TRAMPUS Consultancy A reaktortartly integritsa elemzsnek nyitott krdsei

TRAMPUS Consultancy A reaktortartály integritása elemzésének nyitott kérdései Dr. Trampus Péter A céltól a megvalósulásig tudományos konferencia Pécs, 2005. 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 KIc, KI Szerkezeti integritás értékelése KIc = A+B • exp [c(T-Tk)] Besugárzatlan állapotú törési szívósság referencia görbe Besugárzott állapotú törési szívósság referencia görbe Feszültségintenzitási tényező (PTS esetén) Hőmérséklet, T-Tk Kezdeti biztonsági tartalék

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

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

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 GYORS NEUTRONOK fématomok Elsődleges sugárkárosodási folyamatok (~10 -15 – 10 -12 s) rugalmas ütközés Frenkel párok rugalmatlan ütközés elmozdulás kaszkádok nukleáris reakciók diszlokáció sűrűség növekedése, diffúzió képesség növekedése Károsodás halmozódása (~10 -10 – 109 s) Mechanikai tulajdonságok változása mátrix károsodása (diszlokáció hurkok, fürtök…) mátrix precipitációs keményedése (Cu, Mn, Ni, P…) mátrix szilárdság növekedés, szívósság vesztés szemcsén belüli és szemcsehatáron történő szegregáció (P) szemcsehatár menti elridegedés

TRAMPUS Consultancy Átmeneti hőmérséklet eltolódás Hőkezelés – újra-elridegedés Hőkezelés ΔTk 1 Vízszintes eltolás Laterális eltolás Függőleges eltolás Első besugárzás Második besugárzás F 1 F 2 Fluencia

TRAMPUS Consultancy Trend görbék forrásai • Kutató reaktorban történt besugárzás (gyorsított károsodás, Φ ~ 102 – 104, „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-7 -002 -86 • Nikolaev et al. , 2002 • IAEA-TECDOC-1442, 2005

TRAMPUS Consultancy Szívós-rideg átmenet (1) Anyagminőség: 22 Ni. Mo. Cr 37 Euro Fracture Touhgness Data Base

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

TRAMPUS Consultancy A szerkezeti integritás elemzésének „globális” módszere • Eszköz: lineárisan rugalmas vagy rugalmas-képlékeny törésmechanika • Paraméterek: KIc, JIc, 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