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

ВВЕДЕНИЕ

Концепция «течь перед разрушением» (ТПР) появилась почти одновременно с возникновением прикладной механики разрушения. Она была сформулирована [1] как концепция конструирования сосудов давления, при котором полному разрушению сосуда предшествовала бы течь через относительно устойчивую сквозную трещину.

Прогнозирование состояния сосуда давления в рамках концепции ТПР требовало точных методов расчета, основанных на убедительных экспериментальных данных. Ведь речь шла, фактически, о стадии развитого процесса разрушения конструкций. А вся практика инженерных расчетов конца 50—60-х годов допускала работу только в области упругих деформаций (рис. 1, область 1). Исключение составляли высоконагруженные элементы конструкций, работающие либо с малым ресурсом эксплуатации, либо в области высоких температур и напряжений, при которых протекают процессы ползучести.

Более 20 лет потребовалось, чтобы концепция ТПР вошла в повседневную практику инженерных расчетов.

Состояние материала конструкции

Рис. 1. Зависимость состояния конструкции от нагрузки (схематически изображен частный случай, реализуемый при одноосном нагружении; четыре области, указанные на диаграмме, существуют в общем случае вне зависимости от вида напряженного состояния и типа конструкции)

Рис. 2. Типы повреждения трубопроводов первого контура на АЭС с реакторами PWR

В атомной энергетике концепцию ТПР начали применять в ФРГ [2] и США [3) в 80-х годах для обеспечения безопасности эксплуатации главных трубопроводов реакторов АЭС на стадии конструкторских работ. При этом в ФРГ эта концепция известна как концепция предупреждения разрушения.

С тех пор интерес к проблеме обеспечения безопасности эксплуатации на основе концепции ТПР постоянно возрастает во всем мире, что подтверждают не только рост публикаций и международные конференции [4, 5]. Опыт эксплуатации сосудов и трубопроводов давления свидетельствует о необходимости применения концепции ТПР. На рис. 2—4 показаны статистические данные, полученные Шульцем [6] для трубопроводов АЭС с реакторами типа PWP.

Как видно из приведенных данных, для трубопроводов с Ду < 100 мм стадии разрушения с образованием трещин с течью (сквозные трещины) или без течи являются достоверными событиями для рассмотренного массива АЭС. Очевидно, вероятность событий с разрушением трубопроводов Ду > 100 мм хотя и меньше 1, но близка к ней.

Рис. 3. причины повреждения трубопроводов первого контура

Рис. 4. Место расположения повреждения трубопроводов первого контура на АЭС с реакторами PWR

Таблица 1. Трубопровододы реакторов АЭС, течь перед разрушением для которых доказана по данным USNRC по состоянию на август 1995

Опыт эксплуатации трубопроводов большого диаметра на тепловых электростанциях показывает, что их внезапное разрушение — весьма частое явление и нередко сопровождается человеческими жертвами. В работе [14], например, отмечено 8 случаев взрывов сосудов давления большого размера на тепловых электростанциях.

В США ведется систематическая планомерная работа по обеспечению безопасности эксплуатации на основе концепции ТПР. Результаты этой работы приведены в табл. 1 [7] для АЭС, находящихся в эксплуатации. Новые АЭС проектируются с учетом концепции ТПР для всех трубопроводов, важных для безопасности и имеющих диаметр более 150 мм. Это же требование принято также и для совместного франко-германского реактора нового поколения [8].

В России также возрастает интерес к применению концепции ТПР.

В середине 80-х годов перед нами была поставлена задача обеспечения безопасности эксплуатации на основе концепции ТПР для действующих реакторов ВВЭР-440 первого поколения. Уже в 1988 г. был завершен первый этап исследований, в рамках которого разработаны методология и методы исследований, учитывающие специфику этапа эксплуатации спроектированной без учета концепции ТПР конструкции трубопровода [9]. Была показана также принципиальная применимость концепции ТПР для ГЦТ реакторов ВВЭР-440.

По результатам первого этапа были приняты принципиальные решения о направлениях реконструкции блоков АЭС с ВВЭР-440 первого поколения в целях повышения их безопасности.

Основная отличительная особенность разработанных методологии и методов [9, 10 и ВВЭР-440 заключалась не только в том, что они направлены на повышение надежности и безопасности эксплуатации уже спроектированных без учета концепции ТПР и находящихся в эксплуатации конструкций трубопроводов, но и в том, что они были разработаны на основе системного подхода к проблеме безопасности и включали системные методы анализа, в том числе количественные вероятностные методы оценки надежности трубопроводов.

Справедливость полученных нами результатов исследований в рамках концепции ТПР была подтверждена международной экспертизой результатов исследований комиссией МАГАТЭ [11], верификацией результатов и дополнительными исследованиями, проведенными временной рабочей группой специалистов из ЭДФ (Франция), Сименс (ФРГ) и Фраматом (Франция) под руководством Г. Бартоломе в рамках программы TACIS-91.

Приведенные в настоящей монографии результаты обобщают более чем ВВЭР-440-летние теоретические и экспериментальные исследования в рамках концепции ТПР с учетом зарубежного опыта, в том числе отраженного в трудах состоявшейся в 1995 г. во Франции Международной конференции «Течь перед разрушением в сосудах и трубопроводах атомных реакторов» [4].

В ходе выполнения работ нам была оказана техническая и другая поддержка различными организациями. Ряд важных материалов, напрямую не вошедших в настоящую монографию, но без которых было бы невозможно практическое применение концепции ТПР на НВАЭС и ВВЭР-440 были представлены ОКБ «Гидропресс» Л.М. Соков и др.), Атомэнергопроект (В.А. Володин, Ю.К. Амбриашвили, С.Л. Белохин и др.), НИКИМТ (М.В. Григорьев и др.), РИСХМ (Л.M. В.П. Головин). Всем им автор выражает благодарность.

Автор выражает благодарность также сотрудникам Кольской АЭС (В.Ф. Лукьянов, В.Р. Резнику и др.), Нововоронежской АЭС (Л.М. Сливкину, С.А. Чепурову и др.), концерна Росэнергоатом (Б.В. Антонову Ю.В. Копьеву, А.Н. Шкаровскому, А.М. Кириченко и др.), ВНИИАЭС (В.Ю. Зубову, Ю.Н. Козину, В.Б. Кириллову, А.Е. Полякову, В.Е. Шведову, А.Ю. Бородиной, Л.Б. Собольковой, Р.К. Кузнецову, Л.Н. Лютовой, Ю.А. Янченко и др.)

Лучшему пониманию вопросов безопасности способствовали обсуждения проблемы с сотрудниками Госатомнадзора РФ (А.В. Просвириным, А.Т. Гуцаловым, С.А. Адамчиком), НТЦ Госатомнадзора РФ (Н.И. Карпуниным), Международного центра безопасности в атомной энергетике (С.Е. Бугаенко).

Авторе выражает благодарность специалистам-экспертам из ФРГ (Г. Бартоломе, Р. Веляйну и др.), из Франции (К. Фейди, К. Франко), из Чехии (И. Ждяреку).

Автор выражает благодарность также всем тем многочисленным специалистам и техническим работникам, которые принимали участие или оказывали содействие в выполнении работ, но перечислить которых не позволяют рамки настоящей монографии.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление