Повышение безопасности реактора ВВЭР-100

Атомная энергетика
Повышение безопасности реактора ВВЭР-1000
Описание реакторной установки ВВЭР-1000
Корпус ядерного реактора
Конструкция шахты внутрикорпусной

Активная зона реактора ВВЭР-1000

Поглощающий стержень системы управления и защиты
Описание первой топливной загрузки 5-го блока Балаковской АЭС
Расчет ТВС реактора ВВЭР-1000
Расчет продолжительности первой топливной кампании
Сценарий аварии
Конструкционный расчет
Технология проведения вибрационных испытаний ТВС РУ ВВЭР-1000
Анализ опасных и вредных производственных факторов, имеющих место при работе цехов по производству ТВС
Оценка максимально-возможной радиационной аварии при производстве ТВС
 
 
 
 
 

Технологическая часть. Технология проведения вибрационных испытаний ТВС РУ ВВЭР-1000

 Проведение широкого комплекса исследований вибраций внутрикорпусных устройств ядерных энергетических установок вызвано необходимостью обеспечения надежности и работоспособности реакторных установок в течение заданного ресурса эксплуатации. Известно, что в силу специфики ядерных энергетических установок, заключающейся в недоступности для осмотра и ремонта (замены) ряда элементов и оборудования, наличия радиационного облучения, роль обоснования вибронадежности (вибропрочность, стойкости к виброизносу) является весьма актуальной. С позиций надежности и работоспособности продукции, например, тепловыделяющих сборок, возрастает роль программ по контролю вибрационного состояния и обеспечению безопасности реактора.

  В настоящее время в обоснование работоспособности конструкций тепловыделяющих сборок проводятся их дореакторные ресурсные испытания на теплогидравлических стендах, обеспечивающих номинальные параметры теплоносителя (расход, давление, температура). Испытания на теплогидравлических стендах производится при неподвижных тепловыделяющих сборках. Такие испытания практически никогда не выявляли недостатков конструкций тепловыделяющих сборок. Однако в последнее время средняя частота отказов вследствие разгерметизации кассет составила 6·10-5, что на порядок выше, чем в нормальных условиях работы кассеты. Отказы тепловыделяющих сборок свидетельствуют как о наличии слабых мест в их конструкциях, так и о не полном воспроизведении условий эксплуатационного нагружения тепловыделяющих сборок при дореакторных испытаниях на существующих теплогидравлических стендах.

 Результаты послереакторных исследований тепловыделяющих сборок, отказавших в последнее время, показывают, что одним из характерных видов разгерметизации топлива, независимо от степени его выгорания, является коррозия и износ в местах контакта тепловыделяющих элементов с дистанционирующими решетками. Это свидетельствует об интенсивном возвратно-поступательном перемещении или ударном взаимодействии в местах опирания твэлов на дистанционирующие решетки, вызванных вибрациями. Традиционно источником вибраций элементов тепловыделяющих сборок считают поток теплоносителя, обеспечивающий теплосъем с топлива в активной зоне реактора.

  Сложность воспроизведения распределения потока теплоносителя в тепловыделяющей сборке при дореакторных испытаниях, замена пульсирующего потока равномерным, исключение значительных поперечных скоростей потока в пучке твэлов, в том числе в области дистанционирующих решеток, оказывалось достаточным для снижения вибрационных нагрузок до уровня, лежащего ниже порога начала интенсивного износа и не выявляло дефектов конструкции. Важное значение для исключения износа имеет конструкция дистанционирующих решеток, узлов крепления твэлов в опорных решетках. Основная задача – обеспечение вибропрочности конструкции тепловыделяющих сборок – должна быть решена на стадии проектирования путем выбора правильных конструкторских решений.

 Случаи разгерметизации кассет требуют не только конструктивных изме­нений для повышения надежности, но и тщательного анализа причин, сделавших возможной разрушение оболочки твэл.

 Вибронапряженное состояние и износ элементов ТВС реакторов типа ВВЭР определяются такими факторами, как:

- распределением вынуждающих сил, зависящих от характера, интенсив­ности и частотного состава пульсаций давления по тракту теплоносителя;

- взаимодействием контактирующих поверхностей, способствующих раз­витию механизма фреттинг-коррозии;

- конструктивному исполнению и условиям закрепления кассеты и эле­ментов ВКУ, определяющих их динамические характеристики (собственные формы, частоты и декременты колебаний).

 В процессе натурных исследований было выяснено, что основной причи­ной вибраций ТВС и ВКУ являются пульсации давления движущегося теплоносителя. Так в районе днища шахты реактора на входе в активную зону, амплитуда колебаний составляла до 40 кПа с частотой пульсаций 1-10 Гц. Собственные частоты пучка твэл тоже находятся в низкочастотной области (до 10 Гц). Взаимные перемещения контактирующих поверхностей (дистанционирующая решетка - твэл) могут приводить к износу оболочек твэл под пуклевками.

 Течение теплоносителя через активную зону реактора приводит к маятниковым и вертикальным колебаниям внутрикорпусных устройств реактора. Движение теплоносителя через реактор приводит к тому, что тепловыделяющие сборки оказываются как под воздействием динамических нагрузок потока теплоносителя, движущегося внутри тепловыделяющих сборок, так и под воздействием перемещений внутрикорпусных конструкций реактора, которые вызывают пространственные возвратно-поступательные перемещения хвостовика и головки тепловыделяющей сборки.

 Подтверждением изложенного механизма динамического нагружения тепловыделяющих сборок корпусных реакторов являются близкий по характеру износ, полученный при анализе разгерметизировавшихся в ходе эксплуатации тепловыделяющих сборок. Повреждения оболочек твэлов имеют место под первыми решетками и свидетельствуют о важной роли вертикальных (вдоль оси тепловыделяющей сборки) колебаний.

 Изложенные результаты и анализы привели к выводу о необходимости создания при дореакторных теплогидравлических испытаниях тепловыделяющих сборок условий, обеспечивающих комбинированное гидродинамическое и механическое нагружение тепловыделяющих сборок корпусных реакторов.

  В дипломном проекте представлен такой гидродинамический вибростенд для испытаний ТВС ВВЭР-1000. В этом стенде воссозданы условия закрепления ТВС, аналогичные условиям закрепления в реакторе. Именно это в последствии позволит с большой достоверностью относится к результатам испытаний на данном вибростенде. Проведение испытаний ТВС в таких условиях позволит обосновать вибронадежность конструкций, повысить достоверность и представительность результатов, проверить и обосновать принимаемые конструкторско-технологические решения при разработке новых изделий.

Возможные испытания

 Целью виброиспытаний ставится определение динамических характери­стик элементов конструкции ТВС и самой ТВС в целом, а также параметров вибраций конструкции для последующей оценки их вибропрочности.

 На данном вибростенде можно проводить следующие виды испытаний:

1) определение резонансных характеристик элементов и сборок ТВС(одиночного твэл и сборки твэл)

2) определение резонансных частот ТВС ВВЭР-1000

3) испытания на вибропрочность ТВС ВВЭР-1000

В первых двух случаях определение резонансных характеристик надо проводить с различным нагружением ТВС. Усилие поджатия пружинного блока осуществляется за счет приспособления, смонтированного на верхней крышке стенда, разрабатываемого в дипломном проекте.

 При испытаниях на прочность способы крепле­ния и усилия поджатия должны быть аналогичны первым двум случаям. Реторта заполнена водой. Испытания должны проводится в трех взаимно перпендикулярных положениях по отно­шению к направлению механического воздействия.

При всех видах испытаний крепление ТВС на платформе вибростенда осуществляется при помощи реторты, соз­дающей заданные граничные условия. Воздействие вибрации осуществляется вибраторами, расположенными в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Средства измерения

 Оценка вибрационных характеристик элементов и сборок ТВС на подобных стендах производится на основании показаний виброакселерометров, установленных в измерительных стержнях. Измерительные стержни оснащаются двухкомпонентными тензометрическими или пьезорезисторными акселерометрами, расположенными на разных высотах стержня, и размещаются в кассете. Измерительные стержни геометриче­скими размерами, погонной массой и условиями закрепления в кассете соответствуют натурным топливным элементам.

 Тензометрические виброакселерометры представляют собой двухкомпонентные акселеро­метры с чувствительными элементами в виде консольных бабочек. На них заклеены тензорезисторы. Наличие нескольких виброакселерометров в одном из­мерительном стержне позволяет одновременно производить измерения на различной высоте в кассете. Конструкция виброакселерометров позволяет произ­водить измерения вибрации одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

 Двухкоординатный пьезорезисторный акселерометр предназначен
для исследования поперечных вибраций тонких трубок модели при их аэродина­мическом возбуждении потоком воды.

 Двухкоординатный акселерометр имеет выполненный из титанового сплава цилиндрический корпус с двумя резьбовыми хвостовиками, на которых с помощью гаек закреплены фторопластовые пробки. Внутри корпуса акселерометра на двух взаимно перпендикулярных поверхностях установлены два пьезорезисторных виброизмерительных преобразователя.

Эти преобразователи изготовлены из монокристалла кремния в виде консольной балки с утонением, в поверхностном слое которой сформированы интегральная схема тензорезисторного моста и схема температурной компенсации его чувствительности.

На свободном конце балки закреплена инерционная масса. При воздействии ускорения в направлении измерительной оси акселерометра сипа инерции инерционной массы вызывает изгибную деформацию балки, что приво­дит к появлению ни входе тензомоста сигнала, пропорционального измеряемому ускорению.

Измерительные оси виброизмерительных преобразователей направлены перпендикулярно оси акселерометра. Направление измерительной оси вибропре­образователя №1 (ось X) отмечено риской на поверхности корпуса акселерометра. Измерительная ось вибропреобразователя №2 (ось У) смещена относительно рис­ки на 90°

Проводники от виброизмерительных преобразователей выведены из осево­го отверстия в одном из резьбовых хвостовиков в виде неэкранированного кабеля диаметром 2,5 мм и длиной 3500 м.

Фторопластовые пробки, закрепленные на резьбовых хвостовиках акселе­рометра, предназначены для его установки в заданном месте.

Плотность посадки пробок внутри модели может регулироваться величи­ной затяжки гаек. При правильно выбранной затяжке гаек усилие, необходимое для перемещения акселерометра внутри исследуемой трубки должно составлять 3 - 10 кгс.

5. Промышленная экология и охрана труда.

Тепловыделяющая сборка представляет собой часть топливной загрузки реактора и состоит из отдельных трубок, заполненных двуокисью урана (твэлов), а также конструкционных элементов, позволяющих собрать твэлы в пучок заданной геометрии.

Центр ионной лучевой терапии в Протвино Для лечения онкологических заболеваний в современной медицине успешно используются возможности физических установок, первоначально предназначавшихся для фундаментальных исследований в области ядерной физики. В настоящее время в развитых странах ускорители заряженных частиц активно с очень высокой эффективностью используются для лучевой терапии онкологических заболеваний. В России для этих целей создается медицинский центр на базе комплекса ускорителей ГНЦ ИФВЭ, где будет применяться наиболее передовая технология ионной лучевой терапии.

Правовая поддержка инновационной деятельности Для реализации задачи перехода к инновационной экономике надо создать стимулирующий эту деятельность мотивационный механизм, прежде всего, обеспечить благоприятные налоговые условия.

Система приема и регистрации инновационных предложений Тема продвижения идей, патентов, проектов, разумеется, не нова и, тем не менее, как и прежде изобилует проблемами, которые требуют своего разрешения. Из всех путей совершенствования научной и новационной деятельности можно выделить три основных - можно ничего не менять, полагаясь на эволюционные процессы, второй – можно бесконечно проводить косметические процедуры ну а третий – можно все радикально изменить, воспользовавшись, так называемой, системной методологией (в обиходе – системный подход).

Процессу формализации новационного социума должно предшествовать определение самого понятия «Автор». С одной стороны, разумеется, автором является тот индивид, в мозгу которого непосредственно родилась то или иное новационное предложение, но с другой – стимулирование мыслительного процесса, продуктом которого и явилась сама новация, могло быть обеспечено другими индивидами, путем прямого или косвенного воздействия.

Оценка экономической эффективности инвестиционных проектов АЭС Как указано в Послании Президента Федеральному Собранию в 26 апреля 2007 года, «за ближайшие же 12 лет мы должны построить 26 атомных блоков, причем на основе самых современных технологий». Вместе с тем, в настоящее время облик проекта АЭС поколения III+, отвечающего современным требования по безопасности и экономичности, еще не определен. Проектные организации Росатома предлагают различные концепции проекта, основанные на улучшении технико-экономических характеристик АЭС, построенных в последнее время за рубежом. Кроме того, обсуждается возможность привлечения зарубежных поставщиков АЭС для строительства энергоблоков в России.

Подходы к оценке эффективности НИОКР Одной из ключевых составляющих процесса управления научными исследованиями и разработками является оценка эффективности вложения финансовых средств в НИОКР. Согласно общему определению, эффективность – это мера соответствия результатов какого-либо действия – целям и интересам субъектов, вовлеченных в это действие. Поэтому подходы к оценке эффективности вложения бюджетных средств в НИОКР в значительной мере зависят от поставленных целей и задач государственной политики.

Вопросы учета результатов научно-технической деятельности, созданных на федеральные средства на предприятиях Росатома Вопросам учета результатов научно-технической деятельности, полученных на федеральные средства (далее – РНТД), государством уделяется большое внимание в течение последних 5 лет, за которые практически сформирована законодательная и нормативно-правовая база. Однако следует отметить, что нормативно-методические документы, устанавливающие порядок проведения государственном учете результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ гражданского назначения федеральными органами исполнительной власти – государственными заказчиками, а также организациями-исполнителями и их соисполнителями, были введены в действие только в 2006 году.

Работа с молодежью в научной организации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А.Бочвара представляет собой крупную научную организацию, имеющую несколько научных отделений с разной тематической направленностью. Кадровая составляющая успешной работы Института приобретает все большее значение.

Повышение безопасности реактора ВВЭР-100