Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


Методы оценки остаточного ресурса оборудования ЯЭУ при различных стратегиях эксплуатации

Соколов C.B., Антонов А.В.

Обнинский государственный технический университет
атомной энергетики

В настоящее время ряд энергоблоков атомных станций (АЭС) либо выработал назначенный ресурс, либо близок к этому. В связи с этим, проблема обоснования возможности продления срока службы оборудования ядерных энергетических установок (ЯЭУ) особенно важна в наши дни. Большим числом исследований установлено, что продление сроков службы энергоблоков АЭС при частичной замене и ремонте оборудования становится экономически и технически целесообразным способом повышения потенциала ядерной энергетики. Однако при этом необходимо выполнить тщательный анализ факторов, влияющих на безопасность и долговечность оборудования АЭС для каждого конкретного энергоблока.

Таким образом, актуальным вопросом становится разработка и исследование методических вопросов оценки ресурсных характеристик оборудования энергоблоков АС на период как нормативного, так и дополнительного срока их эксплуатации.

По данной проблеме можно выделить целый ряд работ таких авторов как Р. Барлоу, Ф. Прошана, Ф. Байхельта, П. Франкена,
В. Острейковского.

В работе рассматриваются подходы к оценке остаточного ресурса как невосстанавливаемых, так и восстанавливаемых элементов ЯЭУ.

Так для невосстанавливаемых элементов используется расчет математического ожидания остаточного ресурса и остаточного гамма-процентного ресурса (ГПР) элементов и системы. Гамма-процентный ресурс T– это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с назначенной вероятностью , выраженной в процентах.

Величину остаточного ресурса можно определить как математическое ожидание случайной величины

(1)

Можно получить следующую нижнюю оценку ГПР объекта, имеющего ВФИ (возрастающая функция интенсивности) распределение наработки для случая когда ГПР исчерпан, т.е. :

(2)

где Т – средний ресурс.

В случае восстанавливаемых элементов рассматривается простейшая модель ремонта: после каждого отказа система приводится в исправное состояние за пренебрежимо короткое время и тотчас же возвращается в рабочее состояние. Эта модель представляет собой хорошее приближение, прежде всего, для той практической ситуации, когда имеются резервные системы одного типа (такие, как заменяемые блоки, запасные части) и приведение в исправное состояние означает полную замену отказавшей системы.

Математическое ожидание прямого остаточного времени (остаточного ресурса) в этом случае определяется как

.                                              (3)

Здесь ,    (4)

где под знаком суммы стоит свертка функций распределения

.                                       (5)

В более общем случае необходимо рассмотреть альтернирующие процессы восстановления.

Для альтернирующих процессов средние значения 0- и 1-восстановлений на интервале задаются следующими функциями восстановления

,                                     (6)

.                                              (7)

Таким образом, учитывая (7), выражение для математического ожидания прямого остаточного времени в этом случае будет

.                           (8)

Прямые вычисления величин (3) и (8), вообще говоря, невозможны или сопряжены с существенными затруднениями и даже в простейших случаях их приходится выполнять с помощью численных методов.

Описанная выше методика применялась в расчетах остаточного оборудования подсистем СУЗ на Смоленской и Балаковской АЭС. В качестве исходной информации использовались статистические данные по отказам электромеханического оборудования СУЗ 1-й очереди.

Литература

1.        Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. –М.: Советское радио, 1969. - 488с.

2.        Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности. –М.: Наука, 1984. - 328с.

3.        Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. – М.: Радио и связь, 1988. - 357с.

4.        Кокс Д., Смит В. Теория восстановления. Перевод с английского, под редакцией Ю.К. Беляева. – М.: Советское радио, 1967. - 396с.