Введение к работе
Актуальность темы диссертации Продление срока эксплуатации действующих АЭС является одной из важнейших тенденций современного этапа развития атомной энергетики и наиболее эффективным направлением вложения финансовых средств для сохранения генерирующих мощностей Осуществлению этого направления в развитии атомной энергетики России способствовало то, что установленный в проекте 30-летний срок эксплуатации действующих АЭС был определен в 50-60 годах и отражает определенный консерватизм принятой расчетной базы его обоснования, когда отсутствовали опыт проектирования и эксплуатации АЭС, а также фактические эксплуатационные данные по износу оборудования атомных станпий Накопленный опыт эксплуатации АЭС позволяет обосновать пересмотр ранее установленных сроков службы энергоблоков, а кроме того пересмотр и сроков снятия оборудования с эксплуатации
Опорная конструкция реактора относится к незаменяемым элементам, ресурс которых также определяет срок службы АЭС В составе документов, необходимых для продления срока эксплуатации энергоблока № 4 НВ АЭС. были представлены материалы, обосновывающие возможность эксплуатации кольцевого бака с опорой реактора с позиции статической и циклической прочности В процессе экспертизы материалов быта выявлена новая и актуальная научно-техническая задача по обоснованию прочности опорной конструкции реактора с позиции сопротивления хрупкому разрушению, и она вошла в устовия действия лицензии
Опорная конструкция реактора АЭС с ВВЭР-440 первого поколения представляет собой многократно статически неопределенную сварную нетермообрабатываемую конструкцию, изготовленную из малоуглеродистой низколегированной стали В процессе эксплуатации опорная конструкция подвергается низкопоточному облучению при низкой температуре, что приводит к значительному охрупчиванию стали
В общем случае обоснование прочности сварных нетермообрабатываемых конструкций включает следующие этапы
1) формулировку условий работоспособности конструкции в зависимости
от масштаба повреждений ее элементов,
-
формулировку условий обеспечения прочности элементов конструкции,
-
анализ и учет влияния технологических факторов (например, сварки) с точки зрения наличия дефектов типа несплошностей в конструкции, остаточных технологических напряжений (например, сварочных) и изменения свойств используемых материалов,
-
анализ и учет эксплуатационных факторов (например, эксплуатационной нагрузки, нейтронного облучения) с точки зрения анализа нагруженности и деградации свойств материала (например, охрупчивание материала под воздействием нейтронного облучения)
Указанный комплекс задач применительно к особенностям изготовления и эксплуатации опорной конструкции не был решен Поэтому цель диссертационной работы может быть сформулирована следующим образом
Цель работы: Разработка методологии обоснования продления срока службы СПСС) опорных конструкций реакторов АЭС с ВВЭР-440 первого поколения по критерию сопротивления хрупкому разрушению и обоснование ПСС опорных конструкций до 45 лет
Решаемые вопросы для достижении поставленной цели:
определить перечень элементов, повреждение каждого из которых приводит к нарушению нормального функционирования опорной конструкции в целом, такие элементы названы критическими элементами,
сформулировать условие обеспечения прочности критических элементов по критерию хрупкого разрушения,
выполнить анализ возможной дефектности опорной конструкции и сформулировать требования к размерам расчетных дефектов,
определить остаточные сварочные напряжения (ОСН) в критических элементах опорной конструкции,
определить коэффициенты интенсивности напряжений (КИН) для различных критических элементов и различных геометрий расчетных дефектов с учетом остаточных сварочных напряжений,
установить критическую температуру хрупкости для металла опорной конструкции реактора в исходном состоянии,
получить дозовые зависимости, описывающие сдвиг критической температуры хрупкости от флюенса F и флакса <р нейтронов,
выполнить экспериментальное определение плотности нейтронного потока на опорную конструкцию реактора,
обосновать расчетами на сопротивление хрупкому разрушению (СХР) продление срока службы опорных конструкций реакторов АЭС с ВВЭР-440 первого поколения
Научная новизна:
1 Сформулирован и решен комплекс взаимосвязанных задач, позволяющих
проводить оценку целостности сварных нетермообрабатываемых конструкций,
подвергаемых нейтронному облучению, включающий
-структурный анализ нетермообрабатываемых металлоконструкций и выявление
критических элементов,
-определение доминирующих технологических и экспл} атационных факторов, -анализ и выбор определяющих эксплуатационных режимов, -расчет остаточных сварочных напряжений в опорной конструкции, -получение дозовых зависимостей нейтронного охрупчивания углеродистых
сталей в условиях низкопоточного облучения при низких температурах,
-анализ обеспечения прочности критических элементов по критерию хрупкого
разрушения
2 Выполнено обоснование СХР опорных конструкций реакторов АЭС с ВВЭР-
440 первого поколения, которое, совместно с другими документами, легло в основу
принятия положительного решения по продлению сроков службы АЭС с ВВЭР-440
первого поколения
Практическая значимость:
1 Результаты выполненных работ позволили обосновать безопасную
эксплуатацию опорных конструкций реакторов АЭС с ВВЭР-440 первого поколения
за пределами проектного срока службы, что в свою очередь позволило продлить
срок службы 3,4 блоков НВ АЭС и 1,2 блоков Кольской АЭС
2 Разработанная методология может быть рекомендована для обоснования
целостности сварных нетермообрабатываемых конструкций других типов реакторов,
подвергаемых нейтронному облучению
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций
Подтверждается результатами экспериментальных исследований, согласованностью оригинальных данных с литературными, использованием современных методов расчета напряженного состояния, концепций механики разрушения и методами статистической обработки данных
Личный вклад автора в получение научных результатов
-
Сформулирован и решен комплекс взаимосвязанных задач, позволяющий проводить оценку целостности сварных нетермообрабатываемых конструкций подвергаемых нейтронному облучению
-
Выполнено расчетное обоснование СХР опорных конструкций 3,4 блоков НВ АЭС и 1,2 блоков Кольской АЭС
Апробация работы
Основные материалы диссертационной работы докладывались на российских и международных конференциях, семинарах и совещаниях, в т ч в Варне (Болгария) 2001г, 2002г, на семинаре в МАГАТЭ в 2003r , на 9 международной конференции "Проблемы материаловедения при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС" (г Пушкин) в 2006 г
Публикации
Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, представлены 5 публикациями
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, литературы Материалы диссертации изложены на 150 страницах и содержат 55 рисунков и 22 таблицы, в списке литературы 69 наименований
