Разработка методов, экспериментальных измерительных средств и опытных образцов систем для производственного и эксплуатационного контроля качества тепловыделяющих элементов и сборок ядерных реакторов нового поколения с перспективными видами яд. топлива

Выполнение работ по теме:

«Разработка методов, экспериментальных измерительных средств и опытных образцов систем для производственного и эксплуатационного контроля качества тепловыделяющих элементов и сборок ядерных реакторов нового поколения с перспективными видами ядерного топлива»

 

В ходе выполнения проекта по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от «20» октября 2014г. №14.578.21.0067 в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №1 в период с 20 октября 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнялись следующие работы:

  1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической литературы, нормативной, методической литературы по методам и средствам контроля твэлов и ТВС при их производстве и эксплуатации.
  2. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 по способам и устройствам производственного и эксплуатационного контроля твэлов и тепловыделяющих сборок.
  3. Разработаны структурные схемы систем контроля: параметров газовой среды в твэлах при их производстве; коррозионных повреждений оболочки твэлов; искривлений и скручиваний ТВС; герметичности твэлов в ТВС; наминов главного разъёма реакторов типа ВВЭР.
  4. Выполнены работы по обоснованию, выбору и приобретению аналитического оборудования для проведения работ по определению изменения служебных свойств материалов твэлов и ТВС в процессе эксплуатации с целью выбора оптимальных технических характеристик разрабатываемых систем контроля.

 

При этом были получены следующие результаты

 

  1. В ходе выполнения проекта был проведен аналитический обзор современной научно-технической литературы, нормативной, методической литературы по существующим методам и средствам контроля твэлов и тепловыделяющих сборок (ТВС) при их производстве и эксплуатации. Показано, что известные методы и средства контроля твэлов и ТВС обладают рядом недостатков, что накладывает ограничения на их применимость в производственных и эксплуатационных условиях. В частности, недостаточно высокая точность и предельная чувствительность при измерении контролируемых параметров, возможность проведения контроля только до исчерпания зазора между топливом и оболочкой в твэлах, выявление коррозионных повреждений на внутренней стороне оболочек твэлов только разрушающими методами, оценка формоизменения ТВС при эксплуатации только в условиях горячих камер, ограниченный набор выявляемых отклонений и повреждений главного разъёма реактора.
  2. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 по способам и устройствам производственного и эксплуатационного контроля твэлов и тепловыделяющих сборок,
  3. На основании анализа научно-технической литературы и патентных источников по методам и средствам контроля твэлов и ТВС при их производстве и эксплуатации, а также по результатам предварительных исследований, проведенных в обоснование предлагаемых к разработке методов неразрушающего контроля, разработано пять структурных схем систем контроля: параметров газовой среды в твэлах при их производстве; коррозионных повреждений оболочки твэлов; искривлений и скручиваний ТВС; герметичности твэлов в ТВС; наминов главного разъёма реакторов типа ВВЭР.
  4. Выполнены работы по обоснованию, выбору и приобретению аналитического оборудования для проведения работ по определению изменения служебных свойств материалов твэлов и ТВС в процессе эксплуатации с целью выбора оптимальных технических характеристик разрабатываемых систем контроля на предприятии индустриального партнера.

Основными критериями, которыми руководствовались при выборе оборудования, являлись технические требования к условиям эксплуатации этого оборудования – работа с источниками ионизирующего излучения в защитных (горячих) камерах, а также возможность модернизации уже имеющихся установок посредством доукомплектования их новыми узлами.

 

Полученные результаты соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и свидетельствуют о целесообразности продолжения работ по проекту.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

 

В ходе выполнения проекта по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от «20» октября 2014г. №14.578.21.0067 в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №2 в период с 01 января 2015г. по 30 июня 2015г. выполнялись следующие работы:

 

  • разработка макетов измерительных узлов и ультразвуковых преобразователей экспериментальных систем контроля параметров газовой среды в твэлах при их производстве и коррозионных повреждений оболочки твэлов в процессе эксплуатации;
  • разработка методик контроля параметров газовой среды в твэлах при их производстве и коррозионных повреждений оболочки твэлов;
  • разработка экспериментальных ИИС для создаваемых экспериментальных систем контроля;
  • разработка программного обеспечения для экспериментальных систем контроля;
  • исследование и обобщение данных о степени и видах коррозионного повреждения материалов и твэлов в эксплуатационных условиях для выбора оптимальных технических характеристик разрабатываемой экспериментальной системы контроля коррозионных повреждений оболочки твэлов и разработки методики контроля;
  • разработка испытательного стенда для измерения давления газов в твэлах существующим методом прокола для уточнения технических характеристик разрабатываемой экспериментальной системы контроля параметров газовой среды в твэлах и проверки ее работоспособности.

 

При этом были получены следующие результаты:

 

  1. Разработаны и изготовлены макеты измерительных узлов и ультразвуковых преобразователей экспериментальных систем контроля параметров газовой среды в твэлах при их производстве и коррозионных повреждений оболочки твэлов в процессе эксплуатации.
  2. Разработаны методики контроля параметров газовой среды в твэлах при их производстве и коррозионных повреждений оболочки твэлов.
  3. Разработаны и изготовлены ИИС для создаваемых экспериментальных систем контроля.
  4. Разработано программное обеспечение для экспериментальных систем контроля: параметров газовой среды в твэлах при их производстве, коррозионных повреждений оболочки твэлов.
  5. Проведены исследования и обобщение данных о видах коррозионного повреждения материалов и твэлов в эксплуатационных условиях. Результаты исследований были использованы для оптимизации технических характеристик разрабатываемой экспериментальной системы контроля коррозионных повреждений оболочки твэлов и разработки методики контроля.
  6. Разработан и изготовлен испытательный стенд для измерения давления газов в твэлах методом прокола для проверки работоспособности создаваемой экспериментальной системы контроля параметров газовой среды в твэлах.

Разработанные на данном этапе работ методики обладают новизной. На методики в установленном порядке оформлен режим «коммерческая тайна».

 

 

 

Результаты, полученные в ходе выполнения 2 этапа, как по составу работ, так и по достигнутым показателям полностью соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и свидетельствуют о целесообразности продолжения работ по проекту.

 

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

В ходе выполнения проекта по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от «20» октября 2014г. №14.578.21.0067 в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №3 в период с 01 июля 2015г. по 31 декабря 2015г. выполнялись следующие работы:

 

В результате проведения работ разработаны и изготовлены 2 макета измерительных узлов и ультразвуковых преобразователей экспериментальных систем контроля (ЭСК):

  • ЭСК искривлений и скручиваний ТВС;
  • ЭСК герметичности твэлов в составе отработанных ТВС.

Проведены исследования на имитаторах твэлов основных функциональных характеристик изготовленных макетов измерительных узлов.

 

Разработаны две методики:

  1. Методика контроля искривлений и скручиваний ТВС;
  2. Методика контроля герметичности твэлов в ТВС.

 

Разработаны 2 информационно-измерительные системы (ИИС) контроля искривлений и скручиваний ТВС и герметичности твэлов в составе отработанных ТВС.

Эффективность методик заключается в возможности их использования в процессе эксплуатации твэлов и ТВС, что обеспечивает повышенную надёжность энергетической реакторной установки.

Разработано программное обеспечение для двух указанных экспериментальных систем контроля параметров твэлов и ТВС.

 

Проведены исследования и обобщены данные:

  • об изменении формы и размеров твэлов и ТВС после облучения для выбора оптимальных технических характеристик разрабатываемой ЭСК искривлений и скручиваний ТВС;
  • об изменении физико-механических свойств материалов оболочек твэлов и ТВС после облучения для выяснения причин их изменений.

 

Методики и средства их реализации обладают научной новизной, заключающейся в том, что в отличие от известных методов и средств контроля позволяют проводить измерения контролируемых параметров твэлов и ТВС неразрушающими способами с повышенной точностью, на всех стадиях эксплуатации ТВС, в том числе при исчерпании зазора топливо-оболочка в твэлах.

 

Разработанные на данном этапе работ методики обладают новизной. На методики в установленном порядке оформлен режим «коммерческая тайна».

 

Результаты, полученные в ходе выполнения 3 этапа, как по составу работ, так и по достигнутым показателям полностью соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и свидетельствуют о целесообразности продолжения работ по проекту.

 

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

 

 

 

Информация о выполнении проекта от «20» октября 2014 г. № 14.578.21.0067

 

В ходе выполнения проекта по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от «20» октября 2014 г. № 14.578.21.0067 в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» на этапе №4 в период с 01 января 2016 г. по 30 июня 2016 г. выполнялись следующие работы:

 

  • Разработаны, изготовлены и исследованы функциональные характеристики макетов измерительного узла и оптического преобразователя экспериментальной системы контроля наминов главного разъёма реакторов типа ВВЭР.
  • Проведённые исследования макетов показали, что они обеспечивают определение площади уплотнительной канавки главного разъёма реакторов типа ВВЭР с относительной погрешностью 3%, что превосходит требования, указанные в ТЗ на выполняемый проект.
  • Разработана методика контроля наминов. Эффективность методики заключается в возможности проведения автоматизированного контроля, что обеспечивает повышение его достоверности, а также снижение дозовой нагрузки на обслуживающий персонал АЭС.
  • Разработаны экспериментальная ИИС и программное обеспечение экспериментальной системы контроля наминов.
  • Выполнен монтаж экспериментальных систем контроля: параметров газовой среды в твэлах при их производстве; коррозионных повреждений оболочки твэлов; искривлений и скручиваний ТВС; герметичности твэлов в ТВС.
  • Разработаны программы и методики испытаний указанных экспериментальных систем.
  • Проведены испытания выше перечисленных экспериментальных систем контроля, причём экспериментальная система контроля коррозионных повреждений оболочки твэлов, была также испытана в горячих камерах на отработавшем твэле реактора БН-600.

 

Результаты испытаний показали, работоспособность созданных экспериментальных систем контроля и соответствие их своим показателям назначения, указанным в ТЗ на выполняемый проект. Как правило, показатели назначения экспериментальных систем превосходят соответствующие показатели, приведённые в ТЗ. Например, экспериментальная система контроля параметров газовой среды в твэлах при их производстве при доверительной вероятности 0,95 обеспечивает определение давление гелия в твэлах ВВЭР-400 с погрешностью 0,03 МПа, а в твэлах ВВЭР-1000 – 0,04 МПа, что превышают показатели, указанные в ТЗ проекта. Чистоту гелия с помощью разработанной системы контроля в твэлах реакторов типа БН можно определить с той же доверительной вероятностью 0,95 с погрешностью 1,7%, что также превышает показатель, указанный в ТЗ.

Подана заявка в Федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности ФГБУ «Федеральный институт промышленной собственности» на государственную регистрацию программы для ЭВМ по результатам разработки программного обеспечения для экспериментальной системы контроля наминов главного разъёма реакторов типа ВВЭР.

 

Результаты, полученные в ходе выполнения 4 этапа, как по составу работ, так и по достигнутым показателям полностью соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и свидетельствуют о целесообразности продолжения работ по проекту.

 

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчётном этапе исполненными и надлежащим образом оформленными.

64