Разработка методов расчетно-экспериментального обоснования сейсмической безопасности оборудования АЭС в натурных условиях Зайкин Иван Игоревич

Введение к работе

Актуальность работы: На вводимых в эксплуатацию и действующих энергоблоках (ЭБ)
российских атомных электростанций (АЭС) в соответствии с действующими нормативными
документами проводится расчетно-экспериментальное подтверждение сейсмостойкости

оборудования, важного для безопасности. Необходимость этих работ связана с резонансным характером сейсмических воздействий и обусловлена тем, что сейсмические нагрузки на оборудование в значительной степени зависят от его динамических характеристик: собственных частот и декрементов колебаний, надежное определение которых возможно только по результатам динамических испытаний в натурных условиях раскрепления и трубопроводной обвязки оборудования.

В связи со значительной трудоемкостью выполнения этих работ для многочисленного
состава важного для безопасности оборудования ЭБ АЭС, включающего 2 – 3 тысячи единиц
оборудования только первой категории сейсмостойкости, возникает актуальная задача поиска,
определения и реализации возможностей снижения объемов и стоимости работ при сохранении
требуемого уровня достоверности и надежности оценки сейсмостойкости за счет повышения
эффективности расчетно-экспериментальной оценки сейсмостойкости оборудования и

использования результатов предшествующих проверок.

Целью диссертационной работы является разработка методов повышения эффективности расчетно-экспериментальной оценки сейсмостойкости оборудования АЭС в натурных условиях, направленных на снижение трудоемкости работ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать методы выбора оборудования АЭС, подлежащего расчетно-экспериментальному подтверждению сейсмостойкости.

2. Разработать методы применения отечественной базы данных сейсмической квалификации оборудования.

3. Разработать условия применения методики оценки запаса сейсмостойкости на АЭС отечественных проектов.

Научная новизна:

4. По результатам натурных исследований на различных ЭБ АЭС установлены основные типы оборудования, имеющего низкие собственные частоты в резонансной области сейсмических воздействий и подлежащие обязательному расчетно-экспериментальному подтверждению сейсмостойкости.

5. Разработаны критерии обоснованного сокращения перечня оборудования на этапе анализа проекта и натурных испытаний путем исключения из списка оборудования первой категории сейсмостойкости единиц, для которых проверка не является необходимой.

6. Обоснована возможность проведения исключений на основании данных о расположении, обвязке, назначении, массовых характеристиках каждой конкретной единицы оборудования, в том числе с использованием предложенной методики предварительной аналитической оценки низших собственных частот колебаний системы оборудование – обвязка – опорные конструкции.

7. Разработаны критерии и алгоритмы выбора типопредставителя(ей) из группы идентичных единиц оборудования для проведения расчетного анализа на основании результатов испытаний по определению собственных динамических характеристик.

5. На основании ранее разработанных критериев и методов обоснованного сокращения трудоемкости расчетно-экспериментальной оценки сейсмостойкости оборудования АЭС и на основе систематизации и обобщения результатов расчетно-экспериментальных обследований определены набор параметров для включения в базу данных сейсмической квалификации и ее структура для оценки сейсмостойкости оборудования косвенными методами.

6. Разработана модифицированная методика оценки запаса сейсмостойкости, предусматривающая возможности обоснованного сокращения объемов работ, в том числе исключения расчетно-экспериментальной оценки, основанные на использовании отечественной базы сейсмической аттестации собственной разработки.

Степень достоверности результатов исследований подтверждается:

1. Применением современных методов постановки, проведения и обработки результатов
исследования с использованием физических особенностей технологических процессов,
протекающих в РУ, конструкционных особенностей основного оборудования РУ и используемых
средств измерений.

2. Применением математических и статистических методов исследований с использованием
современной вычислительной техники.

3. Положительными результатами практического использования разработанных методов.

Практическая значимость результатов работы:

1. Снижена трудоемкость расчетного анализа сейсмостойкости оборудования путем применения разработанных критериев выбора единицы для расчета из ряда идентичных или из серии. Поскольку данные единицы представляют наибольшую опасность в условиях действия сейсмических нагрузок, подтверждение их сейсмостойкости гарантирует сейсмостойкость остальных единиц группы, для которых расчеты проводить не требуется.

2. Показана возможность снижения трудоемкости расчетно-экспериментальной оценки сейсмостойкости оборудования АЭС за счет применения разработанной автором отечественной базы данных сейсмической квалификации оборудования.

3. Определены возможности и разработаны условия снижения трудоемкости оценки сейсмостойкости оборудования АЭС за счет применения модифицированной методики оценки запаса сейсмостойкости на АЭС отечественных проектов.

Основные положения, выносимые на защиту:

4. Методы выбора оборудования АЭС, подлежащего расчетно-экспериментальному подтверждению сейсмостойкости.

5. Разработка и методы применения отечественной базы данных сейсмической квалификации оборудования.

6. Разработка условий применения методики оценки запаса сейсмостойкости на АЭС отечественных проектов.

Личный вклад автора в полученные результаты.

Исследования, представленные в настоящей диссертации, выполнены лично соискателем в процессе научно-исследовательской и практической деятельности. В работы, выполненные в соавторстве, автор внес определяющий вклад в части, относящейся к теме диссертации.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 5-й МНТК молодых ученых и специалистов атомной отрасли "КОМАНДА-2013",

Санкт-Петербург, 2013 г., 9-й МНТК "Обеспечение безопасности на АЭС с ВВЭР", г. Подольск, ОКБ "Гидропресс", 2015 г., 17-й ежегодной конференции молодых специалистов по ядерным энергетическим установкам, г. Подольск, ОКБ "Гидропресс", 2015 г., 22-й МНТК студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и энергетика», Москва, 2016 г., 4-й МНТК «Ввод АЭС в эксплуатацию», Москва, ОАО «Атомтехэнерго», 2016г., а также на семинарах, заседаниях НТС и совещаниях в АО «Концерн «Росэнергоатом», ОАО «Атомэнергопроект», АО «Атомтехэнерго» и на различных АЭС в России.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в в 8-ми печатных работах, в том числе 3-х публикациях в ведущих рецензируемых научно-технических журналах, а также в ряде отчетов о работах при вводе в эксплуатацию ЭБ АЭС с РУ ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, БН-800, в программах и методиках испытаний при вводе в эксплуатацию ЭБ №№3,4 Ростовской АЭС, №4 Белоярской АЭС, №6 Нововоронежской АЭС, №1 Ленинградской АЭС-2.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы из 67-ми наименований. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 48 рисунков и 14 таблиц.