Ключові слова
система контролю герметичності оболонки
пошкодження структури матеріалу
Як цитувати
Анотація
Проведено аналіз існуючих методів контролю поверхні матеріалу оболонки тепловиділяючого елементу, який показав, що їх застосування для виявлення поверхневих і внутрішніх дефектів, таких як локальні неоднорідності, мікро- та макропори, різноманітні тріщини, осьова рихлість тощо, відрізняється малою ефективністю і представляє трудомісткий процес, який потребує додаткової обробки поверхні матеріалу оболонки тепловиділяючого елементу. Крім того, досліджені методи контролю поверхні матеріалу оболонки тепловиділяючого елементу дозволяють візуально виявити тільки грубі зовнішні тріщини та великі шлакові включення, дрібні тріщини та неметалеві включення, невидимі під шаром окалини. Для оцінки якості поверхні матеріалу оболонки при її пошкодженні та руйнуванні запропоновано застосування розрахункового апарату, заснованого на методі теорії фракталів. Запропоновано використовувати фрактальні властивості структури матеріалу оболонки та кількісну фрактальну величину – фрактальну розмірність, яка дозволяє визначити ступінь заповнення об’єму структури матеріалу оболонки при розгерметизації тепловиділяючого елементу. Розроблена математична модель пошкодження структури матеріалу оболонки тепловиділяючого елементу в залежності від одночасного впливу високої температури і внутрішнього тиску, викликаного накопиченням продуктів поділу ядерного палива між таблеткою ядерного палива і внутрішньої поверхні оболонки тепловиділяючого елементу, з урахуванням фрактальних збільшень геометричних параметрів. Показано, що пошкоджені структури матеріалу оболонки тепловиділяючих елементів залежать від тиску і температури всередині оболонки, а також фрактального збільшення геометричних параметрів, таких як: об’єм і площа поверхні, зовнішній і внутрішній діаметр, висота і площа перетину, довжина оболонки і висота ядерних таблеток, зазор між внутрішньою поверхнею оболонки і ядерним паливом. Визначено критерій оцінки стану цілісності оболонки тепловиділяючого елементу, який залежить від зміни геометричних величин при пошкодженні і руйнуванні структури матеріалу. Надані практичні рекомендації щодо застосування запропонованого методу контролю герметичності оболонки тепловиділяючого елементу для обробки інформації, отриманої з обчислювального модуля системи контролю герметичності оболонки для програмно-технічного комплексу автоматизованої системи управління технічним процесом енергоблоку атомної електростанції, яка дозволяє виявляти розгерметизацію тепловиділяючих елементів на більш ранній стадії, в порівнянні зі штатною методикою.
Посилання
Kruglov A. B., Kruglov V. B., Haritonov V. S., Struchalin P. G. Nerazrushayushchaya metodika izmerenij teplofizicheskih svojstv tvelov s plotnym toplivom [Non-destructive technique for measuring the thermophysical properties of fuel elements with dense fuel]. VANT. Seriya: yaderno-reaktornye konstanty [VANT. Series: nuclear reactor constants]. 2018, iss. 4, рр. 147–152.
Bogomolov V. N. Algoritm bezdemontazhnoj proverki izmeritel'nyh kanalov sektornoj sistemy kontrolya germetichnosti obolochek tvelov reaktorov tipa BN [Algorithm for non-dismantling testing of measuring channels of the sector system for monitoring the tightness of the fuel element cladding of BN reactors.]. Apparatura i novosti radiacionnyh izmerenij [Radiation measurement equipment and news]. 2018, no. 1, рр. 115–120.
Albutova O. I. Luk'yanov D. A. Issledovanie zavisimosti pokazanij sektornoj sistemy kontrolya germetichnosti obolochek tvelov reaktora BN‒600 ot ekspluatacionnyh parametrov [Study of the dependence of the readings of the sector control system for the tightness of the cladding of fuel elements of the BN-600 reactor on the operating parameters]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Yаdernaya energetika [Proceedings of higher educational institutions. Nuclear energy]. 2015, no. 2, рр. 32–38.
Volkov A. V., Kuznecov I. A. Razgermetizaciya obolochki tvela bystrogo reaktora s vyhodom gazoobraznyh produktov deleniya v natrij [Depressurization of the fuel element cladding of a fast reactor with the release of gaseous fission products into sodium]. Izvestiya vuzov. YAdernaya energetika [Proceedings of universities. Nuclear energy]. 2006, no. 2, рр. 39–43.
Bityuckaya L. A., Kuznecov P. V., Bogatikov E. V. Metody fraktal'noj parametrizacii poverhnostnyh deformacionnyh substruktur [Methods of fractal parametrization of surface deformation substructures]. Nelinejnyj mir [Non-linear world], 2005, vol. 3, no. 3, pp. 202–212.
Potapov A. A., German V. A. O metodah izmereniya fraktal'noj razmernosti i fraktal'nyh signatur mnogomernyh stohasticheskih signalov [About methods of measuring fractal dimension and fractal signatures of multidimensional stochastic signals]. Radiotekhnika i elektronika [Radio engineering and electronics], 2004, vol. 49, no. 12, pp. 1468–1491.
Dvornikov P. A., Luk'yanov D. A., Shutov C. C., Zhilkin A. S. Metody lokalizacii defektnyh TBC v reaktore MBIR [Methods of localization of defective TBCs in the MBIR reactor]. Izvestiya vuzov. Yadernaya energetika [Proceedings of universities. Nuclear energy]. 2013, no. 3, pp. 24–33.
Suhih A. V., Pavlov S. V. Ispol'zovanie impul'snogo metoda vihretokovogo kontrolya dlya defektoskopii obluchyonnyh tvelov VVER [The use of the pulsed method of eddy current testing for flaw detection of irradiated fuel elements of VVER]. Atomnaya energiya [Atomic Energy]. 2009, vol. 107, iss. 2, pp. 115–118.
Novoselov A. E. Sostoyanie obolochek TVELov VVER posle shesti let ekspluatacii [Condition of VVER fuel rod cladding after six years of operation]. Fizika i himiya obrabotki materialov [Physics and chemistry of materials processing]. 2009, no. 2, pp. 24–32.
Smirnova I. M. Rezul'taty issledovanij poverhnostnyh otlozhenij na obolochkah tvelov RBMK-1000 [Results of investigations of surface deposits on fuel element cladding RBMK-1000]. Teploenergetika [Heat power engineering]. 2010, no. 7, pp. 17–20.
Staroverov A. I., Salyaev A. V., Zverev I. D. Opyt vvoda v ekspluataciyu sektornoj sistemy kontrolya germetichnosti obolochek tvelov RU BN-600 i RU BN-800 [Experience of putting into operation the sector control system of tightness of fuel-element cladding of RU BN-600 and RU BN-800]. Desyataya mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya "Bezopasnost', effektivnost' i ekonomika atomnoj energetiki" [Tenth International Scientific and Technical Conference "Safety, Efficiency and Economics of Nuclear Energy"]. Moscow, 2016, pp. 162‒164.
Dvornikov P. A., Kovtun S. N., Shutov S. S. Lokalizaciya defektnyh TVS po pokazaniyam datchikov sektornogo KGO na osnove modelej perenosa oskolkov deleniya v aktivnoj zone reaktora tipa BN [Localization of defective fuel assemblies according to the readings of sensors of the sector CGO based on models of fission fragments transfer in the core of a BN-type reactor]. Sbornik tezisov dokladov na nauchno‒tekhnicheskoj konferencii "Teplofizika reaktorov na bystryh nejtronah (Teplofizika ‒ 2014) [Collection of abstracts of reports at the scientific and technical conference "Thermal physics of fast reactors (Thermophysics – 2014)]. Obninsk, 2014. pp. 205‒206.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2020 Павло Феофанович Буданов, Костянтин Юрійович Бровко, Едуард Анатолійович Хом’як, Олег Андрійович Тимошенко