TRAMPUS Consultancy A reaktortartály integritása elemzésének nyitott kérdései Dr. Trampus Péter A céltól a megvalósulásig tudományos konferencia Pécs, november 9 – 11.

TRAMPUS Consultancy Miért a reaktortartály? A reaktortartály az erőmű műszakilag lehetséges üzemidejét meghatározó berendezés A reaktortartálynak nincs redundanciája (tervezés, gyártás, üzemeltetés nyújt garanciát) Specifikus probléma: SUGÁRKÁROSODÁS ÉLETTARTAM KIMERÜLÉS BIZTONSÁGI TARTALÉK CSÖKKENÉS

TRAMPUS Consultancy Szerkezeti integritás elemzése Használatra való alkalmasság bizonyítása a teljes üzemidő alatt (primerkör tömörsége – zóna hűtése) Ridegtörés feltételeinek kialakulását kell elemezni (a ridegtörés energiaigénye kisebb, mint a szívós törésé) A jó elemzés egyensúlyt teremt biztonság és gazdaságosság között

TRAMPUS Consultancy Szerkezeti integritás értékelése Besugárzatlan állapotú törési szívósság referencia görbe Besugárzott állapotú törési szívósság referencia görbe Feszültségintenzitási tényező (PTS esetén) Kezdeti biztonsági tartalék Hőmérséklet,T-T k K Ic, K I K Ic = A+Bexp [c(T-T k )]

TRAMPUS Consultancy A szerkezeti integritás elemzésének bonyolultsága Fizikai folyamatok tartománya: nanométer és pikoszekundum Előrejelzésének tartománya: méter és évtized

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

TRAMPUS Consultancy Az elemzés kulcsfontosságú elemei Sugárkárosodás mechanizmusának megértése (hőkezelés és azt követő újra- elridegedés is) Élettartam kimerülés előrejelzése gyorsított vizsgálati eredmények alapján Szívós-rideg átmenet kezelése a szerkezeti integritás értékelésekor Valódi törési szívósság értékek használata Roncsolásmentes vizsgálatok megbízhatósága

TRAMPUS Consultancy fématomok rugalmas ütközés rugalmatlan ütközés Frenkel párok elmozdulás kaszkádok nukleáris reakciók diszlokáció sűrűség növekedése, diffúzió képesség növekedése mátrix károsodása (diszlokáció hurkok, fürtök…) mátrix precipitációs keményedése (Cu, Mn, Ni, P…) szemcsén belüli és szemcsehatáron történő szegregáció (P) mátrix szilárdság növekedés, szívósság vesztés szemcsehatár menti elridegedés GYORS NEUTRONOK Elsődleges sugárkárosodási folyamatok (~ – s) Károsodás halmozódása (~ – 10 9 s) Mechanikai tulajdonságok változása

TRAMPUS Consultancy F1F1 F2F2 Fluencia Átmeneti hőmérséklet eltolódás ΔT k1 Első besugárzás Hőkezelés Függőleges eltolás Vízszintes eltolás Laterális eltolás Második besugárzás Hőkezelés – újra-elridegedés

TRAMPUS Consultancy Trend görbék forrásai Kutató reaktorban történt besugárzás (gyorsított károsodás, Φ ~ 10 2 – 10 4, „fluxus” hatás?) Energetikai reaktor sugárkárosodás ellenőrző program (Φ, E, T) Energetikai reaktor „új” ill. „kiegészítő” program (anyagminőség) Üzemben lévő reaktortartály falából kimunkált minta (plattírozás) Véglegesen leállított reaktortartály feldarabolása (VVER-440/V-230: Greifswald, Novovoronyezs)

TRAMPUS Consultancy VVER-440 trend görbék Általános alak PNAE G Nikolaev et al., 2002 IAEA-TECDOC-1442, 2005

TRAMPUS Consultancy Szívós-rideg átmenet (1) Euro Fracture Touhgness Data Base Anyagminőség: 22NiMoCr37

TRAMPUS Consultancy képlékeny elcsúszás hasadás Szívós-rideg átmenet (2) NESC-1

TRAMPUS Consultancy A szerkezeti integritás elemzésének „globális” módszere Eszköz: lineárisan rugalmas vagy rugalmas- képlékeny törésmechanika Paraméterek: K Ic, J Ic, CTOD Nem vizsgálja a törés mikromechanizmusát Korlátok: –nem izotermikus terhelések esete, –próbatest méret hatása (különösen a rideg vagy a szívós-rideg átmenet tartományában), –próbatest vizsgálati eredmények átvitele a berendezésre!

TRAMPUS Consultancy „Lokális” modellek (1) Instabilitási kritérium alkalmazása a repedés frontjánál Fizikai megalapozás: a törési feszültségnek a repedésfront előtt egy „kritikus távolságban” meg kell haladnia a lokális szilárdságot A „kritikus távolság” statisztikus jellegű Leggyengébb láncszem elmélet A törés valószínűsége: ρ = hasadást kiváltó helyek (pl. karbidok) száma térfogategységenként

TRAMPUS Consultancy „Lokális” modellek (2) Alkalmazás felételei: 1. Validált mikromechanikai modell álljon rendelkezésre (még sok a tennivaló) 2. Ismerni kell a feszültségi-alakváltozási viszonyokat a repedés csúcsában, mind statikus állapotban mind terjedéskor (numerikus megoldási lehetőségek segítenek)

TRAMPUS Consultancy VVER-440 anyagok mestergörbéje

TRAMPUS Consultancy UH vizsgálatok megbízhatósága PISC - II