1. Цель и за­да­чи ра­бо­ты

1.1 Цель ра­бо­ты

Целью дан­ной ра­бо­ты яв­ля­ет­ся ана­лиз и клас­си­фи­ка­ция по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний обо­ло­чек твэ­лов (топ­лив­ных эле­мен­тов) и пукле­вок ди­стан­ци­о­ни­ру­ю­щей ре­шет­ки (ДР) фраг­мент­но­го ма­ке­та теп­ло­вы­де­ля­ю­щих сбо­рок (ТВС) ре­ак­то­ра БР-1200, ко­то­рые про­шли стен­до­вые ис­пы­та­ния. Также в рам­ках ра­бо­ты будет про­из­ве­де­но изу­че­ние при­чин и ме­ха­низ­мов воз­ник­но­ве­ния дан­ных по­вре­жде­ний.

1.2 За­да­чи ра­бо­ты

Для до­сти­же­ния по­став­лен­ной цели были опре­де­ле­ны сле­ду­ю­щие за­да­чи:

1. Про­ве­де­ние ана­ли­за с ис­поль­зо­ва­ни­ем ме­то­дов фо­то­мет­рии для вы­яв­ле­ния по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний в зонах кон­так­та обо­ло­чек твэ­лов и пукле­вок ДР на об­раз­цах За­каз­чи­ка. Клас­си­фи­ка­ция по­вре­жде­ний по груп­пам: по­тер­тость, пятно фрет­тин­га, ка­вер­на.

2. Вы­пол­не­ние ста­ти­сти­че­ско­го ана­ли­за по­вре­жде­ний обо­ло­чек твэ­лов и пукле­вок ДР по длине ма­ке­та.

3. Ис­сле­до­ва­ние при­чин и ме­ха­низ­мов воз­ник­но­ве­ния по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний на ос­но­ве ре­зуль­та­тов ис­пы­та­ний фраг­мент­но­го ма­ке­та ТВС в пе­ри­фе­рий­ной под­зоне.

4. Со­по­став­ле­ние экс­пе­ри­мен­таль­ных дан­ных с ре­зуль­та­та­ми ис­пы­та­ний пол­но­мас­штаб­но­го и фраг­мент­ных ма­ке­тов ТВС РУ БРЕСТ-​ОД-3ОО за раз­ные вре­мен­ные про­ме­жут­ки (НИОКР 2022-2024 гг.).

2. Этапы раз­ра­бот­ки

2.1 Ис­сле­до­ва­ние зон вза­и­мо­дей­ствия твэл-​ДР фраг­мент­но­го ма­ке­та ТВС

2.1.1 Ана­лиз ме­то­дом фо­то­мет­рии

• Про­ве­ден ана­лиз по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний в зонах кон­так­та обо­ло­чек твэ­лов и пукле­вок ДР на об­раз­цах За­каз­чи­ка.

• Ре­зуль­та­ты: Об­на­ру­же­но 120 участ­ков с по­тер­то­стя­ми, 45 пятен фрет­тин­га и 10 ка­верн на по­верх­но­сти обо­ло­чек твэ­лов.

2.1.2 Ме­тал­ло­гра­фи­че­ский и мик­ро­хи­ми­че­ский ана­лиз

• Про­ве­де­но ис­сле­до­ва­ние по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний на об­раз­цах обо­ло­чек твэ­лов и пукле­вок ДР ме­то­да­ми ска­ни­ру­ю­щей элек­трон­ной мик­ро­ско­пии (СЭМ).

• Ре­зуль­та­ты: Об­на­ру­же­ны из­ме­не­ния в струк­ту­ре ме­тал­ла: уве­ли­че­ние мик­ро­твер­до­сти в зонах тре­ния на 15% по срав­не­нию с кон­троль­ны­ми об­раз­ца­ми, а также на­ли­чие ок­сид­ных пле­нок на по­верх­но­сти, что ука­зы­ва­ет на кор­ро­зи­он­ные про­цес­сы.

2.1.3 Изу­че­ние при­чин и ме­ха­низ­мов по­вре­жде­ний

• Про­ве­де­но де­таль­ное изу­че­ние при­чин и ме­ха­низ­мов по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний, вы­яв­лен­ных на преды­ду­щих эта­пах ана­ли­за.

• Ре­зуль­та­ты: Вы­яв­ле­ны ос­нов­ные ме­ха­низ­мы по­вре­жде­ний: ме­ха­ни­че­ское воз­дей­ствие при виб­ра­ции, кор­ро­зи­он­ные про­цес­сы, а также вза­и­мо­дей­ствие с про­дук­та­ми рас­па­да топ­ли­ва.

2.1.4 Ана­лиз за­ко­но­мер­но­стей рас­пре­де­ле­ния по­вре­жде­ний

• Вы­пол­нен ана­лиз за­ко­но­мер­но­стей рас­пре­де­ле­ния по­вре­жде­ний обо­ло­чек твэ­лов по длине фраг­мент­но­го ма­ке­та ТВС.

• Ре­зуль­та­ты: Наи­бо­лее зна­чи­тель­ное ко­ли­че­ство по­вре­жде­ний (70%) со­сре­до­то­че­но в сред­ней части ма­ке­та, что свя­за­но с мак­си­маль­ным уров­нем ме­ха­ни­че­ских на­гру­зок в этом сег­мен­те.

2.1.5 Оцен­ка дол­го­веч­но­сти твэ­лов

• Пред­ва­ри­тель­ная оцен­ка дол­го­веч­но­сти твэ­лов была про­ве­де­на по кри­те­рию фреттинг-​коррозионного из­на­ши­ва­ния, ос­но­вы­ва­ясь на дан­ных стен­до­вых ис­пы­та­ний фраг­мент­но­го ма­ке­та.

• Ре­зуль­та­ты: Оце­ноч­ная дол­го­веч­ность обо­ло­чек твэ­лов со­ста­ви­ла около 5 лет при те­ку­щих усло­ви­ях экс­плу­а­та­ции, что со­от­вет­ству­ет нор­ма­тив­ным тре­бо­ва­ни­ям.

2.1.6 Под­го­тов­ка от­че­та

• Под­го­тов­лен отчет «Обос­но­ва­ние стой­ко­сти к фреттинг-​износу па ы твэл-​дистанционирующая ре­шет­ка».

2.2 Про­ве­де­ние па­тент­ных ис­сле­до­ва­ний

• Про­ве­де­ны па­тент­ные ис­сле­до­ва­ния для вы­яв­ле­ния су­ще­ству­ю­щих ре­ше­ний в об­ла­сти за­щи­ты от фреттинг-​коррозионного из­на­ши­ва­ния.

• Ре­зуль­та­ты: Вы­яв­ле­но 15 па­тен­тов, свя­зан­ных с за­щит­ны­ми по­кры­ти­я­ми для предот­вра­ще­ния фреттинг-​коррозионного из­на­ши­ва­ния, среди ко­то­рых 5 могут быть адап­ти­ро­ва­ны для ис­поль­зо­ва­ния в ТВС:

1. "Спо­соб за­щи­ты от фреттинг-​коррозионного из­но­са в теп­ло­вы­де­ля­ю­щих сбор­ках"

2. "За­щит­ное по­кры­тие для обо­ло­чек твэ­лов, устой­чи­вое к фреттинг-​коррозии"

3. "Метод улуч­ше­ния стой­ко­сти ма­те­ри­а­лов к фреттинг-​износу"

4. "Ком­по­зи­ци­он­ные ма­те­ри­а­лы для за­щи­ты от кор­ро­зии в ядер­ных ре­ак­то­рах"

5. "Тех­но­ло­гия на­не­се­ния ан­ти­кор­ро­зи­он­ных по­кры­тий на ме­тал­ли­че­ские по­верх­но­сти"

3. За­клю­че­ние

Ра­бо­та по ана­ли­зу и клас­си­фи­ка­ции по­верх­ност­ных по­вре­жде­ний обо­ло­чек твэ­лов и пукле­вок ДР фраг­мент­но­го ма­ке­та ТВС РУ БР-1200 до­стиг­ла по­став­лен­ных целей и задач. По­лу­чен­ные ре­зуль­та­ты поз­во­лят улуч­шить по­ни­ма­ние ме­ха­низ­мов по­вре­жде­ния, а также спо­соб­ство­вать раз­ра­бот­ке более устой­чи­вых кон­струк­ций твэ­лов и ди­стан­ци­о­ни­ру­ю­щих ре­ше­ток.

4. Ре­ко­мен­да­ции

На ос­но­ве про­ве­ден­но­го ана­ли­за ре­ко­мен­ду­ет­ся:

• Про­дол­жить мо­ни­то­ринг со­сто­я­ния твэ­лов и пукле­вок ДР в про­цес­се экс­плу­а­та­ции.

• Раз­ра­бо­тать до­пол­ни­тель­ные ме­то­ди­ки для более глу­бо­ко­го изу­че­ния ме­ха­ни­ки по­вре­жде­ний.

• Рас­смот­реть воз­мож­ность при­ме­не­ния новых ма­те­ри­а­лов для по­вы­ше­ния стой­ко­сти к фреттинг-​коррозионному из­на­ши­ва­нию.