AtomNews

Агентство атомных новостей  

RSS
АНОНС. ТОРЖЕСТВЕННОЕ ОТКРЫТИЕ ВЕСЕННЕЙ ШКОЛЫ НАЭК «ЭНЕРГОАТОМ»     ПРЕЗИДЕНТ ЭНЕРГОАТОМА И ПРЕДСЕДАТЕЛЬ ПРОФКОМА КОМПАНИИ ПОДПИСАЛИ КОЛЛЕКТИВНЫЙ ДОГОВОР НА 2015 ГОД     О НЕДОВЕРИИ НАЦИОНАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЦЕНТРА ЭКСПЕРТАМ ПО ЯДЕРНОЙ И РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УКРАИНЫ И МАГАТЭ     ХМЕЛЬНИЦКАЯ АЭС В 2014 ГОДУ УВЕЛИЧИЛА ПЛАТЕЖИ В БЮДЖЕТ НА 9% ‒ ДО 368,6 МЛН ГРН     ОПЕРАТИВНЫЙ ПЕРСОНАЛ ЗАПОРОЖСКОЙ АЭС ПРОХОДИТ КУРС ПОДДЕРЖАНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ     
Мнение эксперта 
01.04.2016 16:07:11 

18.03.2015 8:53:49 Левый берег

17.07.2014 15:08:03 

23.06.2014 15:58:00 Дело

12.06.2014 18:31:42 AtomNews

07.05.2014 15:16:50 UA-energy

06.03.2014 16:46:28 Форбс.ua

31.01.2014 10:38:29 AtomNews

24.10.2013 10:13:32 AtomNews

02.10.2013 13:58:02 

Статья
Доктор технических наук Е. Д. Кузнецов, для AtomNews

15.07.2013 22:14:08

Среди обширной номенклатуры холоднокатаных труб, изготавливаемых из высоколегированных сталей и сплавов, по сложности технологии, требованиям к качеству и, главное, по условиям эксплуатации трубы из сплавов циркония занимают особое место. Их используют в активных зонах атомных реакторов в качестве оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). Упрощенно ТВЭЛ представляет собой холоднокатаную трубу из сплава циркония диаметром около 9 мм с толщиной стенки 0,7 мм длиной до 4 м. В нее с зазором в несколько десятых долей миллиметра вставляют набор таблеток из диоксида урана UO2. Затем по концам закрепляют заглушки, зазор заполняют гелием или аргоном и далее в таком состоянии в определенной последовательности помещают в кассеты из нержавеющей стали, образуя таким образом тепловыделяющую сборку (ТВС).

К актуальным проблемам атомной энергетики относится задача увеличения степени выгорания ядерного топлива. В ряде публикаций отмечается, что этот показатель во многом лимитируется долговечностью оболочек ТВЭЛ. Их разрушение в основном обусловлено воздействием высоких температур, агрессивных сред и других причин, присущих специфике активных зон атомных реакторов. Решение этой проблемы осложняется из-за большого количества потенциальных факторов, находящихся в сложном взаимодействии. Это обстоятельство затрудняет их ранжирование по степени влияния и постановку многофакторных экспериментов, приводит к повышенным материальным и временным затратам.

Сложилось мнение, что добиться более полного выгорания ядерного топлива можно преимущественно за счёт применения оболочек ТВЭЛ из сплавов циркония, обладающих более высокими антикоррозионными и прочностными свойствами. Их созданием занимались ведущие научно-исследовательские центры многих стран. Анализ патентов, содержащихся в патентной базе США, выполненный с использованием ключевых слов “fuel cladding” и “failure”, выявил свыше 1000 патентов, имеющих непосредственное отношение к проблеме увеличения долговечности циркониевых оболочек. В них предложена обширная серия сплавов циркония c повышенными эксплуатационными свойствами, в том числе двойные Zr – Nb, тройные Zr – Bi – Mo, четверные Zr – Bi – Mo – Nb и пятерные Zr – Bi – Mo – Sn – Nb сплавы [2]. Однако большая часть их не нашла промышленного применения и оказались практически не востребованными. Результаты этих и других разработок, имеющих отношение к проблеме увеличения долговечности ТВЭЛ, дают основание сделать вывод, что для ее решения требуется иная постановка задачи, суть которой состоит в том, что вначале следует выделить основные причины преждевременного разрушения оболочек и уже затем принимать меры по их устранению.

Учитывая разнообразие материаловедческих и эксплуатационных факторов, проблему повышения долговечности ТВЭЛ можно рассматривать как много компонентную систему с максимальной взаимозаменяемостью (одинаковостью) ее составляющих. Такой подход определяется основными положениями теории надежности сложных систем. Некоторые его принципы применительно к оболочкам ТВЭЛ рассматривались в [2 – 4], где отмечается актуальность обеспечения взаимозаменяемости размерных характеристик, прежде всего наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки, состояния наружной и внутренней поверхности.

Не касаясь влияния режимов работы реактора, отметим, что в многочисленных публикациях потенциальными причинами разрушения оболочек называют следующие факторы:

  • уменьшение пластичности вследствие водородного охрупчивания (hydrogen embrittlement);
  • распухание топливных таблеток (fuel swelling) и ползучесть оболочек в процессе   эксплуатации;
  • образование контактов топливных таблеток с внутренней поверхностью оболочек (pellet-cladding interaction);
  • воздействие на внутреннюю поверхность агрессивных сред, образующихся при выгорании ядерного топлива.

Вкратце остановимся на них.

Водородное охрупчивание. Сообщается [5], что охрупчивание возникает вследствие контакта наружной поверхности оболочки с охлаждающей водой и сопровождается выделением водорода и образованием оксидного слоя. При этом часть водорода (в пределах 5 – 20 %) диффундирует через этот слой в сплав и образует хрупкую фазу гидридов циркония, что в последующем приводят к охрупчиванию оболочки и её разрушению. Отмечается, что интенсивность образования гидридов существенно возрастает вблизи дефектов поверхности [6] и разрушение является следствием низкой прочности и пластичности гидридных соединений. При этом не вполне ясно, каким образом по существу нейтральная охлаждающая вода вступает во взаимодействие с коррозионностойким сплавом циркония, каков механизм образования водорода и его последующая диффузия в оболочку ТВЭЛ.

Распухание топливных таблеток. В ряде публикаций указывается, что для увеличения долговечности ТВЭЛ особую значимость приобретает постоянство зазора между топливными таблетками и внутренней поверхностью оболочки. Оно обусловлено тем, что в процессе эксплуатации происходят два явления — распухание таблеток и уменьшение диаметра оболочек, возникающего вследствие ползучести [7 – 10]. В результате этого уменьшается зазор между ними и повышается давление на внутреннюю поверхность, что в конечном итоге приводит к разрушению оболочки. Обеспечение постоянства зазора влечет за собой необходимость повышения точности внутреннего диаметра труб и наружного диаметра топливных таблеток, а также их взаимозаменяемости по этому показателю в комплекте ТВС.

Влияние неравномерностей внутренней поверхности оболочек. В работе [11] показано, что для труб, изготавливаемых способом холодной периодической прокатки, характерно образование на внутренней поверхности труб локальных углублений и выступов, которые могут стать концентраторами напряжений при воздействии внутреннего давления. Этот вывод подтвержден результатами моделирования, выполненного с использованием метода конечных элементов [12].

Воздействие агрессивных сред в процессе выгорания ядерного топлива. В работе [13] отмечается, что в процессе выгорания ядерного топлива выделяется газообразный йод и другие агрессивные продукты ядерной реакции, способные оказывать коррозионное воздействие на внутреннюю поверхность оболочки. В исследованиях, проведенных с целью изучения размерной структуры микрорельефа внутренней поверхности холоднокатаных труб широкого сортамента, установлено, что внутренняя поверхность холоднокатаных труб в общем случае содержит совокупность продольно ориентированных узких впадин и выступов [14 – 16]. В них могут аккумулироваться продукты распада ядерного топлива, ускоряющие разрушение труб, используемых в энергетических установках.

К технологическим разработкам, направленным на улучшение эксплуатационных свойств циркониевых труб, можно отнести серию патентов, предусматривающих плакирование внутренней поверхности для защиты от воздействия агрессивных продуктов, образующихся при ядерной реакции. В частности предлагается нанесение пленки графита, снижающего коэффициент трения топливных таблеток при их загрузке и эксплуатации. Однако до настоящего времени сведения о промышленном применении таких технологий отсутствуют.

Продолжительное время считали, что ускоренное разрушение оболочек связано с радиальной ориентацией гидридов циркония. В 1972 г. концерн "Сандвикен" запатентовал технологию изготовления циркониевых труб, обеспечивающую благоприятную, тангенциальную ориентацию [17]. Сущность этого патента сводится к созданию благоприятной ориентации структуры за счет подбора размеров заготовки и, главное, контролируемой величины обжатия толщины стенки в процессе технологического передела. При этом за основу рекомендовано принять коэффициент Q, по сути являющийся отношением обжатия толщины стенки к обжатию среднего диаметра, и при прокатке труб из циркониевых сплавов стремиться к его максимальному значению. Кроме того, для формирования тангенциальной ориентации гидридов предложено выбирать маршрут прокатки таким образом, чтобы коэффициент Q находился в пределах 1 – 2 и более, а суммарная деформация была не менее 50 % и в общем случае находилась в интервале 75 – 95 %.

В 1972 г. Чепецкий механический завод — головное предприятие России в области производства циркониевых труб, запатентовал калибровку, обеспечивающую повышение точности, качество поверхности, стабильность механических свойств и уменьшение дефектов труб из сплавов циркония [18]. К отличительным признакам этого предложения относится выполнение профиля валков и оправки в виде унифицированной кривой, определяющей расположение опорных точек сплайн-функций. Для вычисления этих параметров предложено использовать коэффициенты, определяющие физико-математические свойства прокатываемого материала и режимы пилигримовой прокатки. Однако сведения о взаимосвязи этих коэффициентов с показателями качества труб не приведены. В том же году Чепецкий механический завод запатентовал способ изготовления оболочечных труб из бинарных и многокомпонентных сплавов [19]. Его отличает суммарная вытяжка более 100, при этом рекомендовано, чтобы при промежуточных обжатиях она была менее 50. Это предложение в определённой мере аналогично изложенному в патенте [17].

В 2010 г. Чепецкий механический завод запатентовал циркониевые сплавы и технологию их изготовления, предназначенные для оболочек ТВЭЛ с улучшенными эксплуатационными свойствами [20]. Сплав, содержащий 0,9 – 1,1 % Nb; 0,05 – 0,09 % O; остальное — Zr, имеет структуру, состоящую из a-циркония с зонами неравномерности содержания кислорода, не превышающими 30 нм.

Сообщается [21, 22], что на основе проведенных исследований на Чепецком механическом заводе разработана усовершенствованная технология изготовления циркониевых труб из сплава Е110, предусматривающая прессование заготовки увеличенных размеров, ее радиальную ковку и последующую холодную прокатку в четыре прохода. На конечном размере трубы подвергаются шлифовке наружной поверхности и струйному травлению внутренней. Для оценки геометрических характеристик труб проводится ультразвуковой контроль. В связи с существенными размерными погрешностями, присущими этому методу [23], приведенные сведения об отклонениях наружного и внутреннего диаметров, овальности, толщины стенки и разностенности, вызывают определённые сомнения. Не убедителен и вывод о существенном улучшении наружной поверхности, поскольку приведенные значения показателя Rа находятся в довольно широком диапазоне.

Рассмотренные механизмы разрушения топливных оболочек дают основание сделать вывод, что эксплуатационная долговечность ТВЭЛ в значительной мере зависит от состояния поверхностей и точности внутреннего диаметра. При этом возникают как минимум две проблемы: а) метрологическая, обусловленная необходимостью повышения достоверности оценки качества труб; б) технологическая, связанная с возможностью обеспечения перспективных показателей качества труб. В общих чертах суть их рассмотрена в [24].

Известно, что в процессе эксплуатации в активной зоне атомного реактора наружная поверхность оболочек подвергается интенсивному воздействию потоков охлаждающей воды. При этом из-за наличия выступов, впадин и других видов неоднородностей поверхности неизбежно локальное замедление перемещения потока воды, что влечет за собой образование микрокавитации. Известно, что она сопровождается образованием высокоактивных пузырьков газов, содержащих водород и кислород, активно воздействующих на поверхность. По видимому, этим обстоятельством можно объяснить интенсивную диффузию водорода в циркониевую оболочку, сопровождающуюся образованием хрупких гидридов. Процесс кавитации и его воздействие на металлические поверхности детально рассмотрены в многочисленных литературных источниках, но применительно к воздействию на оболочки ТВЭЛ такого рода сведения пока не получили достаточного рассмотрения.

 Сведения о состоянии наружной поверхности труб, подвергнутых поперечной шлифовке [21,22], дают основание говорить о существовании относительно глубоких поперечных выступов и впадин и других видов неоднородностей, которые могут стать причиной кавитации и последующего ускоренного образования гидридов циркония. О важности предпосылок, порождающих кавитацию, свидетельствует международный стандарт ANSI/ASME B46.1–2002: Surface Texture, Surface Roughness, Waviness and Lay. Он предписывает для оценки состояния поверхностей, подвергающихся воздействию потоков жидкостей и газов, проведение 3D- (трехмерной) оценки и на этой основе последующего определения функциональных параметров анализируемых поверхностей. В первую очередь индексов несущей поверхности и способности задержки жидкости. Этот стандарт и другие многочисленные публикации на эту тему свидетельствуют о том, что в подобных случаях традиционное использование показателя Rа вообще не имеет какого-либо смысла.

В работах [2, 3, 15] показано, что внутренней поверхности холоднокатаных труб присуща выраженная продольная ориентация впадин и выступов. Эта закономерность исключает применение традиционного профилографирования, основанного на перемещении измерительного щупа по образующей в продольном направлении. Априори можно утверждать, что в этом случае неизбежно возникнут погрешности, поскольку датчик перемещается либо по вершинам выступов, либо по основанию углублений.

Другой причиной образования размерных погрешностей при использовании стандартной методики профилографирования является выбор длины трассы измерения, величины дискретности и характеристик фильтров. При этом следует учитывать, что перечисленные параметры нормированы применительно к поверхностям, преимущественно подвергавшимся механической обработке и вследствие этого содержащим регулярные отклонения, образованные режущим инструментом. Механизм формирования внутренней поверхности труб, присущий процессам пластической деформации, совершенно иной и требует применения других методов оценки ее состояния.

Для выявления структуры внутренней поверхности холоднокатаных труб проведено непрерывное сканирование поперечных сечений с помощью контактного датчика с радиусом закругления измерительного щупа 1,5 мкм. При этом в каждом поперечном сечении определяли до 3500 значений профиля с погрешностью ± 1 мкм. Для 3D-анализа состояния внутренней поверхности проводилось сканирование последовательности поперечных сечений с шагом 2 мм в продольном направлении, что позволяло формировать трехмерные матрицы, каждая из которых содержала более 100 тыс. значений повышенной точности. В дальнейшем результаты измерений подвергали фильтрации и другой математической обработке с использованием стандартного математического обеспечения.

На основе этих исследований было установлено, что профили поперечных сечений внутренней поверхности холоднокатаных труб отличаются ярко выраженной нестационарностью. Об этой особенности свидетельствует график в полярной системе координат (рис. 1). В общем случае внутренняя поверхность труб содержит периодические и случайные составляющие, о соотношении которых можно судить по виду нормированной автокорреляционной функции (рис. 2), где отчетливо просматривается наличие периодической компоненты с шагом порядка 3 – 4 мкм. О соотношении случайной и периодической составляющих свидетельствуют данные, приведенные на рис. 3, где показана аппроксимация поперечного профиля с использованием ряда Фурье. На основе такого анализа сделан вывод, что в общем случае профиль поперечного сечения холоднокатаных труб содержит два вида отклонений: макроотклонения с периодом в интервале от 0,3 длины периметра до 1 мм и микроотклонения, имеющие существенно меньшие периоды, вплоть до нано диапазонов.

 

 

 

 

 

 

 

 Характер макроотклонений поперечного сечения наружной поверхности, представленный в полярной системе координат (рис. 4), позволяет сделать вывод, что часто употребляемый термин "овальность" в общем случае не применим для оценки точности наружного диаметра холоднокатаных труб. При поперечной шлифовке такого рода отклонения неизбежно приведут к образованию повышенной неоднородности наружной поверхности и впоследствии могут стать потенциальными источниками кавитации.

  20 мкм

  40 мкм

  60  мкм

  80 мкм

  100 мкм

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180

0

Градусы


  Профиль поперечного сечения внутренней поверхности (рис. 5) свидетельствует о том, что при эксплуатации в местах макро углублений неизбежно возникновение повышенных растягивающих напряжений, а выступы могут приводить к образованию локальных контактов с топливными таблетками, ускоряющих деградацию оболочек. С точки зрения обеспечения оптимального зазора система "оболочка – топливная таблетка" близка к принятой в механике системе "вал – отверстие". В теории допусков и посадок машиностроители для обеспечения функциональных свойств таких соединений нормируют требования к точности диаметра и отклонениям от круглости обеих составляющих, а также методы их оценки. Подобного рода требования применительно к функциональным свойствам оболочек ТВЭЛ не формулируются, более того циркониевые трубы изготавливают лишь с односторонним допуском по внутреннему диаметру.

 

  

 

 

 

В стандарте ANSI/ASME B46.1–2002 предлагается для оценки склонности поверхности к коррозии использовать показатель “bearing surface” (опорная или несущая поверхность). Считают, что чем больше этот показатель, тем поверхность менее склонна к воздействию агрессивных сред. С помощью преобразования снимков внутренней поверхности труб 9,1×0,7 мм из сплава Zr1Nb , сделанных при помощи растрового электронного микроскопа и последующего их преобразования в бинарные изображение было установлено, что их суммарная площадь несущая поверхность составила всего лишь 19% от общей площади снимка. Эти результаты позволяют сделать вывод, что оболочечные трубы из сплава циркония, изготавливаемые по стандартной технологии, обладают относительно слабой стойкости труб к воздействию агрессивных сред даже после применения струйного травления. Об ограниченной эффективности операции струйного травления свидетельствуют и результаты математической обработки снимков внутренней поверхности труб, сделанных при увеличении ´200/´1000:

Состояние поверхности

После прокатки

После струйного травления

Дискретность измерений, мкм

0,655/0,130

0,655/0,130

Размеры изображений, мкм

345×546/75×110

337×550/72×110

Дисперсия

7,23/7,38

6,84/6,74

Информационная энтропия

55,9/47,6

45,5/45,4

Аналогичный вывод можно сделать на основании анализа состояния внутренней поверхности циркониевой трубы, подвергнутой струйному травлению, приведенной в [22].

Заключение

Состояние наружной и внутренней поверхностей циркониевых труб и точность внутреннего диаметра во многом определяют их функциональные свойства в активной зоне атомных реакторов. Метрологическое обеспечение технологического процесса, применяемого в настоящее время при их изготовлении, не может обеспечить размерную взаимозаменяемость труб и благодаря этому повысить их долговечность. Принципиальным недостатком действующей технологии является применение струйного травления внутренней поверхности труб и шлифовка наружной поверхности на конечном размере.

Библиографический список

1. Займовский А. С., Никулина А. В., Решетников Н. Г. Циркониевые сплавы в атомной энергетике, М., 1981. Энергоиздат. – 232 С.

2. Кузнецов Д. Е., Вахрушева В. С., Кузнецов Е. Д. Взаимозаменяемость оболочек тепловыделяющих элементов атомных реакторов. Вопросы атомной науки и техники // Серия "Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение", Национальная академия наук Украины, Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт". 2006. № 4. С. 90 – 96.

3. Кузнецов Д. Е. Методические особенности исследования размерных характеристик внутренней поверхности труб/ Сучасні проблеми металлургіï. Наукові вісті. Том 8. Пластична деформація металів. – Дніпропетровськ: Системні технології, 2005. С.456 – 460.

4. Кузнецов Д. Е. Повышение точности размеров и качества поверхности холоднокатаных труб // Сталь. 2005. № 10. С.81 – 85.

5. Chung, H.M., Yaggee, E.L., Kassner, T.F. Fracture Behavior and Microstructural Characteristics of Irradiated Zircaloy Cladding / Argonne National Laboratory. Paper ID: STP28158S Committee/Subcommittee: B10.05 DOI: 10.1520/STP28158S Published: Jan 1987. — 26 p.

6. Utenkov S. A. Investigation of the pellet cladding interaction related issues including fuel rod failure by methods for identification system with distributed parameters / Pre-print Russian Research Centre "Kurchatov Institute" Reactor Technology & Materials Research Institute – 5409/3. KIAE, Moscow. 1991.

7. DOE-HDBK-1017/2–93. DOE Fundamentals Handbook, Material Science. Vol. 2, U.S. Department of Energy, January 2003, P. 12, 24.

8. Delayed hydride cracking in zirconium alloys in pressure tube nuclear reactors, Final report of a coordinated research project 1998–2002, IAEA. October 2004.

9. Carpenter D. Comparison of Pellet-Cladding Mechanical Interaction for Zircaloy and Silicon Carbide Clad Fuel Rods in Pressurized Water Reactors / Massachusetts Institute of Technology, Department of Nuclear Engineering, 12.11.2006. —  20 p.

10. Nesbit S., Kennard M., Yagnik S. Use of Core analyses in Assessments of Fuel Failure Risk Due Pellet Cladding Interaction / Advances in Nuclear Fuel Management IV (ANFM 2009) Hilton Head Island, South Carolina, USA. April 12 – 15, 2009.

11. Кузнецов Д. Е. Исследование размерной структуры профилей поперечних сечений бесшовных труб / Сучасні проблеми металлургіï : наукові вісті. Том XI. Пластична деформація металів. — Дніпропетровськ : Системні технології, 2008. С. 305 – 311.

12. Mella R. Finite Element Modelling of Pellet-cladding Interaction in Advanced Gas-cooled Reactors. Imperial College/ London. Supervised by Dr. M R. Wenman. UNTF 2011.

13. Park S. Y., Kim J. H., Lee M. H., Jeong Y. H. Stress-corrosion crack initiation and propagation behavior of Zircaloy-4 cladding under an iodine environment // Journal of Nuclear Materials., v. 372, iss. 2-3, p. 293-303.

14. Кузнецов Е. Д., Чигиринец Е. Э. Совершенствование технологии изготовления труб из коррозионностойких сталей для энергетических установок // Сталь. 2010. № 2. С. 48  – 51.

15. Кузнецов Е. Д., Чигиринец Е. Э. Достоверность оценки коррозионной стойкости металлов / Тр. Х междунар. конф. "Проблемы коррозии и противокоррозионной защиты конструкционных материалов". Львов, 8 – 11 июля 2010. С. 549 – 555. Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко.

16. Кузнецов Е. Д., Чигиринец Е. Э., Каменская Т. А. Метрологические аспекты и оценки коррозионной стойкости труб, используемых в энергетических установках // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011. № 1. С.71 – 76.

17. US Patent office №3690850, patented September 12, 1972. Zirconium alloy tube with zirconium hydride inclusions / Inventors : Edsrom J. O. et al., Sandviken, Sweden, assignors to Sandviken Jernverks Aktiobolag, Sandviken, Sweden.

18. US Patent office № 6360575, patented March 26, 2002. Calibration of an instrument for the cold-rolling of tubes / Inventors : Zavodchikov S. J. et al. Assignee: JSC «Chepetsky Mechanical Plant».

19. US Patent office № 63684429, patented April 9, 2009. Method of manufacturing zirconium alloy tubes / Inventors : Zavodchikov S. J. et al. Assignee: JSC «Chepetsky Mechanical Plant».

20. US Patent office № 7704334, patented April 27, 2010. Zirconium-niobium oxygen-containing alloy and method for producing said alloy / Inventors : Zavodchikov S. J. et al. Assignee: JSC «Chepetsky Mechanical Plant».

21. Маркелов В. А., Новиков В. В., Коньков В. Ф. и др. Развитие работ по разработке сплавов циркония для оболочек ТВЭЛ и деталей ТВС // Тез. докл. НТК-2008 "Ядерное топливо нового поколения для АЭС. Результаты разработки, опыт эксплуатации и направление развития", 19 – 21 ноября 2008 г., ВНИИНМ, с. 43.

22. Peregud M. M., Markelov V. A., Novikov V. V. et al. Characteristics and Properties of Cladding Tubes for VVER-1000 Higher Uranium Content Fuel Rods / 8th International conference on WWER fuel performance, modeling and experimental support. 2009.

23. Кузнецов Е. Д. О достоверности размерного неразрушающего контроля бесшовных труб // Дефектоскопия. 1986. № 2. С.56 – 60.

24. Kuznetsov E. D. Metrological aspects of assessments of the quality of tubes used as fuel cladding and condenser tubes // Nuclear Exchange. 2012. September. P. 36 – 40.



 

 

Другие статьи по теме

Наука(83), Ядерное топливо(396)

 

Комментарии

20.07.2013 17:49:34 Евгений Кузнецов
Att. ATOMPROGRESS, Slovakia. Сожалею, но Вы глубоко ошибаетесь. Дискутировать не вижу смысла
19.07.2013 12:26:53 ATOMPROGRESS, Slovakia
Уважаемые г-н Быков А. и г-н Кузнецов Е.! Ваша дискуссия по поводу технологии изготовления труб из циркониевых сплавов на ЧМЗ (г.Глазов, Удмуртия)довольна сумбурна и изобилует многими техническими заблуждениями, причина которых довольно проста Вы не глубоко знаете производство и применяемую там технологию. Вот несколько примеров: Пример 1.Холодная прокатка трубной заготовки до финальных размеров труб ( 9,15х0,65мм-ВВЭР и 13,6х0,9мм-РБМК , допуски мы не приводим )происходит по технологии, которая широко используется в мире.Эта технология с прмежуточными термобработками, графитовой смазкой и под.позволяет удерживать допуски на внешний и внутренний диаметры в узких пределах. Овальность и разностенность технологически минимальны. Дефекты на внут. и внеш. поверхностям хорошо контролируются. Да, может быть что-то еще можно улучшить, но во-первых какой ценой и во-вторых, а не приведет это улучшение к другим проблемам!? Здесь нужно вспомнить старую поговорку НТУ Средмаша, когда были дискуссии с 3 ГУ (производсва): " Два рационализатора на заводе = одному шпиону-вредителю".---Пример 2.Операции анодирования и/или операция травления делаются на заводах-производителях твэлов ЭМЗ и НЗХК. Эти операции в основном преследуют цель удаления загрязнений особенно на финальной стадии манипуляций с готовым твэлом ( самое примитивное жировое загрязнение от рук ). Никакого другого от этих операций не ожидается, т.к. тонкая защитная пленка ZrO2 появляется на поверхности твэлов в течение нескольких часов эксплуатации. Пример 3. Для ВНИИНМ обсуждаемые Вами вопросы второго порядка малости. Они сейчас работают над минимальными допусками и доводкой сплавов Э110 и Э635 до стабильных кондиций с прицелом работоспособности твэлов при высоких выгорания. Однако, мы не настаиваем на полном приятии ТУ на продукцию, которые будет отстаивать ТВЭЛ. Думаем, что за свои деньги, которые Украина платит за завод СЯТ, можно будет "попить кровь" у ТВЭЛа и что-нибудь улучшить. Желаем успеха. Если нужны конкретные консультации и советы, пожалуйста, обращайтесь. Возможны варианты сотрудничества за деньги ЕЭС. С уважением.
19.07.2013 10:32:36 alex_bykov
Евгений Дмитриевич, если позволите, дилетантский вопрос: как Вы думаете, если финальной стадией проката циркониевых труб будет их анодирование, размеры дефектов уменьшатся? Дело в том, что анодированием, при незначительном изменении нейтронно-физических свойств, можно достичь ещё нескольких дополнительных эффектов, создав защитную оболочку для PCI (взаимодействия с таблеткой) изнутри и для паро-циркония снаружи.
19.07.2013 10:26:49 alex_bykov
Уважаемый Евгений Дмитриевич, по моему мнению, Вы напрасно обращались на ЧМЗ напрямую. Инициативных людей там сейчас вряд ли много, а всё руководство за ТВЭЛом. Если у Вас есть конкретные предложения по улучшению технологической цепочки ЧМЗ, лучше всего изложить их в письме на Петра Ивановича Лавренюка. Насколько я знаю, ТВЭЛ никогда не отмахивался от дельных предложений. Можете копию письма скинуть мне на почту a.bykov(собака)rambler.ru, я могу попробовать завести Вас напрямую на технарей ТВЭЛа, м.б. по старой памяти удастся :0) Они как раз сидят сейчас в девятке, так что должны рассмотреть быстро. С уважением. Александр Быков
19.07.2013 9:38:03 Евгений.
Сергей, отвечаю на Ваш вопрос. Да,я обитаю в Днепропетровске. Занимаюсь исследованиями закономерностей формирования поверхностей труб ответственного назначения и берусь утверждать, что применяемая в России в настоящее время технология морально устарела. Я не знаком с техническим заданием на строительства заводя ядерного топлива в Украине, но практически уверен, что ТВЭЛ не сможет обеспечить поставку циркониевых оболочечных труб с перспективными требованиями к качеству. Более того, думаю, что в Украине их вообще никто не формулировал. С предложением существенной модернизации технологического процесса изготовления таких труб я неоднократно обращался на Чепецкий механический завод,но ответа не получил. Если у Вас появятся дополнительные вопросы, пишите, буду рад помочь.
18.07.2013 20:29:48 Сергей
Вааауууу,поражен и удивляюсь.вас оказывается в "Гуугле" не забанили? Респект,респект..А из своего ,накопленного трудами тяжкими .-чего то можете? Ну,что б оценить..
18.07.2013 19:22:09 ATOMPROGRESS, Slovakia
Небольшое уточнение--- д-р.техн.наук Никулина Антонина Васильевна -материаловед по циркониевым сплавам, д-р.техн.наук Никулин был нач.отдела трубного производства для быстрых реакторов и транспортных установок. С уважением.
18.07.2013 19:18:52 Сергей
Уважаемый Евгений Дмитриевич.Извините за то ,что "очень горячо" прореагировал на первую часть Вашей статьи ,появившейся на сайте.Вторая часть была очень конструктивна и содержательна.Насколько понял это продолжение публикаций 2006-2008 годов?Было очень интересно.Очень качественные работы.По подходу и базе.Очень рад,что Вы не имеете отношение к "проснувшемуся троллю". С уважением.Сергей. П.С. Насколько понял из публикаций,-Вы в Днепропетровске?Или ошибаюсь?
18.07.2013 18:45:46 Евгений Кузнецов
Уважаемый ATOMPROGRESS, Slovakia! Благодарю за предложение о помощи. Я был знаком и с Бибилашвили Ю.К. и с Никулиным А.В. А.В.Никулин был у меня официальным оппонентом при защите докторской диссертации. Е.Кузнецов
18.07.2013 17:34:42 ATOMPROGRESS, Slovakia
Уважаемый господин Кузнецов Е.! Спасибо за Ваш ответ на наши комментарии. Хотели бы мы в первую очередь выразить нашу признательность того факта, что Вы не уходите от дискуссии и довольно корректно уточнили идею Ваших исследований. Кстати, и мы надеемся, что Вы нас правильно поняли,что мы в нашем заключении полностью поддержали Вашу практическую идею контроля качества труб и метрологических аспектов при финальных операциях проверки качества продукции труб-оболочек твэлов АЭС. Упоминая ВНИИНМ, мы имели ввиду специалистов материаловедов и специалистов трубного производства. Например, член-корр.РАН Бибилашвили Ю.К. и доктор техн. наук Никулина А.В. В случае необходимости мы можем посодействовать Вашим контактам. Примите наши самые наилучшие пожелания.
18.07.2013 16:33:54 Евгений.
Уважаемые дамы и господа, благодарю за ваши комментарии. Но боюсь, что вы не вполне поняли смысл моей статьи. Она касается лишь частного вопроса - взаимозаменяемости оболочечных труб по следующими параметрам: состоянию поверхности и точности внутреннего диаметра, только их технологического и метрологического обеспечения В статье сделаны соответствующие ссылки на публикации, в которых отмечается актуальность этих факторов на долговечность ТВЭЛ. Не вполне понимаю вашу рекомендацию: «В заключение советуем обратиться за помощью к специалистам ВНИИНМ для более грамотной постановки исследований и получения действительно полезных результатов». Что подразумевается под «более грамотная постановка исследований»? Поясните, пожалуйста. С ВНИИНМ достаточно хорошо знаком. Там защищал докторскую диссертацию. С наилучшими пожеланиями Е.Кузнецов.
18.07.2013 16:33:16 Евгений.
Уважаемые дамы и господа, благодарю за ваши комментарии. Но боюсь, что вы не вполне поняли смысл моей статьи. Она касается лишь частного вопроса - взаимозаменяемости оболочечных труб по следующими параметрам: состоянию поверхности и точности внутреннего диаметра, только их технологического и метрологического обеспечения В статье сделаны соответствующие ссылки на публикации, в которых отмечается актуальность этих факторов на долговечность ТВЭЛ. Не вполне понимаю вашу рекомендацию: «В заключение советуем обратиться за помощью к специалистам ВНИИНМ для более грамотной постановки исследований и получения действительно полезных результатов». Что подразумевается под «более грамотная постановка исследований»? Поясните, пожалуйста. С ВНИИНМ достаточно хорошо знаком. Там защищал докторскую диссертацию. С наилучшими пожеланиями Е.Кузнецов.
16.07.2013 12:19:21 ATOMPROGRESS, Slovakia
Уважаемый господин Кузнецов Е.Д. , мы внимательно изучили Вашу публикацию и по некоторым специфичным вопросам привлекли специалистов отрасли. Сообщаем Вам, что к сожалению изначально постановка проблемы базирутся на большом количестве технических неточностей и на неудовлетворительном знании физических процессов протекающих в твэлах энергетических реакторов типа ВВЭР. Мы не ставим целью проведение детального анализа всей публикации по понятным причинам и ограничениям, а на некоторых конкретных примерах укажем безосновательность сделанных выводов и заключений. Конкретно: пункт I. В конструкциях твэлов энергетических реакторов на тепловых нейтронах типа ВВЭР зазор топливо-оболочка составляет 0,08-0,13мм в холодном состоянии. В горячем состоянии, т.е. при эксплуатации, его величина при первом выходе на 100% мощность составляет 0-0,05мм а далее при высоких выгораниях наступает контакт поверзности горячего топлива (700-1000 град.С) с более холодной оболочкой (около 400град.С ) и их механическое взаимодействие при переходных режимах. пункт II. твэлы не вставляются в кассеты/сборки, а вставляются в дистанционирующие решетки, что и образует ТВС. пункт III. Преимущественное использование сплавов на основе циркония в энергетических реакторах на тепловых нейтронах (российские сплавы Э110 и Э635, американские Циркалой-2 и Циркалой-4) в первую очередь связано с идеальными нейтронно-физическими характеристиками циркония, а, именно, низкое сечение захвата тепловых нейтронах. пункт IV. Причины разгерметизации твэлов типа ВВЭР и механизмы процессов приводящие к разгерметизации хорошо изучены до выгораний 50000-60000 МВт-сутки/т.урана. В настоящее время внимание при исследованиях уделено выгораниям более 60000 МВт-сут/т.урана и изучению возможных технических решений, позволяющих снизить негативное влияние коррозионного растрескивания оболочки при растягивающих напряжениях при переходных режимах на герметичность твэлов в конце их срока службы. пункт V. Механические последствия воздействия на оболочку твэла явления кавитации теоретически возможно, но для этого скорость движения теплоносителя(вода) должна быть сопоставима со скоростью звука во воде. В энергетических реакторах типа ВВЭР скорость движения теплоносителя на порядки ниже!!! Существует много других погрешностей и упущений в статье ( например, абсолютно не упоминается, что цирконий имеет кристаллическую решетку типа ГПУ, что и определяет его анизотропное поведение , стали имеют кристаллографическую решетку типа ОЦК с соответствующими технологическими различиями). В заключение советуем обратиться за помощью к специалистам ВНИИНМ для более грамотной постановки исследований и получения действительно полезных результатов. К обеспечению качества труб с точки зрения метрологии вопросов нет. Идея правильная. С уважением.
16.07.2013 10:13:01 SEM
Судя по научной публикации, которая для atomnews не совсем типична, доктор кузнецов профи в вопросах трубного производства и это хорошо. Но, что касается комментариев по иным аспектам предыдущей публикации, то пардоньте, не убедили.
* Ваше имя
* Комментарий
 
правила размещения комментариев
 
 
Статьи










Все статьи
Опрос
Вы считаете, что атомной энергетике...

нужна широкая пропаганда
достаточно присутствия в деловых и отраслевых энергетических СМИ
стоит ограничиться пропагандой в городах-спутниках
вообще подсветка в прессе не нужна - деньги любят тишину

Теги
Атомпром(245) - АЭС(793) - В мире(744) - Дискуссионный клуб(375) - ЗАЭС(162) - Инжиниринг(26) - Кадры(132) - КИУМ(7) - Курьезы(39) - МОКС-топливо(14) - МЦОУ(31) - Наука(83) - Оказывается(130) - ОЯТ(89) - Продление ресурса(86) - РАО(54) - РАЭС(152) - Регуляторная политика(367) - Термоядерный реактор(15) - Технологии(202) - Украина(489) - Уран(215) - Финансы(207) - ХАЭС(202) - Цирконий(9) - ЧАЭС(247) - ЮУАЭС(189) - Ядерное машиностроение(175) - Ядерное приборостроение(25) - Ядерное топливо(396)
Реклама
Авиабилеты avia.ua
Погода Киев
Информационные партнеры
AtomInfo.ru
Асоціація «Український ядерний форум»
Вісник екологічної безпеки
Архів Вісника екологічної безпеки
© 2009-2018 AtomNews
Агентство атомных новостей
Использование и перепечатка материалов допускается при указании ссылки на источник.

Разработка и дизайн
Интерактивные системы