Расчетно-теоретическое и экспериментальное обоснование условий роста вибраций в ВКУ и ТВС ВВЭР-1000

• Автор: Новиков, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Введение
Глава 1. Обзор исследований вибрации ТВС и ВКУ энергетических реакторов с водой под давлением

1.1. Вибрационные исследования на крупномасштабных стендах

1.2. Исследования вибрационных характеристик элементов

1.3. Аномалии, обусловленные вибрациями ВКУ и ТВС.

1.4. Анализ причин, выхода из строя ТВС.

1.5. Выводы к главе 1.

Глава 2. Теоретические основы совершенствования акустических моделей и расчета параметров акустических колебаний теплоносителя

2.1. Методика расчета интегральной скорости звука в парогенерирующем канале.

2.2. Описание программы .

2.3. Разработка алгоритмов расчета частот акустического резонанса в активной зоне реактора при отсутствии кипения теплоносителя.
2.4. Разработка алгоритмов расчета частот акустического резонанса в активной зоне реактора при кипении теплоносителя
2.5. Определение добротности, полосы пропускания и коэффициента затухания.
2.6. Выводы к главе 2.
Глава 3. Анализ результатов вибродинамического контроля ГЦК реакторной установки В0 блока 1 Ростовской АЭС
3.1. Средства измерений.
3.2. Анализ результатов измерений вибраций крышки
реактора.
3.3. Исследование причин аномального роста вибраций в ВКУ
3.4. Идентификация причин роста интенсивности СПМ сигналов от датчиков давления теплоносителя установленных на выходе из реактора.
3.5. Выводы к главе
Глава 4. Определение области виброакустичсских резонансов теплоносителя и ТВС в реакторах типа ВВЭР.
4.1. Исходные данные для расчета области виброакустичсских резонансов в активной зоне ВВЭР, ВВЭР
4.2. Анализ результатов расчета области виброакустических резонансов теплоносителя и ТВС в реакторах типа ВВЭР
4.3. Выводы к главе
Глава 5 . Прогнозирование режимов работы АЭС вызывающих рост вибраций ТВС с использованием программного комплекса РАДУГА 7.5.
5.1. Описание программного комплекса РАДУГА 7.
5.2. Анализ причин аномального роста вибраций в 3.
5.3. Определение средней температуры в
5.4. Методика построения картограмм активной зоны с указанием числа и места расположения ТВС, находящихся в зоне виброакустических резонансов с теплоносителем
5.5. Расчет величины полосы пропускания
5.6. Оценка доли ТВС с повышенным уровнем вибрации при работе реактора на 0 4 Ыном
5.7. Методы предотвращения попадания ТВС в область температур теплоносителя соответствующую полосе
пропускания СЧКДТ.
5.8. Выводы к главе 5.
Список литературы
Список сокращений и условных обозначений
3 активная зона
ЛПТ акустический паспорт теплоносителя
АСПМ автоспектральная плотность мощности
АЭС атомная электрическая станция
ВАП виброакустичсский паспорт
ВКС верхняя камера смешения
ВКУ внутрикопусные устройства
ВВЭР водоводяной энергетический реактор
ГЦН главный циркуляционный насос
ДПД датчик пульсации давления
КИУМ коэффициент использования установленной мощности МАГАТЭ международное агентство но атомной энергии
ММ математическая модель
НКС нижняя камера смешения
ПП полоса пропускания
ПНР плановопредупредительный ремонт
ПК программный комплекс
РК рабочая кассета
РБМК реактор большой мощности канальный
СПМ спектральная плотность мощности
СЧКДТ собственная частота колебаний давления теплоносителя СУЗ система управления и защиты реактора
ТВС тепловыделяющая сборка
ТВЭЛ тепловыделяющий элемент
ТСД технические системы диагностики
ЯЭУ ядерная энергетическая установка
реактор с водой под давлением
кипящий ядерный реактор
тяжеловодный водоводяной ядерный реактор производства Канады
РНУЯ тяжловодный ядерный реактор
Ь МХЖ водографитовый ядерный реактор
2 добротность потока теплоносителя в акустическом контуре.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что на стадии проектирования первого поколения ВВЭР воздействие гидродинамических возмущающих сил на оборудование недооценивалось и, соответственно, не было уделено достаточного внимания вопросам взаимодействия колебаний теплоносителя с
проектируемым оборудованием. Известны и первые последствия такого недоучета, а именно при ревизии оборудования после его обкатки, на этапе ввода в действие головного реактора ВВЭР1 на Нововоронежской АЭС было обнаружено, что произошли повреждения сетчатых фильтров во входных коллекторах парогенераторов, а также швов приварки фаненого пояса корзины реактора 1,2.
Проблема взаимодействия колебаний теплоносителя и оборудования на этом этапе недооценивалась во всем мире. Следствием этого стали, не получившие своевременного объяснения, внезапные повреждения изза вибраций, вызванных колебаниями теплоносителя основного и
вспомогательного оборудования АЭС с ВВЭР и с их зарубежными аналогами РУЛ 3.
Актуальность


Глава 1. Исследования вибрационных характеристик элементов
1. Аномалии, обусловленные вибрациями ВКУ и ТВС. Анализ причин, выхода из строя ТВС. Выводы к главе 1. Глава 2. Методика расчета интегральной скорости звука в парогенерирующем канале. Описание программы . Разработка алгоритмов расчета частот акустического резонанса в активной зоне реактора при отсутствии кипения теплоносителя. Определение добротности, полосы пропускания и коэффициента затухания. Выводы к главе 2. Глава 3. Средства измерений. Исследование причин аномального роста вибраций в ВКУ
3. Идентификация причин роста интенсивности СПМ сигналов от датчиков давления теплоносителя установленных на выходе из реактора. Глава 4. Определение области виброакустичсских резонансов теплоносителя и ТВС в реакторах типа ВВЭР. Глава 5 . Прогнозирование режимов работы АЭС вызывающих рост вибраций ТВС с использованием программного комплекса РАДУГА 7. Описание программного комплекса РАДУГА 7. Анализ причин аномального роста вибраций в 3. СЧКДТ. Выводы к главе 5. Известны и первые последствия такого недоучета, а именно при ревизии оборудования после его обкатки, на этапе ввода в действие головного реактора ВВЭР1 на Нововоронежской АЭС было обнаружено, что произошли повреждения сетчатых фильтров во входных коллекторах парогенераторов, а также швов приварки фаненого пояса корзины реактора 1,2. Проблема взаимодействия колебаний теплоносителя и оборудования на этом этапе недооценивалась во всем мире. АЭС с ВВЭР и с их зарубежными аналогами РУЛ 3. Безопасность АЭС в связи с планируемым увеличением количества вводимых энергоблоков и существенным повышением доли выработки электричества на АЭС до к г. АЭС. АЭС и предстоящей работой энергоблоков в маневренных режимах. В числе главных задач в этих условиях является задачи прогнозирования, выявления и предотвращения условий эксплуатации, приводящих резонансному взаимодействию акустических колебаний теплоносителя и вибраций оборудования. Наиболее остро эти задачи возникают при разработке новых модификаций ТВЭЛ и ТВС. Среди исследований направленных на повышение надежности и безопасности эксплуатации основного оборудования 1го контура, особую роль занимают исследования виброакустических резонансов конструктивных элементов ВКУ и ТВС и потока теплоносителя. Результатом такого взаимодействия могут быть усталостные разрушения элементов ВКУ и ТВС и разгерметизация ТВЭЛ. Для отстройки от резонансов необходимо располагать ВАТТ, как оборудования, так и циркулирующего теплоносителя. Однако в настоящее время таких паспортов нет. Ввиду этого разработка методического обеспечения для построения АПТ, как в отдельных компонентах оборудования, так и системе первого контура в целом, является актуальной задачей. В настоящее время эта задача осознана в странах, активно развивающих ядерную энергетику. Однако, се решение не возможно ввиду отсутствия адекватных акустических первого контура АЭС с ВВЭР и отсутствия, научно обоснованных методик построения АПТ. В отчете о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в году указывается Опыт эксплуатации АС с отечественными реакторами ВВЭР показывает, что наджная и безотказная работа ТВЭЛов в течение полного проектного срока, соответствующего нормам и технологиям, обеспечивается не в полной мере. Повышенные вибрации неоднократно являлись причиной отказов ТВС но механизмам усталостных разрушений либо виброизноса элементов ТВС, что приводило к досрочной выгрузке топлива и большим экономическим потерям.