Контроль формоизменения ТВС ВВЭР-1000 ультразвуковым методом на АЭС

20.03.2022 2022 - №01 Безопасность, надежность и диагностика ЯЭУ

А.В. Воронина С.В. Павлов С.В. Амосов

https://doi.org/10.26583/npe.2022.1.06

Разработана процедура определения геометрических параметров ТВС ультразвуковым эхо-импульсным методом, применимым для всех типов ТВС легководных реакторов. Проведение измерений геометрических параметров достигается расположением ультразвуковых датчиков попарно напротив граней дистанционирующей решетки ТВС на расстоянии не более половины протяженности ближней зоны акустического поля этих датчиков таким образом, чтобы акустические оси парных датчиков были параллельны друг другу. Достоинством представленного способа является возможность проводить контроль любых модификаций ТВС, в том числе и сборок реактора ВВЭР, с различным количеством дистанционирующих решеток.

Представлены математическая модель акустического тракта, разработанная в приближении геометрической акустики, и результаты ее верификации. С использованием модели выполнены расчетно-экспериментальные исследования ультразвукового метода и разработаны инженерные формулы для вычисления погрешности измерения датчиком расстояния до поверхности ТВС. Разработан программный комплекс, который позволяет моделировать контроль формоизменения ТВС и может быть использован при проектировании новых систем контроля.

Разработанный метод определения геометрических параметров ТВС ВВЭР-1000 внедрен на первом и втором блоках АЭС «Темелин» (Чехия) для контроля формоизменения тепловыделяющих сборок конструкции ТВСА-Т. Успешное использование предлагаемого метода позволяет рекомендовать его для применения в стендах инспекции на других АЭС.

Ссылки

1. Звир Е.А., Жителев В.А., Захаров А.В., Крюков Ф.Н., Шишин В.Ю. Основные результаты послереакторных исследований, выполненных в АО «ГНЦ НИИАР» в 2014 – 2018 гг. / Тезисы докладов XI Конференции по реакторному материаловедению. Димитровград, 27-31 мая 2019 г. – АО «ГНЦ НИИАР», 2019. – С. 5-8.
2. Поленок В.С., Жителев В.А., Марков Д.В., Звир Е.А., Шевляков Г.В., Кобылянский Г.П. Послереакторные исследования ТВС ВВЭР-1000 альтернативных конструкций. // Сборник трудов АО «ГНЦ НИИАР» – 2010. – № 3. – С. 10-15.
3. Иванов Н.А., Бромирский И.А., Семенцов А.В. Реализация СИР ТВС для новых проектов АЭС с ВВЭР / Бюллетень основных научно-технических работ ОКБ «Гидропресс» за 2016 г. – Подольск: АО ОКБ «Гидропресс», 2017. Электронный ресурс: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/publication/yb-2016/documents/14.pdf (дата доступа 05.09.2021).
4. Иванов Н.А., Бромирский И.А., Суров Д.В., Первушин Л.А., Тишков А.Н., Семенцов А.В., Павлов С.В., Амосов С.В. Стенд инспекции и ремонта тепловыделяющих сборок для проекта АЭС-2006. // Тяжелое машиностроение. – 2017.– № 4. – С. 25-28.
5. Воронина А.В. Анализ эффективности, надёжности и безопасности методов определения формоизменения тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 на АЭС. / Тезисы докладов Всероссийской молодёжной конференции «Научные исследования и технологические разработки в обеспечение развития ядерных технологий нового поколения». – Димитровград: НИИАР, 2018. – С. 62-64.
6. Xu Yuanhuan, Nie Yong Distortion Measurement for Fuel Assemblies with Ultrasonic Technique. / Proc. of the IAEA technical meeting held in Buenos Aires. – Argentina, 2009. – PP. 124-128.
7. Мартыненко С.П. Система измерения геометрии ТВСА («СИГМА-ТВСА») в условиях ВВЭР-1000. Результаты измерений на АЭС. / Тезисы докладов научно-технической конференции «Ядерное топливо нового поколения для АЭС (НТК-2012)». – М.: ОАО «ВНИИНМ», 2012.
8. Aullo M., Aleshin Y., Messier J. Reduction of fuel assembly bow with the RFA fuel. // Top Fuel: Operation and Experience. – Manchester, United Kingdom: European Nuclear Society, 2012.
9. Павлов С.В. Разработка методов и средств исследования ТВС и твэлов ВВЭР в бассейнах выдержки ядерных реакторов. Дис. канд. техн. наук: 05.14.03. – Н. Новгород, 2006. – 126 с.
10. Павлов, С.В., Воронина А.В. Схемные решения для контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000 ультразвуковым методом в бассейне выдержки АЭС // Вестник Димитровградского инженерно-технологического института. – 2021. – № 1 (23). – С. 25-38.
11. Амосов С.В., Павлов С.В., Воронина А.В., Правдин Д.И. Способ ультразвукового контроля параметров формоизменения тепловыделяющих сборок ядерных реакторов. Российская Федерация. Патент на изобретение RU 2738751. Заявка от 01.07.2020.
12. Воронина А.В., Павлов С.В. Математическая модель акустического тракта эхо-импульсного метода измерения геометрических параметров тепловыделяющей сборки ядерного реактора в приближении геометрической акустики // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. – 2020. – Т. 9. – № 3. – С. 217-225. DOI: https://doi.org/10.1134/S2304487X20030104 .
13. Павлов С.В., Воронина А.В.Программа для расчета скорости звука в воде у поверхности вертикальной нагретой пластины. /Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018663116 Российская Федерация. Заявка от. 05.10.2018.
14. ANSYS Fluent. Электронный ресурс: http://www.fluent.com (дата доступа 05.09.2021).
15. Воронина, А.В., Павлов С.В. Выбор модели турбулентности для расчета профиля температуры у поверхности ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 1. – С. 83-94. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.1.08 .
16. Воронина А.В., Павлов С.В. Верификация математической модели акустического тракта ультразвукового метода измерения расстояний до нагретой вертикальной пластины в присутствии естественной конвекции. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2021. – № 2. – С. 63-76.
17. Павлов С.В., Шалагинова Т.М., Михайлов С.В., Прокуданов Д.Л. Исследование влияния естественной конвекции на результаты измерения геометрических характеристик твэлов и тепловыделяющих сборок ультразвуковыми методами в условиях бассейнов выдержки: препринт. – Димитровград: НИИАР, 1991. – 28 с.
18. Воронина А.В., Павлов С.В.Инженерные формулы для оценки влияния естественной конвекции у поверхности ТВС ВВЭР-1000 на результаты измерения ее размеров ультразвуковым методом в бассейне выдержки АЭС. // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2021. – № 1. – С. 74-85.
19. РБ-093-20. Руководство по безопасности при использовании атомной энергии. Радиационные и теплофизические характеристики отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов и реакторов большой мощности канальных: утверждено Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 марта 2020 г. № 106.
20. Павлов С.В., Воронина А.В. Программа для моделирования контроля формоизменения ТВС ВВЭР ультразвуковым эхо-импульсным методом. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021616486 Российская Федерация. Заявка от. 13.04.2021.
21. Воронина А.В., Павлов С.В. Численное моделирование контроля искривления ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС. // Вестник Димитровградского инженерно-технологического института. – 2021. – № 1 (23). – С. 15-24.

ультразвуковой метод тепловыделяющая сборка формоизменение модель естественная конвекция

Ссылка для цитирования статьи: Воронина А.В., Павлов С.В., Амосов С.В. Контроль формоизменения ТВС ВВЭР-1000 ультразвуковым методом на АЭС. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 1. – С. 66-78. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.1.06 .