Підвищення ефективності процесу контролю герметичності оболонок ТВЕЛів реактора ВВЕР-1000.
Автор: Безсонов Любомир Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Атомна енергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Безсонов Л.М., Семерак М.М. (керівник). Підвищення ефективності процесу контролю герметичності оболонок ТВЕЛів реактора ВВЕР-1000. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2021. АНОТАЦІЯ В магістерській роботі розглядається процес контролю герметичності оболонок ТВЕЛів. ТВЕЛ – це циліндрична трубка розмірами ?9,1?0,65 мм виготовлена з цирконій-ніобієвого сплаву, з розташованими в ній паливними таблетками з діоксину урану, що розпадається в результаті ядерної реакції. Над стовпом паливних таблеток залишено вільний об’єм, так званий газозбірник, що утримує газоподібні продукти поділу, що виникають під час експлуатації, також у паливних таблетках виконано центральний осьовий отвір, що служить додатковим об’ємом газозбірника. Через оболонку ТВЕЛ відбувається обмін теплоти між паливними таблетками та теплоносієм. Вона також зберігає форму ТВЕЛа протягом експлуатації та унеможливлює вихід продуктів поділу за її межі. Внутрішній об’єм ТВЕЛа, щоб запобігти зминанню оболонки протягом експлуатації та задля вдосконалення теплообміну, заповнений гелієм під тиском. Для встановлення в активну зону ТВЕЛи компонують у тепловиділяючі збірки [1]. При експлуатації ТВЕЛів в них змінюється низка фізико-механічних характеристик, що зумовлені механічною втомою, радіаційним пошкодженням, фізико-хімічним взаємозв’язком з теплоносієм та матеріалами поділу. За цих умов у ТВЕЛах можуть утворюватись мікротріщини. При виникненні в активній зоні реактора негерметичних ТВЕЛів підвищується загальна активність викидів через засоби спецгазоочистки у венттрубу енергоблоку, що може викликати перевищення контрольних допустимих обсягів радіаційного впливу на довкілля. Через це, для недопущення встановлення тепловиділяючих збірок з негерметичними ТВЕЛами в активну зону реактора, на реакторній установці періодично проводиться контроль герметичності оболонок ТВЕЛів [2]. Контроль герметичності оболонок ТВЕЛів відповідно до регламентних вимог здійснюють на робочому та зупиненому реакторі [3]. На робочому реакторі контроль здійснюють шляхом періодичного відбору проб теплоносія з реактора та системи спецводоочистки. У пробах здійснюють заміри у відповідний регламентний період часу активності реперних радіонуклідів 131І - 135І в теплоносії першого контуру з подальшим порівнянням значень із значеннями отриманими аналітичною моделлю переміщення йоду. Регулярні вимірювання активності йоду повинні проводити з такою періодичністю: - від одного разу на добу за As < 2*10-4 Кю/кг (7,4?106 Бк/кг); - мінімум один раз за зміну якщо As > 2*10-4 Кю/кг (7,4?106 Бк/кг). На робочому реакторі проводять контроль герметичності оболонок з причини передчасного виявлення та подальшого моніторингу нових дефектів в оболонках ТВЕЛів, оцінки кількості негерметичних ТВЕЛів та заборону на їх використання при перевищенні прийнятих меж пошкодження оболонки [4]. На зупиненому реакторі контроль герметичності оболонок ТВЕЛів проводять шляхом використання системи визначення дефектних збірок. Вона має чотири автономних контури, кожен з яких має у своєму складі пенал, арматурний блок, щит керування та загальну систему живлення. Контролю здійснюють по активності йоду або цезію. Процес контролю складається з двох етапів – промивання пеналу та тепловиділяючої збірки в ньому і настоювання проби. Якщо при перевірці системою значення питомої активності 131I досягло 4,0*10-5 Кю/кг (1,48?106 Бк/кг), то ці ТВЕЛи не підлягають для подальшої експлуатації. Ця система, за тривалий час використання, показала себе достатньо надійною та точною в результатах, але недоліком її є досить тривалий час на контроль однієї паливної збірки – понад 40 хвилин, що обумовлено великою кількістю транспортно-технологічних операцій. Для зменшення витрат часу на проведення контролю пропонується впровадити систему подану нижче. Для підвищення ефективності процесу контролю герметичності оболонок ТВЕЛів на зупиненому реакторів роботі пропонується впровадити систему контролю герметичності оболонок ТВЕЛів машини перевантажувальної. Вона розроблена для швидкого виявлення ТВЕЛів, що мають порушення герметичності безпосередньо під час здійснення транспортування паливних збірок у процесі перевантаження палива. Вона встановлюється на перевантажувальну машину і складається з технологічної, механічної частин та приладів дистанційного керування. Перевагами цієї системи порівняно із системою виявлення ефектних збірок є мала витрата часу на здійснення контролю (близько 180 секунд на одну паливну збірку) і значне зменшення операцій переміщення паливних збірок [5]. Об’єкт дослідження – Тепловиділяючий елемент (ТВЕЛ). Предмет дослідження – системи контролю герметичності оболонок ТВЕЛів реактора ВВЕР-1000. Мета роботи – підвищення ефективності процесу контролю герметичності оболонок ТВЕЛ. Результатами впровадження цієї системи є: - зменшення загального часу перевантаження (до 10 діб для всіх тепловиділяючих збірок); - підвищення безпеки під час перевантаження палива в результаті зменшення частки транспортувань тепловиділяючих збірок; - зменшення витрати чистого борного розчину; - зменшення кількості рідких радіоактивних відходів. Ключові слова – ТВЕЛ, ВВЕР-1000, тепловиділяюча збірка, активність, контроль герметичності, SIPPING-контроль. Перелік використаних літературних джерел. 1. Емельянов И.Я., Михан В.И., Солонин В. И. (1982). Конструирование ядерных реакторов. Энергоиздат. 2. Электрические сети. (2008 12 апреля). Тепловыделяющие елементиы ядерных реакторов - требования к ТВС и ТВЭЛ. https://leg.co.ua/arhiv/generaciya/teplovydelyayuschie-elementy-yadernyh-reaktorov-4.html. 3. Иванов В.А. (1994). Эксплуатация АЭС. Учебник для вузов. Энергоатомиздат. 4. Инструкция по контролю герметичности оболочек тепловыделяющих элементов во время работы и после остановки реакторной установки (Энергоблок №3). (2012). НАЭК «Энергоатом». 5. Типовая методика контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов на работающей и остановленной реакторной установке ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 (Энергоблок №3). (2012). НАЭК «Энергоатом».