16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/253/16305.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 17 (253) сентябрь 2014 года

Диагноз для атомной станции

Тема номера Борислав ФРИДРИХ 2621

Атомная энергетика России переживает свой ренессанс, кроме того, страна активно выходит со своими проектами АЭС на зарубежный рынок.

Безусловно, и продление срока выработавших свой ресурс атомных станций, и работа новых АЭС подразумевают применение новых, современных методов контроля и диагностики оборудования.

Мировой и отечественный опыт эксплуатации стационарной и транспортной атомной энергетики свидетельствует о том, что значимое место в проблеме безопасности отводится методам технической диагностики. Их внедрение позволяет повысить безопасность, снизить вероятность ошибок операторов.

Надо сказать, что методы эти постоянно совершенствуются, внедряются современные высокие технологии, разрабатывается новое оборудование. Они вытекают из современных требований к длительности эксплуатации оборудования, которые характеризуются двумя основными процессами: постоянным увеличением физической долговечности оборудования за счет применения конструкционных материалов, обладающих высокой прочностью и износостойкостью, усовершенствованием конструкции и схемных решений. А также постепенным снижением ресурса по параметру физического износа до так называемого «морального износа».



Сложнейшие системы контроля

Диагностическое обеспечение АЭС является не только активным поддержанием ее надежности и безопасности в течение всего срока службы, но и призвано минимизировать влияние человеческого фактора. Новое поколение аппаратуры дает возможность получать содержательную информацию о характеристиках контролируемых объектов на основе представительной измерительной информации. Как отмечают специалисты, актуальным является интегрирование в состав функций аппаратуры получение измерительной информации не только о параметрах ионизирующих излучений, но и о нерадиационных факторах (температура, давление, расход и т. п.), обеспечивая тем самым новое качество диагностики.

Стоит подчеркнуть, что периодический и непрерывный контроль металла оборудования ядерной энергоустановки представляет собой комплексную проблему. Повышенный фон ионизирующего излучения в зоне корпуса ядерного реактора исключает возможность использования методов неразрушающего контроля, требующих непосредственного участия оператора в зоне контроля. Существующие в настоящее время методы дефектоскопии, пригодные для контроля корпуса реактора в процессе эксплуатации, сводятся к дистанционному визуальному контролю с помощью волоконно-оптических линий видеосвязи, ультразвуковым системам контроля и аппаратуре с использованием источников ионизирующего излучения с дистанционным управлением.

Разработана система контроля за состоянием металла (основной металл и сварные швы), например, корпуса ВВЭР (типового для российских АЭС), включающая ультразвуковое и телевизионное устройства. Контроль проводится со стороны наружной поверхности корпуса реактора. В подреакторном пространстве установлена платформа с вертикальной штангой, несущей сканирующее устройство с комплектом ультразвуковых датчиков или телевизионной камерой. Благодаря перемещению платформы вдоль кольцевого зазора между корпусом реактора и биологической защитой и вертикальному перемещению сканирующего устройства вдоль штанги обеспечивается контроль всей поверхности реактора. Управление и регистрация результатов контроля выполняются с помощью компьютеров. Наряду с контролем наружной поверхности предусматривается внутренний контроль корпуса реактора.

Для обследования и ремонта реакторов ВВЭР также разработан защитный контейнер, позволяющий проводить осмотр и ремонт поверхности ядерного реактора корпусного типа в условиях высокой радиоактивности, обеспечить длительное безопасное пребывание персонала внутри реактора, сократить длительность осмотра внутренней поверхности реакторов. Специальные устройства перемещают защитный контейнер вверх и вниз и вращают его относительно вертикальной оси.



Методы диагностики совершенствуются

Цель системы диагностики – определение аномалий по отклонению параметров. Создание эффективной системы контроля и диагностики значительно увеличивает надежность и экономичность АЭС. Основная задача системы контроля – постоянная проверка соответствия параметров заданным условиям. Какие же методы сейчас применяются на современных атомных станциях? Давайте поподробнее остановимся на некоторых из них.

Вообще распознавание аномалий на ранней стадии, диагностика состояния корпусных конструкций и трубопроводов – первого контура современной АЭС, свое­временное предупреждение нежелательных явлений обеспечиваются неразрушающими методами контроля.

Используются различные методы неразрушающего контроля. С помощью эндоскопов на базе волоконной оптики (визуальный контроль) можно осуществить дистанционный контроль металла оборудования, находящегося как в ремонте, так и в эксплуатации. Этот метод контроля позволяет получать информацию о состоянии металла, например патрубков реактора, труднодоступных поверхностей трубопроводов, элементов реакторов и другого оборудования. Для технического диагностирования и неразрушающего контроля оборудования, сварных соединений патрубков и трубопроводов широко используется радиационный контроль. В зависимости от конкретных условий производится выбор источника радиационного контроля. Рентгеновский метод применяют в основном для контроля сварных соединений трубопроводов с суммарной толщиной стенок до 20 миллиметров, где предъявляются высокие требования к качеству сварных соединений. Гамма-метод применяют при контроле качества основного металла и металла сварных швов больших толщин, а также элементов конструкций, расположенных в труднодоступных местах.

Как заявляют специалисты в этой области, одним из главных методов диагностики, применяемых на АЭС, является контроль вибраций. В настоящее время разработаны высокочувствительные методы контроля гидродинамических вибраций практически всех компонентов первого контура АЭС. Для измерений используются акселерометры, датчики перемещений, детекторы нейтронов, устанавливаемые на наружных поверхностях оборудования. По мнению экспертов, применение различных датчиков позволяет получить достоверную и полную информацию о состоянии работающего оборудования, в том числе применяются хорошо зарекомендовавшие себя датчики детектирования слабозакрепленных и изношенных деталей. Информация снимается периодически и сопоставляется для правильной интерпретации результатов со «стартовыми» замерами вибрационных характеристик. Также не менее важным является контроль течей. Понятно, что на АЭС важно обнаружить малые течи на работающем оборудовании. В течение длительного времени в атомной энергетике для этого широко применяются ультразвуковые методы контроля. Они основаны на законах распространения упругих колебаний и волн в упругих средах. Они делятся на две группы: активные методы, использующие излучение и прием акустических колебаний и волн; пассивные методы, основанные только на приеме колебаний и волн.

Сейчас для диагностики и свое­временного выявление течей применяется современный метод акустической эмиссии, который позволяет решить все три задачи контроля – детектирование малой течи, определение местоположения и ее величины. Как поясняют специалисты, акустическая эмиссия – явление освобождения энергии вследствие возникновения и распространения пластических деформаций и трещин при деформировании материала, которая в виде акустических волн распространяется в материале и регистрируется пьезодатчиками, расположенными на поверхности детали.

Чем же привлекает метод акустической эмиссии и почему его начали интенсивно использовать наряду с хорошо проверенными традиционными методами неразрушающего контроля? Этот метод регистрирует лишь развивающиеся дефекты, представляющие реальную опасность для работоспособности конструкции. По современным представлениям механики разрушения, любой материал, любая конструкция имеют в своей структуре дефекты. Для сохранения работоспособности этих конструкций в течение срока эксплуатации необходимо, чтобы время развития этих дефектов до критически опасных размеров было большим, чем ресурс конструкции. Следовательно, только развивающиеся дефекты и должны быть объектами наблюдения. Практически ни один из традиционных методов неразрушающего контроля отмеченным выше свойством не обладает. Метод контроля акустической эмиссии позволяет дистанционно в реальном масштабе времени контролировать одновременно всю исследуемую конструкцию без сканирования ее поверхности. В настоящее время также разработана методика оценки регистрируемых дефектов по степени их опасности для работоспособности конструкции.

Кстати, по заявлениям специалистов «Росатома», сейчас уже применяется контроль нейтронных шумов. Этот метод позволяет надежно определить отклонения в поведении конструкций, аномальные значения паросодержания в активной зоне некипящего реактора, перемещение регулирующих стержней и других элементов конструкций активной зоны.

Конечно, это не все методы диагностики, применяемые на современных АЭС, и перечислять их можно еще очень долго. Надо также подчеркнуть, и об этом говорят все специалисты, что в настоящее время отечественные диагностические устройства для атомной энергетики выполняются на уровне лучших зарубежных образцов, пользуются устойчивым спросом на мировых рынках. Как отмечают все специалисты, с которыми мы общались по этому вопросу, затраты на предупреждение чрезвычайных ситуаций на АЭС, сколько бы ни казались высокими, на самом деле на порядок ниже, чем на ликвидацию их последствий. Поэтому на диагностике и контроле за состоянием АЭС экономить нельзя.

Автоматизация в энергетике

Отправить на Email

Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.