Введение к работе
Актуальность работы. Первые очереди энергоблоков АЭС с реакторами РБМК (1 и 2 блоки Ленинградской, Курской и Чернобыльской АЭС) сооружались и вводились в эксплуатацию в 1973-1975 гг. с существовавшими на тот период требованиями нормативно-технической документации (НТД). Поскольку требования НТД по безопасности АЭС изменяются в сторону ужесточения, станции перестают удовлетворять новым требованиям к безопасности АЭС, в связи с чем для получения разрешения на их дальнейшую эксплуатацию требуется модернизация и реконструкция основных систем и оборудования, а также увеличение объема контроля основного оборудования, компенсирующего отсутствие тех или иных технических средств.
Объемы работ по повышению безопасности АЭС определены концепцией реконструкции - «Основными направлениями реконструкции АЭС с реакторами РБМК первого поколения» (инв.№ У040-2465), разработанными Главным конструктором (НИКИЭТ) принятыми на Межведомственном научно-техническом совете (МВНТС) Министерства атомной энергетики и промышленности СССР (протокол № 8 от 21.06.1990).
Выполнение комплекса работ по первому этапу реконструкции энергоблоков первой очереди стало основанием для получения разрешения со стороны Госатомнадзора РФ работать без ограничений по мощности, то есть на номинальном уровне мощности.
В результате проведения реконструкции по оценкам Главного конструктора вероятность тяжелых аварий снижена в 100 раз, то есть соответственно повысился уровень безопасности.
В период до 2005-2010 гг. заканчивается назначенный срок эксплуатации многих атомных станций России и за рубежом. Единственной альтернативой решения этой проблемы является продление срока эксплуатации действующих энергоблоков АЭС при обосновании возможности эксплуата-
ции энергоблоков с учетом старения и выполнения модернизации энергоблоков по отдельным проектам. Поэтому до ввода новых замещающих мощностей на АЭС «Программой развития атомной энергетики Российской Федерации на 1998-2005 гг. и на период до 2010 г.» предусмотрено проведение работ по продлению срока эксплуатации энергоблоков действующих АЭС.
Техническая возможность продления срока эксплуатации энергоблоков, обоснование возможности эксплуатации энергоблоков с учетом старения, основанное на оценке фактического остаточного ресурса незаменяемого оборудования и опыта эксплуатации имеется. Надежность энергоблоков в течение 5 последних лет существенно повышена. За период с 1992 по 1997 гг. количество нарушений в работе АЭС уменьшилось в 2.5 раза.
Практическая реализация мероприятий по повышению безопасности, разработанных с участием многих научных, конструкторских и проектных организаций, оказалась сложной научно-технической и инженерной задачей, в которой активное участие принимали специалисты-эксплуатационники Ленинградской АЭС.
Опыт, приобретенный при проведении этих работ на первой очереди ЛАЭС, оказался полезным при дальнейшем проведении таких же работ на других АЭС с реакторами РБМК.
Комплекс уже проведенных и проводимых в настоящее время работ как обеспечивает существенное повышение уровня безопасности и надежности реакторов, так и создает предпосылки для возможности значительного увеличения ресурса оборудования и сроков службы атомных энергоблоков с модернизированными реакторами РБМК-1000 на Ленинградской АЭС.
Настоящая диссертация посвящена анализу и обобщению опыта, полученного в процессе реализации научно-технических мероприятий и инженерных решений по повышению безопасности и надежности энергоблоков с реакторами РБМК-1000 на Ленинградской АЭС.
В работе проведено обоснование объема мероприятий по повышению уровня безопасности и надежности энергоблоков ЛАЭС; приведены результаты комплекса исследований для реконструкции реакторных установок 1и 2 энергоблоков с целью приведения уровня их безопасности к требованиям современных НТД (снижение парового коэффициента реактивности, продолжение исследований по формоизменению в системе технологический канал—графитовая кладка (ТК-ГК), реконструкция систем контроля и защит реактора, систем контроля целостности контура и др.). Выполнена технико-экономическая оценка целесообразности продления ресурса энергоблоков.
Диссертация является результатом исследований, связанных с реализацией указанных научно-технических мероприятий, их оптимизацией и доведением до практического внедрения.
Цели работы:
-
Обобщение результатов научных исследований, проведенных при реализации мероприятий по повышению безопасности энергоблоков РБМК-1000 на Ленинградской АЭС.
-
Научно-техническое обоснование мероприятий по дальнейшему повышению уровня безопасности энергоблоков ЛАЭС на период до 2001 года и далее.
-
Оценка уровня безопасности энергоблоков ЛАЭС после реконструкции и модернизации.
-
Разработка научных основ концепции управления ресурсом основного и вспомогательного оборудования энергоблоков ЛАЭС.
-
Оценка возможности и целесообразности продления ресурса основного и вспомогательного оборудования энергоблоков ЛАЭС.
Научная новизна. Впервые при проведении работ по модернизации реакторов и основных систем контроля, управления и обеспечения безопасности энергоблоков РБМК-1000 проведен комплекс исследований, позво-
ливший повысить эффективность действия внедренных систем и довести их до промышленной эксплуатации.
Достигнуто существенное повышение (на два порядка) уровня безопасности энергоблоков ЛАЭС первого поколения.
Впервые разработана и освоена программа поэтапного пуска реакторов РБМК-1000 в эксплуатацию после, комплексной модернизации и реконструкции.
Показана реальная возможность продления ресурса атомных энергоблоков ЛАЭС путем повышения уровня безопасности и надежности. Впервые разработана и научно обоснована концепция продления сроков эксплуатации модернизированных энергоблоков РБМК-1000 на Ленинградской АЭС.
Экспериментально подтверждена возможность ремонта графитовой кладки реактора. Предложена новая технология ремонта активной зоны с поэтапной заменой технологических каналов на 3 и 4 энергоблоках ЛАЭС, внедрено в эксплуатацию топливо с выгорающим поглотителем (эрбием).
Сформулированы направления дальнейших работ по продлению срока службы энергоблоков с реакторами РБМК на 10-15 лет.
Практическая значимость работы. Все результаты исследований и обобщений были использованы при проведении первого этапа модернизации реакторов РБМК-1000 и при обосновании объема мероприятий по повышению уровня безопасности энергоблоков ЛАЭС на период 1996-2001 гг.
Результаты работы используются при проведении реконструкции других АЭС с реакторами РБМК, что позволило продолжить эффективную эксплуатацию всех АЭС с реакторами РБМК-1000 при существенном повышении уровня их безопасности.
Результаты модернизации и реконструкции положены в основу обоснования возможности управления сроком службы энергоблоков с реакторами РБМК-1000.
На защиту выносятся:
1. Результаты научных исследований, полученных в ходе реализации
мероприятий по повышению безопасности энергоблоков РБМК-1000 на Ле
нинградской АЭС, в том числе:
при проведении реконструкции реакторных установок 1 и 2 энергоблоков;
при модернизации действующих систем безопасности, а также основного и вспомогательного оборудования энергоблоков ЛАЭС.
-
Научно-техническое обоснование объема мероприятий по дальнейшему повышению уровня безопасности ЛАЭС на период 1996-2001 гг. и программа их реализации.
-
Результаты исследований по оптимизации вывода энергоблоков РБМК-1000 на номинальный уровень мощности после реконструкции; разработка и реализация программ физического и энергетического пусков реактора после реконструкции.
-
Результаты вероятностно-детерминистического анализа безопасности энергоблоков после реконструкции для обоснования эффекта от внедрения мероприятий по реконструкциям.
-
Обоснование новой технологии ремонта активной зоны реактора с поэтапной заменой технологических каналов.
-
Обоснование возможности и оценка целесообразности продления ресурса основного и вспомогательного оборудования энергоблоков ЛАЭС.
-
Научные основы концепции управления сроком службы энергоблоков РБМК-1000 Ленинградской АЭС.
Личный вклад автора. Диссертация является результатом исследований, выполненных лично автором и персоналом Ленинградской АЭС под руководством автора, а также совместно со специалистами исследовательских и проектных организаций.
Автор работы принимал непосредственное участие и осуществлял практическое руководство комплексом работ по модернизации и реконструкции энергоблоков с реакторами РБМК-1000 на Ленинфадской АЭС за период с 1983 года по настоящее время.
При непосредственном участии автора разработаны основные про-фаммы исследований и регламентирующие документы, проводилась обработка результатов исследований и формулировались выводы и рекомендации, разработана и утверждена концепция продления срока службы энергоблоков и профамма ее реализации.
Методика выполнения работы, достоверность результатов. Энергоблоки с реакторами РБМК являются уникальными энергетическими установками, не имеющими аналогов, а ЛАЭС является головной из серии таких станций. Поэтому с самого начала их эксплуатации были развернуты работы по проверке заложенных технических решений по доводке оборудования и систем до оптимальных режимов и по контролю за надежностью работы оборудования. По всем направлениям работ были разработаны профаммы исследований, обследований, контроля, созданы расчетные методики, коды и т. п. Профаммы и коды составлялись на основе последних достижений мировой науки и практики с применением современной вычислительной техники. Профаммы сертифицированы в соответствии с требованиями нормативных документов. В результате был накоплен офомный объем данных по опыту эксплуатации всех основных систем энергоблоков и оборудования.
В настоящей работе при обработке данных использовались принципы и методы, принятые в мировой энергетической практике и соответствующие новым нормативам и фебованиям надзорных органов.
Достоверность полученных результатов подтверждена экспертизой ведущих научных конструкторских и проектных организаций, все основные технические решения по модернизации реконструкции принимались с участием Госатомнадзора РФ.
Программы всех пусковых операций разрабатывались персоналом ЛАЭС под руководством и при участии автора диссертации.
Рабочая и приемочная комиссии возглавлялись автором диссертации, а результаты их работы подтверждались соответствующими актами.
Применение упомянутых строгих процедур гарантирует достоверность результатов исследований и надежность реализованных мероприятий.
Многие научно-технические решения подтверждены авторскими свидетельствами и патентами.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на заседаниях научно-технических советов предприятий, научно-исследовательских и проектных организаций и Минатома, а также на международных конференциях и на специальных международных комиссиях, где получили положительную оценку экспертов.
Результаты работы были также опубликованы в книгах, изданных Санкт-Петербургским государственным техническим университетом в 1994-1995 гг. и Энергоатомиздатом в 1995-1998 гг.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и 3 приложений, изложена на страницах, иллюстрирована 45 рис., 49 табл.. Список литературы содержит 99 наименований.
