Дослідження і розробка методів та технічних засобів радіаційних випробувань обладнання АЕС на електрофізичних установках - Автореферат

В рамках національної програми з підвищення експлуатаційної надійності та подовження термінів експлуатації АЕС України постановою Уряду України № 1553 від 12.10.2000 р., рекомендаціями МАГАТЕ, КЯР України та інструктивними документами НАЕК «Енергоатом» України регламентовано проведення додаткових випробувань обладнання на предмет їх придатності для АЕС (кваліфікації). Випробування повинні включати дослідження процесів деградації функцій обладнання в умовах, характерних для АЕС. Зараз в Україні налічується 6 електрофізичних установок, які можуть стати основою створення техніки для кваліфікації обладнання АЕС. Для успішного вирішення даного питання здійснено комплексні теоретичні і експериментальні дослідження, які дозволили визначити напрямки і обсяги модернізації існуючої радіаційної техніки для радіаційних (кваліфікаційних) випробувань. Вони відображають результати розробки удосконалених структур електрофізичної радіаційної техніки, розробку технічних засобів, що їх необхідно включати до складу установок для здійснення кваліфікації обладнання АЕС.Показано, що для проведення обовязкових кваліфікаційних випробувань обладнання АЕС необхідно створити та атестувати відповідну експериментальну базу. Встановлено перелік науково-технічних вимог до методів і техніки цих випробувань. Встановлено, що головними проблемами реалізації на ЕФУ нормативних вимог кваліфікації обладнання є формування радіаційних полів великих розмірів з відповідним радіометричним супроводом та забезпечення стабільності характеристик радіаційного поля протягом тривалого часу. Показано, що для кваліфікації обладнання необхідно забезпечити рівномірне опромінення обєктів складної форми (електротехнічне та електромеханічне обладнання, кабельні вироби, тощо) обємом до 2 м3 з нерівномірністю розподілу радіаційного поля не більше 10 %. Різноманітні за товщиною і формою обєкти, що опромінюються, необхідність врахування зміщення енергій, нестаціонарність радіаційного поля, невідповідність часових параметрів пучка та ряд інших зауважень, роблять неприйнятним використання зазначених методів для кваліфікаційних випробувань обладнання АЕС.В дисертації викладено результати досліджень проблем реалізації нових методів радіаційних випробувань обладнання АЕС, регламентованих новими вимогами нормативної бази України (НП 306.2.99-2004. Встановлено перелік науково-технічних вимог до методів і техніки цих випробувань. Проведено дослідження проблем випробувань і визначено перелік вимог до параметрів полів опромінювання при проведенні кваліфікаційних випробувань. Показана необхідність створення радіаційних полів великих обємів, достатніх для розміщення комплектного обладнання АЕС і з характеристиками, що відповідають реальним показникам на діючих обєктах. Розроблено і реалізовано на установці ІЯД оригінальний метод формування радіаційних полів великих обємів за допомогою системи розсіюючих та відбиваючих екранів.

Основний зміст роботи

В дисертації викладено результати досліджень проблем реалізації нових методів радіаційних випробувань обладнання АЕС, регламентованих новими вимогами нормативної бази України (НП 306.2.99-2004. «Загальні вимоги до продовження експлуатації енергоблоків АЕС у понадпроектний строк за результатами здійснення періодичної переоцінки безпеки»). Були проведені комплексні розробки методів випробувань і технічних засобів для модернізації електрофізичної радіаційної техніки під ці задачі, а саме: 1. Досліджено умови проведення кваліфікаційних випробувань обладнання АЕС. Встановлено перелік науково-технічних вимог до методів і техніки цих випробувань.

2. Досліджено науково-технічні проблеми адаптації ЕФУ під новий тип випробувань. Показано, що головними проблемами є формування стаціонарних радіаційних полів великих розмірів, їх стабілізація протягом нормативного часу опромінення (до 1000 год.) та метрологія процесів.

3. Проведено дослідження проблем випробувань і визначено перелік вимог до параметрів полів опромінювання при проведенні кваліфікаційних випробувань. Показана необхідність створення радіаційних полів великих обємів, достатніх для розміщення комплектного обладнання АЕС і з характеристиками, що відповідають реальним показникам на діючих обєктах. Встановлено як мінімальні значення 1 ч 2 м3 опромінюваного простору з інтенсивністю радіаційного навантаження на рівні 1?103 Гр·см2 / год. Досліджено досвід формування на ЕФУ потоків випромінювання великого перерізу.

Розроблено і реалізовано на установці ІЯД оригінальний метод формування радіаційних полів великих обємів за допомогою системи розсіюючих та відбиваючих екранів. Експериментально доведена ефективність такого методу трансформування вузьких пучків електронів у широкі рівномірні потоки випромінювання та вирівнювання їх спектру. Отримано емпіричні залежності параметрів радіаційного поля від структури і конструкції системи формування. Створені радіаційні умови відповідають вимогам відтворення робочих режимів обладнання АЕС.

4. Досліджено методологічні проблеми кваліфікації обладнання АЕС. Показано, що тільки для електротехнічного обладнання необхідно забезпечити вимірювання більше 17 його регламентованих характеристик та їх зміни під дією радіації та інших експлуатаційних факторів.

5. Створено установку для кваліфікації електротехнічного обладнання АЕС і розпочато її експлуатацію. Установка забезпечує випробування обладнання в стаціонарному радіаційному полі обємом більше 1 м3 з нерівномірністю ± 10 %.

6. Створено систему технологічної дозиметрії радіаційних полів великих габаритів з точністю вимірювання інтенсивності випромінювання не гірше 5 % у будь-якій точці. Система складається з оперативних засобів контролю пучка (датчик щільності пучка і магнітно-індукційний датчик струму) та датчиків вторинних радіаційних та фізичних ефектів (калориметричні датчики, оригінальні малогабаритні пропорційні іонізаційні камери, датчики продуктів радіолізу повітря, датчики зі сцинтиляторами).

7. Створено прецизійний електромеханічний пристрій переміщення датчиків в опромінюваному просторі 900х900х1500 мм. Координати точки вимірювання визначаються з похибкою менше 2 %. Він дозволяє дистанційно переміщувати датчики випромінювання з точністю до 0,3 см в перерізі реакційної камери і до 1 см - по її глибині.

8. Досліджено проблеми експлуатаційної надійності електрофізичної радіаційної техніки. Доведена доцільність контролю за станом електрофізичної техніки через контроль температурних режимів силових вузлів установок. Показано, що ці параметри є визначальним показником надійності їх експлуатації. Для такого температурного контролю створено оригінальні датчики та відповідний комплекс апаратних засобів. Створена багатоконтурна система охолодження та термостабілізації силових вузлів установки, яка забезпечила зменшення дрейфу параметрів установки до 5 % при тривалості роботи до 1000 год.

9. Вперше розроблено практичні технологічні регламенти кваліфікації кабелів, що базуються на одночасному вимірюванні 16 технічних параметрів. З цією метою створена спеціальна система вимірювань, що включає стандартизовану вимірювальну апаратуру, джерела живлення, засоби звязку з ЕОМ та відповідні зєднувальні мережі. Такі дослідження дозволяють експериментально визначити реальний ресурс кабельних виробів (напруга пробою, ємність та тангенс кута діелектричних втрат, амплітудно-частотні характеристики, зміна характеру часткових розрядів, опір ізоляції).

10. Проведено комплекс випробувань нової української кабельної продукції, призначеної для використання у сигнальних мережах АЕС. Вони надали виробникам можливості створити кабель з високими технічними характеристиками. Була практично доведена доцільність використання створеної електрофізичної техніки на всіх етапах впровадження та експлуатації обладнання АЕС.

Дослідна експлуатація показала, що створена радіаційна установка дозволяє реалізувати фізичні і технічні умови, необхідні для кваліфікаційних випробувань. Наведений перелік заходів може бути використаний для адаптації інших існуючих електрофізичних установок під вирішення проблем кваліфікації обладнання в ядерній енергетиці України.

1. Проблеми експлуатації кабельних мереж на АЕС / Сахно О.В. - Київ, 2000 - 8 с. - (Препр. / НАН України. Ін-т ядерних досл.; КІЯД-00-2).

2. Сахно А.В. Исследование проблем повышения безопасности кабельных магистралей АЭС. // Сборник материалов 5-й конференции Украинского Ядерного Общества. - Энергодар, ЗАЭС, УКРЯО, 2001 - С. 102-106.

3. Вишневский И. Н., Сахно В. И., Сахно А. В. и др. Радиационная установка с ускорителем электронов Института ядерных исследований Национальной академии наук Украины // Атомная энергия. - 2003. - Т. 94, вып. 2. - С. 163-166.

4. Сахно В. І., Томчай С. П., Сахно О. В. Дослідження радіаційно-стимульованих факторів деградації обладнання АЕС // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. - 2000. - № 2. - С. 102-105.

5. Сахно А.В. Перспективы использования электрофизических установок для испытаний оборудования АЭС // Ядерні та радіаційні технології. - 2003. - Т.3, № 2. - С. 44-47.

6. Зелінський А.Г., Сахно О.В., Томчай С.П. та ін. Розробка та дослідження параметрів датчика струму пучка електронів радіаційної установки ІЯД. // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. - Київ, 2003. - №2(10). - С. 146-149.

7. Вишневський І.М., Зелінський А.Г., Сахно О.В. та ін. Система вимірювання розподілу полів випромінювання на радіаційній установці ІЯД // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. - 2004. - № 2(13). - С.159-162.

8. Сахно А.В., Сахно В.И., Томчай С.П. Устройство контроля параметров охлаждения оборудования ускорителя // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. - 2002. - № 7. - С.179-181.

9. Вишневський І.М., Сахно В.І., Сахно О.В. та ін. Спеціалізований стенд для функціональних випробувань кабельних виробів АЕС // Ядерна фізика та енергетика. - 2007. - № 1(19). - С.140-144.

10. Вишневський І.M., Сахно В.І., Сахно О.В. та ін. Проблеми радіаційних випробовувань кабелів АЕС на установці ІЯД // Вопросы атомной науки и техники. - 2007. - № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (91). - С. 128-130.

Размещено на .ru