль – это библиотека, которая содержит константы, описания типов данных, переменные и функции. Наиболее часто используются модули System, Dos, Graph, Crt
78215. Организация памяти. Организация данных 138.5 KB
  Добавление элементов в стек может быть описано с помощью процедуры ddST. Добавление нового элемента в стек должно сопровождаться размещением нового элемента в массив и увеличением значения переменной Vstek на единицу. Function SemptyVstek...
78216. Динамические структуры данных и их организация с помощью указателей 95.5 KB
  Стандартные процедуры размещения и освобождения динамической памяти. Стандартные функции обработки динамической памяти. Работа с динамическими массивами. Динамические структуры данных и их организация с помощью указателей Цель: изучить принципы организации памяти дать понятие указателю сформировать знания о применяемых процедурах и функциях. Эти области памяти для переменных из раздела VR данного блока существуют до конца работы блока даже если эти переменные уже не нужны.