Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Расчетно-экспериментальная оценка влияния термической стратификации на эксплуатационную нагруженность дыхательного трубопровода энергоблока №5 Нововоронежской АЭС

22.03.2017 2017 - №01 Aтомные электростанции

В.П. Поваров О.В. Уразов М.Б.Бакиров В.И. Левчук

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2017.1.01

УДК: 621.311.25

При выполнении работ по обоснованию продления срока эксплуатации энергоблоков АЭС одной из ключевых задач является учет всех нагружающих факторов, оказывающих влияние на остаточный ресурс ответственных элементов АЭС. Отельного внимания заслуживает вопрос изучения явления термической стратификации (ТС), представляющего собой эффект расслоения теплоносителя на «холодный» и «горячий» слои в горизонтальных участках трубопровода при медленном течении потоков с разными температурами. Циклические нагрузки, вызванные ТС, способствуют накоплению термоусталостных повреждений металла и могут провоцировать образование и ускоренное развитие дефектов.

Представлен комплексный анализ влияния ТС теплоносителя в горизонтальных участках дыхательного трубопровода (ДТ) ВВЭР-1000 с точки зрения оценки эффектов ТС на напряженно-деформированное состояние металла и накопление циклической повреждаемости. Экспериментальные данные о распределении температурных полей на горизонтальных участках ДТ и истории циклического нагружения в течение нескольких топливных кампаний получены при помощи диагностической системы мониторинга ТС ДТ, введенной в эксплуатацию на энергоблоке № 5 Нововоронежской АЭС. По результатам анализа данных мониторинга установлены характерные особенности протекания ТС в ДТ энергоблока № 5 в зависимости от эксплуатационных режимов. Наиболее существенные эффекты ТС наблюдались в контрольном сечении, расположенном на первом горизонтальном участке от компенсатора давления.

Расчетно-экспериментальная оценка влияния температурных нагружающих факторов на напряженно-деформированное состояние ДТ показала, что эффекты ТС и термической усталости существенно влияют на эксплуатационную нагруженность трубопровода. Зоны с максимальной накопленной повреждаемостью, определенные по результатам расчета, совпадают с местами обнаружения фактических эксплуатационных дефектов. В качестве компенсирующего мероприятия, направленного на повышение остаточногоресурса ДТ, предложена процедура обработки сварных соединений ДТ методом поверхностного пластического деформирования.

Ссылки

  1. Шарый Н.В., Семишкин В.П., Пиминов В.А., Драгунов Ю.Г. Прочность основного оборудования и трубопроводов реакторных установок ВВЭР. – М.: ИздАТ, 2004. – 496 с.
  2. Шарый Н.В. Актуальные проблемы расчетного обоснования прочности реакторных установок ВВЭР и пути их решения // ВАНТ. Серия: Обеспечение безопасности АЭС. – 2010. – Вып. 27. – С. 5-21.
  3. IPSN/OECD-NEA/WANO. Specialists meeting on experience with thermal fatigue in LWR piping caused by mixing and stratification. Proceedings. Paris, 1998. Режим доступа: https://www.oecd-nea.org/nsd/docs/1998/csni-r98-8.pdf (дата обращения 24.01.2017).
  4. Беркович В.Я., Богачев А.В., Муравин Д.Б., Фомин А.В. Расчет нагружающих факторов по показаниям штатных датчиков системой САКОР-320 на 2 энергоблоке Ростовской АЭС / VII Международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». Подольск, ОКБ «Гидропресс», 2011. Режим доступа: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2011/documents/mntk2011-111.pdf (дата обращения 24.01.2017).
  5. Саунин Ю.В., Добротворский А.Н., Семенихин А.В. Исследование факторов, определяющих температурную стратификацию теплоносителя в горячих нитках петель 1-го контура РУ с ВВЭР-1000 / VIII Международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». Подольск, ОКБ «Гидропресс», 2013. Режим доступа: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2013/autorun/article133-ru.htm (дата обращения 24.01.2017)
  6. IAEA-TECDOC-1361. Assessment and management of ageing of major nuclear power plant components important to safety. Primary piping in PWRs. International Atomic Energy Agency, 2003. Режим доступа: http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1361_web.pdf (дата обращения 24.01.2017)
  7. NUREG-1801. The Generic Aging Lessons Learned (GALL) Report. United States Nuclear Regulatory Commission, 2010. Режим доступа: https://www.nrc.gov/docs/ML1034/ML103490041.pdf (дата обращения 24.01.2017)
  8. Safe management of the operating lifetimes of nuclear power plants INSAG-14. A report by the International Nuclear Safety Advisory Group. International Atomic Energy Agency, 1999. Режим доступа: http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/P085_scr.pdf (дата обращения 24.01.2017).
  9. Бакиров М.Б. и др. Анализ термосиловой нагруженности дыхательного трубопровода и оценка остаточного ресурса с учетом влияния термической стратификации и старения металла в период сверхпроектного срока службы энергоблока № 5 НВАЭС. Технический отчет № 03/14-2. ООО «НСУЦ «ЦМиР», 2014.
  10. Бакиров М.Б. и др. Анализ термосиловой нагруженности дыхательного трубопровода и оценка остаточного ресурса с учетом влияния термической стратификации в период сверхпроектного срока службы энергоблока № 5 НВАЭС по данным мониторинга, записанным в течение 31-й топливной кампании. Технический отчет № 03/15-2. ООО «НСУЦ «ЦМиР», 2015.
  11. Резепов В.К., Денисов В.П., Кирилюк Н.А., Драгунов Ю.Г., Рыжов С.Б. Реакторы ВВЭР-1000 для атомных электростанций. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 333 с.
  12. Бакиров М.Б., Поваров В.П. Система многопараметрического непрерывного мониторинга эксплуатационной повреждаемости оборудования атомной электростанции. Российская Федерация. Патент на изобретение № 2574578. Заявка: №2014104752/07 от 12.02.2014. Опубликовано: 10.02.2016.
  13. Бакиров М.Б. и др. Сбор, обработка и анализ данных мониторинга термической стратификации дыхательного трубопровода 5 блока НВАЭС в различных режимах эксплуатации реакторной установки. Технический отчет № 03/14-1. ООО «НСУЦ «ЦМиР», 2014.
  14. Бакиров М.Б. и др. Сбор, обработка и анализ данных, записанных системой мониторинга термической стратификации дыхательного трубопровода при работе на мощности и останове энергоблока № 5 НВАЭС в течение 31-й топливной кампании. Технический отчет № 03/15-1. ООО «НСУЦ «ЦМиР», 2015.
  15. Овчинников Ф.Я., Семенов В.В. Эксплуатационные режимы водоводяных энергетических реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 359 с.
  16. Киселев А.С., Киселев А.С., Даничев В.В. Аннотация программы UZOR1 // ВАНТ. Серия: Физика ядерных реакторов. – 1999. – Вып. 1. – С. 109-113.
  17. Постнов В.А., Дмитриев С.П. Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений. – Л.: Судостроение, 1979. – 287 с.
  18. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка. Основные положения. ПНАЭ Г-7-009-89. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 136 с.
  19. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. ПНАЭ Г-7-002-86. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 525 с.
  20. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с.

термическая стратификация дыхательный трубопровод термосиловая нагрузка непрерывный мониторинг напряженно-деформированное состояние