Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Überschaubares Programm zur Materialüberwachung und -kontrolle in Reaktordruckbehältern – flexibel und an Innovationen anpassbar

Krasikov E

Als Hauptbarriere gegen Radioaktivität am Auslass ist der Reaktordruckbehälter (RPV) ein Schlüsselbauteil hinsichtlich Sicherheit und verlängerter Lebensdauer von Leichtwasserreaktoren (LWR). Das Überwachungsprogramm (SP) erfordert eine konservative Vorausberechnung der RPV-Materialeigenschaften, um die strukturelle Integrität des RPV ohne Kompromisse zu gewährleisten. Ein allgemeiner Fehler bestehender SP besteht darin, dass sie während des Reaktorbetriebs (30, 60 und mehr Jahre) nicht geändert oder weiterentwickelt werden können. Bis heute basiert der Ansatz auf einer anfänglichen festen Nomenklatur der in den Kapseln installierten Überwachungsproben. Daher ist es praktisch unmöglich, während der Lebensdauer des RPV etwas am SP zu ändern. Das anachronistische Prinzip der vorzeitigen, mehrere Jahrzehnte im Voraus erfolgten Herstellung und Installation von Sätzen von Überwachungsproben (SS) in den Reaktorbehälter widerspricht der Forderung nach der Entwicklung innovativer RPV-Überwachungstechnologien während des Langzeitbetriebs. Außerdem ist das SP in Bezug auf die Bedingungen der RPV-Bestrahlung während des Betriebs nicht tragbar. Am wichtigsten ist die Diskrepanz zwischen dem tatsächlichen thermischen Zustand der RPV-Wand und der Bestrahlungstemperatur des SS. Diese Tatsache bringt das Element der Nichtkonservativität in das Kontrollsystem ein. Idealerweise muss das Überwachungsmetall in Kontakt mit dem Kühlmittel bestrahlt werden. Die Platzierung des Metalls in perforierten Kapseln, die sich direkt in fließendem Wasser befinden, sorgt für die minimale Bestrahlungstemperatur und garantiert daher die konservativsten Daten zu den mechanischen Eigenschaften des RDB-Metalls. Es ist klar, dass in diesem Fall keine Temperaturüberwachung erforderlich ist. Darüber hinaus gibt es heute kein echtes Vertrauen in die Integrität der Edelstahlkapseln während des RDB-Betriebs. Im Falle einer Druckentlastung der Kapsel kommt es zu Schäden an den Edelstahlkapseln. Gleichzeitig ist es in der Realität unmöglich, umweltbedingte Risse in den Edelstahlkomponenten des Primärkreislaufs während 60 oder mehr Betriebsjahren auszuschließen. Der Kontakt des Überwachungsmetalls mit Wasser in perforierten Kapseln ahmt das Auftreten einer Korrosionsreaktion zwischen Metall und Wasser des RDB infolge möglicher Risse in der Ummantelung und der Wechselwirkung zwischen Wasserstoff (als Korrosionsprodukt) und Metall nach. Daher steigt der Grad der SP-Konservativität bei Materialien, die anfällig für Wasserstoffversprödung sind. Wir schlagen vor, die LWR-SPs durch den Übergang von bestehenden „harten“ SPs zu „flexiblen“, handhabbaren SPs (MSP) zu verbessern, die die Möglichkeit bieten, die SPs an die Anforderungen der Zeit anzupassen und das technische und wissenschaftliche Potenzial künftiger Forscher und Wissenschaftler zu stärken. Daher glauben wir, dass es keinen Sinn macht, den aktuellen Wissensstand und die aktuelle Technologie der nächsten Forschergeneration im gefrorenen Zustand zu überlassen. Daher schlagen wir für neue LWRs mit einer Lebensdauer von 60 Jahren und mehr vor, von den SSs der Routinenomenklatur zu MSPs überzugehen, d. h. Sätze von Archivmaterialcoupons, die in nicht hermetischen Behältern aufbewahrt und direkt mit fließendem Wasser gekühlt werden.Es bietet eine Perspektive, im Bedarfsfall ein innovatives MSP in die Praxis umzusetzen, das die neuesten Sicherheitsstandards, den technischen Fortschritt und den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik berücksichtigt. Zur Unterstützung des oben genannten MSP-Konzepts wird derzeit eine 5-jährige Prototypversion des MSP bei in Betrieb befindlichen kommerziellen LWRs umgesetzt.