Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов, экспериментальных измерительных средств и опытных образцов систем для производственного и эксплуатационного контроля качества тепловыделяющих элементов и сборок ядерных реакторов нового поколения с перспективными видами ядерного топлива

Докладчик: Кудрявцев Евгений Михайлович

Должность: профессор НИЯУ МИФИ, профессор

Цель проекта:
1. Решение задачи комплексного обеспечения безопасности и эффективности российских ядерно-энергетических реакторных установок, за счет разработки методов и контрольно-измерительных систем производственного и эксплуатационного контроля качества тепловыделяющих элементов и сборок энергетических ядерных реакторов нового поколения, и, как следствие, обеспечение конкурентоспособности российского ядерного топлива на мировых рынках и экспортного потенциала российской атомной промышленности. 2. Цель проекта: Разработка и создание экспериментальных систем контроля качества тепловыделяющих элементов (твэл) и тепловыделяющих сборок (ТВС) при их производстве и эксплуатации энергетических ядерных реакторов нового поколения с перспективными видами ядерного топлива. Разрабатываемые системы предназначены для реализации концепции «нулевого отказа», принятой в Госкорпорации «Росатом».

Основные планируемые результаты проекта:
2.1. В рамках работ по проекту будут разработаны экспериментальные образцы систем неразрушающего контроля комплекса эксплуатационных характеристик и технических параметров компонентов ядерных энергетических установок: разгерметизации тепловыделяющих элементов (твэлов) в составе тепловыделяющих сборок (ТВС) на стендах инспекции и ремонта для всех стадий их эксплуатации; изменения геометрии ТВС в процессе эксплуатации в условиях АЭС на стендах инспекции и ремонта; толщины оболочки по длине твэлов, включая участки коррозионных повреждений; давления и чистоты гелия в твэлах; величины зон пластического деформирования металла главного разъёма реакторных установок.

Будут разработаны методики неразрушающего контроля, эскизная конструкторская документация на системы неразрушающего контроля, включая документацию на экспериментальные информационно-измерительные системы (ИИС) и эскизное программное обеспечение (ПО) для обработки и представления результатов неразрушающих испытаний указанных эксплуатационных характеристик и технических параметров компонентов ядерных энергетических установок.

2.2. Разрабатываемые методики и экспериментальные образцы систем контроля должны будут обеспечивать контроль:
- разгерметизации твэлов в составе ТВС на стендах инспекции и ремонта для всех стадий их эксплуатации с достоверностью не менее 95%;
- прогибов и скручивания ТВС в условиях АЭС на стендах инспекции и ремонта соответственно с погрешностью не более 1 мм и не более 2 град.;
- толщины оболочки по длине твэлов, включая участки коррозионных повреждений, с погрешностью не более 2 мкм;
- величины зон пластического деформирования металла главного разъёма реакторных установок с погрешностью не более 5% от площади уплотнительной канавки разъёма.

2.3. Насколько показывает анализ научно-технической и патентной информации, в результате выполнения проекта, впервые будут разработаны методики и экспериментальные образцы систем, обеспечивающие неразрушающий контроль технического состояния и определение комплекса технических характеристик твэлов и ТВС непосредственно в эксплуатационных условий во время планово-предупредительных работ (ППР) на действующих и перспективных АЭС с высокими точностными показателями.

2.4. Сопоставление с известными отечественными и зарубежными аналогами показывает, что разработанные в результате выполнения ПНИ методики и измерительные средства обеспечат определение технических характеристик твэлов и ТВС непосредственно в эксплуатационных условий и при их производстве с более высокой точностью и надежностью. Результаты работ способны к правовой охране в виде патентов и «ноу-хау», причем предпочтительной является правовая охрана интеллектуальной собственности в форме оформления «ноу-хау».

2.5. Уверенность исполнителя работ в обоснованности и правильности предлагаемых путей решения поставленных в проекте задач, базируется на многолетнем опыте работ в области создания методов и средств контроля качества и диагностики состояния материалов и изделий атомной техники. В качестве научно-технического задела исполнитель использует результаты работ по разработке ультразвуковых методов и экспериментальных средств исследования эксплуатационных свойств топливных и конструкционных материалов ядерно-энергетических установок в экстремальных условиях, а также акустико-эмиссионных методов и экспериментальных средств для диагностики материалов и конструкций.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
3.1. Ядерная энергетика, повышение безопасности и экономической эффективности ядерных энергетических установок с перспективными видами топлива.

3.2. Практические результаты работ по проекту, прежде всего, будут внедрены на предприятии Индустриального партнера – ОАО «Институт реакторных материалов», который будет использовать их при разработке новых проектов твэлов инновационных реакторных установок, для пополнения базы данных по эксплуатационным свойствам элементов активных зон и для разработки методов и технологии контроля изделий атомной промышленности, как на этапе их производства, так и в процессе эксплуатации.

Разработанные методы и средства контроля качества продукции будут использованы на заводах отрасли при производстве топлива, твэлов и ТВС энергетических реакторов нового поколения. Средства неразрушающего эксплуатационного контроля тепловыделяющих элементов и сборок ядерных реакторов будут внедрены на атомных электростанциях для изучения технического состояния и остаточного ресурса элементов активных зон.
Доведение до потребителей ожидаемых результатов ПНИ будет также осуществляться в рамках реализации созданных на их основе образцов установок и систем для контроля элементов конструкций и характеристик перспективных видов твэлов и ТВС ядерно-энергетических установок в производственных и эксплуатационных условиях по заключаемым договорам и контрактам с научно-производственными предприятиями атомной отрасли.

3.3. Полученные в ходе выполнения проекта результаты обеспечат повышение качества и надежности твэлов и ТВС реакторов нового поколения, и будут способствовать расширению рынков сбыта наукоемкой продукции российского ядерного комплекса.

Текущие результаты проекта:
4.1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической литературы, нормативной, методической литературы по методам и средствам контроля твэлов и ТВС при их производстве и эксплуатации, включая контроль герметичности и параметров газовой среды твэлов, коррозионных повреждений оболочки, искривлений и скручиваний ТВС, наминов главного разъёма реакторов типа водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) с выбором и обоснованием направлений исследований и способов решения поставленных задач.

4.2. Проведены патентные исследования по способам и устройствам производственного и эксплуатационного контроля твэлов и тепловыделяющих сборок, включая контроль герметичности и параметров газовой среды твэлов, коррозионных повреждений оболочки, искривлений и скручиваний ТВС, наминов главного разъёма реакторов типа ВВЭР.

4.3. Разработаны структурные схемы систем контроля: параметров газовой среды в твэлах при их производстве; коррозионных повреждений оболочки твэлов; искривлений и скручиваний ТВС; герметичности твэлов в ТВС; наминов главного разъёма реакторов типа ВВЭР.