УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ГЕРМЕТИЧНОСТІ ОБОЛОНКИ ТЕПЛОВИДЕЛЯЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Анотація

У статті показано, що в сучасних системах контролю герметичності оболонки (КГО)
тепловиділяючого елемента (ТВЕЛ) тепловиділяючої збірки ядерного реактора атомної
електростанції, застосовуються різні методи контролю, які мають характерні недоліки, які не
дозволяють визначати місцезнаходження, тип та розміри дефектів пошкодження та
руйнування на поверхні оболонки ТВЕЛ. Показано, що у всіх методах контролю, які на
сьогодні застосовуються в системах КГО ТВЕЛ, безпосередньо визначається лише активність
груп реперних радіонуклідів у теплоносії: потік нейтронів, що запізнюються, питома
активність ізотопів йоду, об'ємна активність радіоактивних благородних (інертних) газів, а не
ступінь герметичності оболонки ТВЕЛ. Виявлено, що для розрахунків оцінки критеріїв стану
поверхні матеріалу оболонки, як правило, вводяться обмеження та припущення щодо
геометричних прирощень, що призводять до наближених і неточних характеристик у
використовуваних системах КГО ТВЕЛ, оскільки не враховується структурно-фазовий стан
структури матеріалу оболонки ТВЕЛ, отже до зниження рівня надійності та безпеки при їх
експлуатації. Проаналізовано, що застосування існуючих методів контролю поверхні
матеріалу оболонки ТВЕЛ, для виявлення поверхневих та внутрішніх дефектів у вигляді
локальної неоднорідності, мікро та макропор, різноманітних тріщин, відрізняється малою
ефективністю, представляє трудомісткий процес, що вимагає додаткової обробки поверхні
матеріалу оболонки ТВЕЛ. Запропоновано в системах КГО ТВЕЛ ядерного реактора,
застосувати принципово новий метод контролю якості поверхні матеріалу оболонки ТВЕЛ, з
урахуванням сучасних наукових досягнень, на основі використання фрактально – кластерної
теорії. Обґрунтовано, що в якості основи, пропонованого методу КГО ТВЕЛ, використовувати
фрактальні властивості структури матеріалу оболонки та кількісну фрактальну величину –
фрактальну розмірність, яка дозволяє визначити ступінь розгерметизації ТВЕЛ, шляхом
визначення місцезнаходження, типу і розміру дефектів пошкодження і руйнування поверхні
оболонки ТВЕЛ. Запропоновано для реалізації та застосування фрактального методу
контролю, провести удосконалення структурно-функціональної схеми системи КГО ТВЕЛ,
шляхом впровадження інформаційно-вимірювального обчислювального модуля виявлення
дефектів, який забезпечує обробку даних та їх передачу в автоматизовану систему управління
технологічними процесами енергоблоку атомної електростанції на основі розроблених етапів
алгоритму фрактального методу, у яких визначено послідовність виконання вимірювальних та
обчислювальних операцій з розрахунку показників фрактальної розмірності, для встановлення
місця, типу та розміру дефекту на аксіальних сегментах висоти ТВЕЛ.