авторефераты диссертаций www.z-pdf.ru
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
 

Работа выполнена в Акционерном обществе «Государственный научный

центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов»

Официальные оппоненты:

Махин Валентин Михайлович - доктор технических наук, главный

специалист

Акционерного

общества

опытное

конструкторское

бюро

«Гидропресс»

Коновалов Игорь Иванович - доктор физико-математических наук,

заместитель директора Института промышленных ядерных технологий

Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»

Ватулин Александр Викторович - доктор технических наук, профессор,

главный эксперт Высокотехнологического научно - исследовательского

института неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара

Ведущая организация:

Акционерное общество «Государственный научный центр Троицкий

институт инновационных и термоядерных исследований»

Защита состоится « 18 » февраля 2016г. в 10 час. 00 мин. на заседании

объединенного

диссертационного

совета

Д

999.001.02

на

базе

Акционерного

общества

«Опытное

Конструкторское

Бюро

Машиностроения имени И.И. Африкантова» по адресу: 603074, г. Нижний

Новгород,

ул.

Шаляпина,

д.

23а,

«Деловой

центр»

АО

«ОКБМ

Африкантов».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Акционерного

общества «Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени

И.И. Африкантова» http://www.okbm.nnov.ru/dsovet/.

Автореферат разослан «___» __________ 2015

2

г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Ускоренное развитие атомного энергопромышленного комплекса для обес-

печения геополитических интересов и энергетической безопасности Российской

Федерации в соответствии с «Энергетической стратегией России на период до

2030 года» и «Концепцией социально-экономического развития РФ на период до

2020 года (раздел Атомный энергопромышленный комплекс)» предполагает мас-

штабный ввод новых энергоблоков атомных станций с реакторами ВВЭР, отве-

чающих современным требованиям по безопасности и экономичности эксплуата-

ции. Это, в свою очередь, требует непрерывного совершенствования и модерни-

зации конструкции ТВС и твэлов, оптимизации режимов их эксплуатации с целью

повышения безопасности и эффективности использования ядерного топлива, а

также требует разработки безопасных технологий обращения с отработавшими

ТВС.

Модернизация и создание новых типов ТВС и твэлов ВВЭР должны обеспе-

чить внедрение новых топливных циклов с повышенным выгоранием и увеличен-

ной длительностью циклов при надежности твэлов не хуже 10-6 1/год, обеспечи-

вать геометрическую стабильность ТВС, ремонтопригодность ТВС в условиях

АЭС, обеспечивать надежность работы ОР СУЗ, а также обеспечивать маневрен-

ность режимов эксплуатации АЭС. В качестве мер, направленных на достижение

этих целей, рассматриваются: увеличение жесткости каркаса ТВС, создание сбор-

но-разборных конструкций ТВС, повышение ураноемкости твэлов, использование

модифицированных или новых циркониевых сплавов для оболочек твэлов и для

элементов каркаса ТВС, увеличение размера зерна UO2 в топливных таблетках.

Создание новых ТВС и твэлов предполагает проведение большого комплекса

расчетно-экспериментальных исследований поведения топлива в различных ре-

жимах эксплуатации реактора и в частности проведение послереакторных мате-

риаловедческих исследований ТВС. Современные тенденции в исследовании

ядерного топлива выдвигают на передний план необходимость оперативного по-

лучения статистически значимых данных о состоянии ТВС после эксплуатации

при минимизации затрат на проведение исследований.

Этого

можно

добиться

путем

сочетания

массовых

первичных-

неразрушающих исследований ТВС в бассейнах выдержки АЭС с последующими

выборочными материаловедческими исследованиями в защитных камерах. Для

чего необходимо, как это было сделано за рубежом, создать стенды инспекции

топлива на АЭС. Получение статистически значимых данных о состоянии топли-

ва, при минимизации затрат на исследования, невозможно без увеличения доли

неразрушающих исследований и без внедрения новых методов контроля, особен-

но механических характеристик и формоизменения ТВС и твэлов, а также дефек-

тоскопии твэлов.

Разработка эффективных и безопасных технологий обращения с ОЯТ, в част-

ности длительного «сухого» хранения, как правило, начинается после того, когда

близка к исчерпанию вместимость бассейнов выдержки и бассейнов-хранилищ

ОТВС. При этом, обоснование безопасности проводится в основном расчетными

3

методами с большой долей консерватизма, так как существующие программные

продукты не в полной мере верифицированы экспериментами. Поэтому, для по-

вышения конкурентоспособности нового топлива ВВЭР его разработка и внедре-

ние должны сопровождаться сразу и разработкой технологий обращения с ОЯТ,

для чего необходимо иметь соответствующую экспериментальную базу для ис-

следований поведения топлива при хранении и моделирования условий хранения.

Таким образом, разработка новых методов и средств исследования ТВС и

твэлов ВВЭР в защитных камерах и бассейнах выдержки существенно расширяет

экспериментальную базу реакторного материаловедения, обеспечивает повыше-

ние оперативности, информативности и экономичности послереакторных иссле-

дований при научно-техническом сопровождении внедрения нового топлива на

АЭС, и является актуальным. Эти новые методы и средства также могут исполь-

зоваться при исследованиях штатных ТВС и твэлов, что поднимает на новый уро-

вень методическое обеспечение послереакторных исследований, и, таким обра-

зом, еще больше повышает актуальность данной работы.

Цель работы и задачи исследования

Разработка и практическая реализация научно обоснованных технических

решений, методов и средств исследований ТВС и твэлов ВВЭР, обеспечивающих

расширение экспериментальной базы реакторного материаловедения, повышение

информативности, оперативности и экономичности послереакторных исследова-

ний ТВС и твэлов для экспериментального сопровождения внедрения нового топ-

лива на АЭС.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи.

- Разработать методологию и модернизированную схему материаловедче-

ских послереакторных исследований ТВС и твэлов ВВЭР для эксперимен-

тального сопровождения внедрения нового топлива на АЭС.

- Разработать неразрушающие методы размерометрии и дефектоскопии ТВС

и твэлов.

- Разработать стенды и устройства для испытаний и исследований твэлов и

ТВС в защитных камерах и бассейнах выдержки.

- Разработать методический подход к изучению поведения при сухом хране-

нии облученного топлива ВВЭР и внутрикамерные стенды для натурного

моделирования условий хранения ОЯТ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана методология материаловедческих исследований ТВС и твэлов

ВВЭР для экспериментального сопровождения внедрения нового топлива

на АЭС, в основе которой лежат два принципа:

- при разработке и внедрении нового топлива вопросы нормальной эксплуа-

тации ТВС, аварийные режимы и обращение с отработавшим ядерным

топливом должны рассматриваться в комплексе, неразрывно друг от друга,

для чего должна быть создана соответствующая методическая база;

- для обеспечения оперативности, повышения информативности и эконо-

мичности послереакторных исследований ТВС традиционная схема долж-

на быть модернизирована в сторону увеличения доли неразрушающих ме-

4

тодов контроля, сочетания исследований ТВС в бассейнах выдержки АЭС

с выборочными подробными исследованиями в защитных камерах и обес-

печения возможности натурного моделирования технологий обращения с

ОЯТ.

2. Предложена концепция создания и развития стендов инспекции ТВС, в ос-

нову которой положен модульный принцип. В соответствии с концепцией

разработана структурная схема штатного стенда и выбраны принципы опре-

деления геометрических параметров ТВС с использованием бесконтактных

оптических и ультразвуковых методов.

3. На основе моделирования структурной схемы штатного стенда и расчетно-

экспериментальных исследований особенностей отражения ультразвуковых

волн от элементов ТВС и распространения волн в конвективном слое у по-

верхности ТВС разработаны бесконтактные оптические и ультразвуковые

методы определения геометрических параметров ТВС.

4. Разработан метод исследования изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000, осно-

ванный на измерении ее прогиба при нагружении в направлении, перпенди-

кулярном грани ТВС.

5. Исследованы процессы возбуждения и распространения ультразвуковых

волн в оболочках твэлов в азимутальном и аксиальном направлениях приме-

нительно к задаче обнаружения негерметичных твэлов. Получены формулы

акустического тракта метода, определены его оптимальные параметры и ха-

рактеристики чувствительности. Для аксиального распространения волн

экспериментально установлен порог чувствительности метода, равный

0,04 см3 воды под оболочкой негерметичного твэла, и определена граница

применимости метода от выгорания топлива – 40 МВт⋅сут/кгU.

6. Разработан неразрушающий метод определения диаметрального зазора

между топливом и оболочкой твэла путем ее упругой деформации до кон-

такта с топливным сердечником. Теоретически показано и эксперименталь-

но подтверждено, что разработанный метод позволяет проводить оценку

(снизу) минимального диаметрального зазора на участке нагружения обо-

лочки.

7. Разработан способ импульсной вихретоковой дефектоскопии оболочек твэ-

лов, позволяющий за счет предложенного алгоритма обработки сигналов-

откликов повысить разрешающую способность при определении размеров

однотипных дефектов в 2,5 раза.

8. Разработан метод определения объема твэлов с помощью ультразвукового

эхо-импульсного уровнемера жидкости.

9. Для обоснования безопасности технологий длительного сухого хранения

ОЯТ ВВЭР разработан методологический подход, схема и стенды для ис-

следований поведения твэлов в различных режимах сухого хранения.

Практическая ценность

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в

том, что разработанные методы и средства исследований ТВС и твэлов ВВЭР

позволили существенно расширить экспериментальную базу реакторного матери-

аловедения в части повышения оперативности, информативности и экономично-

5

сти послереакторных исследований облученного топлива при экспериментальном

научно-техническом сопровождении внедрения нового топлива на АЭС, что в

свою очередь обеспечивает сокращение сроков и стоимости внедрения нового

топлива и тем самым повышает технико-экономические показатели эксплуатации

АЭС с реакторами ВВЭР.

Полученные с использованием разработанных методов и средств экспери-

ментальные данные о состоянии ТВС и твэлов ВВЭР позволили:

- установить причину нарушения работы органов СУЗ в УТВС ВВЭР-1000;

- обосновать работоспособность ТВС и твэлов ВВЭР-1000 при достижении

высоких выгораний топлива (до ∼ 72 МВт⋅сут/кгU) и длительности экс-

плуатации – до 6-ти топливных циклов;

- обосновать работоспособность новых конструкций ТВС ВВЭР-1000 с

жестким каркасом ТВСА и ТВС-2;

- установить причины и механизмы разгерметизации твэлов и выдать реко-

мендации по их устранению;

- обосновать переход на толщину чехловой трубы АРК ВВЭР-440 с 2,0 на

1,5 мм;

- обосновать в первом приближении по критерию неразгерметизации твэлов

безопасность сухого хранения ОТВС ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 с выгорани-

ем до 50 МВт⋅сут/кгU (по твэлам) в течение 50 лет;

С использованием разработанных методов и средств исследованы более 45

ТВС ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. С использованием разработанных и апробирован-

ных научно-технических решений и методов неразрушающего контроля созданы

стенды инспекции и ремонта ТВС ВВЭР-1000 для Балаковской и Калининской

АЭС, модернизирован стенд инспекции и ремонта ТВСА на АЭС «Темелин» (Че-

хия), созданы два поколения стенда инспекции экспериментальных твэлов для ис-

следовательского реактора МИР. На основе выводов и рекомендаций диссертаци-

онной работы разработан технический проект стенда инспекции и ремонта ТВС

ВВЭР-1000 проекта «АЭС-2006».

На защиту выносятся:

1.

Методология и модернизированная схема материаловедческих послереак-

торных исследований ТВС и твэлов ВВЭР для экспериментального сопро-

вождения внедрения нового топлива на АЭС.

2.

Результаты теоретических и расчетно-экспериментальных исследований ха-

рактеристик и параметров неразрушающих методов размерометрии и дефек-

тоскопии ТВС и твэлов в защитных камерах и бассейнах выдержки АЭС.

3.

Методический подход, схема и средства исследований поведения топлива

для обоснования безопасности технологий сухого хранения ОЯТ ВВЭР.

4.

Разработанные и научно обоснованные технические решения, методы и сред-

ства исследований ТВС и твэлов в защитных камерах и бассейнах выдержки

АЭС, обеспечивающие модернизацию экспериментальной базы реакторного

материаловедения для повышения эффективности послереакторных исследо-

ваний для сопровождения внедрения нового топлива на АЭС.

6

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы были доложены на конференциях и совещани-

ях: Технический комитет МАГАТЭ «Бассейновая инспекция, ремонт и рекон-

струкция топлива водо-водяных реакторов», Париж, 1987, ноябрь; Лион, 1991, ок-

тябрь (Франция); Бад-Цурзах, 1997, октябрь (Швейцария) и Ржеж, 2003, июнь

(Чехия); Технический комитет МАГАТЭ «Усовершенствованные послереактор-

ные исследования топлива водяных реакторов», Димитровград, Россия, 2001; 7, 8

и 10 международные конференции «Поведение топлива ВВЭР, Моделирование и

экспериментальная поддержка», Болгария, 2007, 2009, 2013 гг., соответственно;

Международная конференция «Поведение топлива легководных реакторов, Топ

фьюэл», Орландо, США, 2010; Международная конференция «Поведение топлива

легководных реакторов», Сеул, Корея, 2008; Международная конференция «Хра-

нение отработанного ядерного топлива», Вена, Австрия, 2003; Научно-

техническая конференция концерна «Росэнергоатом» «Итоги выполнения про-

граммы НИОКР и плана мероприятий по обеспечению ядерной, радиационной,

технической и пожарной безопасности АЭС в 1999г. и задачи на 2000г.», Элек-

трогорск, Россия, 2000; 4, 5, 6, 9 и 10 Российская конференция по реакторному

материаловедению, Димитровград, Россия, 1995, 1997, 2000, 2009 и 2013 гг., соот-

ветственно.

Личный вклад автора

Начиная с 1982 г. автор был ответственным исполнителем, а затем руководи-

телем ряда тем по созданию новых методов и средств исследования твэлов и ТВС

ВВЭР в бассейнах выдержки ядерных реакторов и в защитных камерах, которые

выполнялись совместно с ОКБ «Гидропресс», ОКБМ, ОАО «ТВЭЛ», Концерном

«Росэнергоатом» и др. С начала 90-х годов автор являлся руководителем работ по

обоснованию длительного хранения ОЯТ. Автор лично разработал методологию и

модернизированную схему материаловедческих послереакторных исследований

ТВС и твэлов ВВЭР, концепцию стендов инспекции ТВС в бассейнах выдержки

АЭС, методический подход и схему исследования топлива для обоснования тех-

нологии сухого хранения ОЯТ. При разработке неразрушающих методов разме-

рометрии и дефектоскопии ТВС и твэлов автором лично выполнены теоретиче-

ские

исследования

и

осуществлена

постановка

задач

расчетно-

экспериментальных исследований. Автор непосредственно принимал участие в

экспериментах, проводимых при разработке этих методов, в разработке стендов

инспекции как для бассейнов выдержки, так и для защитных камер.

Личный вклад Павлова С.В. в получение основных результатов работы, представ-

ленной к защите, является определяющим.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается: воспроизво-

димостью полученных экспериментальных данных, использованием сертифици-

рованных методик измерений и аттестованного оборудования; а также опытными

данными по эксплуатации ТВС ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 новых поколений.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и трех приложений, изло-

7

жена на 339 страницах, включая 284 рисунка, 20 таблиц, список литературы из

184 наименований, 29 страниц приложений.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 4 монографии, 3 патента на изобретения, 1

патент на полезную модель, 60 статей, препринтов, докладов и тезисов докладов.

Выпущено 47 научно-технических отчетов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи

работы, указана новизна и практическая значимость, изложены основные положе-

ния, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены типовая (традиционная) схема, методы и сред-

ства послереакторных исследований ТВС и твэлов ВВЭР, которые, начиная с

1986 г. успешно использовались в НИИАР. Рассмотрены мировые тенденции по-

вышения эффективности послереакторных исследований с использованием стен-

дов инспекции ТВС на АЭС. Анализ традиционной схемы послереакторных ис-

следований ТВС и твэлов ВВЭР с точки зрения критериев полноты, достоверно-

сти, скорости и стоимости получения информации о состоянии и поведении ново-

го топлива на основных стадиях «жизненного» цикла – эксплуатация, аварии и

обращение с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) выявил ряд существенных

недостатков, таких как: недостаточно развита методическая база с точки зрения

использования неразрушающих методов контроля и методов исследования меха-

нических характеристик ТВС нового поколения; не используются современные

методы инспекции ТВС в бассейнах выдержки АЭС; отсутствует методическое

обеспечение по моделированию поведения ОЯТ при длительном хранении. По-

этому для повышения эффективности послереакторных исследований для сопро-

вождения внедрения нового топлива на АЭС необходимо разработать новую ме-

тодологию материаловедческих послереакторных исследований ТВС, с учетом

которой модернизировать традиционную схему исследований.

Во второй главе описывается предложенная методология материаловедче-

ских послереакторных исследований ТВС и твэлов ВВЭР, реализация которой

позволяет существенно повысить эффективность исследований с точки зрения

полноты, достоверности, скорости и стоимости получения информации о состоя-

нии ТВС и твэлов, и позволяет, тем самым, обеспечить оперативное научно-

техническое сопровождение внедрения нового топлива на АЭС. Методология

предполагает, что при обосновании нового топлива необходимо исследовать его

поведение и характеристики для основных этапов «жизненного» цикла – эксплуа-

тация, аварии и обращение с ОЯТ в их взаимосвязи друг с другом. Для этого

необходимо модернизировать традиционную схему послереакторных исследова-

ний по трем направлениям: увеличение доли неразрушающих исследований ТВС

и твэлов путем разработки и внедрения новых методов и средств, организации

промежуточных исследований ТВС и твэлов на стендах инспекции непосред-

ственно на АЭС в бассейнах выдержки (БВ) и путем натурного моделирования на

внутрикамерных стендах условий длительного хранения ОЯТ (рисунок 1).

8

РЕАКТОР

Выбор ТВС для

исследований на

стенде

Инспекция ТВС

на стенде

Извлечение твэлов из

ТВС

Инспекция твэлов

Установка твэлов или

имитаторов в ТВС

Аварийные испытания в

ГК

Испытания топлива

в ИР

Неразрушающие

исследования

Разрушающие

исследования

Испытания на стендах

«Обращения с ОЯТ»

КГО

в ПМ

КГО в пенале

Временное хранение ТВС и

твэлов в БВ

Загрузка

твэлов в пенал

БВ

Транспортирование ТВС и твэлов

Рисунок 1 - Модернизированная схема послереакторных исследований топлива

ВВЭР

Предложена концепция стендов

инспекции ТВС ВВЭР, в основу ко-

торой положен модульный принцип.

Модульный принцип предполагает

разработку набора основных функ-

циональных блоков, из комбинации

которых можно скомпоновать все

разновидности стендов (рисунок 2).

Наиболее простым и массовым

является штатный стенд инспекции,

который является базисом для даль-

нейшего развития и усовершенство-

вания

стендов.

Штатный

стенд

оснащен

методами

визуального

осмотра и размерометрии ТВС.

В задачу многофункциональных

стендов I класса входит исследова-

ние ТВС с использованием более

Рисунок 2 - Блок-схема формирования

стендов инспекции

9

В третьей

широкого набора методик (поиск негерметичных твэлов, вихретоковая дефекто-

скопия и измерение толщины окисной пленки на твэлах внешнего ряда ТВС и

т.д.). Стенды этого класса получаются путем оснащения штатного стенда допол-

нительными контрольно-измерительными устройствами. Многофункциональные

стенды II класса используются либо для исследований разборных ТВС и извле-

ченных из них твэлов, либо для целей ремонта негерметичных ТВС. Стенды этого

класса получаются путем оснащения стендов I класса инструментами сборки-

разборки ТВС и стендом инспекции отдельного твэла.

В соответствии с предложенной методологией, в первую очередь, необходи-

мо разработать неразрушающие методы размерометрии и дефектоскопии ТВС и

твэлов, методы исследования механических параметров ТВС, штатный стенд ин-

спекции и стенды для моделирования условий длительного хранения ОЯТ.

главе приведена

структурная схема штатного стен-

да инспекции ТВС ВВЭР и алго-

ритмы определения геометриче-

ских параметров ТВС (рисунок 3).

Измерение размеров ТВС прово-

дится с использованием телевизи-

онной системы и с помощью двух

ультразвуковых датчиков, распо-

ложенных соосно друг против дру-

га с двух сторон ТВС. Определя-

ются следующие геометрические

параметры ТВС: длина; прогиб;

угол

скручивания;

поперечный

размер; расстояния между дистан-

ционирующими решетками (ДР);

длина, разновысотность и зазор

между твэлами внешнего ряда.

Координаты точек ТВС изме-

ряются в абсолютной системе ко-

ординат стенда ( XC ;YC ; ZC ), реа-

лизуемой линейными перемещени-

ями телекамеры и ультразвуковых

датчиков относительно ТВС. Теле-

камера и датчики установлены на

2-х координатном столе, который

перемещается вдоль вертикальных

направляющих. Перемещение дат-

чиков отсчитывается по количе-

Рисунок 3 - Структурная схема штатного

стенда при измерении размеров ТВС:

1 - ТВС; 2 - линейка; 3 - ультразвуковые

датчики; 4 - гнездо; 5 - основание стенда;

6 - телекамера; 7 - направляющая; 8 - двух-

координатный стол

ству шагов шаговых двигателей и по изображению вертикальной линейки, распо-

ложенной в стенде рядом с ТВС. Алгоритм определения какого-либо геометриче-

ского параметра ТВС заключается в определении координат соответствующих ба-

10

ры до макета ТВС варьировалось от

80 до 240 мм. Измерение координат

( X , Z ) точек поверхности макета

ТВС

производилось

несколькими

операторами

относительно

верти-

кально расположенной вдоль ТВС

линейки.

Результаты моделирования пер-

вого способа измерений показали,

что распределение погрешности, вно-

симой разными операторами, близки

к нормальному распределению (ри-

сунок 4). Случайная составляющая

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Погрешность, мм

б

Рисунок 4 - Плотность распределе-

ния погрешности измерения коорди-

нат ДР X (a), Z (б) разными опера-

торами

погрешности определения координат

ΔX и ΔZ у всех операторов прибли-

зительно одинаковая и составляет, соответственно, ± 0,12 и ± 0,2 мм. С учетом

других составляющих полная погрешность определения координат ( XC ; ZC ) то-

11

зовых точек поверхности ТВС в системе координат ( XC ;YC ; ZC ), переводу их в

систему координат ТВС ( X0 ;Y0 ; Z0 ) и последующему вычислению искомого па-

раметра.

Оптические методы измерения размеров ТВС. Измерение геометрических

параметров ТВС с помощью телевизионной системы осуществляется двумя спо-

собами. Первый способ заключается в наведении оператором телекамеры на ту

часть ТВС, координату которой необходимо измерить. Телекамера перемещается

до тех пор, пока электронный маркер на экране монитора не совместится с необ-

ходимым участком ТВС, затем определяют координаты телекамеры в системе ко-

ординат стенда и приписывают их измеряемому участку. Второй способ основан

на использовании цифровой обработки изображения измеряемой части ТВС.

Особенностью измерений размеров ТВС с использованием телевизионных

систем является многофакторный характер погрешности. На погрешность изме-

рений влияют: технические характеристики телесистемы, качество изображения и

субъективный фактор, связанный с выделением при измерениях оператором кон-

туров ТВС на экране монитора. Исследование эффективности оптических мето-

дов измерения размеров ТВС проводилось с помощью натурного и математиче-

ского моделирования.

0.35

0.3

0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

0

0.35

0.3

0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

0

Использовалась черно-белая те-

лекамера МТН-200 с разрешением

550 телевизионных линий, а для

оцифровки изображения плата MAG

512P4 с разрешающей способностью

512 х 512 пикселов. Перемещение 2-х

координатного стола с телекамерой

осуществлялось шаговыми двигате-

-0.4 -0.3 -0.2 -0.1

0

0.1

0.2

0.3

а

лями ШД-5, расстояние от телекаме-

чек поверхности ТВС составила, соответственно, ± 0,26 и ± 0,4 мм.

Определение угла скручивания ТВС производилось оператором, который

наводил телекамеру на ребро ДР или чехла и одновременно поворачивал ТВС до

тех пор, пока визуально не убеждался, что воображаемая оптическая ось телека-

меры совпала с плоскостью грани ДР или чехла. При этом угол поворота ТВС

принимался за угол скручивания. Результаты моделирования показали, что по-

грешность определения угла скручивания ТВС не превышает ± 0,3°.

Использование цифровой обработки изображения позволило уменьшить вли-

яние субъективного восприятия изображения оператором на результат измерений

за счет достижения с использованием стандартных программ (пакет Adobe

Photoshop) более четкого изображения границ измеряемых объектов.

При этом координаты точек поверхности ТВС ( XC ; ZC ) определяются из

размера пиксела qx , qz по осям X и Z , и из количества пикселов Nx , Nz , кото-

рое укладывается на изображении измеряемого объекта вдоль осей X и Z , соот-

ветственно. Установлено, что размер пиксела (qx , qz ) зависит от расстояния меж-

ду ТВС и телекамерой, поэтому был предложен метод определения размера пик-

села непосредственно в процессе измерений с помощью набора контрольных эле-

ментов с заранее известными линейными размерами Xk и Zk, и попадающих при

измерениях в поле зрения телекамеры.

Для выбранной структурной схемы стенда такими контрольными элементами

являются: линейка, заглушки твэлов, высота ДР. Измерив количество пикселов

Nkx , Nkz , которое укладывается на изображении контрольного элемента вдоль

осей X и Z , определялись координаты X , Z точки поверхности ТВС:

X =

Nx,

Z =

Nz .

(1)

Исследование этого метода проводилось с помощью математической модели

и путем натурного моделирования. В качестве исходных данных задавались: раз-

мер пиксела qx , номинальный размер контрольного элемента xk и измеряемого

участка xi и плотность распределения N(x,xk,σk ) величины xk , описывающая ее

возможные отклонения от номинального значения. С помощью генератора слу-

чайных чисел определялся действительный размер контрольного элемента и по-

ложение его границ и границ измеряемого элемента по отношению к массиву

пикселов {qx}i=0,n , формирующих оцифрованное изображение. Затем определя-

лись величины Nx , Nkx и по выражению (1) вычислялся искомый размер Xi .

На рисунке 5, а приведены результаты математического и натурного модели-

рования процесса измерения координаты Xi ДР, которые хорошо совпадают друг

с другом, что доказывает адекватность разработанной математической модели. С

помощью этой модели исследовано влияние размера контрольного элемента на

погрешность определения координат точек поверхности ТВС (рисунок 5, б) и

установлено оптимальное соотношение между ними: 1xk / xi 4; 1zk / zi 4.

Таким образом, при определении геометрических параметров ТВС по оциф-

рованному изображению в качестве контрольных элементов используются: для

12

Xk

Zk

Nkx

Nkz

1

c(x)

t(x)

2

3

Рисунок 5 - Погрешность измерения координаты ДР Xi (а) и зависимость по-

грешности от относительного размера контрольного элемента xk / Xi (б):

- результаты эксперимента; - расчет по модели.

Ультразвуковой метод измерения размеров ТВС. Для более точного из-

мерения величины прогиба, угла скручивания и поперечного размера ТВС разра-

ботан ультразвуковой эхо-импульсный метод измерений, основанный на извест-

ном принципе измерения времени распространения ультразвуковых волн T от

датчика до поверхности ТВС с последующим вычислением расстояния X0 от

датчика до поверхности ТВС (рисунок 6): X0 = cT , где c – скорость звука в воде.

а

б

c, м/с

t, C°

q,

кВт/м2

01020

30

Координата

, мм

4

определения прогиба и поперечного размера ТВС – линейка и высота обода ДР;

для разновысотности и зазора между твэлами наружного ряда ТВС – диаметр

верхней заглушки и оболочки твэла в районе газосборника, соответственно.

0,4

0,2

0

-0,2

-0,4

1,6

1,2

0,8

0,4

0

02468

xk/Xi

Xi

Для

коррекции

скорости звука, кото-

рая зависит от темпе-

ратуры воды, исполь-

зовался метод автокор-

рекции,

заключаю-

щийся в размещении

на известном расстоя-

нии от датчика, между

ним и поверхностью

ТВС,

отражающего

волны элемента (ре-

5

Х

xp

x1

x0

Х

0

Рисунок 6 - Схема расположения датчика (5), репера (3)

и поверхности ТВС (1): 4, 2 - направления распростра-

нения волн и теплового потока, соответственно.

пер). По времени распространения волн от датчика до репера и обратно вычисля-

ется текущее значение скорости звука в воде.

Из анализа особенностей распространения ультразвуковых волн и их отра-

жения от поверхности ТВС, с учетом принятой структурной схемы стенда уста-

новлено, что основными факторами, определяющими методическую погрешность

метода являются: изменения амплитуды принятых волн, неопределенность коор-

динатной привязки датчика к ТВС и нестабильность скорости звука в воде между

датчиком и ТВС.

Первые два фактора определяются структурой акустического поля датчика и

отражением от поверхности ТВС. При инспекции ТВС ультразвуковые волны от-

13

0

1

2

3

4

х, мм

угол, град.

а

б

Рисунок 8 - Погрешность измерения расстояния до плоскости (а) при перпендикуляр-

ном падении волн и погрешность определения размера «под ключ» от угла падения

волн (б)

Перед измерением координат точек поверхности ТВС определяется ее угол

скручивания, и затем она поворачивается на этот угол, тем самым обеспечивается

перпендикулярность грани сборки и оси датчика. Из полученных результатов (ри-

сунок 8, б) следует, что для этого стенд должен обеспечивать вращение ТВС с ша-

гом, или погрешностью позиционирования, не менее 0,25°. При этом погрешность

определения размера «под ключ» не превысит ± 0,05 мм.

14

3

4

ближней и дальней зоны) ам-

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

x/xб

Рисунок 7 - Зависимость амплитуды отра-

женного от плоскости сигнала от расстояния

до датчика: 1, 2, 3, 4 - угол падения волн на

плоскость 0; 0,5; 1,5; 3,0°, соответственно

Максимальная погрешность для датчика с диаметром 15 мм и резонансной часто-

той 5 МГц ( ≈ 180 мм) не превысила ± 0,008 мм в диапазоне расстояний до

плоскости от 5 до 45 мм (рисунок 8, а). Неперпендикулярное падение волн на по-

верхность ТВС возможно из-за скручивания ТВС и из-за технологических при-

чин, связанных с изготовлением датчиков и их установкой в стенд. При этом,

протяженность зоны с постоянной амплитудой уменьшается от 0,6 до 0,25

для углов падения α = 0,5 и 3,0°, соответственно, а сама амплитуда падает (рису-

нок 7). Погрешность определения размера «под ключ» (рисунок 8, б) достигает

1,0 мм.

0.2

0

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

-1

0

10

20

30

40

50

0.012

0.008

0.004

0

-0.004

-0.008

-0.012

ражаются либо от грани чехла, либо от обода ДР, которые, с точки зрения теории

отражения волн, представляются плоскостью и полосой, соответственно.

A/Amax

1

2

При перпендикулярном па-

дении волн на плоскость (рису-

нок 7, α =0) поле отраженных

волн вдоль акустической оси

датчика с дисковым пьезоэле-

ментом соответствует теорети-

ческому. В ближней зоне датчи-

ка

x / xб 0,7 (

– граница

плитуда сигнала вдоль оси дат-

чика практически не изменяется

и, с точки зрения погрешности

измерений, расположение здесь

датчика является оптимальным.

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

*

Угол скручивания ТВС определяется этим же датчиком при дискретном ска-

нировании грани ТВС вдоль оси YC (рисунок 3, б). Исследования показали, что

при угле скручивания до 2° погрешность метода не превышает 0,025°.

Нестабильность скорости звука в воде между датчиком и ТВС определяется

нестабильностью температуры воды. Из-за естественной конвекции вдоль по-

верхности ТВС возникает градиент температуры t(x) и, соответственно, градиент

скорости звука в воде c(x) в направлении от ТВС к датчику (рисунок 6).

В нижней части ТВС образуется ламинарный пограничный слой, который за-

тем переходит в турбулентный при 3⋅1012 Grz Pr 4⋅1013, где Grz, Pr – моди-

фицированное число Грасгофа и число Прандтля, соответственно.

Параметры погранслоя зависят от мощности остаточного тепловыделения

ТВС и высотной отметки Z , на которой производятся измерения. В общем виде

погрешность измерения ΔX расстояния от датчика до ТВС описывается следую-

щими выражениями:

*

*

-1

dx

dx

p

0

xp

xp

ΔX = (x0 - x )∫

c(t( x ))⎣ x0 - x1 +

x1

*

c(t)

c(t( x ))⎦

p

-x ; t( x ) = f (Grz,Pr,q,λ,x,z,t) (2)

где:

q – плотность теплового потока через оболочки твэлов;

λ – коэффициент теплопроводности воды.

Таким образом, погрешность измерений зависит от плотности теплового по-

тока, средней температуры воды, расположения датчика по осям X , Z и положе-

ния репера относительно поверхности ТВС.

Для оценки влияния естественной конвекции у поверхности ТВС на резуль-

таты измерений были проведены расчетно-экспериментальные исследования.

Расчетные исследования выполнены в приближении плоской стенки с постоян-

ным тепловым потоком через нее. Экспериментальные исследования выполня-

лись на электрообогреваемом макете ТВС высотой 1,7 м при плотности теплового

потока от 0 до 7,0 кВт/м2. Расчеты показали, что толщина ламинарного слоя в

диапазоне q = 1÷10 кВт/м2 составляет 1÷3 мм и не оказывает существенного вли-

яния на погрешность измерений, что подтвердилось экспериментом. Перемеще-

ние датчика из ламинарной в турбулентную область сопровождается резким уве-

личением флуктуаций амплитуды сигналов из-за рассеяния волн на вихрях в тур-

булентном слое. При развитой турбулентной конвекции (Grz Pr = 1015) средне-

квадратичное отклонение амплитуды принятого сигнала σ(A) достигает 4 % от

среднего значения A (рисунок 9, а). Толщина пограничного слоя увеличивается и

вверху ТВС ВВЭР-1000 ( Z = 4 м) составляет от 30 до 40 мм при q от 3 до

10 кВт/м2.

Из выражения (2) следует, что максимальная погрешность измерений при

фиксированных значениях q и Z наблюдается тогда, когда репер эталонного ка-

нала находится за границей погранслоя x, (рисунок 6). Для этого случая рас-

четным путем была получена зависимость погрешности определения поперечного

размера ТВС Δd от параметров конвекции:

15

Поперечный размер ТВС

-

16

Угол скручивания ТВС

0,025°

0,5-1,0°

0,08 мм

0,1-0,5 мм

-

-

0,30°

Прогиб ТВС

0,26 мм

0,25 мм

0,04 мм

1,0 мм

0.16

0.12

0.08

0.04

0

σ(A)

0.05

A

0.04

0.03

0.02

0.01

0

10

11

12

13

14

15

16

lg(Grz*⋅ Pr)

р счет

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

Погрешность

Параметр

Оптический метод

Допустимая

погрешность

Ультразву-

ковой метод

наведение

цифровой

-

-

0,5-1,0 мм

Длина ТВС и твэлов

0,6 мм

а

δ⋅Δt, °C⋅м

а

б

Рисунок 9 - Зависимость флуктуации амплитуды сигналов (а) и погрешность

определения поперечного размера макета ТВС (б) от параметров конвекции.

Для компенсации этой погрешности предложен способ, заключающийся в

разрушении погранслоя у поверхности ТВС с помощью струи воды, направлен-

ной вдоль оси датчика в сторону ТВС. В экспериментах на макете вода подава-

лась в цилиндрический диффузор с датчиком внутри, скорость струи на выходе

составляла 2 м/с. Погрешность уменьшилась в 4÷24 раза (не закрашенные симво-

лы на рисунок 9, б), не зависит от интенсивности конвекции, и не превысила

0,025 мм во всем исследованном диапазоне Grz Pr .

В результате проведенных исследований и с учетом возможных изменений

геометрических параметров ТВС ВВЭР определены оптимальные параметры дат-

чиков и их расположение: резонансная частота 5 МГц; диаметр пьезоэлемента

8 и 15 мм, расстояния между датчиками 180 и 350 мм для ТВС ВВЭР-440 и

ВВЭР-1000, соответственно. Основные метрологические параметры разработан-

ных методов представлены в таблице 1, из которых видно, что разработанные ме-

тоды удовлетворяют требованиям по погрешности, предъявляемым к стендам ин-

спекции и оборудованию защитных камер.

Таблица 1

Оценка погрешности определения геометрических параметров ТВС.

*

-0.44

qx2

*

Δd =190,21⋅10-4

(GrzPr)

+ 2,45 ⋅10-6

(3),

λ

которая хорошо аппроксимируется линейной зависимостью погрешности от про-

изведения толщины погранслоя на перепад температуры в нем (δ Δt) (рису-

нок 9, б). Результаты экспериментов на макете ТВС хорошо совпали с расчетом.

Максимальная погрешность определения поперечного размера макета при

Grz Pr = 1015 составила 0,12 мм в большую сторону от действительного размера

макета.

*

Ультразву-

ковой метод

-

-

-

Допустимая

погрешность

0,5-1,0 мм

-

0,1-0,3 мм

наведение

цифровой

-

0,1 мм

0,16 мм

Расстояния между ДР

0,6 мм

Разновысотность твэлов

0,3 мм

Зазор между твэлами

-

Погрешность

Параметр

Оптический метод

Метод контроля ПС СУЗ ТВС ВВЭР-1000. Для контроля пэлов в кластер-

ной сборке ПС СУЗ ТВС ВВЭР-1000 был предложен ультразвуковой эхо-

импульсный метод с использованием большого количества неподвижных датчи-

ков, расположенных по периметру окружности, охватывающей исследуемый пэл

(рисунок 10).

i

4

3

2

1

n

3

Рисунок 10 - Блок-схема устройства:

1 – ультразвуковой датчик; 2 – ПС

СУЗ; 3, 4 – отражатель и датчик эта-

лонного канала; 5 – коммутатор дат-

чиков; 6 – измерительно - управля-

ющий блок

6

5

2

n-1

1

мм

Ri,

4,15

4,10

4,05

4,00

3,95

3,90

3,85

Метод предназначен для контроля формы

поперечного сечения пэлов и определения глу-

бины и протяженности зоны истирания металла

оболочки. Разработан алгоритм восстановления

формы поперечного сечения пэла, который за-

ключается в измерении расстояния от каждого

датчика до поверхности оболочки пэла, опреде-

лении координат точек поверхности оболочки в

системе координат измерительного кольца с

датчиками, сглаживании полученного массива

данных с помощью разложения в ряды Фурье с

последующим восстановлением формы сечения

пэла. Исследования акустического тракта мето-

да на имитаторах пэл позволили определить оп-

0

100

200

300

400

, град

Ψ

Рисунок 11 - Зависимость ра-

диуса от угла для калибров с

имитацией износа: - калибр;

- - эксперимент

тимальное количество датчиков на измерительном кольце (50-60 шт.) и позволи-

ли определить погрешность метода (рисунок 11): для среднего радиуса оболочки

± 0,05 мм, для максимальной величины износа ± 0,06 мм, для площади попереч-

ного сечения оболочки ± 2 %.

Методы обнаружения негерметичных твэлов. Для разработки ультразву-

ковых методов обнаружения негерметичных твэлов в ТВС выполнены расчетно-

экспериментальные исследования акустического тракта – путь ультразвука от из-

лучателя до приемника через объект контроля – оболочку твэла. Контроль герме-

тичности твэла основан на регистрации воды, попавшей под оболочку негерме-

17

Cгр,

5000

4000

3000

2000

1000

0

м/с

S

0

1

2

3

4

5

6

f h, х10-3 МГц м

02468

f⋅h, ×10-3 МГц⋅м

а

б

Рисунок 12 - Дисперсионные кривые групповых скоростей (а) и коэффициентов

затухания волн (б) из-за излучения энергии в воду

При возбуждении волн со стороны боковой поверхности оболочки рассмот-

рены два варианта расположения излучателя и приемника – на двух и на одном

щупе (рисунок 13), которые при контроле вводятся в межтвэльное пространство

ТВС. Для этих двух вариантов получены формулы акустического тракта, описы-

вающие амплитуды принятых сигналов для герметичного и негерметичного твэла,

и время распространения волн от излучателя к приемнику. Из анализа рисунка 12

определена ультразвуковая частота датчиков – 5 МГц, а из экспериментов на ма-

кетах твэлов установлен коэффициент чувствительности в зависимости от типа

волны, который лежит в диапазоне от 1,25 до 1,7 (для двух щупов). Для одного

щупа (рисунок 13, б) экспериментально установлено оптимальное расстояние

4,9÷5,1 мм между излучателем и приемником, при котором достигается макси-

мальная чувствительность метода, равная 5 (рисунок 14). Использование сигналов

18

A

тичного твэла. В оболочке твэла возбуждаются нормальные ультразвуковые вол-

ны, затухание которых зависит от граничных условий на внутренней и наружной

поверхностях оболочки и от наличия дефектов в оболочке. По амплитуде и вре-

мени прихода ультразвуковой волны на приемник судят о наличии воды под обо-

лочкой твэла. При наличии воды внутри негерметичного твэла амплитуда приня-

того сигнала резко уменьшается, что является информативным признаком негер-

метичности.

Исследованы два способа возбуждения нормальных волн – со стороны боко-

вой поверхности оболочки и со стороны верхней заглушки твэла. В приближении

плоского слоя толщиной h выполнены расчеты фазовых, групповых (Cгр ) скоро-

стей (рисунок 12, а) и коэффициентов затухания ks и ka (рисунок 12, б) симмет-

ричных S0 ,S1,S2...Sn... и антисимметричных A0 ,A1,A2...An... мод нормальных

волн, которые хорошо совпали с экспериментальными данными, полученными на

оболочках твэлов ВВЭР.

k,k ⋅h, м-1

s

a

800

600

400

200

0

S

1

1

S

2

2

0

S

1

0

S

A

0

A

0

S

2

1

A

2

A

A

3

3

1

2

1

2

а

б

Рисунок 13 - Варианты расположения излучателя (1) и приемника (2) относи-

тельно оболочки твэла (3)

а

б

Рисунок 14 - Осциллограммы сигналов для герметичной (а) и негерметичной (б)

оболочек твэлов ВВЭР при использовании однощупового метода: 1 – зондирую-

щий импульс; 2 – полезный сигнал; 3 – сигналы от обегающих волн

На основе теории нормальных волн и модели негерметичного твэла получе-

ны формулы акустического тракта метода с возбуждением волн со стороны верх-

ней заглушки, когда волна проходит всю оболочку длиной L сверху вниз, отра-

жается от нижнего торца твэла и принимается этим же датчиком. Формулы опи-

сывают амплитуду сигнала для герметичного А и негерметичного А твэла в за-

висимости от коэффициентов затухания k1, k4 в материале оболочки и в зоне по-

вышенного гидрирования (для негерметичного твэла), коэффициентов затухания

k2, k3 из-за излучения энергии только во внешнюю среду и во внешнюю и внут-

реннюю среды, соответственно:

от волн, обегающих вокруг оболочки несколько раз, позволяет увеличить чув-

ствительность на порядок.

(4)

(5)

Г

Н

АГ

АН

= exp[2(k4 - k1)Z1 + 2(k3 - k2)Z0].

2L

Cгр

T =

,

где:

Z и Z - высота слоя воды и протяженность зоны повышенного гидриро-

вания в негерметичном твэле;

T - время прихода полезного сигнала.

Поставлена задача определения оптимальных параметров метода: из всего

множества волн, которые могут возбуждаться и распространяться в оболочке твэ-

19

0

1

3

а

б

Рисунок 15 - Зависимость ослабления сигнала от длины оболочки L , погружён-

ной в воду (а) и от уровня воды Z0 под оболочкой твэла (б):

f = 0,25 МГц (▲); f = 0,65 МГц (♦); f = 1,25 МГц (■), где f – частота колебаний

Ослабления сигнала на частоте 1,25 МГц во много раз превышает ослабление

на частотах 0,25 и 0,65 МГц. Расчет на основе полученных данных показал, что в

твэлах ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 волна с частотой 1,25 МГц полностью затухнет.

Таким образом, был определен частотный диапазон от 0,25 до 0,65 МГц, который

должен быть использован при разработке метода. На рисунке 15, б для этих ча-

стот приведены зависимости ослабления сигнала ln(AГ / AН ) от высоты столба

воды Z0 под оболочкой негерметичного твэла. Линейный характер эксперимен-

тальных зависимостей подтверждает справедливость формул акустического трак-

та об экспоненциальном уменьшении амплитуды сигнала от количества воды под

оболочкой твэлов.

В результате отработки метода на 42 облученных твэлах ВВЭР-440 и ВВЭР-

1000 с выгоранием от 13 до 48 МВт⋅сут/кгU была определена оптимальная уль-

тразвуковая частота датчика – 0,4 МГц, а на макетах негерметичных твэлов полу-

20

ла необходимо выбрать такую волну и ее частоту, которые обеспечат максималь-

ный коэффициент чувствительности к воде под оболочкой при выполнении усло-

вия, что отношение сигнал/шум для герметичного твэла будет не менее заранее

заданной величины.

Анализ дисперсионных кривых групповых скоростей и коэффициентов зату-

хания волн из-за излучения энергии в воду (рисунок 12) с учетом сформулиро-

ванных требований, позволил определить тип волны ( S0) и частотный диапазон

до 1,5 МГц, которые могут быть использованы в методе. Выбор оптимальной ча-

стоты fopt проводился на макетах твэлов экспериментально на частотах 0,25;

0,65; 1,25 и 2,5 МГц. Предварительные эксперименты показали, что на частоте

2,5 МГц сигнал практически не наблюдается, что объясняется высоким затухани-

ем волн на этой частоте. Анализ фазовых и групповых скоростей показал, что на

всех трех частотах 0,25; 0,65; 1,25 МГц в оболочке возбуждается волна S0. На ри-

сунке 15, а приведены зависимости ослабления сигнала в герметичной оболочке

от ее длины.

ln(A0/AГ)

1,5

1,0

0,5

0,0

012

L, м

ln(AГ/AН)

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

Z0, м

Рисунок 16 - Зависимость амплитуды принятого

сигнала от объёма воды в зазоре между оболочкой

и топливным сердечником макета негерметичного

твэла ВВЭР

меньше амплитуды сигнала

от

герметичного

твэла.

Значение порога составило

0,04 см3

воды

в

зазоре

между топливом и оболоч-

кой твэла.

Результаты апробации

метода позволили устано-

вить границы его приме-

нимости в зависимости от

выгорания

топлива,

а

именно, вероятность пра-

чена зависимость чувствительности метода от количества воды под оболочкой

(рисунок 16). Показано, что чувствительность метода не зависит от места распо-

ложения воды по высоте негерметичного твэла, а зависит от ее количества.

Установлен порог чув-

ствительности метода, ко-

гда

амплитуда

сигнала,

принятого от негерметич-

ного твэла, в два раза

вильной идентификации герметичных твэлов ВВЭР-1000 (рисунок 17).

Неправильная

иденти-

фикация герметичных твэ-

лов начинается при выгора-

нии 40 МВт сут/кгU, когда

при контроле герметичных

твэлов отсутствует полез-

ный сигнал, что расценива-

ется, как признак негерме-

тичности. Отсутствие

по-

лезного сигнала у герметич-

ных твэлов объясняется вза-

имодействием

топливных

таблеток с оболочкой, в ре-

зультате чего происходит ее

локальная деформация в ви-

P 1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

35

40

45

50

55

60

Выгорание, МВт⋅сут/кгU

Рисунок 17 - Зависимость вероятности правильной

идентификации ( P ) герметичных твэлов

ВВЭР-1000 от среднего (◊) и максимального ()

выгорания топлива по твэлу

де периодических гребней в местах расположения стыков таблеток, и в результате

плотного контакта таблеток с оболочкой, что приводит к дополнительному зату-

ханию ультразвуковых волн. Отработка метода с возбуждением волн со стороны

боковой поверхности оболочки проводилась на стенде инспекции реактора МИР,

на котором исследовались макетные твэлы ВВЭР с выгоранием до 46 МВт

сут/кгU. Результаты инспекции герметичных твэлов показали, что характер воз-

буждения и распространения волн в облученных твэлах в первом приближении

незначительно отличается от необлученных.

Метод вихретоковой дефектоскопии. Для экспрессной дефектоскопии обо-

21

1

2

Uсм.1

0

Время

Время

t02

б

t01

2

1

0

ΔtZC

Δt0

Рисунок 18 - Вносимые отклики от неглубокого (1) и глубокого (2) дефектов обо-

лочки, полученные способом прототипа (а) и разработанным методом (б)

Увеличение разрешающей способности метода путем изменения нулевого

уровня напряжения обеспечивается увеличением разницы Δt0 = t02 - t01 (рису-

нок 18) значений времени положения первого нуля сигналов t02 и t01 от двух раз-

ных дефектов: Δt0 ΔtZC . Эффективность и разрешающая способность метода

определялась с использованием необлученных оболочек с искусственными де-

фектами разных размеров. Экспериментально показана не только возможность

идентификации разных типов одиночных дефектов, но и их суперпозиции. Для

вихретоковой дефектоскопии облученных твэлов ВВЭР в защитных камерах и в

бассейнах выдержки разработан проходной дифференциальный датчик «са-

мосравнения» трансформаторного типа. Эффективность использования вихрето-

ковой дефектоскопии при исследованиях твэлов ВВЭР подтверждена результата-

ми исследования твэлов другими методами, в том числе и методами металлогра-

фии.

Метод определения диаметрального зазора «топливо-оболочка» твэла.

Для неразрушающего определения диаметрального зазора между оболочкой и

топливным столбом твэлов разработана установка (рисунок 19) и метод контроля,

заключающийся в контролируемой упругой радиальной деформации оболочки,

помещенной между неподвижной опорой и штоком нагружающего устройства, до

ее контакта с топливом. Одновременно регистрируется зависимость деформации

от усилия на оболочку при нагружении и при снятии нагрузки (рисунок 20).

Исследования метрологических характеристик метода на калибрах показали,

что суммарная погрешность единичного измерения не превышает 0,02 мм. На

диаграмме можно выделить четыре характерные точки (1, 2, 4 и 5), каждой из ко-

торых можно поставить в соответствие свое измеряемое значение диаметрального

зазора. Нелинейный характер диаграммы «усилие-деформация» объясняется осо-

22

лочек твэлов ВВЭР был разработан метод импульсной вихретоковой дефектоско-

пии, который позволил в 2,5 раза увеличить относительно методов прототипов

разрешающую способность при идентификации дефектов. В этом методе пара-

метры дефекта оболочки оцениваются по положению первой точки нуля сигнала

отклика относительно точки отсчета, смещенной по времени от начала импульса

возбуждения на некоторую постоянную величину tсм . При этом определяют

напряжение сигнала отклика Uсм в точке tсм и принимают его за новый нулевой

уровень напряжения (рисунок 18).

tZC1

tZC2

а

tсм.

8

“X”

“Y”

4

5

P

бенностями состояния топливного столба твэла после эксплуатации – фрагменти-

рование таблеток, смещение таблеток относительно аксиальной оси оболочки.

При сжатии оболочки ее контакт с таблетками с двух диаметрально противопо-

ложных сторон происходит не одновременно, дальнейшее нагружение приводит к

центрированию таблеток и движению их фрагментов. Поэтому наиболее коррект-

ное определение зазора производится при снятии нагрузки (обратный ход на диа-

грамме) на участке 5-0 (рисунок 20).

Рисунок 19 - Схема установки определе-

ния величины зазора: 1 – твэл; 2 – шток

нагружения; 3 – датчик силы; 4 – датчик

перемещения; 5 – сильфон; 6 – усилитель

заряда;

7

усилитель;8

-

аналого-

цифровой преобразователь

Рисунок 20 - Типичная зависимость

деформации оболочки твэла ВВЭР от

усилия нагружения

Из-за того, что нагружение оболочки происходит не в точке, а на участке вы-

сотой 20 мм, и в силу вышеперечисленных особенностей деформирования систе-

мы «оболочка-таблетки», определяемое неразрушающим методом значение диа-

метрального зазора отличается от значений зазоров, которые получают по попе-

речным шлифам твэлов методами металлографии. Теоретически показано, что не-

разрушающий метод дает интегральную характеристику диаметрального зазора

на участке твэла высотой 20 мм, которая является оценкой снизу минимального

значения зазора в любом поперечном сечении твэла на этом участке с азимуталь-

ной координатой, соответствующей направлению нагрузки.

Сравнение результатов измерений минимального, среднего и максимального

диаметрального зазоров на 15 поперечных шлифах твэлов с выгоранием от 20 до

50 МВт⋅сут/кгU с результатами, полученными неразрушающим методом перед

вырезкой образцов твэлов для оптической металлографии, подтвердило правиль-

ность теоретических выводов. Результаты, полученные неразрушающим методом,

наиболее близко совпадают с минимальными значениями диаметрального зазора,

измеренного на поперечных шлифах (рисунок 21).

Результаты определения зазора неразрушающим методом для твэлов с раз-

ным выгоранием в целом хорошо совпадают с результатами металлографии попе-

речных шлифов (рисунок 22).

23

1

2

7

6

3

P

а

б

в

Рисунок 21 - Сравнение результатов неразрушающего метода (δизм) и макси-

мальных (а), средних (б) и минимальных (в) значений зазоров, определенных по

шлифам твэлов

0

50

100

150

0

0

0

50

100

150

δ

, мкм

Метод определения изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000. Одним из клю-

чевых параметров, определяющих геометрическую стабильность ТВС, является ее

изгибная жесткость, которая может быть оценена по величине прогиба ТВС при

поперечном нагружении. Разработанная методика и стенд позволяют оценивать

изгибную жесткость ТВС ВВЭР-1000 в защитной камере до и после потвэльной

разборки. Нагрузка прикладывается к дистанционирующим решеткам перпенди-

кулярно граням ТВС. Усилие прикладывается ступенями по 10-15 кгс с разгруз-

кой после каждой ступени. При этом измеряется смещение дистанционирующих

решеток, полученные значения сглаживают рядами Фурье, и восстанавливают

траектории оси ТВС (рисунок 23).

Для каждой высотной отметки, на которых проводятся измерения, строят за-

висимости прогиба BЭ,F от приложенной силы F (рисунок 24) и определяют ко-

эффициент K = dF / dBЭ,F, который характеризует изгибную жесткость ТВС на

данной высотной отметке.

24

25

30

35

40

45

50

55

60

Выгорание, МВт⋅сут/кгU

Рисунок 22 - Зависи-

мость диаметрального

зазора от выгорания:

, Ж - средние значе-

ния по длине твэла,

неразрушающий и ме-

таллографический ме-

тоды соответственно

160

140

120

100

80

60

40

20

0

20

0

50

100

150

200

150

150

100

100

50

50

0

150

100

50

.

, мкм

δизм

, мкм

δ

изм

изм

Метод измерения объема твэлов. Для измерения объема твэлов разработан

метод и установка, в основу которой положен принцип измерения приращения

уровня жидкости при погружении в нее твэла. Установка состоит из двух верти-

кальных, заполненных жидкостью, сообщающихся между собой трубок (рису-

нок 25), в одну из которых опускают твэл, а в другой с помощью эхо-импульсного

метода измеряют уровень жидкости.

Рисунок 25 - Блок-схема установки измерения объёма твэла: 1 – твэл; 2 – измери-

тельная трубка; 3 – репер; 4 – датчик; 5 – приемник; 6 – генератор радиоимпуль-

сов; 7 – блок сопряжения; 8 – измеритель временных интервалов; 9 – микро-

контроллер; 10 – ПЭВМ

25

Рисунок 23 - Траектории оси ТВС: □ –

траектория прогиба; ■ – траектория

остаточного прогиба; ◊ – исходный

прогиб ТВС

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Сила, отн. ед.

Рисунок 24 - Зависимость величины про-

гиба ТВС и остаточного прогиба от при-

ложенной силы: ■ – прогиб ТВС при

нагрузке; □ – остаточный прогиб ТВС

после снятия нагрузки

грешностью и формой мениска

жидкости в трубках. Интервальная

оценка относительной погрешности

определения объема от приращения

уровня жидкости при доверитель-

ной вероятности 0,9 представлена

на рисунке 26. Аттестация методи-

ки показала, что случайная состав-

ляющая не превышает 0,2 %. Ис-

Рисунок 26 - Зависимость погрешности из-

мерения от приращения уровня жидкости

следования влияния остаточного тепловыделения твэлов на результат измерений

(при погружении горячего твэла в жидкость резко изменяется ее плотность и ско-

рость звука в ней) показали, что дополнительная погрешность, вызванная этими

эффектами, может составлять от 0,1 до 0,25 %.

Метод измерения усилия извлечения твэлов из каркаса ТВС. Усилие из-

влечения твэлов из каркаса при разборке ТВС характеризует степень натяга твэ-

лов в ячейках дистанционирующих решеток и косвенно характеризует изгибную

26

Изменение скорости звука в жидкости из-за температурных колебаний опре-

деляется в эталонном канале и постоянно учитывается при вычислении объема

твэла. Эталонный канал совмещен с акустическим трактом датчика – на извест-

ном расстоянии от датчика расположен отражатель (репер) волн. Измеряя время

распространения волн до репера, определяют текущее значение скорости звука и

вычисляют объем V твэла:

V = ФΔx = Ф

-

xP

TP2

T2

T1 ⎤

TP1 ⎦

,

(6)

где

Ф – калибровочная характеристика;

Δx – приращение уровня жидкости;

T1, T2 – время распространения волн от датчика до уровня жидкости и об-

ратно до и после погружения твэла;

TP1, TP2 – время распространения волн в эталонном канале до и после по-

гружения твэла.

Исследования показали, что основной вклад (более 80%) в основную по-

грешность измерений вносит случайная составляющая. Получена зависимость

среднеквадратического отклонения измеренного объема

от приращения

уровня жидкости Δx :

= 2,24 ⋅10-5

+ 3,6 ⋅10-4.

(7)

V

Δx

Показано, что свободный член

в (7) определяется влиянием жид-

кости, которая остается на стенках

трубок после предыдущего измере-

ния, а коэффициент при Δx опре-

деляется

инструментальной

по-

σ (V )

σ(V )

1

жесткость ТВС. Для измерения усилий извлечения твэлов разработана установка,

состоящая из захвата твэлов и датчика силы, выполненного на базе тензорезисто-

ра. Датчик расположен между захватом и крюком мостового крана защитной ка-

меры. Абсолютная погрешность измерения усилия извлечения твэлов в диапазоне

от 10 до 103 Н не превышает ± 10 Н. Из диаграммы «усилие-перемещение твэла»

определяют максимальное усилие при прохождении хвостовика нижней заглушки

твэла через опорную решетку ТВС и среднее усилие извлечения твэлов из каркаса

на участке «опорная решетка – первая дистанционирующая решетка ТВС».

В четвертой главе описаны разработанные стенды и устройства для испыта-

ний твэлов и ТВС в защитных камерах и бассейнах выдержки.

Для реализации метода определения

изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000

разработан внутрикамерный стенд (ри-

сунок 27). Стенд состоит из трех основ-

ных частей - силонагружающей систе-

мы, узлов крепления ТВС и системы из-

мерения прогиба сборки. Стенд позволя-

ет осуществлять прогиб ТВС путем при-

ложения нагрузки перпендикулярно гра-

ням на уровне ДР8 и ДР12. Нагрузка пе-

редается через силонагружающее коль-

цо, которое плотно надевается на ДР. К

кольцу подсоединяется трос, который с

помощью роликов выводится через гори-

зонтальную проходку в операторское

помещение, где через динамометр со-

единяется с лебедкой.

Погрешность определения коэффи-

циента K , характеризующего изгибную

жесткость ТВС, находится в диапазоне

от 2 до 4 %, в зависимости от величины

прогиба ТВС при испытаниях.

Прогиб ТВС измеряется с использо-

ванием разработанного для стендов ин-

спекции оптического метода с помощью

измерительных линеек и видеокамеры,

либо по изменению расстояния между

гранью и струной, натянутой между го-

ловкой и хвостовиком сборки, либо по

смещению электронного маркера вдоль

линеек на экране видеоконтрольного

устройства. Измерительные линейки с

помощью специальных фиксаторов кре-

Рисунок 27 - Схема установки изме-

рения изгибной жёсткости ТВС:

1 – узел крепления головки ТВС;

2 – телекамера; 3 – измерительная ли-

нейка; 4 – силонагружающее кольцо;

5 – ТВС; 6 – узел крепления хвостови-

ка ТВС; 7 – лебёдка; 8 – динамометр;

9 – тросы; 10 – стойка телекамеры;

11 – трос подъёмного крана

пятся над ДР и, при приложении нагрузки, смещаются вместе с гранью сборки

относительно струны, либо электронного маркера, а величина смещения фикси-

27

руется оператором с экрана видеоконтрольного устройства.

Стенды и методики для испытаний чехлов ТВС ВВЭР-440 на устойчивость

были разработаны для обоснования перехода с чехловой трубы АРК ВВЭР-440 с

толщиной 2,0 мм на толщину стенки 1,5 мм. В качестве измерительных систем

использовались разработанные ультразвуковой метод измерения размеров ТВС и

модернизированный метод измерения объема твэлов.

Для испытаний чехлов ТВС ВВЭР-440 на устойчивость при осевом сжатии

был создан стенд (рисунок 28, а), состоящий из системы нагружения и системы

измерения. Осевое сжатие чехла производится с помощью гидроцилиндра. Вдоль

чехла по направляющим перемещается измерительное кольцо с шестью ультра-

звуковыми датчиками (рисунок 28, б). Погрешность определения размера «под

ключ» не превышает ± 0,4 мм, а погрешность определения изменения размера

«под ключ» - ± 0,015 мм.

Для испытаний чехлов на

устойчивость

при

нагружении

наружным давлением разработан

стенд (рисунок 29), состоящий из

систем нагружения и измерения

геометрических параметров чехла

– размер «под ключ» и объем чехла.

Для измерения размера «под

ключ» используются 6 ультразву-

ковых датчиков, расположенных

на штанге внутри чехла, объем ко-

торого измеряется с погрешно-

стью 1,0 см3 ультразвуковым ме-

тодом – аналогом метода измере-

ния объема твэлов. Испытания

производились с шагом 0,5 кгс/см2

от нулевого давления до давления,

при котором чехол теряет устой-

чивость. Начальная стадия потери

устойчивости регистрируется по

а

б

Рисунок 28 - Стенд (а) и измерительное

кольцо (б): 1 – гидроцилиндр; 2 – шпильки;

3 – чехол; 4 – кольцо; 5 – датчики

резкому уменьшению объема чехла во времени, без увеличения давления.

Для испытаний чехлов при нагружении внутренним давлением разработан

стенд, система нагружения которого аналогична системе вышеописанного стенда,

а измерительная система состоит из устройства измерения размера «под ключ»

вдоль чехла и устройства измерения его объема во время испытаний.

Испытания проводились с шагом 0,5 кгс/см2 от нулевого давления до давле-

ния 16 кгс/см2. Измерение размера «под ключ» с погрешностью 0,02 мм произ-

водится с помощью измерительного кольца с 6 дифференциально - трансформа-

торными датчиками, надетого на испытываемый чехол.

28

Рисунок 29 - Стенд испытания чехла ТВС наружным давлением: 1 – гидропри-

вод; 2 – блок измерительный; 3 – баллон с газом; 4 – измеритель объема; 5 – че-

хол; 6 – датчики

В соответствии с модульным прин-

ципом компоновки стендов был создан

стенд

инспекции

экспериментальных

твэлов ВВЭР, облучаемых в исследова-

тельском реакторе МИР (рисунок 30).

Стенд состоит из нескольких от-

дельных блоков: механизма перемещения

твэла

(протяжка),

цилиндрической

направляющей и штанг с телекамерой и

блоком датчиков. Благодаря модульной

компоновке стенд легко монтируется и

демонтируется в течение нескольких ча-

сов. На стенде реализованы методики

осмотра, измерения длины и диаметра

твэлов, вихретоковая дефектоскопия и

контроль герметичности твэлов. Измери-

тельные датчики расположены друг под

другом в едином блоке, поэтому все ис-

следования можно провести за одно пе-

ремещение твэла через блок. Результаты

опытной эксплуатации подтвердили эф-

фективность

модульной

компоновки

стенда.

29

Рисунок 30 - Стенд инспекции твэ-

лов ВВЭР: 1 - протяжка; 2 - площад-

ка; 3 - направляющая; 4, 5 - штанги;

6 - блок датчиков; 7 - телекамера

Стенд инспекции второго поколения разработан для

замены первого стенда и в отличие от него предназначен

для промежуточных инспекций экспериментальных ТВС

и твэлов наружного ряда (рисунок 31) в бассейне реак-

тора МИР, а не отдельного твэла. Стенд позволяет про-

изводить осмотр ТВС двумя цветными телекамерами,

измерять длину твэлов внешнего ряда с погрешностью

0,5 мм, измерять толщину окисной пленки на твэлах

внешнего ряда с помощью накладного вихретокового

1

2

датчика с погрешностью 1 мкм, диаметр твэлов внешне-

го ряда с погрешностью 15 мкм. Для удаления слоя от-

ложений с поверхности ТВС перед ее инспекцией ис-

пользуется модуль ультразвуковой очистки, располо-

женный рядом со стендом.

Первый опыт создания, испытаний и эксплуатации

в 80-х годах методического стенда в НИИАР и экспери-

ментальных стендов инспекции ТВС ВВЭР-1000 и

РБМК-1500 позволил выработать рекомендации по ком-

поновке и структуре стенда инспекции для Балаковской

АЭС и проекта АЭС-2006.

Определены восемь основных параметров стенда,

3

Рисунок 31 - Стенд

инспекции второго

поколения: 1 – каркас;

2 – каретка с приво-

дом; 3 - ЭТВС

которые определяют его компоновку: расположение стенда относительно уровня

воды, способ крепления стенда, способ загрузки, крепления и вращения ТВС в

стенде, способы перемещения каретки и 2-х координатного стола, вид несущей

металлоконструкции стенда. Анализ вариантов реализации этих параметров поз-

волил сформулировать требования к штатному стенду инспекции ТВС ВВЭР-

1000. Стенд выполняется в транспортабельном варианте. Металлоконструкция

стенда подвешивается вдоль стены бассейна выдержки и представляет из себя од-

ну или две жестко соединенные между собой колонны с вертикальными направ-

ляющими, вдоль которых перемещается каретка. На каретке расположен 2-х ко-

ординатный стол с двумя погружными шаговыми двигателями. На столе разме-

щаются телекамера и датчики. Перемещение каретки осуществляется тросовой

системой. Верхнее положение каретки – выше зеркала воды, что позволяет заме-

нять датчики и исполнительные механизмы без извлечения всего стенда. Крепле-

ние ТВС осуществляется либо в стенде, либо рядом в устройствах, не связанных

непосредственно с металлоконструкцией стенда. ТВС крепится как со стороны

головки, так и со стороны хвостовика. Загрузка ТВС в стенд осуществляется пу-

тем подвода ТВС к стенду «сбоку». Измерительно-вычислительная система стен-

да предназначена для проведения визуального контроля, измерения геометриче-

ских параметров ТВС и для обнаружения негерметичных твэлов.

Предложенный модульный принцип компоновки стендов использован при

разработке стенда инспекции и ремонта ТВСА ВВЭР-1000 для Калининской АЭС

и при модернизации стенда Westinghouse на АЭС «Темелин» (Чехия). Разрабо-

танные методы обнаружения негерметичных твэлов и вихретоковой дефектоско-

пии реализованы в виде отдельных модулей. Обнаружение негерметичных твэлов

30

производится с помощью манипулятора с 52 ультразвуковыми датчиками (рису-

нок 32), который устанавливается на верхнюю часть ТВСА после демонтажа ее

головки. Датчики в манипуляторе подпружинены, что позволяет при установке их

на верхние заглушки твэлов компенсировать их разновысотность в ТВСА. Пози-

ционирование датчиков относительно заглушек твэлов производится с помощью

направляющих штырей, которые вводят в направляющие каналы ТВСА.

а

б

Рисунок 32 - Схематическое изображение (а) и внешний вид нижней части (б)

манипулятора КГО: 1 – штанга; 2 – корпус; 3 – пружина; 4 – ультразвуковые дат-

чики; 5 – направляющие штыри

Вихретоковая дефектоскопия твэла произво-

дится разработанным импульсным вихретоковым

дефектоскопом после извлечения твэла из ТВСА и

установке его в устройство, в верхней части которо-

го размещен датчик проходного типа с двумя изме-

рительными катушками индуктивности, включен-

ными по дифференциальной схеме, и одной возбуж-

дающей катушкой (рисунок 33). Перемещение твэла

относительно датчика осуществляется специальным

инструментом.

В пятой главе, в соответствии с разработанной

методологией материаловедческих послереактор-

ных исследований ТВС и твэлов, представлен мето-

дический подход, методы и средства для экспери-

ментального обоснования технологий обращения с

отработавшими ТВС. Для обоснования технологий

Рисунок 33 - Взаимное

расположение вихретоково-

го датчика и твэла: 1 –

датчик; 2 – пенал; 3 – твэл

мокрого и сухого хранения топлива ВВЭР необходимо иметь модель поведения

топлива при хранении. Чтобы создать такую модель требуется оценить состояние

топлива после эксплуатации, определить механизмы и оценить скорость его де-

градации при хранении (рисунок 34).

31

Исследование механиз-

мов деградации ОЯТ

мокром хранении

Разработка

моделей поведе-

ния ОЯТ при

мокром хранении

ного мокрого хранения

при сухом хранении

Разработка

моделей поведе-

ния ОЯТ при

сухом хранении

Испытания в

НИИАР

Материаловедческие

исследования ОТВС в НИИАР

Исследование ме-

Оценка состояния

ханизмов деграда-

ОЯТ после эксплуа-

ции ОЯТ при

тации и промежуточ-

допустимого

срока

хранения ОЯТ

и параметров

сухого хранения

ОЯТ

Рисунок 34 - Методология проведения материаловедческих исследований пове-

дения ОЯТ при длительном хранении

Оценка состояния топлива после эксплуатации проводится на основе данных

послереакторных исследований большого (статистически значимого) массива

ТВС и твэлов в ГК. Возможные механизмы деградации топлива при длительном

мокром и сухом хранении и скорость их протекания определяются исходя из тео-

ретических представлений о физико-химических процессах, протекающих в топ-

ливе при его длительном хранении. Далее, по результатам исследования топлива

после испытаний, имитирующих условия хранения, уточняются «значимые» ме-

ханизмы

деградации

и

скорости

протекания

соответствующих

физико-

химических процессов.

Для обоснования мокрого хранения используются результаты исследований

ТВС с различным выгоранием топлива и с различным сроком хранения в водной

среде. Главным отличием сухого хранения от мокрого является среда, инертный

газ вместо воды, и значительно более высокая температура оболочек твэлов, от

∼300 до 450 ºС. Поэтому для обоснования сухого хранения необходимо модели-

ровать в специальных обогреваемых стендах все режимы (переходный, нормаль-

ный, аномальные события, проектные и запроектные аварии) хранения, и при

этом исследовать изменения параметров облученного топлива. Разработана схема

экспериментального обоснования сухого хранения (рисунок 35), которая увязыва-

ет в причинно-следственную связь сценарии хранения, требования к стендам и к

топливу для испытаний в них, модель деградации топлива, требования к исследо-

ваниям с конечной целью – уточнением и верификацией модели деградации топ-

лива при хранении.

32

Оценка

Выбор режимов

Материаловед-

ческие

исследования

Требования к

исследованиям

Режим

Испытания

испытаний

встенде

Требования к

топливу

Модель

деградации

топлива

Сценарий

Теплофизические

хранения

расчеты

Требования к

стенду

Верификация

модели

Рисунок 35 - Схема экспериментального обоснования сухого хранения ОЯТ

ВВЭР

Сценарные условия хранения определяют требования к топливу, которое

должно храниться, режимы хранения и критерии безопасности. На основе сце-

нарных условий хранения и возможных механизмов изменения параметров топ-

лива разрабатывается модель деградации топлива. Из сценарных условий, модели

деградации топлива и теплофизических расчетов формулируются требования к

стендам, к режимам испытаний, к испытываемому топливу, а также к объему ис-

следований топлива как во время, так и после испытаний.

Были разработаны и изготовлены два внутрикамерных электрообогреваемых

стенда для испытаний рефабрикованных (укороченных) и полномасштабных об-

лученных твэлов ВВЭР. Рефабрикованные твэлы испытываются в диапазоне тем-

ператур 400-600 ºС в гелиевой атмосфере, что позволяет моделировать переход-

ные и аварийные режимы хранения. Одновременно в стенде могут испытываться

до 5 твэлов длиной до 400 мм. Неравномерность температуры вдоль твэла не пре-

вышает ± 9 ºС. Стенд для испытаний полномасштабных твэлов (рисунок 36, а) со-

стоит из трех независимых электрообогреваемых модулей (рисунок 36, б), в кото-

рых одновременно могут испытываться до 18 твэлов, и системы управления и

сбора данных. Температурный режим испытаний твэлов обеспечивается пятью

нагревательными элементами, расположенными по высоте модуля. Возможности

стенда: диапазон температур испытаний - от 300 до 600 ºС; одновременное моде-

лирование нескольких режимов хранения как по температуре, так и по газовой

среде; периодический отбор газовых проб; профилирование температурного поля

по высоте твэла; термоциклирование. При моделировании равномерной темпера-

туры вдоль твэла отклонение температуры по вертикальной оси не более ± 3%, а

33

по радиусу ампулы с твэлами не более ± 2 ºС.

а

б

Рисунок 36 - Схема стенда (а) и электрообогреваемого модуля (б)

Разработана методика испытаний и исследований твэлов. Перед испытания-

ми твэлы аттестуют с помощью неразрушающих методов контроля. Испытания

твэлов проводятся в несколько этапов с промежуточными неразрушающими ис-

следованиями между двумя следующими друг за другом испытаниями. Измеряют:

диаметр оболочки, длину, объем твэлов (только для рефабрикованных твэлов),

толщину оксидной пленки, проводят вихретоковую дефектоскопию и гамма-

сканирование, рентгеновскую радиографию. В процессе испытаний из ампул, в

которых расположены твэлы, периодически производят отбор газовых проб для

анализа состава среды, контроля герметичности твэлов и кинетики выхода про-

дуктов деления из негерметичных твэлов. После завершения испытаний произво-

дится прокол оболочки твэлов и определяется состав и давление газа под оболоч-

кой. Материаловедческие исследования завершаются разрушающими исследова-

ниями по стандартной программе. Полученные в результате исследований данные

позволяют оценить скорость термической ползучести оболочки, величину меха-

нических напряжений в оболочке, выход газовых продуктов деления топлива,

коррозию оболочки, замедленное гидридное растрескивание, ориентацию гидри-

дов и механические свойства материала оболочки, состояние топливного столба,

и тем самым позволяют оценить степень деградации твэлов в процессе моделиро-

вания сухого хранения.

В шестой главе приведены результаты исследований ТВС и твэлов ВВЭР с

использованием модернизированной схемы послереакторных исследований. Од-

ним из основных показателей, отвечающих за безопасность эксплуатации ТВС,

34

35

30

25

20

15

10

5

0

а

б

Рисунок 37 - Изменение прогиба (а) и изгибной жесткости (б) ТВС ВВЭР-1000 от

выгорания: – ТВС; – ТВСА-У; ■ – ТВС-2, ТВС-2М; – УТВС; – ТВСА,

узкий уголок; – ТВСА, широкий уголок; – ТВС-2, каркас; – ТВСА, широкий

уголок, каркас;Δ - ТВСА, узкий уголок, каркас

Внедрение ТВСА и ТВС-2 позволило почти в 2 раза увеличить изгибную

жесткость сборки и кардинально уменьшить величину прогиба относительно «ба-

зовой» конструкции ТВС, а также полностью решить проблему застревания ПС

СУЗ в ТВС. Обобщенные данные по усилиям извлечения твэлов из каркаса ТВС

(рисунок 38) позволили оценить вклад твэлов в изгибную жесткость ТВС, и учи-

тываются при разработке новой конструкции ТВС без крепления твэлов в опор-

ной решетке.

Результаты исследований ТВСА

и ТВС-2 доказали, что до выгораний

∼ 63 Мвт⋅сут/кгU, конструкции этих

типов сборок обладают высокой гео-

метрической стабильностью, а также

подтвердили правильность и эффек-

тивность технических решений, при-

нятых при разработке этих ТВС.

Полученные данные по измене-

нию диаметра (рисунок 39, а), длины

(рисунок 39, б) и диаметрального за-

зора (рисунок 22) позволили разрабо-

- 8 ДР

- 12 ДР

- 15 ДР

0

10

20

30

40

50

60

70

Среднее выгорание, МВт сут/кгU

Рисунок 38 - Усилие извлечения твэлов

из каркаса ТВС ВВЭР-1000

тать и верифицировать модель деформирования оболочки твэлов при эксплуата-

ции. Результаты исследований большого массива твэлов (более 104) позволили

доказать, что твэлы ВВЭР-1000 обеспечивают необходимый уровень работоспо-

собности до выгораний ∼ 72 Мвт⋅сут/кгU.

35

является ее геометрическая стабильность, которая характеризуется величиной и

формой прогиба ТВС, ее изгибной жесткостью, углом скручивания, размером

«под ключ», положением и состоянием дистанционирующих решеток. На рисун-

ке 37 приведены обобщенные данные по величине прогиба и изгибной жесткости

ТВС ВВЭР-1000 различных конструкций.

25

20

15

10

5

9

8

7

6

5

4

0

3

2

0

10

20

30

40

50

60

70

Среднее выгорание, МВт⋅сут/кгU

0

10

20

30

40

50

60

70

Среднее выгорание, МВт⋅сут/кгU

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Максимальное выгорание, МВт⋅сут/кгU

0

-0,02

-0,04

-0,06

-0,08

-0,1

20

30

40

50

60

70

80

Максимальное выгорание, МВт⋅сут/кгU

а

б

Рисунок 39 - Изменение диаметра (а) и длины (б) оболочек твэлов ВВЭР-1000 в

зависимости от выгорания топлива

В НИИАР было исследовано 14 негерметичных ТВС ВВЭР-1000 и ВВЭР-

440. С помощью разработанных методов и визуального осмотра ТВС было обна-

ружено 43 негерметичных твэла. Установлено, что основной причиной разгерме-

тизаций является debris-повреждение оболочки посторонними предметами, нахо-

дящимися в теплоносителе реактора. Дефекты образуются в нижней части твэлов

(рисунок 40). Вследствие попадания воды под оболочку твэла в ее верхней части

образуются вторичные дефекты в виде скоплений гидридов циркония, которые

приводят к охрупчиванию материала и могут привести к разрушению оболочки

при транспортно-технологических операциях. Для уменьшения количества раз-

герметизаций конструкторами ТВС были разработаны и внедрены антидебризные

фильтры, которые устанавливаются в хвостовик ТВС.

а

б

Рисунок 40 - Пример сквозного дефекта в оболочке твэла ВВЭР-1000 (а)

и поперечный разрез твэла в области дефекта (б): 1 – оболочка твэла;

2 – сквозной дефект в оболочке твэла; 3 – таблетка топлива UO2

Для оптимизации толщины стенки чехла ТВС ВВЭР-440 с помощью разрабо-

танных стендов были проведены испытания на устойчивость необлученных чех-

лов из сплава Zr +2,5 % Nb с толщиной стенки 1,5 и 2,0 мм, а также чехла отрабо-

тавшей 5 лет ТВС АРК с толщиной стенки 2,0 мм. Испытания проводились при

осевом нагружении чехла, а также внутренним и наружным давлением. Экспери-

ментально были получены критические силы при осевом нагружении, когда чехол

теряет устойчивость: 11000 и 22000 кгс для толщины стенки 1,5 и 2,0 мм, соответ-

ственно. При этом форма граней чехла переходит от плоской к волнообразной по-

36

D

давлением

щего увеличения

средн

В обоснование безопасности длительного сухого контейнерного хранения

ОТВС ВВЭР-1000 был выполнен комплекс расчетно-экспериментальных работ с

натурным моделированием на разработанных стендах условий хранения в ава-

рийных, переходных режимах, при запроектных авариях и нормальной эксплуа-

тации. В качестве главных критериев безопасности рассматривался факт нераз-

герметизации твэлов при хранении и непревышение значения в 2% окружной де-

формации εθ оболочки из-за термической ползучести.

В аварийных и переходных режимах испытывались рефабрикованные (уко-

роченные) твэлы с давлением газа под оболочкой от 2,5 до 6,0 МПа и полномас-

штабные твэлы ВВЭР-1000. Выгорание испытанных твэлов находилось в диапа-

зоне от 39 до 49 МВт сут/кгU. Испытания проводились в диапазоне температур от

450 до 500 ºС в среде гелия, в несколько этапов, после каждого из которых вы-

полнялись неразрушающие исследования твэлов (измерение размеров, вихретоко-

вая дефектоскопия, осмотр, гамма - сканирование, рентгеновская радиография).

Получена кинетика деформации оболочки для температур 450, 500 и 550 ºС при

различных тангенциальных напряжениях в материале оболочки (рисунок 43).

37

чехла при нагружении наружным

увеличения размера «под ключ» от об-

верхности. При испытаниях наружным давлением определялся момент, когда

происходило резкое уменьшение объема чехла без дальнейшего роста наружного

давления (рисунок 41), что свидетельствовало о начале процесса потери устойчи-

вости. При испытаниях чехла внутренним давлением определялся момент начала

пластической деформации чехла по изменению размера «под ключ» после снятия

нагрузки, т.е. фиксировался предел упругого перемещения стенок чехла ΔDупр

(рисунок 42). Полученные результаты позволили верифицировать конструктору

ТВС модель напряженно-деформированного состояния и устойчивости чехлов и

обосновать уменьшение толщины стенки чехлов ТВС АРК с 2,0 до 1,5 мм.

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0

-200

-400

-600

-800

-1000

-1200

0

1

2

3

4

5

6

7

P, кгс/см2

Рисунок 41 - Пример изменения объема

ее

Δ

у р

п

0

1

2

3

4

5

ΔD, мм

Рисунок 42 - Зависимости остаточного

P

σ

0

102030405060

Время испытаний, час

Рисунок 43 - Кинетика окружной деформации оболочек рефабрикованных (•) и

полномасштабных (Ο) твэлов при температурах испытаний 450 ºС

0.25

εθ, %

2

0.2

1

0.15

0.1

0.05

0

0

1020304050

время, год

Рисунок 44 - Окружная деформация оболочки εθ от времени хранения: 1 – выход

ГПД из топлива при хранении отсутствует; 2- линейный выход ГПД

С использованием этих данных и результатов расчета термической ползуче-

сти была верифицирована феноменологическая модель термической ползучести

сплава Zr +1 % Nb и разработан предварительный сценарий поведения топлива

ВВЭР-1000 при длительном сухом хранении. Показано, что за 50 лет хранения

окружная деформация не превысит 0,25 %, что во много раз ниже допустимого

предела (рисунок 44). Предварительный сценарий позволил получить лицензию

надзорного органа Украины на опытную эксплуатацию контейнерного хранилища

на Запорожской АЭС.

Для разработки модели поведения топлива при хранении и разработке сцена-

рия безопасного хранения на протяжении 6 лет в стенде при температуре 380 ºС

испытываются герметичные и негерметичные твэлы. После каждого года испыта-

ний проводятся неразрушающие исследования всех твэлов, а после каждых двух

лет – разрушающие исследования нескольких твэлов. Получены кинетики окруж-

ной деформации (рисунок 45), длины, газовыделения из топлива под оболочку

твэлов. Испытания продолжаются. Исследовано протекание запроектной аварии,

38

39МПа

σ =38-

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

П

θ

=95-100М а

σθ=46-49МПа

θ

0

0

5000

10000 15000 20000 25000 30000 35000

Время, час

Рисунок 45 - Пример зависимости

когда происходит разгерметизация твэла и контейнера с попаданием воздуха

внутрь контейнера. При этом происходит интенсивное окисление топлива с обра-

зованием порошкообразной фракции U3O8, при этом значительно увеличивается

объем топлива, которое деформирует оболочку и может привести к ее разруше-

нию и просыпи топлива в контейнер (рисунок 46).

0.5

тв.№ 5, ТВС 0325

0.4

0.3

0.2

0.1

Рисунок 46 - Внешний вид участка

окружной деформации оболочки твэла

негерметичного твэла после испытаний

от времени испытаний

в воздушной среде

В стендах испытаны твэлы ВВЭР-440 с выгоранием от 40 до 50 МВт⋅сут/кгU

при температурах 350 и 390 ºС в инертной атмосфере, и проведены расчеты пол-

зучести оболочки при хранении. Полученные результаты позволили сделать пред-

варительное обоснование безопасности длительного сухого контейнерного хране-

ния ОТВС ВВЭР-440.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны методология и модернизированная схема материаловедческих

послереакторных исследований ТВС и твэлов ВВЭР, реализация которых поз-

воляет повысить информативность, скорость и экономичность исследований

при экспериментальном сопровождении внедрения нового топлива на АЭС.

2. Разработаны и научно обоснованы: метод определение изгибной жесткости

ТВС ВВЭР-1000; оптические и ультразвуковой методы измерения размеров

ТВС; методы обнаружения негерметичных твэлов, определения формоизме-

нения ПС СУЗ ВВЭР-1000, определения зазора между топливом и оболочкой

твэла, импульсной вихретоковой дефектоскопии оболочек твэлов, измерения

объема твэлов, измерения усилий извлечения твэлов из каркаса ТВС; методы

определения формоизменения чехловой трубы ТВС ВВЭР-440 при испытани-

ях на устойчивость.

3. В соответствии с предложенной концепцией создания и развития стендов ин-

спекции разработаны структурная схема и рекомендации по компоновке и ме-

тодическому обеспечению штатного стенда инспекции, которые легли в осно-

ву технических проектов стендов инспекции для Балаковской АЭС и проекта

«АЭС-2006». Разработаны и внедрены два поколения стендов на реакторе

МИР. Положения концепции и разработанные методы КГО и вихретоковой

дефектоскопии использованы при создании стенда на Калининской АЭС и при

модернизации стенда Westinghouse на АЭС «Темелин» (Чехия).

39

8

4. Разработаны внутрикамерные стенды для испытаний ТВС ВВЭР-1000 на из-

гибную жесткость и испытаний чехлов ТВС ВВЭР-440 на устойчивость.

5. Для обоснования безопасности технологий длительного сухого хранения ОЯТ

ВВЭР разработан методологический подход, схема и стенды для исследований

поведения твэлов в различных режимах сухого хранения.

Разработка и практическая реализация научно обоснованных техниче-

ских решений, методов и средств исследования ТВС и твэлов ВВЭР в защит-

ных камерах и бассейнах выдержки АЭС позволили решить научно-

техническую проблему модернизации схемы послереакторных исследований

для повышения их эффективности (информативность, оперативность и эко-

номичность) при экспериментальном сопровождении внедрения нового топ-

лива на АЭС.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Павлов С.В., Сухих А.В., Сагалов С.С. Вихретоковые методы в реакторном

материаловедении. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2010. – 216 с.

2. Павлов С.В., Сухих А.В., Сагалов С.С. Гамма-спектрометрия в реакторном

материаловедении. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2012. – 314 с.

3. Павлов С.В. Неразрушающие ультразвуковые методы исследований облучен-

ного топлива ядерных реакторов. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2013.

– 256 с.

4. Звир Е.А., Ионов В.Б., Павлов С.В. и др. Послереакторное состояние твэлов и

ТВС ВВЭР: Атлас.– М., 2013. – 227 с.

5. Павлов С.В. Стенды инспекции, ремонта и реконструкции ТВС: Обзор. – Ди-

митровград: НИИАР, 1996. – 37 с.

6. Александров К.А., Прокуданов Д.Л., Павлов С.В. и др. Стенд инспекции ТВС

в бассейне выдержки АЭС // Атомная энергия. – 1992. – Т. 72. – Вып. 1. –

С.22-25.

7. Павлов С.В., Местников А.В. Инспекция твэлов в бассейне выдержки иссле-

довательского реактора // Атомная энергия. – 1992. – Т. 72. – Вып. 1. –

С.18-22.

8. Павлов С.В. Метод обнаружения негерметичных твэлов в ТВС ВВЭР и РБМК

и результаты его апробации // Атомная энергия. – 2009. – Т. 106. – Вып. 2. – С.

84-88.

9. Сухих А.В., Сагалов С.С., Павлов С.В. и др.Использование импульсного мето-

да вихретокового контроля для дефектоскопии облученных твэлов ВВЭР //

Атомная энергия. – 2009. – Т. 107. – Вып. 2. – С.115–118.

10. Павлов С.В. Влияние выгорания топлива на эффективность ультразвукового

метода обнаружения негерметичных твэлов в ТВС ВВЭР-1000 // Атомная

энергия. – 2011. – Т. 110. – Вып. 4. – С. 203-207.

11. Новосёлов А.Е., Павлов С.В., Поленок В.С. и др. Состояние оболочек твэлов

ВВЭР после шести лет эксплуатации // Физика и химия обработки материалов.

– 2009. – № 2. – С. 24–32.

12. Павлов С.В., Сагалов С.С., Амосов С.В. Система неразрушающего контроля

40

облучённых твэлов для стенда инспекции тепловыделяющих сборок ВВЭР //

Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2010. – Вып. 3. – С. 5-11.

13. Павлов С.В. Методология материаловедческих исследований ТВС и ТВЭЛов

ВВЭР для оперативного сопровождения внедрения нового топлива на АЭС //

Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2014. – Вып. 3. – С. 25-34.

14. Павлов С.В. Ультразвуковой метод обнаружения негерметичных тепловыде-

ляющих элементов ядерных реакторов // Журнал РАН «Дефектоскопия». –

2011. – № 5. – С. 23-38.

15. А.С. 1144488, МПК5 G01L1/16. Способ измерения механического напряжения

пьезоэлемента / Д.Л. Прокуданов, С.В. Павлов, К.А. Александров, Ю.Г. Загу-

меннов, – 1985. – Бюл. № 32.

16. Пат. РФ № 2262757, G21С17/06, G21С17/07. Способ обнаружения негерме-

тичных тепловыделяющих элементов / Павлов С. В., Смирнов В. П., Смирнов

А. В., Петров И. В., Аксенов П. М., Самойлов О. Б. – 2005. – Бюл. № 29.

17. Пат. РФ № 2429468, G01N27/90. Способ импульсной вихретоковой дефекто-

скопии / Сагалов С. С., Сухих А. В., Павлов С. В. – 2011. – Бюл. № 26.

18. Пат. РФ № 139831, G21C17/07. Манипулятор контроля герметичности оболо-

чек тепловыделяющих элементов / Амосов С. В., Гончаров Д. А., Михайлов С.

В., Павлов С. В., Смирнов В. П., Хихля Ю.Б. – 2014. – Бюл. № 12.

19. Прокуданов Д. Л., Александров К. А., Троицкий С. В., Павлов С. В. Стенд для

испытания оборудования и отработки методик инспекции твэлов и тепловы-

деляющих сборок в условиях бассейнов выдержки АЭС // Вопросы Атомной

Науки и Техники: Сер. Атомное материаловедение. – 1988. – Вып. 5(30). Ме-

тодика и техника испытаний и исследований в реакторном материаловеде-

нии.– С.24-29.

20. Александров К.А., Павлов С.В., Иванов В.Б. Ультразвуковой метод обнаруже-

ния разгерметизированных твэлов в составе тепловыделяющей сборки // Во-

просы атомной науки и техники: Сер. Атомное материаловедение. – 1988. –

Вып. 5(30). Методика и техника испытаний и исследований в реакторном ма-

териаловедении. – С. 30-33.

21. Грачёв А.Ф. Александров К.А., Павлов С.В. Петлевое облучательное устрой-

ство для оперативной инспекции твэлов // Вопросы атомной науки и техники:

Сер. Материаловедение и новые материалы. – 1989. – Вып. 3(34). – С. 27-30.

22. Амосов С. В., Павлов С.В. Установка неразрушающего измерения зазора меж-

ду топливом и оболочкой твэла // Вопросы атомной науки и техники: Сер. Ма-

териаловедение и новые материалы. – 1991. – Вып. 6(40). – С. 17–18.

23. Павлов С.В. Влияние надежности идентификации герметичных и негерметич-

ных твэлов на результаты ремонта тепловыделяющих сборок // Вопросы

Атомной Науки и Техники: Сер. Материаловедение и новые материалы. –

1993. – Вып. 3(50). – С.7-11.

24. Павлов С.В., Звир Е.А. Анализ погрешности методики измерения объёма твэ-

лов // Вопросы атомной науки и техники: Сер. Материаловедение и новые ма-

териалы. – 1993. – Вып. 3(50). - С. 11-19.

25. Pavlov S.V. An Ultrasonic Method for the Detection of Leaking Fuel Elements in

41

Nuclear Reactors. - Russian Journal of Nondestructive Testing, 2011. – V. 47. – No

5. – Р. 311-322.

26. Троянов В.М., Павлов С.В. Стратегия поиска. Задачи ОАО «ГНЦ НИИАР» в

области научно-технического обоснования ядерного топлива для атомных

электростанций // Росэнергоатом. – 2011. – №4. – С.58-61.

27. Aleksandrov K.A., Prokudanov D. L., Pavlov S.V. et al. Development of methods

and equipment for underwater inspector and repair of water reactor fuel assemblies

in the Soviet Union: Underwater inspection repair and reconstitution of water

reactor fuel. - Proceedings of a technical committee meeting organized by the IAEA

and held in Paris, 3-6 November 1987. - Vienna: IAEA, 1988. – P.55-64.

28. Pavlov S.V., Dvoretzkij V. G., Mestnikov V. et al. Poolside inspection of fuel rods

from experiments in research reactors. Poolside inspection, repair and reconstitution

of LWR fuel elements. - Proceedings of a Technical Committee Meeting held in

Lyon, France, 21-23 October 1991. - Vienna: IAEA, 1993. – Р. 68-72.

29. Pavlov S.V., Smirnov V.P. Experience of development of the methods and

equipment and the prospects for creation of WWER spend fuel examination stands.

Poolside inspection, repair and reconstitution of LWR fuel elements. - Proceedings

of a Technical Committee meeting held in Bad Zurzach, Switzerland, 7-10 October

1997. - Vienna: IAEA, 1998. - Р. 38-43. IAEA-TECDOC-1050.

30. Pavlov S.V., Smirnov V.P. Repair of the WWER-1000 Fuel Assemblies: Technical

Aspects and Experimental Results. - Technical Meeting, on Poolside Inspection and

Repair of Water Reactor Fuel. Rez, Czech Republic, 10-13 June 2003. - Vienna:

IAEA, 2003. - Р.140-150. - TI-TM-25642.

31. Pavlov S.V., Smirnov V.P., Mytarev A.V. Methods for WWER-1000 fuel testing

under dry storage conditions. Storage of Spent Fuel from Power Reactors.

International Conference held in Vienna, 2-6 June 2003. - Vienna: IAEA, 2003.

Р.541-551.

32. Pavlov S.V., Smirnov V.P., Dyck P.WWER-440 Fuel Rod Experiments Under

Simulated Dry Storage Conditions. - IAEA-TECDOC-CD-1385, July 2004.

33. Amosov S.V., Pavlov S.V.Specific features of the determination of the pellet-

cladding gap of the fuel rods by nondestructive method. Advanced post-irradiation

examination techniques for water reactor fuel. – Proc. of a Technical Committee

meeting held Dimitrovgrad, Russian Federation, 14–18 May, 2001. – IAEA-

TECDOC-1277, 2002. – Р. 73–79.

34. Markov D.V., Pavlov S.V., Novoselov A. Ye. et al. New Generation VVER and

RBMK Fuel: Results of Post-irradiation Examinations, Justification of Operational

Reliability. – Proceedings of 2010 LWR Fuel Performance/TopFuel/WRFPM

Orlando, Florida, USA, September 26–29, 2010. Paper 006. – Р. 504–512.

35. Pavlov S., Amosov S., Sagalov S., Kostyuchenko A. Express Diagnostics of

WWER Fuel Rods at Nuclear Power Plants. - Proceedings of the 8-th International

Conference on WWER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support, 26

September–4 October 2009, Helena Resort, Bulgaria. – 2009. – Р. 158-166.

36. Pavlov S., Smirnov V., Shalaginova T. et al. Results of Investigation of the WWER-

1000 Fuel Rods after Thermal Testing under Conditions Simulating Different

42

Modes of Spent Nuclear Fuel Dry Storage. Proceedings of the 7-th International

Conference on WWER Fuel Performance Modeling and Experimental Support. 17-

21 Septembre 2007, Albena Congress Center, Bulgaria, 2007. – P.472-478.

37. Pavlov S.V. Key Results of WWER-1000 Fuel Assemblies Post-Irradiation

Examinations. – 10th International Conference on WWER Fuel Performance,

Modeling and Experimental Support. 7-14 September 2013, Sandanski, Bulgaria,

2013. – Р. 42–48.

38. Burukin A.V., Dolgov A.I., Pavlov S.V. et al. Equipment for Interim examinations

of Fuel Rods in the Reactor Storage Pool. – 10th International Conference on

WWER Fuel Performance, Modeling and Experimental Support. 7-14 September

2013, Sandanski, Bulgaria, 2013. – Р. 57–68.

39. Поленок В.С., Павлов С.В., Смирнов В.П. и др.Исследования по проблеме,

связанной с изгибом ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации: Сборник докладов

Пятой межотраслевой конференции по реакторному материаловедению, Ди-

митровград, 8–12 сентября 1997 г. – Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1998. –

Т. 1. – Ч. 1. – С. 47–58.

40. Поленок В.С., Павлов С.В., Ещеркин А.А. и др. Расчетно-экспериментальные

исследования в обоснование использования чехловой трубы с толщиной стен-

ки 1.5мм для АРК ВВЭР-440: Сборник докладов VI Российской конференции

по реакторному материаловедению, Димитровград, 11–15 сентября 2000 г. –

Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 2001. – Т. 2. – С. 3–20.

41. Павлов С.В., Крицкий В.Г., Ильин П.А. и др. Материаловедческие проблемы

длительного мокрого и сухого хранения ОЯТ ВВЭР и РБМК: Сборник докла-

дов IX Российской конференции по реакторному материаловедению, Димит-

ровград, 14–18 сентября 2009 г. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2009. –

С. 455–477.

42. Павлов С.В. Основные результаты послереакторных исследований ТВС реак-

торов ВВЭР-1000: X Российская конференция по реакторному материаловеде-

нию, 27-31 мая 2013г. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2013. – С. 114-

115.

43. Бурукин А.В., Долгов А.И., Павлов С.В. и др. Комплекс оборудования для

проведения промежуточных исследований твэлов в бассейне выдержки реак-

тора МИР.М1: Сборник докладов X российской конференции по реакторному

материаловедению, Димитровград, 27–31 мая 2013 г. – Димитровград: ОАО

«ГНЦ НИИАР», 2013. – С. 817–826.

44. Марков Д.В., Павлов С.В., Новоселов А.Е. Топливо ВВЭР и РБМК нового по-

коления: результаты послереакторных исследований, обоснование надежности

и работоспособности: Сборник докладов IX Российской конференции по реак-

торному материаловедению, Димитровград, 14–18 сентября 2009 г. – Димит-

ровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2009. – С. 24–46.

45. Павлов С.В., Шалагинова Т.М., Михайлов С.В., Прокуданов Д.Л. Исследова-

ние влияния естественной конвекции на результаты измерения геометриче-

ских характеристик твэлов и тепловыделяющих сборок ультразвуковыми ме-

тодами в условиях бассейнов выдержки: препринт: НИИАР-8(811). - Димит-

ровград, 1991. – 28с.

43



Похожие работы:

«ХАБИБУЛЛИН Ильдар Инзилович ВНЕГАЛАКТИЧЕСКИЕ ТРАНЗИЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ В ПЛАНИРУЕМОМ ОБЗОРЕ НЕБА ОБСЕРВАТОРИИ СПЕКТР-РГ И АРХИВНЫХ ДАННЫХ ROSAT И XMM-NEWTON. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ СТРУЙ Специальность: 01.03.02 – Астрофизика и звёздная астрономия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва, 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт космических...»

«ФОМИН Евгений Александрович ИНЖЕКТОР КОМПЛЕКСА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НИЦ КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ С ДВОЙНЫМ ПРОХОЖДЕНИЕМ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА 01.04.20 физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук Автор: Москва 2015 Работа выполнена в Национальном исследовательском центре Курчатовский институт НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: КОРЧУГАНОВ...»

«БУРДА МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В СФЕРЕ ВНЕШНЕЙ ТРУДОВОЙ МИГРАЦИИ: РИСКИ И МЕХАНИЗМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ Специальность: 23.00.02 – Политические институты, процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Москва – 2015 Работа выполнена на кафедре философии, культурологии и политологии АНО ВО Московский гуманитарный университет. Научный руководитель: кандидат политических наук,...»





 
© 2015 www.z-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.