ATOMREAKTOROK ANYAGAI 7. előadás Dr. Trampus Péter egyetemi tanár 06 20 9855970 trampus@mk.unideb.hu

Szerkezeti integritás elemzése Mérnöki szerkezetek anyagfolytonossági hiányai: Gyártásból eredő (zárványok, pórusok, összeolvadási hiányok, repedések,…) Üzemeltetésből eredő (repedések, falelvékonyodás,…) Repedések jelenléte / keletkezése / növekedése nem zárható ki teljesen, ezért eljárások kellenek a repedéssel rendelkező szerkezet épségének megítélésére a tervezés során, a gyártás során, és az üzemeltetés időszakában Egyensúlyt teremtenek biztonság és gazdaságosság között (túlméretezés, indokolatlan vizsgálatok, reaktortartály hőkezelés,…)

Reaktortartály szerkezeti integritás elemzése Átmeneti üzemállapotok ZÜHR működés

PTS repedés belső nyomás mechanikai feszültség nagy feszültség- intenzitási tényező kiváltó esemény PTS hőfeszültség instabil repedés- terjedés tartályfal lehűtése alacsony falhőmérséklet kis törési szívósság gyorsneutron sugárzás sugárkárosodás szennyező- és ötvözőtartalom

VVER-440/V-213 reaktor berendezés sajátosságai Közúton való szállíthatóság miatt: kisebb átmérő (karcsú tartály) vékonyabb vízréteg (moderátor) a zóna és a fal között nagyobb gyors neutron fluxus (E>0,5 MeV): 1015 n/m2s sugárkárosodásnak ellenállóbb acél kisebb súly kisebb falvastagság nagyobb szilárdságú acél kovácsolt övekből hegesztve nincs hosszvarrat Egyéb sajátosságok: beömlő és kiömlő csonkok nem egy szinten csonkok kiosztása aszimmetrikus KNY ZÜHR közvetlenül reaktortartályba NNY ZÜHR (aktív) hidegági hurkokba passzív ZÜHR reaktortartályba térfogat- kiegyenlítő aktív zóna

NBSZ 3.18 útmutató, 2009 Hatály: VVER-440 / 213 (Paksi Atomerőmű) Determinisztikus elemzés (PSA alkalmazása csak a tranziensek kiválasztására, p >10-5/y) Egyéb elfogadási kritériumok (repedés megállás, Warm-Pre-Stress, Master Curve) akkor alkalmazhatók, ha alkalmazhatóságuk bizonyított

PTS elemezés kiinduló adatai Reaktortartály anyagtulajdonságok, geometriai jellemzők Gyors neutron fluencia felügyeleti pozícióban, zóna határán, plattírozásban, tartályfal különböző mélységeiben Időszakos roncsolásmentes vizsgálat eredményei, vizsgálat minősítés Üzemeltetési körülmények (pl. ZÜHR hatékonyság)

Termohidraulikai számítások Ki kell számítani az idő függvényében a hőmérséklet mezőt a gyűrűkamrában, a hűtőközeg és a tartályfal közötti hőátadási tényezők eloszlását a gyűrűkamrában, a primerköri nyomás lefutást. Alkalmazott kódok: Relap 5 – Mode 3 REMIX (stagnálás esetén)

Szerkezeti elemzés Falban kialakuló hőmérséklet- és feszültségmező Maradó feszültségek Hőmérsékletfüggő anyagtulajdonságok Sugárkárosodás KI feszültségintenzitási tényező (LEFM) repedés csúcsára, plattírozás / alapanyag határfelületére. Komplex feszültség állapot (vagy túl konzervatív eredmény) esetén : EPFM (véges elem módszer segítségével)

Hidegnyelvek alakja a tartály felületén

Hőmérséklet és feszültség eloszlás a tartály falában

Posztulált hibák Felületi / plattírozás alatti repedés (a/c = 1/3) Legnagyobb főfeszültségre merőleges síkban Körvarratokban kerületi irányú a = ¼ t vagy kisebb, ha a roncsolásmentes vizsgáló rendszer minősített (a = minősítési hibaméret ≈ 0,1 t)

Folytonossági hiányok méretének jellemzése

Törési szívósság Repedés megindulás Repedés megállás

Sugárzás hatása (1) Szívós-rideg átmeneti hőmérséklet eltolódása ahol gyors neutron fluencia (E>0,5 MeV) Ridegedés érzékenységi tényező

Sugárzás hatása (2) Erőmű specifikus felügyeleti próbatest eredmények TTKV eltolódás: th-illesztés Bizonytalanságok (lead faktor, besugárzási hőmérséklet, fluxus hatás, spektrum eltérés, gamma fűtés) Összehasonlítás „kémiai képlet” eredményével Trend görbe előállítása: best-estimate módszer Fáradás és termikus ridegedés: nem kell figyelembe venni

Csökkentett feszültség- Reaktortartály integritás értékelése Törési szívósság az üzemidő végén Törési szívósság a hőkezelést követően Kezdeti törési szívósság KIc, KJc, KI Feszültségintenzitási tényező Csökkentett feszültség- intenzitási tényező Biztonsági tartalék növekedés Biztonsági tartalék Kezdeti biztonsági tartalék Hőmérséklet

Kettős kritérium módszer (R6) Lineárisan rugalmas törésmechanika Kr = KI / KIc Sr = σ / ReH 1,0 I n s t a b i l i t á s S t a b i l i t á s Képlékeny instabilitás Sr 1,0

Szerkezeti integritás elemzés eljárásai (nukleáris) ASME kód XI. kötet (An International Standard) R6 (Egyesült Királyság) RSE-M (Franciaország) KTA 3201.4 (Németország) JSME S NA1 (Japán) SINTAP (Egyesült Királyság és Európai Bizottság) VERLIFE (Európai Bizottság szponzorálta, VVER) FITNET (Európai Bizottság szponzorálta, nem csak nukleáris berendezésekre)