Главная > Разное > Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления АЭС
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

3.4. Обеспечение безопасности эксплуатации на основе концепции ТПР на зарубежных АЭС

Практически во всех странах, имеющих АЭС, ведутся интенсивные работы по повышению безопасности РУ на основе концепции ТПР. Это обусловлено следующими двумя обстоятельствами, четко сформулированными в докладе ведущих специалистов USNRC в области прочности и безопасности К. Вихманом, И. Шао и М. Мейфельдом [7].

1. Существует реальная опасность внезапного поперечного (гильотинного) разрыва трубопровода большого диаметра.

2. Несмотря на то, что РУ обладает системами локализации аварии на случай внезапного разрыва трубопровода, нет полной уверенности в том, что концы разорвавшегося трубопровода, находящиеся под большими реактивными силами вытекающего теплоносителя, не разрушат находящиеся рядом конструкции и опоры и не переведут аварию в неконтролируемую стадию.

Ниже сделан краткий обзор работ, проводимых в некоторых зарубежных странах в рамках концепции ТПР.

Ранее уже говорилось о применении концепции ТПР в США и Германии. Системы безопасности ТПР в этих странах закладываются для ГЦТ на стадии проектирования. Для действующих реакторов имеются планы реализации указанной системы для всех трубопроводов РУ диаметром (США [7]).

Такое же требование обеспечивается и для реакторов нового поколения [7], в том числе и для нового Европейского реактора совместной франкогерманской разработки [8].

Канада [78, 80]. Все легководные и тяжеловодные реакторы в Канаде спроектированы в предположении, что возможно внезапное полное разрушение главных высоконапряженных трубопроводов. Однако причина такого гильотинного разрушения не связывалась с механикой трубопроводов, напряжениями в трубопроводе, вязкостью материала, механикой разрушения. Постулат использовался как основа для проектирования: контейнмента, систем останова реактора, систем аварийного охлаждения активной зоны реактора, а также для определения давления и температуры среды. Кроме того, постулат о внезапном разрыве трубопровода приводил к необходимости учитывать динамические эффекты, связанные с перемещениями концов оборванного трубопровода, реактивной силой струи, теплогидравлическими условиями.

С тех пор как прогресс в области механики разрушения позволил прогнозировать поведение трубопроводов на стадии разрушения, канадские надзорные органы стали разрешать в определенных случаях использовать доказательства о невозможности внезапного разрыва трубопроводов в обоснованиях безопасности эксплуатации реакторов.

Обоснования методами механики разрушения с учетом концепции ТПР используются в основном для снижения требований к учету динамических эффектов, связанных с внезапным гильотинным разрывом трубопроводов.

Работы по применению концепции ТПР были начаты в середине 80-х годов и в настоящее время ведутся в следующих направлениях: критический обзор возможностей для улучшения качества трубопроводов на стадиях изготовления, входного и предэксплуатационного контроля и эксплуатации; критический обзор систем контроля течей; разработка новых, более чувствительных систем; разработка и верификация моделей разрушения, критических размеров и раскрытия трещин, истечения теплоносителя; оценка возможностей применения концепции ТПР для всех трубопроводов РУ, находящихся под давлением; критический обзор всех возможных сценариев аварий циркуляционного контура; испытательные программы для получения более полных характеристик конструкционных сталей и сварных соединений всех трубопроводов большого диаметра; рассмотрение возможностей для расширения нормативной области применения концепции ТПР.

В настоящее время в Канаде создается банк данных, чтобы оценить риск, связанный с возможными повреждениями всех находящихся в эксплуатации трубопроводов.

Япония [81]. Концепция ТПР признается как средство, позволяющее дополнительно повысить надежность и безопасность эксплуатации коммерческих атомных реакторов, снизить их радиационное загрязнение. Наряду с используемым американским методическим подходом в Японии разработан собственный подход. Различия между ними не носят принципиального характера и сводятся, в основном, к различию коэффициентов запаса для систем контроля течи (10 в США и 5 в Японии), а также к различию методов расчета критических размеров трещин (на основе J-R кривых в США и с использованием критерия предельной нагрузки в Японии).

В работе [81] показано, что трубопроводы японских АЭС удовлетворяют как японским, так и американским требованиям концепции ТПР.

Франция [82]. Для 54 реакторов PWR и двух реакторов на быстрых нейтронах (FBR) находящихся в эксплуатации, а также для четырех строящихся реакторов концепция ТПР на стадии проектирования не использовалась. Во Франции развернуты интенсивные работы по обеспечению безопасность эксплуатации на основе концепции ТПР. В настоящее время доказана принципиальная применимость этой концепции для всех французских реакторов. Методической основой для этих работ являются документы USNRC. Франция активно участвует в международной программе по прочности трубопроводов [83].

Аналогичная ситуация сложилась также и в Великобритании. Однако здесь, в связи с имеющимися многолетними разработками методики расчета критических размеров дефектов R6, предлагается соответствующая модификация американской методологии концепции ТПР [84].

Бельгия [85]. Семь находящихся в эксплуатации реакторов PWR были спроектированы без учета требований концепции ТПР. Однако эта концепция начала внедряться на бельгийских АЭС в связи с крупными ремонтными работами на АЭС (Doel-3 и Tihange-2), в частности в момент замены парогенераторов на Doel-3. В настоящее время аналогичные работы по применению концепции ТПР ведутся на АЭС Doel-4 и Tihange-1.

При этом используется методология U.S.NRC. Однако бельгийские надзорные органы следят за тем, чтобы применение концепции ТПР не сопровождалось снижением общих требований к безопасности АЭС.

Швеция [86]. Особо подчеркивается необходимость применения концепции ТПР для реакторных установок первого поколения, имеющих недостаточно средств защиты в случае аварии с внезапным гильотинным разрывом главного циркуляционного трубопровода.

Для новых реакторов BWR шведского проектирования предусмотрено применение концепции ТПР в рамках технологии U.S.NRC.

Корея [87, 88]. Для трубопроводов первого контура АЭС, эксплуатируемых в Корее, концепция ТПР применяется в полной мере. В настоящее время на основе этой концепции проводятся работы по обеспечению безопасности эксплуатации паропроводов и мест подсоединения трубопроводов к корпусному оборудованию. Используются при этом нормативные документы U.S.NRC.

Индия [89]. Концепция ТПР была использована при проектировании циркуляционных трубопроводов первого контура 500 МВт-ного индийского реактора с тяжелой водой под давлением (IPHWR). При этом в соответствии с индийской методологией выделяли три уровня исследований. Первый уровень предусматривал обеспечение традиционных требований прочности при конструировании трубопроводов (в рамках III тома кода ASME). Второй уровень предусматривал анализ роста трещин по механизму усталости и определение условий безопасной эксплуатации с учетом кинетики трещин. Определение предельных размеров сквозных трещин, их раскрытия и величины течи через них проводили на третьем уровне исследований.

Работы второго и третьего уровней сопровождались большим объемом расчетных и экспериментальных работ, включая испытания до разрушения натурных прямых участков трубопроводов и гибов.

Болгария, Чехия и Словакия [90, 91]. После получения первых результатов, доказывающих применимость концепции ТПР для ГЦТ реакторов ВВЭР-440 [9], а также после получения положительных результатов международной экспертизы МАГАТЭ [11] в указанных выше странах были развернуты практические работы по обеспечению безопасности эксплуатации ГЦТ АЭС Козлодуй и Яславска Богунице.

В Болгарии работами руководил Сименс в рамках программы помощи Комиссии Европейского Сообщества (с использованием методологии и нормативных требований ФРГ). В Чехословакии работы были организованы Институтом ядерных исследований при поддержке органов надзора ЧССР. При этом была использована технология U.S.NRS. После завершения работ на АЭС Я. Богуница, система безопасности ТПР была реализована также и на реакторе ВВЭР-1000 на АЭС Тимелин.

Китай, Украина, Литва. Имеются сообщения [92—94] о ведущихся работах с использованием концепции ТПР в этих странах.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление