ATOMREAKTOROK ANYAGAI 9. előadás Dr. Trampus Péter egyetemi tanár 06 20 9855970 trampus@mk.unideb.hu

Üzem közbeni időszakos ellenőrzés In-Service Inspection (ISI) Elemei: Időszakos roncsolásmentes vizsgálatok (rmv) Időszakos tömörségi és nyomáspróbák

Időszakos ellenőrzés hatékonyságának elemei Vizsgálati terjedelem: a biztonságra kifejtett hatás az elsődleges, a vizsgálat költsége másodlagos Vizsgálati ciklusidő: a károsodási folyamat kinetikája a meghatározó A vizsgálatok terjedelmére igazolt teljesítőképességű vizsgáló rendszert kell választani (minősítés)

Vizsgálati szabványok HATÉKONY IDŐSZAKOS ELLENŐRZÉS Tervezési szabványok Vizsgálati szabványok HAGYOMÁNYOS MEGKÖZELÍTÉS Determinisztikus módszerek Részletesen szabályozott követelmények HATÉKONY IDŐSZAKOS ELLENŐRZÉS vizsgálat alá vont területek kiválasztása vizsgálatok időbeli ütemezése rmv hatékonysága Valószínűség számítási módszerek Teljesítőképességen alapuló követelmények KORSZERŰ MEGKÖZELÍTÉS RmV rendszerek minősítésa Kockázati szempontok figyelembe vétele

Meghibásodás következménye A kockázat (egy) ábrázolása kockázat nagyon magas Meghibásodás valószínűsége magas közepes Állandó kockázat (A) alacsony Állandó kockázat (B) nagyon alacsony A > B nagyon alacsony Meghibásodás következménye nagyon magas alacsony közepes magas

Vizsgálati program Kockázati szempontokat figyelembe vevő program Meghibásodás valószínűségének értékelése Üzemelés történet Tervezési specifikáció Vizsgálati program Következmény elemzés

Meghibásodás bekövetkezése valószínűségének értékelése Tervezési, gyártási információ Terhelések, környezeti hatások Korábbi vizsgálati eredmények Üzemelési tapasztalatok (más erőműveké is) Szerkezeti megbízhatósági modell (Structural Reliability Model, SRM), ha van Mérnöki becslés (determinisztikus szerkezeti modell alapján) Erőmű-specifikus és egyéb adatbázisok (SRM és mérnöki becslés validálása)

A meghibásodás következményei Nyomástartó fal meghibásodás (lyukadás, törés…) Passzív biztonsági funkció: nyomástartás, hűtés biztosítása Mi lehet a következmény? Kezdeti esemény Üzemelő rendszerben Funkcióképesség elvesztése Készenléti rendszerben Ha a rendszernek nem kellett működnie Ha a rendszernek működnie kellett A kettő kombinációja Kezdeti esemény kiváltása Ezeknek a hatását kell elemezni!

Következmény elemzés lépései FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) – kvalitatív hiba mód és hatás elemzés (a rendszerek feltételezett nagyságú hibákra adott válaszai) PSA (Probabilistic Safety Assessment) minősítése az időszakos ellenőrzésre (PSA eredetileg aktív berendezésekre készül), minimálisan 1. szintű PSA (2. szintű: súlyos következményekkel járó telephely esetén) A rendszerek (szegmensek) válaszainak kvantitatív rangsorolása a PSA felhasználásával Szakértői panel Összehasonlítás a létező ellenőrzési programmal Cél: a kockázat változatlan vagy kisebb legyen!

Időszakos roncsolásmentes vizsgálatok Célja: folytonossági hiányok detektálása, lokalizálása és mérése (információ a szerkezeti integritás elemzéséhez) Javításra / cserére, üzemeltetés folytatására vonatkozó döntések megalapozása (hatósági követelmények alapján) geometriai és fizikai jellemzők mérése a passzív berendezések meghibásodása okozta kockázat vizsgálata, ideális esetben csökkentése (Risk-Informed In-Service Inspection, RI-ISI)

Roncsolásmentes vizsgálatok Elnevezések: Non-Destructive Testing (NDT) Non-Destructive Examination (NDE) Non-Destructive Evaluation (NDE) Definíció (ASTM E-7): Műszaki eljárások kifejlesztése és alkalmazása berendezések anyagának a vizsgálatára, oly módon, hogy a vizsgálat végrehajtása ne akadályozza a berendezés későbbi felhasználását és üzemeltethetőségét.

RmV tartománya Folytonossági hiány mérete Tartomány K r i s t á l y h i b á k M i k r o s z e r k e z e t i i n h o m o g e n i t á s o k Z á r v á n y o k, g á z h ó l y a g o k, ü r e g e k, k ö t é s h i b á k R e p e d é s e k 1m 10-1m 10-2m 10-3m 10-4m 10-5m 10-6m 10-7m 10-8m 10-9m Folytonossági hiány mérete Tartomány Makro Mezo Mikro Nano

RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLAT Kijelzés (INDIKÁCIÓ) Értelmezés Lényeges (valós) FOLYTONOSSÁGI HIÁNY Hamis (nem valós) folytonossági hiány Nem lényeges (mesterséges) folytonossági hiány Értékelés < Elfogadási szint > Elfogadási szint Elfogadás Visszautasítás HIBA

Rmv a nukleáris iparban Berendezés gyártás Bejövő áru ellenőrzés (alapanyag, berendezés) Szerelés Hegesztők minősítése Időszakos ellenőrzés / null-állapot felvétel Meghibásodás elemzés

Rmv eljárások

Szemrevételezéses vizsgálat (VT) Legáltalánosabb vizsgálat közvetlen optikai eszközzel segített Feltételei: Megfelelő megvilágítás Megfelelő látásélesség Hasznos kiegészítése az egyéb rmv eljárásoknak

VT eszközök

VT alkalmazása felületi repedések üregek, pórusok, zárványok a felület általános értékelése bármelyik anyagfajta esetében

Folyadékbehatolásos vizsgálat (PT) Fizikai elv: Kapillaritás (penetrálószer alacsony felületi feszültsége) Háttér kontraszt (előhívószer) Alkalmazása: Nem mágnesezhető anyagok (ausztenites korrózióálló acélok, nem-vas fémek) esetében kizárólagosan

PT folyamata

PT eszközök

Mágnesezhető poros vizsgálat (MT) Fizikai elv: A felületi vagy felület közeli folytonossági hiányok okozta szórt mágneses fluxus láthatóvá tétele Alkalmazása: Mágnesezhető anyagok (ferrit-perlites acélok)

Mágnesezés módjai

Mágnesező készülékek

MT anyagok Mágnesezhető porok Szuszpenzió folyadék Megvilágítás Száraz Nedvesített (szuszpenzió) Szuszpenzió folyadék Víz Petróleum Megvilágítás Látható fény Ultraibolya fény

Fluoreszkáló mágnesezhető por

Örvényáramos vizsgálat (ET) Fizikai elv: az anyag inhomogenitása (kémiai összetétel, vastagság,…), repedések, üregek, zárványok előidézte elektromos vezetőképesség és/vagy mágneses permeabilitás változás tekercs örvényáramok mágneses tere tekercs mágneses tere örvényáramok vezető anyag

ET alkalmazás Hőcserélő csövek gőzfejlesztő kondenzátor … Tőcsavarok Menetes fészkek Turbina lapátok Egyéb felületek (pl. reaktortartály plattírozás)

ET tekercsek (szondák)

ET tekercsek (szondák)

Radiográfiai vizsgálat (RT) Fizikai elv: Röntgen és γ-sugárzás intenzitás változása folytonossági hiányok következtében Források: röntgen berendezés γ-sugárzó izotóp (Co 60, Ir 192, CS 137,…) gyorsítók reaktor (neutronforrás) Sugár- forrás hiány Film feketedés függ: a filmet érő sugárzás intenzitásától film (felülnézet)

RT eszközök

RT alkalmazás Hegesztési varratok (gyártóműi vizsgálatok) Zárványok Kötéshibák Porozitás DE: repedések kimutatása csak korlátozottan lehetséges!

Ultrahangos vizsgálat (UT) Fizikai elv: Akusztikus impedancia megváltozása a repedések, kötéshibák, zárványok és egyéb inhomogenitások képezte határfelületeken Akusztikus impedancia: Z = ρ · v ahol ρ = sűrűség, v = hangsebesség

UT fizika (1)

UT fizika (2)

UT készülékek hordozható készülék vizsgálófej

UT alkalmazás Időszakos ellenőrzés alapvető vizsgálata Hiány detektálása és méretének meghatározása Falvastagság mérés Ideális eljárás repedések kimutatására (üzemi igénybevétel hatására repedések keletkeznek)

Akusztikus emissziós vizsgálat (AT) Fizikai elv: Energia kibocsátás rugalmas hullámok formájában az anyag meghatározott pontjaiból Szerkezet globális vizsgálata Akusztikus emisszió forrásai: Diszlokáció mozgások Repedés keletkezés és terjedés Fázisátalakulás, ikresedés Képlékeny deformáció

AT érzékelők elhelyezése

Tömörségvizsgálat (LT) Fizikai elv: Több, különböző elv használatos, pl.: hangkibocsátás nyomáskülönbség (vákuumos, túlnyomásos) folyadékáthatolás gázmolekula érzékelés nyomásesés

Eljárás kiválasztása

Rmv gépesítése Atomerőműi környezet (radioaktív sugárzás) Objektivitás (emberi tényező szerepének csökkentése) Reprodukálhatóság Vizsgálati idő

Reaktortartály UT

Gőzfejlesztő hőátadó cső ET (1)

Gőzfejlesztő hőátadó cső ET (2)

Gőzfejlesztő hőátadó cső ET (3)

Gőzfejlesztő primer kollektor UT

Csővezeték UT