Развитие подхода к оценке допускаемых периодов и объемов контроля металла оборудования и трубопроводов РУ ВВЭР Григорьев В.А., Пиминов В.А., Юременко С.П., Сероштан С.И., Уланов В.В., Сиряпин В.Н., Шубин А.А., Шеин В.П. 5-я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», 29 мая - 1 июня 2007, ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС», г. Подольск, Россия

2 Содержание IV Обоснование возможности изменения параметров гидроиспытаний V Обоснование требований к периодичности контроля металла I Актуальность решения задачи о возможности увеличения межремонтного периода III Обоснование требований к контролю металла II Основные положения обоснования допускаемых периодов и объемов контроля

3 Актуальность увеличения межремонтного периода Снижение дозовых нагрузок на персонал Увеличение выработки электроэнергии в межремонтный период, т.е. увеличение КИУМ Сокращение суммарного времени на проведение контроля металла Сокращение общего времени проведения ППР

4 Причина проведения обоснования увеличения межремонтного периода В соответствии с ПНАЭГ –7 –008 –89 (2000) ППР и капитальный ремонт РУ – 1 раз в 4 года В соответствии с ТЗ на РУ АЭС-2006: - капитальный ремонт РУ – 1 раз в 8 лет длительностью не более 40 суток; - КИУМ не ниже 92 %

5 Основание для разработки методологии Опыт выполнения анализа вероятности разрушения и анализа надежности элементов и систем РУ АЭС с ВВЭР Применение методологии риска для оптимизации контроля металла (TECDOC – 1400) Методические рекомендации по оценке достоверности средств и методик неразрушающего контроля (РД ЭО ) Safety series 75-INSAG-3/ Basic safety principles for Nuclear Power Plants European Utility Requirement for LWR Nuclear Power Plants

6 Основные положения обоснования допускаемых периодов и объемов контроля Анализ исходной информации Выбор критерия надежности Определение вероятности разрушения Оценка показателей надежности Разработка рекомендаций к достоверности контроля Разработка рекомендаций к периодичности контроля

7 Анализ ВХР Анализ механических свойств Анализ характеристик разрушения Анализ режимов эксплуатации и соответствующего им напряженного состояния Анализ исходной информации Основные источники для анализа Проектная документация Паспорта на оборудования и трубопроводы Результаты контроля металла Расчетное обоснование (прочности, надежности, ВАБ) Анализ результатов контроля металла

8 Выбор критерия надежности Надежная работа элементов оборудования должна обеспечивать : безопасную работу РУ и АЭС в целом (критерии ВАБ) (1 принцип) перевод оборудования в безопасное состояние при возникновении отказа (принцип безопасного отказа) (2 принцип) необходимое значение коэффициента готовности оборудования (3 принцип) оптимальные затраты на ремонт оборудования (4 принцип)

9 Выбор критерия надежности

10 Оценка вероятности разрушения Плотность распределения р(a, t o ) глубин дефектов: (1) (2)(2) Вероятность нахождения k дефектов в элементе оборудования: Математическое ожидание количества прогнозируемых дефектов (3)(3)

11 Корректировка распределения глубин дефектов после ремонта по результатам контроля металла

12 Критерий коррозионного разрушения: Критерии разрушения элементов РУ Критерий вязкого разрушения: f 1 (σ) > f 2 (R pо2 ) Критерий хрупкого разрушения: K 1 > K 1С, Критерий упруго-пластического разрушения: 1 > 1С (4)(4) (5)(5) (6)(6) (7)(7) - коррозионное растрескивание K 1 > K 1scc, - усталостно-коррозионное подрастание трещин: (8)(8)

13 Вероятность разрушения при наличии дефектов: (9)(9) (10) Условная вероятность разрушения при наличии 1 дефекта: Условная вероятность разрушения при наличии К дефектов: (11) Оценка вероятности разрушения элемента

14 Оценка риска при наличии дефектов (18) (19) P con ( ) – вероятность последствия при возникновении инициирующего события: - разрушения корпуса реактора; - тяжелого повреждения активной зоны (ВАБ-1); - предельного аварийного выброса (ВАБ-2).

15 Три периода времени эксплуатации: I - период приработки II - период нормальной работы III - период старения Определение показателей надежности (20)

16 Обоснование требований к достоверности контроля металла Оценка допускаемых размеров дефектов Анализ влияния вероятности обнаружения Анализ влияния чувствительности Оценка влияния точности определения размера

17 Оценка допускаемых размеров дефектов

18 Анализ влияния чувствительности контроля металла

19 Рекомендации к чувствительности систем ВТК Для прямых участков – 20% от толщины стенки трубы Для участков труб: под дистанционирующими решетками, для гибов – 30% от толщины стенки трубы

20 Анализ влияния вероятности обнаружения дефектов

21 Вероятности разрушения ТОТ ПГ при различной выявляемости Вероятность обнаружения РТРТ Р КР Вариант 1 3, , Вариант 2 7, , Вариант 3 1, ,

22 Рекомендации к вероятности обнаружения Выявляемость дефектов, обеспечивающая необходимый уровень надежности ТОТ ПГВ Глубина дефекта, % от sВероятность обнаружения ,05 – 0,2 400,6 500,8 600,81 750, ,95

23 Влияние точности определения размера дефекта 1. Оценка погрешности определения размеров (глубин) по результатам ВТК металла 2. Оценка влияния погрешности размеров дефектов на надежность ТОТ ПГВ за счет: - увеличения стандартного отклонения глубин дефектов - уменьшением максимальной допустимой глубины дефекта

24 Оценка погрешности определения размера дефекта

25 Оценка погрешности определения размера дефекта АЭС Количество ППР Размер выборки Параметры распределения 0,95,% q, %w, % НВАЭС, 3ПГ ,287,7815,2 КЛНАЭС, 1ПГ ,605,8411,4 БЛКАЭС, 3ПГ ,855,3010,4 Среднее 12,3 КОЛАЭС, 2ПГ ,0411,5222,6 Среднее 14,9

26 Рекомендации к точности определения размеров дефектов Погрешность определения глубины дефекта – (10 – 12)% от толщины стенки трубы обеспечивает необходимый уровень надежности Погрешность определения длины дефекта – 10 % обеспечивает необходимый уровень надежности

27 Обоснование возможности изменения параметров ГИ

28 Выбор определяющих элементов РУ для анализа возможности изменения параметров ГИ

29 Результаты анализа вероятности разрушения корпуса реактора Элемент корпуса Вероятность разрушения p=19,11МПа p=17,20 МПа Т=4года Т=6 летТ=8 лет Сварной шов 4 3, , , Зона максималь- ного флюенса 2, , , Остальные элементы 1, , не более Корпус в целом 6, , ,

30 Результаты анализа вероятности разрушения ГЦТ Событие (Течи) Вероятность разрушения p=19,11МПаp=17,20 МПа Т=4года Т=6 летТ=8 лет Ду

31 Результаты анализа вероятности разрушения теплообменных труб парогенераторов Количество ТОТ ПГ в расчете p=19,11МПаp=17,20 МПа Т=4года Т=6 летТ=8 лет Вероятность течи Одна труба 2, , , , Все трубы 1, , , , Вероятность крупномасштабного разрушения Одна труба 3, , , Все трубы1, , , ,

32 Рекомендации по изменению параметров гидроиспытаний первого контура Давление гидроиспытаний первого контура 19,11 МПа может быть уменьшено до величины 17,2 МПа Если скорость развития дефектов в теплообменных трубах будет выше 8% от толщины стенки в год, то гидроиспытания такого парогенератора необходимо проводить давлением 19,11 МПа Интервалы между гидроиспытаниями первого контура могут быть увеличены до 1 раза в 6 лет При уменьшении давления гидроиспытаний первого контура до 17,2 МПа температура гидроиспытаний может быть уменьшена на 33 С (для энергоблока 3 АЭС «Козлодуй»)

33 Обоснование требований к периодичности ВТК металла ТОТ ПГВ Построение зависимости количества дефектов от длительности периода между ВТК Оценка допускаемого количества дефектов для соответствующего критерия глушения Оценка величины вероятности разрушения ТОТ ПГВ при наличии одного дефекта для соответствующего критерия их глушения Разработка рекомендаций к объемам и периодам между ВТК Оценка допускаемых объемов контроля и периодов между ВТК

34 Построение зависимости изменения количества дефектов от длительности периода между ВТК Зависимость количества дефектов от периода между ВТК (23) - прогнозируемое количество дефектов за период t - количество дефектов в момент t по опыту эксплуатации - прогнозируемый прирост количества дефектов в год - интервал времени между ВТК

35 Оценка средних вероятностей разрушения теплообменных труб при наличии хотя бы одного дефекта Критерий глушения Вероятность течи одной трубы за год Вероятность крупномасштабного разрушения на ПГ в год 60%2,1· ,6· %3,3· ,6·10 -2

36 Допускаемое количество дефектов в ТОТ Критерий глушения Средняя допускаемая плотность дефектов в одной ТОТ Допускаемое количество дефектов ПГВ-440ПГВ %0, %0,

37 Оценка допускаемых объемов контроля и периодов между ВТК (24) Условия построения допускаемых зависимостей: 1) для каждого ПГВ – 100% ВТК; 2) 100% ВТК пропорционально за t с пересекающимися зонами; 3) [k] – известно на основе критерия надежности; 4) t – задается (1 год, 2 года, 4 года, 8 лет, 12 лет и т.д.); 5) допускаемые зависимости к(t)=f( к ср ) – прямые линии:

38 Диаграмма «количество дефектов – прирост дефектов в год» для ПГВ-1000 и критерия 60%

39 Диаграмма «количество дефектов – прирост дефектов в год» для ПГВ-1000 и критерия 70%

40 Выводы Современная методология обоснования межремонтного периода и оптимизации контроля металла основана на взаимосвязи детерминированного и вероятностного подходов. Увеличение межремонтного периода возможно только для периода нормальной работы (по кривой интенсивности отказа). Необходимо разработать рекомендации к эксплуатации оборудования для обеспечения таких условий его работы.

41 Выводы На основе разработанного подхода допускаемые периоды и объемы эксплуатационного контроля металла оцениваются на основе - качества металла; - характеристик достоверности средств контроля и качества металла оборудования; - обеспечения критерия надежности. Критерий надежности сводится к проверке: - непревышения недопустимого риска нарушения критериев безопасности; - выполнения специальных требований к эксплуатации.