Введение к работе
Актуальность теиы. Осноеноє назначение ядерной энергетической установки (ЯЭУ) - выработка электроэнергии, должно выполняться при условии соблюдения ряда требований, Еакяейшим из которых является необходимость удержания в тепловыделяющих элементах (твэлах) активной зоны реактора продуктов деления топлива (ПД). Задача удержания в твэлах ПД особенно актуальна для канальных реакторов большой мощности (РБМК), так как при нарушении герметичности оболочек гвэлов в силу одноконтурнос-ти этих реакторов ПД выносятся с паром на турбину и, тагам образом, определяют активность выбросов во внешнюю среду. Значительное количество разгерметизирующихся тепловыделяющих сборок (TBG) приводит не только к экономическим потерям из-за внеплановой выгрузки ТВС с негерметичными твэлами, которые не достигают проектного выгорания, но и к загрязнению оборудования АЭС радиоактивными ПД, к активности выбросов ПД со станции на грани пределов, определенных санитарными правилами-
Анализ причин разгерметизации ТВС позволяет уменьшить количество разгерметизирующихся твэлов благодаря усовершенствованию конструкции, повышению качества изготовления ТВС и оптимизации условий их эксплуатации. Решение отмеченных проблем связано с задачей необходимости охраны природы и рационального использования ее ресурсов, которая поставлена на съездах Советов и отракена в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года".
Традиционный способ определения причин и механизмов разгерметизации твэлов базируется на результатах их обследования после выгрузки из реактора в защитных (горячих) камерах. Такие работы проводятся в ИАЭ им.Курчатова и на Ленинградской АЭС, которая единственная из АЭС с РБМК-ЮОО
оснащена приборами и оборудованием для защитной камеры. Однако, металловедческое обследование в защитных камерах дорогостояще, требует значительных затрат времени и не дает полного представления о причинах разгерметизации твэлов без знания исходных свойств и условий эксплуатации ТВС. Вместе с тем, у канальных реакторов существуют богатые возможности как по обнаружению негерметичности и определению степени разгерметизации ТВС в процессе эксплуатации энергоблоков с помощью штатных радиометрических систем контроля герметичности оболочек твэлов (КТО), так и по определению с помощью этих же систем КТО характера распределения радиоактивных продуктов коррозии (ПК) по выходным участкам активных зон. Кроме того, во ВНИИАЭС разработаны методы определения мощности и расхода теплоносителя в технологических каналах (ТК) с помощью этих же штатных систем КТО. Екесте с развитием методов причинного анализа в прилокении к ТВС и условиям их эксплуатации отмеченная экспериментальная база позволяет определять эксплуатационные факторы-причины, приводящие к разгерметизации ТВС.
Цель работы, с учетом вышеизложенного, есть выявление причин разгерметизации ТВС на АЭС с РБМК-І000 и поиск путей оптимизации условии их эксплуатации для снижения количества разгерметизирующихся ТВС, тем самым экономии ядерного топлива и повышения эффективности охраны природы.
Составными частями рассматриваемой проблемы являлось решение следующих задач:
создание и отработка методов анализа причин разгерметизации твэлов;
экспериментальное обоснование выявляемых причинных зависимостей;
- оценка эффективности предложенных путей оптимизации
условий эксплуатации ТВС.
Научная новизна работы характеризуется, преікде всего, разработкой метода исследовании - универсального системного структурно-динамического подхода к анализу причин повреждения однородных элементов систем, основанного на сочетании вероятностно-статистического анализа для выявления причинных закономерностей и их экспериментального обоснования, что позволяет проводить работы по оптимизации условий эксплуатации, усовершенствованна конструкции и повышению качества изготовления элементов с минимальным воздействием на систему. Кроме экономической целесообразности для АЭС отмеченный подход обеспечивает возможность проведения оггозлкззционных работ без нарушения корм ядерной и радиационной безопасности.
Научная новизна заключается такке в полученных после применения этого метода результатах. А тленно, выявлены основные эксплуатационные причины отказов ТЗС РБМК-ІС00:
повышенная разгерметизация ТВС в ТК, запитакшх от "застойной" зоны в прэдтупиковой части раздаточных групповых коллекторов (РГК), связанная с сепарацией вдоль ЇТК крупнодисперсных частиц ЕК, накапливаемых в реакторах при id: остановах для проведения ремонтных работ, и с их последу-едим осззденпем на твэлзх при выводе блоков на модность;
разгерметизация твэлов из-за отклонений в работе систем контроля и управления реактором, связанных с возму^гюпінми воздействиями стержней управления и заідптц и с неточностями при контроле модности ТЗС.
Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты анализа причин разгерметизации Т5С РБМХ-ІС00 непосредственно используются для оптимизации усло-енй эксплуатации ТВС, формулирования требований к их исходным свойствам и качеству изготовления, а разработанный метод может быть распространен и на другие типы реакторов.
Реализация в Енедрение результатов исследований характеризуется опытным внедрением на Курской АЭС технического решения по минимизации загрузки "свежих" ТВС в ТК "застойной" зоны в периоды остановов блоков и после них, а в случае такой загрузки повышения расхода теплоносителя через эти ТК.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 3-ей научно-технической конференции "Состояние и перспективы развитая производства гвэлов энергетических реакторов", г.Новосибирск, март 1986г., на 4-ом отраслевом, семинаре по прочности и надежности элементов активных зон энергетических ядерных реакторов, г.Обнинск, апрель 1987г., на 2-ой Всесоюзной конференции по радиационному материаловедению, г.Димитровград, ноябрь 1988г. и на Координационном Соеєтє по цирконию, г.Глазов, май 1990г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 125 страницах машинописного текста, иллюстрируется 100 рисунками, 21 таблицей и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 103 наименований и 4 приложений на II страницах.
Основные положения, представляемые к защите, Еключают Епервые сформулированный вероятностно-статистический метод системного структурно-динамического анализа причин разгерметизации ТВС, выявленные в результате применения такого подхода причины разгерметизации ТВС РБМК-І000, их экспериментальное обоснование и предложенные пути оптимизации условий эксплуатации ТВС.
>У
