Введение к работе
Актуальность работы
Вопрос безопасной работы атомных станций неизменно остается актуальним. Существующие конструкции устаревают, используемые в них материалы под действием времени и радиации теряют свои свойства. При проектировании новых станций задаются более высокие требования к безопасности их работы. Становится очевидной необходимость совершенствования конструкций комплектующих для АЗС. Используемые в настоящее время отечественные гермовводы типа ПГКК, выполненные на основе полимерных материалов, в большинство своем теряют герметичность уже в первые годы работы на АЭС. Это связано с тем, что при повышенных температурах и воздействии радиации происходит разложение полимерных материалов, приводящее к выделению ядовитых и газообразных продуктов.
Этих недостатков практически лишены неорганические материалы, в частности, стекла и керамика, обладающие значительно большей радиационной стойкостью, чем органические, так как гамма-излучение но вызывает изменения химического строения стекол и керамических материалов. Кроме того, они менее подвержены старению.
С учетом вышеизложенного представляется целесообразным рассмотреть как использование неорганических (стекла и керамики) материалов для герметизации и электрической изоляции кабелей, так и замену полимерных оболочек кабелей на кабели с оболочкой из металлов (меди, алюни- .т. сталей и сплавов).
Разработка герметичных вводов для различных зон АЭС, взамен применявшихся ранее вводов типа ПГКК была санкционирована постановлениями Совета Министров СССР N 539-175, N 540-176 от 26.06.80г.. и приказом Министра электротехнической промышленности N 0180 от 29.08.80г. В соответствии с письмом Президента АН СССР академика А. П. Александрова в 1988г. Инженерно - технологическим центром ДВ0 РАН (ДВ0 АН СССР) начаты работы по созданию герметичных вводов для АЭС на базе неорганических материалов. В настоящее время разра-
ботка герметичных вводов типа ВГКК закончена и принята Межведомственной кошссиой в составе представителей Атомэнерго-экспорта. Атоыэнергопроекта, Госатомэнергонадзора и Министерства атомной энергетики. В.установленном порядке утверждены технические условия на поставку изделий на АЭС.
Цель работы
Целью данной работы являлось изыскание электроизоляционных материалов для герметизации торцов кабелей, работоспособных в условиях радиации, и разработка на основе этих материалов новой перспективной технологии герметизации торцов кабелей для изготовления герметичных вводов.
Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих конкретных задач:
1. Выбор материалов для создания модулей конструкции таким образом, чтобы выбранные для соединения, герметизации и изоляции материалы обладали следующими свойствами:
удельным электрическим сопротивлением, обеспечивающим сопротивление изоляции между жилой и оболочкой и между жилами не менее 10 МОм в нормальных и предельных условиях (при температуре до 150 С);
электрической прочностью . обеспечивающей работоспособность при напряжении между жилой и оболочкой и между жилами при 220 В, а также испытание напряжением 0,5 KB при частоте 50 Гц в течение 1 минуты;
механической прочность» спая, обеспечивающего сохранение герметичности при изготовлении, испытаниях, хранении, транспортировке и эксплуатации;
коррозионной стойкостью, обеспечивающей сохранение электроизоляционных свойств и герметичность на необходимом
.. уровне при неблагоприятных климатических воздействиях, действии водяного пара и паровоздушной смеси, дсзактивационных и поглощающих растворов в течение заданного времени;
- радиационной стойкостью при заданных интенсивностях и
дозах излучения (ІСҐ - 105 рад/час, интегральная доза 5x10й
рад), обеспечивающей сохранение диэлектрических свойств и
герметичности на заданном уровне;
- стабильностью всех свойств, обеспечивающей полный назначенный срок службы в заданном диапазоне температур, давлении, электрических напряжений, радиационных и коррозионных воздействий.
-
Разработка конструкции и технологии герметизации отдельных узлов кабелей для гермоввода на основе выбранных материалов.
-
Разработка методики контроля основных параметров.
-
І'сслсде.'.аиие полученных модулей при работе в условиях повышенных температур, влажности и гамма-излучения.
Научная новизна
1. В результате исследований для создания герметичного
ввода выбраны только неорганические материалы, не подвержен
ные действию гамма-излучения, огнестойкие и покароустойчи-
ЕЫС.
-
Разработан принципиально новый способ изготовления герметичного ввода на основе металлических модулей со стек-локристаллическими узлами герметизации, позволяющий упростить сборку гермоввода.
-
Разработанные на основе модуле.і с минеральной изоляцией герметичные вводы имеют ряд преимуществ по сравнению как с используемыми в настоящее время на отечественых АЭС гсрмовводаї.іи типа ПГКК, изготовленными с применением полимерных материалов, так и с гермовводаї.ш. выполненными с применением Фланцев из стекла (например, Фирм "Сим' сне", "Отто Бухвитц" и др.) с впаянными в них токовводами. Потеря герметичности одним токовводдом этой конструкции приводит К ВЫХО-ду из строя всего гермоввода. то есть до 140 токоведущих линий.
В случае потери герметичности одним модулем предлагаемой модульной конструкции остальные линии остаются герметичными и продоляают функционировать. При этом магнезиальная изоляция потерявшего герметичность кабеля выступает как адсорбент и очищает воздух. . проходящий через кабель в чистые зоны, от радиоактивных аэрозолей и твердых пылевидных-частиц. При проведении ремонтных работ потерявший герметичность
модуль легко заваривается без замены всего гермоввода.
Практическая значимость
.. Результаты, полученные при выполнении данной работы,
. ; делают возможным создание принципиально новой конструкций
герметичного ввода для АЗС. состоящего полностью из радиаци-*
онно стойких и негорючих материалов. Использование такой
конструкции в действующих и строящихся АЗС позволит решить
главную задачу - безопасность работы атомной станции на но-
. вом. более высокой уровне.
Разработанные проходки могут быть использованы при соз-. . дании противопожарных барьеров в кабельных коридорах различного назначения.
В январе 1996 г. в ходе работы семинара в 8-м Институте ядерной промышленности КГКЯП г. Шанхай, КНР, между Инженерно-Технологическим институтом АТН РФ и 8-м Институтом Ядерной промышленности КГКЯП подписан протокол намерений о создании совместного предприятия по производству герметичных вводов типа ВГКК.
Разработанные проходки могут быть использованы при соз-. дании противопожарных барьеров в кабельных коридорах различного назначения.
. На защиту выносятся следующие положения
-
Выбор по комплексу свойств неорганических материалов для герметизации кабелей КТЫСМ (ХК) и КНМС.
-
Модульная конструкция на основе:
- термопарных кабелей КТМСМ (ХК) с жилами из сплавов
хромель и ко'пель;
„ - контрольных кабелей КНМС с оболочкой из стали Х18Н10Т и плакированными сталью модными жилами;
- неорганических электроизоляционных материалов.
3. Технология герметизации кабелей стеклокристалличес-
кими покрытиями ПСТ 135-1. ПСТ 150-1 и стеклоприпоем СП
- 105-1 в сочетании с органосиликатной композицией ОСК 52-15, обеспечивающая комплекс эксплуатационных свойств при работе в услозияз зона локализации ъзарий АЭС.
Публикации
Материалы диссертационной работы опубликованы в препринте "Герметичные оводы термопарних и контрольных кабелей для АЭС", 1 научной статье. 5 тезисах докладов и технических условиях ТУ 7434-4740909-001-924 "Вводы герметичные типа ВПСК для АЭС".
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
-
Научно-технической конференции молодых ученых Приамурья. 20 апреля 1994г., г. Благовещенск.
-
Четвертой международной школе-симпозиуме "Физика и химия твердого тела", июнь 1994г., г.Благовещенск.
-
Международной научно-технической конференции "Роль атомной энергетики в решении региональных экономических и экологических проблем". 18-20 октября 1994г., г. Владивосток.
-
Региональной студенческой научно-технической конференции "Студенты и научно-технический прогресс". 5 апреля 1995г., г. Благовещенск.
-
Республиканской научно-технической конференции "Проблемы энергоснабжения Дальнего Востока". 25-27 апреля 1995г., г. Благовещенск.
-
Семинаре в 8-м Институте ядерной промышленности КГКЯП. 6 января 1996г.. г. Шанхай, КНР.
Объем и структура диссертационной работы Диссертация состоит из введения. 5 глав, выводов и со-дерзит 158 страниц, в том числе 27 рисункоо. 18 таблиц и списка литературы, включающего 108 наименований, приложений.
Благодарности
Автор выражает признательность Борису Залмановичу Певз-неру и Юрию Ивановичу Худобину за полезные советы и указания, получанные от них в ходе работы над диссертацией.
