5. Опытная эксплуатация
Предыдущий материал.
Почему, несмотря на наличие обоснований безопасности, возникают проблемы во время опытной эксплуатации?..
Наши знания ограничены. Только поэтому. Обоснования безопасности, особенно первой опытной партии, являются гиперконсервативными (например, первая опытная партия изделий может эксплуатироваться в условиях пониженных нагрузок, исключительно в местах углублённого инструментального контроля /под датчиками/), тем не менее, этот гиперконсерватизм мешает дальнейшей эксплуатации и, по возможности, должен быть снижен после получения новых данных. Как правило, все возможные расчёты и испытания проведены на этапе проектирования изделий, изготовления и испытаний макетов, обоснований безопасности. Единственное, что гарантирует обоснование безопасности, - невозможность наступления критических событий в процессе опытной эксплуатации, однако, следует понимать, что этот момент достигается и организационными методами (дополнительные испытания, осмотры, анализ в процессе эксплуатации и т.д.).
Большинство новых данных, таких как поведение в конкретной активной зоне с учётом взаимодействия нового топлива с соседями и конструкцией реактора в условиях облучения, можно получить только в результате эксплуатации.
К сожалению, результаты опытной эксплуатации могут не подтвердить некоторые исходные положения, заложенные в проект. В этом случае проект изделия корректируется и, после соответствующего обоснования безопасности, новая модификация изделия попадает на опытную эксплуатацию.
Результаты опытной эксплуатации могут быть весьма и весьма неудачными, вплоть до отказа от неудачной конструкции. Самые неудачные случаи собраны ВАНО для извлечения опыта со стороны ЭО здесь. Были неудачные случаи внедрения и у российского топлива.
Каковы реальные результаты опытной эксплуатации ТВС-W?
Частично на данный вопрос отвечают сообщения СМИ от 2012 года и справка вот по этой ссылке (напоминаю, пароль на архив - ab-15). Важно, что на виду остаётся следствие (обрыв ДР), а не причина (формоизменение ТВС). Сам по себе обрыв ДР не является препятствием для "дожигания" топлива неудачной конструкции, а только причиной выгрузки этой конкретной кассеты.
Итак, главная причина - формоизменение ТВС, причём я бы его разложил на несколько составляющих:
1) Искривление каркаса ТВС-W (наряду с искривлением ТВСА), как наиболее тяжёлая по последствиям составляющая. Последствия - не только несобираемость активной зоны, но и потенциальный неполный ввод ОР СУЗ. О серьёзности проблемы, в частности, говорит то, что зона не собиралась и после полной выгрузки, что, фактически, приводит к принудительному выравниванию топлива под собственным весом (ячейка уплотнённого стеллажа бассейна выдержки представляет собой шестигранный стальной пенал с размерами "под ключ" чуть больше, чем аналогичный размер ТВС).
2) Возможное (но недоказуемое) добавление в искривление "винтовой" составляющей (скручивание), которое я связываю, в первую очередь, именно с отсутствием крепления твэла в нижней решётке ТВС-W. На этот момент как раз указывает несобираемость активной зоны после полной выгрузки, т.е. изгиб уменьшили, но, всё равно что-то мешает собрать зону.
3) Изменение размера "под ключ" по разным граням ДР.
Ему сопутствуют выявленные в процессе опытной эксплуатации легкоустранимые дефекты конструкции.
4) Недостаток конструкции обода ДР, позволяющего зацепление с выступающими частями соседних кассет (при их наличии).
5) Недостаток конструкции нижнего стыковочного узла кассеты (отсутствие заходных фасок).
6) Уже упомянутый ранее чересчур "мягкий" узел крепления каркаса ТВС-W с головкой кассеты.
Как они устранены в новой конструкции ТВС-WR?
Тут лучше дать слово самим американцам/шведам (материал с фото, рекомендую).
Устранены выявленные дефекты конструкции 4)-6).
Как мне кажется, конструктора сочли, что все три проблемы 1)-3) они устраняют внедрением более жёсткой дистанционирующей решётки. Здесь необходимо отступление: дистанционирующая решётка ВВЭР-1000 пластинчатого типа в треугольной решётке должна показывать заметно большее сопротивление потоку теплоносителя, чем сотовая конструкция, просто в силу большей доли металла на единичную ячейку. Видимо, в силу этих соображений (помним про требование необходимости совместимости в смешанной активной зоне топлива разных поставщиков) из ДР ТВС-W конструктором была удалена часть стрэпов (ссылку на справку см. выше). Т.е. механика была "разменяна" на гидравлику.
Более жёсткая ДР в ТВС-WR - это не новая конструкция, это возврат к уже апробированной на макетах конструкции ДР, причём в самой первой, стальной модификации из опытной партии первых 6 кассет (это попросту самый дешёвый выход для Поставщика), следовательно, нужно ожидать проблем с гидравликой "новой/старой" кассеты.
Продолжение. Вопросы, предложения и замечания приветствуются.
Почему, несмотря на наличие обоснований безопасности, возникают проблемы во время опытной эксплуатации?..
Наши знания ограничены. Только поэтому. Обоснования безопасности, особенно первой опытной партии, являются гиперконсервативными (например, первая опытная партия изделий может эксплуатироваться в условиях пониженных нагрузок, исключительно в местах углублённого инструментального контроля /под датчиками/), тем не менее, этот гиперконсерватизм мешает дальнейшей эксплуатации и, по возможности, должен быть снижен после получения новых данных. Как правило, все возможные расчёты и испытания проведены на этапе проектирования изделий, изготовления и испытаний макетов, обоснований безопасности. Единственное, что гарантирует обоснование безопасности, - невозможность наступления критических событий в процессе опытной эксплуатации, однако, следует понимать, что этот момент достигается и организационными методами (дополнительные испытания, осмотры, анализ в процессе эксплуатации и т.д.).
Большинство новых данных, таких как поведение в конкретной активной зоне с учётом взаимодействия нового топлива с соседями и конструкцией реактора в условиях облучения, можно получить только в результате эксплуатации.
К сожалению, результаты опытной эксплуатации могут не подтвердить некоторые исходные положения, заложенные в проект. В этом случае проект изделия корректируется и, после соответствующего обоснования безопасности, новая модификация изделия попадает на опытную эксплуатацию.
Результаты опытной эксплуатации могут быть весьма и весьма неудачными, вплоть до отказа от неудачной конструкции. Самые неудачные случаи собраны ВАНО для извлечения опыта со стороны ЭО здесь. Были неудачные случаи внедрения и у российского топлива.
Каковы реальные результаты опытной эксплуатации ТВС-W?
Частично на данный вопрос отвечают сообщения СМИ от 2012 года и справка вот по этой ссылке (напоминаю, пароль на архив - ab-15). Важно, что на виду остаётся следствие (обрыв ДР), а не причина (формоизменение ТВС). Сам по себе обрыв ДР не является препятствием для "дожигания" топлива неудачной конструкции, а только причиной выгрузки этой конкретной кассеты.
Итак, главная причина - формоизменение ТВС, причём я бы его разложил на несколько составляющих:
1) Искривление каркаса ТВС-W (наряду с искривлением ТВСА), как наиболее тяжёлая по последствиям составляющая. Последствия - не только несобираемость активной зоны, но и потенциальный неполный ввод ОР СУЗ. О серьёзности проблемы, в частности, говорит то, что зона не собиралась и после полной выгрузки, что, фактически, приводит к принудительному выравниванию топлива под собственным весом (ячейка уплотнённого стеллажа бассейна выдержки представляет собой шестигранный стальной пенал с размерами "под ключ" чуть больше, чем аналогичный размер ТВС).
2) Возможное (но недоказуемое) добавление в искривление "винтовой" составляющей (скручивание), которое я связываю, в первую очередь, именно с отсутствием крепления твэла в нижней решётке ТВС-W. На этот момент как раз указывает несобираемость активной зоны после полной выгрузки, т.е. изгиб уменьшили, но, всё равно что-то мешает собрать зону.
3) Изменение размера "под ключ" по разным граням ДР.
Ему сопутствуют выявленные в процессе опытной эксплуатации легкоустранимые дефекты конструкции.
4) Недостаток конструкции обода ДР, позволяющего зацепление с выступающими частями соседних кассет (при их наличии).
5) Недостаток конструкции нижнего стыковочного узла кассеты (отсутствие заходных фасок).
6) Уже упомянутый ранее чересчур "мягкий" узел крепления каркаса ТВС-W с головкой кассеты.
Как они устранены в новой конструкции ТВС-WR?
Тут лучше дать слово самим американцам/шведам (материал с фото, рекомендую).
Устранены выявленные дефекты конструкции 4)-6).
Как мне кажется, конструктора сочли, что все три проблемы 1)-3) они устраняют внедрением более жёсткой дистанционирующей решётки. Здесь необходимо отступление: дистанционирующая решётка ВВЭР-1000 пластинчатого типа в треугольной решётке должна показывать заметно большее сопротивление потоку теплоносителя, чем сотовая конструкция, просто в силу большей доли металла на единичную ячейку. Видимо, в силу этих соображений (помним про требование необходимости совместимости в смешанной активной зоне топлива разных поставщиков) из ДР ТВС-W конструктором была удалена часть стрэпов (ссылку на справку см. выше). Т.е. механика была "разменяна" на гидравлику.
Более жёсткая ДР в ТВС-WR - это не новая конструкция, это возврат к уже апробированной на макетах конструкции ДР, причём в самой первой, стальной модификации из опытной партии первых 6 кассет (это попросту самый дешёвый выход для Поставщика), следовательно, нужно ожидать проблем с гидравликой "новой/старой" кассеты.
Продолжение. Вопросы, предложения и замечания приветствуются.