15 декабря 2009

Обоснование остаточного ресурса оборудования и трубопроводов АЭС

Atomic-Energy.ru

Ленинградская атомная станция вырабатывает 51% распределяемой системой Ленэнерго электроэнергии, между тем проектный срок службы первого энергоблока ЛАЭС исчерпан в 2003 году, второго – в 2005 году. Поэтому сегодня активно развернуты работы по продлению срока службы энергоблоков ЛАЭС.

В настоящее время работы по оценке технического состояния и определению остаточного ресурса оборудования регламентированы рядом руководящих документов концерна «Росэнергоатом», в частности, РД ЭО 0185-00 («Методика оценки технического состояния и остаточного ресурса трубопроводов энергоблоков АЭС») и РД ЭО 0186-00 («Методика оценки технического состояния и остаточного ресурса сосудов энергоблоков АЭС»).

В НПО ЦКТИ разработана «Методика технического диагностирования и продления срока службы сосудов и теплообменников систем, важных для безопасности энергоблоков ЛАЭС с реактором РБМК-1000» (РД ЭО 0478-03), утвержденная концерном «Росэнергоатом» и одобренная Госатомнадзором России в 2003 году. В ней использован опыт НПО ЦКТИ по исследованию и оценке состояния оборудования тепловой энергетики, а также знания конструктивных особенностей теплообменного оборудования, значительная часть которого создана по техническим проектам института. Работы выполнялись совместно с организациями Минатома (НИКИЭТ, ВНИПИЭТ и др.).

Специалисты НПО ЦКТИ участвовали в работе комиссии по оценке технического состояния и остаточного ресурса оборудования Ленинградской АЭС. Были выполнены работы по техническому диагностированию оборудования, в том числе с использованием метода акустической эмиссии, с помощью которого можно не только выявить места расположения дефектов, но и определить степень их опасности. Техническое диагностирование проводилось по программам, разработанным специалистами ЛАЭС и НПО ЦКТИ.

Анализ технической документации показал, что значительная часть оборудования работает при меньшем давлении, чем расчетное, количество циклов тоже намного меньше, чем обычно принимается при техническом проектировании. Основными механизмами исчерпания ресурса являются коррозия, а также термическая и малоцикловая «усталость» оборудования. Эти выводы способствовали обоснованию возможности продления срока службы теплообменного оборудования.


Расчетная модель деаэратора

В ходе выполнения расчетных обоснований было обнаружено, что некоторое оборудование не соответствует современным нормам расчета на прочность, в частности, зона сопряжения колонки с корпусом в деаэраторах первого энергоблока. Поскольку в тепловой и атомной энергетике известны многочисленные случаи образования трещин в этой зоне, было принято решение укрепить ее накладками, хотя на деаэраторах ЛАЭС здесь дефектов не обнаружено; это решение реализовано специалистами ЛАЭС.

В программу обследования технического состояния деаэраторов был дополнительно включен контроль монтажных швов приварки колонки к штуцеру деаэратора. В результате в композитных швах выявлены дефекты, потребовавшие проведения ремонтных работ.

Для увеличения ресурса службы сосудов специалисты НПО ЦКТИ рекомендовали приведение давления при гидроиспытаниях в соответствие с рабочим.

Для окончательного решения о продлении срока эксплуатации были выполнены расчеты на прочность и оценка остаточного ресурса с применением метода конечных элементов (см. рисунок). При этом прогнозировалось состояние металла на конец увеличенного срока службы (комплексные исследования физико-механических свойств металла проводились в ЦНИИ КМ «Прометей»). Установлено, что все оборудование находится в работоспособном состоянии и, принимая во внимание возможность его ремонта и существующую систему технического обслуживания, может эксплуатироваться сверх проектного срока эксплуатации.

По результатам работ были подготовлены и оформлены технические решения о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации тепломеханического оборудования ЛАЭС. Сейчас специалисты НПО ЦКТИ ведут аналогичные работы по продлению срока службы оборудования на Курской, Смоленской, Кольской, Билибинской и Белоярской АЭС.

Накопленный опыт позволяет утверждать, что увеличение срока эксплуатации тепломеханического оборудования атомных электростанций не вызовет принципиальных сложностей. Однако выполнение этого комплекса работ потребует серьезных затрат как на выполнение технического диагностирования, так и на ремонт, восстановление или замену отдельных частей оборудования и внедрение компенсирующих мероприятий по поддержанию его надежности на должном уровне.