ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА, МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ.

Ефремова Н. В., Балакшина М. А.

СарФТИ, г. Саров


Проблема обеспечения безопасности при утилизации и хранении отработанного ядерного топлива являются ключевыми для развития современной атомной энергетики. Одним из важных вопросов является утилизация и хранение отработанного ядерного топлива. В мире накоплено около  1 млн. тонн ядерных отходов и отработанного топлива, из них 470 тонн в США и 430 тонн в России.

Для транспортирования отработанного ядерного топлива, в настоящее время, в России используются транспортные упаковочные комплекты (ТУК), представляющие собой цельнометаллические конструкции. За рубежом для аналогичных целей используются также цельнометаллические контейнеры, изготовленные из стали или высокопрочного чугуна, и контейнеры, выполненные на основе металлобетонных конструкций. Кроме того, для перевозки радиоактивных источников и отработавших ТВЭЛов отдельных реакторов используются контейнеры с экологической защитой из обедненного урана.

За 50 лет существования ядерной отрасли нигде в мире не было ни одного случая утечек при перевозке ядерного топлива. Однако используемые в настоящее время серийные ТУК, разработанные около 20 лет назад, морально и физически изнашиваются. Срок службы этих контейнеров истекает к 2005 году.

Для исследования кинетики разрушения (зарождение и развитие трещин), а также исследования пластической деформации широкое применение находит  метод акустической эмиссии (АЭ), основанный на регистрации и анализе параметров акустических сигналов при пластической деформации и росте трещины в объекте контроля. Метод АЭ применялся при исследовании процесса разрушения прочного сверхтяжелого бетона после тепловых и радиационных воздействий. Проведенные исследования позволили использовать сверхтяжелый бетон в металлобетонном контейнере, предназначенном для длительного хранения и транспортировки  отработанного ядерного топлива с подводных лодок, снятых с вооружения. Этот контейнер носит название «изделие ТУК МБК-ВМФ». Для утилизации топлива со 180 подлодок, списанных на Северном и Тихоокеанском флотах, потребуется 350-400 таких емкостей. Первые 12 контейнеров уже изготовлены в 2000 г. на Петербургском АО «Ижорские Заводы».

Метод АЭ целесообразно использовать для оценки состояния ТУКов  как на этапе опытно-конструкторской отработки, так и в процессе эксплуатации.

В процессе эксплуатации ТУКов для осуществления локализации Источников АЭ целесообразно использовать многоканальные АЭ-регистрирующие комплексы (число каналов десятки — сотни) с определением координат каждого источника АЭ. Изменения его информативных характеристик (амплитуда, интенсивность и др.) позволят:

Перед проведением АЭ-контроля на работающем оборудовании желательно проведение предварительных исследований в лабораторных условиях на образцах с целью установления корреляции дефектов, например, площадь раскрытия трещины. Это позволит повысить достоверность АЭ контроля при оценке степени опасности каждого локализованного в ходе контроля на работающем оборудовании источника АЭ.