AtomInfo.Ru


Целостность теплообменных труб вертикальных и горизонтальных парогенераторов

Владимир Бергункер, ОКБ Гидропресс, ОПУБЛИКОВАНО 20.06.2010

В мае в Подольске состоялся восьмой международный семинар по горизонтальным парогенераторам. С любезного разрешения организаторов и автора, электронное издание AtomInfo.Ru публикует доклад, который представил на семинаре Владимир Дмитриевич БЕРГУНКЕР (ОКБ "Гидропресс").

Полное название доклада - "Целостность теплообменных труб вертикальных и горизонтальных парогенераторов (сравнительный анализ, часть 2)". Первая часть доклада была представлена на седьмом семинаре по горизонтальным ПГ и доступна по этой ссылке.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПОСЛЕ ФОТО

Владимир Бергункер

Владимир Бергункер

Введение

Прошло четыре года после публикации первой части [1]. Многое изменилось в мире и в атомной энергетике. Кризис не остановил пока ядерный ренессанс. Серьёзные изменения происходят на ядерном рынке.

Прошедшие годы, особенно 2009 год, были очень непростым для атомной энергетики США и Франции. Неожиданно резкими оказались реакции регулирующих ведомств на новые проекты АЭС, разработанные в этих странах. NRC США предъявила претензии к проходящему повторную сертификацию проекту AP-1000.

К проекту EPR претензии были предъявлены совместно регулирующими органами трёх стран (STUK - Финляндия, HSE - Великобритания, и ASN - Франция).

Но и эксплуатация АЭС прежних проектов неоднократно давала поводы для беспокойства, в том числе - из-за новых проблем на парогенераторах. Имели место течи труб, массовые глушения труб, продолжались замены парогенераторов, обнаружен новый механизм деградации металла теплообменных труб.

1. Ситуация на горизонтальных ПГ

В настоящее время в горизонтальных парогенераторах (ГПГ) по-прежнему вызывают озабоченность две проблемы: дефекты в сварном шве 111 и дефекты теплообменных труб. Следует напомнить, что на вертикальных парогенераторах (ВПГ) аналогичные проблемы имеют существенно больший масштаб [2,3].

В мировой практике принято судить о состоянии дел с теплообменными трубами парогенераторов (ПГ) по количеству глушений.

На 150 действующих ПГВ-440 (5600×150=840000 труб) заглушено менее 10500 теплообменных труб (ТОТ), на 112 действующих ПГВ-1000 (11000×112=1232000 ТОТ) - тоже около 10500 ТОТ. Всего на ГПГ заглушено около 21000 ТОТ. Это почти на порядок меньше, чем на ВПГ.

Среди ГПГ шесть старейших в мире ПГ - на НВАЭС-3. Им 38 лет.

В таблице 1 приведен список старейших АЭС с PWR, выведенных из эксплуатации (использованы данные базы данных МАГАТЭ "PRIS").

Таблица 1. Данные о старейших АЭС с PWR мира, выведенных из эксплуатации.

АЭС
Страна
Фирма
Nэл., МВт
Дата пуска
Дата останова
SHIPPINGPORT
США
WH
60
26.05.1958
01.10.1982
YANKEE NPS
США
WH
167
01.07.1961
01.10.1991
INDIAN POINT-1
США
B&W
257
01.10.1962
31.10.1974
BR-3
Бельгия
WH
11
10.10.1962
30.06.1987
NOVOVORONEZH-1
Россия
ГП
197
31.12.1964
16.02.1988
ENRICO FERMI (TRINO)
Италия
WH
260
01.01.1965
01.07.1990
RHEINSBERG (KKR)
Германия
ГП
62
11.10.1966
01.06.1990
SAXTON
США
GE
3
01.03.1967
01.05.1972
CHOOZ-A (ARDENNES)
Франция
A/F/W
310
15.04.1967
30.10.1991
SAN ONOFRE-1
США
WH
436
01.01.1968
30.11.1992
HADDAM NECK
США
WH
560
01.01.1968
05.12.1996
OBRIGHEIM (KWO)
Германия
SIEM,KWU
340
31.03.1969
11.05.2005
JOSE CABRERA-1 (ZORITA)
Испания
WH
141
13.08.1969
30.04.2006
NOVOVORONEZH-2
Россия
ГП
336
14.04.1970
29.08.1990
STADE (KKS)
Германия
KWU
640
19.05.1972
14.11.2003
MAINE YANKEE
США
CE
860
28.12.1972
01.08.1997
ZION-1
США
WH
1040
31.12.1973
01.01.1998
GREIFSWALD-1 (KGR 1)
Германия
ГП
408
12.07.1974
14.02.1990
ZION-2
США
WH
1040
17.09.1974
01.01.1998
KOZLODUY-1
Болгария
ГП
408
28.10.1974
31.12.2002
GREIFSWALD-2 (KGR 2)
Германия
ГП
408
16.04.1975
14.02.1990
RANCHO SECO-1
США
B&W
873
17.04.1975
07.06.1989

Жирным шрифтом выделенные АЭС остановлены по техническим причинам (в основном - из-за массовых дефектов ТОТ ПГ), не отработав 30 лет. Две из них - "тысячники" и две - "почтитысячники". Еще один тысячник (АЭС "Trojan"), пущенный в 1976 (почему и не вошел в список), остановлен в 1992 - по тем же причинам.

Более 30 лет отработала АЭС "Obrigheim" (Германия) - 36 лет, однопетлевая (!) АЭС "Jose Cabrera" (Испания) - 37 лет, АЭС "Stade" (Германия) - 31 год.

Три российских блока (из этого списка - пущенных до 1976 года) остановлены по политическим причинам.

В таблице 2 приведен список старейших действующих ныне АЭС.

Таблица 2. Старейшие действующие АЭС с PWR.

АЭС
Страна
Фирма
Дата пуска
КИУМ
Замена крышек
Замена ПГ
BEZNAU-1
Швейцария
WH
01.09.1969
83,54
2007
1993
R.E. GINNA
США
WH
01.07.1970
82,60
2003
1996
MIHAMA-1
Япония
WH
28.11.1970
51,93
2001
1996
POINT BEACH-1
США
WH
21.12.1970
78,26
2005
1983
H.B. ROBINSON-2
США
WH
07.03.1971
76,58
2005
1984
BEZNAU-2
Швейцария
WH
01.12.1971
87,54
-
1999
PALISADES
США
CE
31.12.1971
65,52
-
1990
NOVOVORONEZH-3
Россия
ГП
29.06.1972
70,83
Не было
Не было
MIHAMA-2
Япония
WH
25.07.1972
61,43
2000
1994
POINT BEACH-2
США
WH
01.10.1972
82,19
2005
1996
TURKEY POINT-3
США
WH
14.12.1972
73,30
2004
1981
SURRY-1
США
WH
22.12.1972
72,95
2003
1981
NOVOVORONEZH-4
Россия
ГП
24.03.1973
76,94
Не было
Не было
SURRY-2
США
WH
01.05.1973
73,68
2003
1980
OCONEE-1
США
B&W
15.07.1973
76,30
2003
2003
TURKEY POINT-4
США
WH
07.09.1973
74,17
2005
1982
FORT CALHOUN-1
США
CE
26.09.1973
75,77
2006
2006
BORSSELE
Нидерланды
S/KWU
26.10.1973
83,55
-
Не было
PRAIRIE ISLAND-1
США
WH
16.12.1973
85,23
2007
2004
KOLA-1
Россия
ГП
28.12.1973
65,55
Не было
Не было
KEWAUNEE
США
WH
16.06.1974
82,75
2004
2001
INDIAN POINT-2
США
WH
01.08.1974
70,15
-
2000
THREE MILE ISLAND-1
США
B&W
02.09.1974
72,40
2003
2009
OCONEE-2
США
B&W
09.09.1974
78,72
2004
2004
TAKAHAMA-1
Япония
WH/MHI
14.11.1974
68,89
1996
1996
OCONEE-3
США
B&W
16.12.1974
78,34
2003
2005
ARKANSAS ONE-1
США
B&W
19.12.1974
74,53
2005
2005
PRAIRIE ISLAND-2
США
WH
21.12.1974
87,54
2005
2013
DOEL-1
Бельгия
ACECOWEN
15.02.1975
85,71
-
2009
KOLA-2
Россия
ГП
21.02.1975
66,95
Не было
Не было
BIBLIS-A (KWB A)
ФРГ
KWU
26.02.1975
69,11
Не было
Не было
RINGHALS-2
Швеция
WH
01.05.1975
68,31
1996
1989

Из этих старейших 32 блоков (пуск до середины 1975 года) только 4 - ВВЭР с ГПГ.

Но на всех (!) этих блоках, кроме блоков, построенных по российским и немецким проектам, проведена замена ПГ (на одной АЭС США она запланирована на 2013 год). И почти на всех - замена крышек реакторов.

Из таблицы следует, что старейшие ВПГ (немецкого проекта) стоят в Нидерландах на АЭС "Borssele". Они "моложе" не только ПГ блока №3 НВАЭС, но и ПГ блока №4 НВАЭС, и только на 2 месяца старше ПГ блока №1 Кольской АЭС. Однако в канадской статье 2009 года [4] именно эти два ПГ немецкого проекта названы старейшими в мире.

О том, сколь плохо наши зарубежные коллеги и конкуренты информированы о горизонтальных парогенераторах, можно понять из ещё одного примера. В размещённой на сайте World Nuclear Association статье [5], посвящённой российским блокам в Китае, сказано: "Из-за глушений труб на ПГ блока №1 мощность упала на 2%". Это заявление - дезинформация, рождённая незнанием. Блок №1 работает на проектной мощности.

На ГПГ никогда не отмечалось снижений мощности, связанных с глушениями теплообменных труб или с загрязнениями их, что характерно для ВПГ. Это принципиальное преимущество ГПГ перед ВПГ.

Ещё одно важнейшее принципиальное преимущество ГПГ - саморегулирующаяся гидродинамика движения воды и пара во втором контуре.

Сравнительному анализу ГПГ и ВПГ посвящена работа [6]. В ней рассмотрен ещё целый ряд преимуществ ГПГ.

Важно отметить, что преимущества ГПГ вызывают интерес у конкурентов, последний этому пример - намерение использовать ГПГ в проекте канадского (фирма SNC-Lavalin Nuclear Inc.) высокотемпературного реактора [7].

Ранее в [1] упоминалось о разработке для ВМФ США "новой концепции парогенератора". В конце 2007 году появилась работа M. Ragheb, профессора университета University of Illinois

Фрагмент из описания ПГ РУ S9G приводится ниже:

Перевод:

Новый ПГ даст большую гибкость при проектировании и сниженную стоимость изготовления из-за меньшего размера, пространственной ориентации и повышенной тепловой эффективности, что снижает требования к расходу теплоносителя.

Следует ли упоминание о "пространственной ориентации" в новой концепции понимать, как возврат к ГПГ на АПЛ США? Время покажет…

2. Ситуация на вертикальных ПГ.

2.1 Франция

В 2008 - 2009 году произошли важные события в атомной энергетике Франции. Вышел из состава AREVA немецкий Siemens. Вступил в действие новый закон (Law of 13 June 2006 on Transparency and Safety in the Nuclear Field (TSN Law)), требовавший достижения европейского уровня открытости в атомной отрасли. Усилилась критика EDF со стороны общественности [8,9,10], заметно возросла роль регулирующего органа - ASN.

ASN принял целый важных решений, опубликовав их не только на французском, но и на английском языке. В информационном материале [11], обобщающем регулирующую деятельность, ASN касается и проблем парогенераторов.

Приведенный ниже абзац относится к заключительной его части (Vibratory fatigue: primary /secondary leakage in France (Fessenheim NPP):

"On 24 April 2008, awaiting the results of these new studies and as a precaution, ASN asked EDF to plug all the tubes with anomaly of their support frame before the 30 September 2008. This measure concerns all steam generators affected by this anomaly and represents 3000 tubes on 900 MWe reactors, 12000 tubes on 1300 MWe reactors and a few ones on 1450 MWe reactors. Moreover, ASN asked EDF to reinforce the dispositions implemented to detect tube leakage at the earliest."

Перевод:

"24 апреля 2008 года… ASN предложил EDF заглушить все трубы с аномалиями в зоне их опор до 30 сентября 2008 года. Эта мера касается всех парогенераторов, подвергшихся действию этой аномалии, и составит 3000 труб на ПГ РУ 900- мегаваттных серий, 12000 труб на ПГ РУ 1300- мегаваттной серии и нескольких труб на ПГ РУ 1450- мегаваттной серии. Кроме того, ASN предложил EDF интенсифицировать работы на правленые на обнаружение течей труб как можно раньше после их возникновения".

На 134 ПГ (около 600000 труб) Франции только по этому предложению ASN в 2008 году было заглушено 15000 труб (2,5%).

По действующей во Франции программе замен тяжёлого оборудования формально осталось заменить 12 ПГ. Сведения о количествах заглушенных ТОТ с 1998 года (14500 на 63 ПГ) обновить не удалось. Высокая степень закрытости информации в ядерной области была характерна для этой страны.

Упомянутый выше закон об обеспечении открытости и прозрачности информации о состоянии объектов ядерной энергетики уже дал некоторые результаты. В феврале 2009 выявились факты выпадения заглушек [12]. По невыясненным пока до конца причинам в сентябре-октябре 2009 года одновременно находились в остановленном состоянии 16 блоков из 58. Ряд блоков работал на пониженной мощности [13]. И главная причина - парогенераторы!

Заслуживает внимания письмо ASN к EDF от 1-го июля 2009 года [14], касающееся требований ASN в связи с намерением EDF продлить сроки эксплуатации 900- мегаваттных блоков. После 8 страниц требований по 20 вопросам только две фразы заключения. Примечательна стилистика первой фразы: "… не ставя под сомнение способность EDF обеспечить безопасную эксплуатацию реакторов, ASN отмечает…".

Вопрос о причинах такого обострения ситуации на ПГ АЭС Франции заслуживает отдельного анализа. Основной причиной в [13,15] называется новый механизм деградации - "Clogging" (забивание дистанционирующих решеток), что приводило к увеличению скоростей потока и к интенсификации виброизноса. Но упоминаются и проблемы в отработке режима химических промывок, выпадения заглушек и другие.

На состоявшемся в июне 2009 ещё одном совещании экспертов МАГАТЭ, посвященном проблемам старения ПГ, с двумя докладами [16,17], касающимися роли конструкции, материалов и ВХР в ПГ, выступил F. Roumiguire из AREVA NP Gmbh (ex-Siemens-KWU). Проведен анализ и сравнение французских ПГ с немецкими.

В одном из докладов, рассматривая роль конструкции и материалов в эксплуатации ПГ, автор развивает базовую философию, примененную на немецких ПГ, имеющих "наилучшую коррозионную историю среди всех ПГ мира".

Самые старые французские ПГ стоят на АЭС "Fessenheim-2" (с 1978 года). Замена запланирована на 2011 год. Именно на одном из ПГ этого блока была течь трубы в 2008 году [15].

В ноябре 2009 года во Франции прошло официальное открытие нового исследовательского центра - MAI - Института старения материалов при EDF. Неофициально он существовал ранее (с января 2008 года). На сайте EDF помещены доклады конференции, проведенной MAI в ноябре 2008 года. Сам факт создания этого института подчеркивает сложность и важность проблем, возникших не только на французских ВПГ, но в других элементах оборудования.

2.2 США и остальной мир

В таблице 3 приведены самые последние данные о заменах парогенераторов на АЭС с PWR (в таблицу включены и данные по ПГ Франции). Анализируя эту таблицу, следует иметь в виду, что все вошедшие в строй новые АЭС с ВПГ имеют ПГ с ТОТ из сплава 690ТТ.

Таблица 3. Замены ВПГиз-за проблем с ТОТ из сплава 600 МА.

Параметр
ВПГ США
ВПГ Франции
ВПГ Японии
Прочие
Всего ПГ
209
198
68
175
ПГ с 600МА
176
63
29
59
ПГ с 600ТТ
33
111
20
31
ПГ с 690ТТ
0
24
19
26
ПГ с 800 NG
0
0
0
59
Всего заменены
148
51
29
56
Заменены на ПГ с 600ТТ
25
0
0
0
Заменены на ПГ из 690ТТ
120
51
29
26
Заменены на ПГ из 600МА
3
0
0
0
Заменены на ПГ из 800NG
0
0
0
10

На 148 замененных ВПГ США заглушено более 100000 труб. По данным [18] (статья вышла в 1996 году) "на 1994 год в мире на ПГ было заглушено более 100000 труб". В [19] (статья канадских авторов опубликована в конце 2009 года, американские специалисты не любят приводить такие данные) - приведена цифра, взятая из базы данных EPRI (в которую не входят ПГ российских и немецких проектов) за период 1971-1996 годы - 143095 труб. Там же приведена и ещё одна любопытная цифра - на ПГ с ТОТ из сплава 600МА темп глушения в среднем составляет 0,3% в год. На основании этих данных можно уверенно утверждать, что на замененных ВПГ было заглушено более 150000 труб.

На 61 ВПГ США (с трубами из сплава 600ТТ) в 2009 году количество глушений перешло рубеж 2000 ТОТ (2346 ТОТ). На 50 ВПГ Японии, Кореи и Испании (данные на 2004 год) - более 2650 ТОТ. И нет данных по почти 90 ПГ Франции (до 2008 года) и ЮАР.

С учетом данных о глушениях во Франции - можно утверждать, что на почти 200 ВПГ с ТОТ из сплава 600ТТ заглушено более 20000 ТОТ.

На 124 новых ПГ (с трубами из сплава 690 ТТ) в США в 2009 году количество глушений перешло рубеж 1000 ТОТ (1133 ТОТ).

На остающихся в эксплуатации 21 старых ПГ США (из них 8 заменяются в 2009) заглушено 7229 ТОТ. Это лучшие парогенераторы с трубами из сплава 600 МА.

Последние 13 старых ПГ США находятся на 5 блоках: Beaver Valley-2 (замена - в 2017 году) - 3 штуки, Davis Besse-1 (замена в 2014 году) - 2 штуки, Prairie Island-2 (замена в 2013 году)- 2 штуки, Sequoyah-2 (замена в 2012 году) - 4 штуки, и Waterford-3 (замена в 2011 году) - 2 штуки. И это почти всё для США.

Осталась еще АЭС "Palisades", на которой в 1990 году заменили ПГ с ТОТ из сплава 600МА на ПГ с ТОТ из сплава 600МА! На двух ПГ (с 8219 ТОТ) этого блока заглушено на апрель 2009 года 434+393 ТОТ.

В 2009 году заменены ПГ на АЭС "Angra-1" (работали с 1984 года) в Бразилии. В "остальном мире" осталось заменить 3 ПГ на АЭС "Ringhals-4" (Швеция, работают с 1982 года). Замена запланирована на 2011 год.

2.3 Парогенераторы АЭС с PHWR

Большое количества ВПГ установлено на АЭС с PHWR. Их больше 250 штук. Ранее они не рассматривались по формальным причинам (не PWR) и отсутствия информации. Но история ПГ Канады (и построенных по канадским проектам АЭС в Корее, Аргентине, Румынии и некоторых других странах) интересна. Следует отметить, что в Аргентине имеются еще две АЭС с РУ PHWR корпусного типа (РУ канадских проектов - канального типа), спроектированные фирмой "Siemens-KWU"! На них - по два ПГ!

В Канаде эксплуатируются 136 парогенераторов, в Индии 72 штуки, в Корее - 24, в Румынии - 8, в Китае - 12. На 64 ПГ для ТОТ использован сплав 600МА, на 80 - сплав М400 (медно-никелевый сплав с 30% меди!). На всех остальных ПГ для ТОТ использован сплав I800. Подробная информация о последних приведена в [20]. Количество заглушенных труб на ПГ (за пределами Канады) с ТОТ из сплава I800 (по неполным данным) - 909 штук.

Точно известно о замене 16 ПГ на АЭС "Bruce-1", "Bruce-2" (планировалась на 2005-2006 годы, началась в 2008 году). Планируется замена еще 16 ПГ на АЭС "Bruce-3", "Bruce-4".

Самые старые 6 ПГ (с 8130 - по 1355 в каждом ПГ - трубами из сплава М400) продолжают эксплуатироваться на АЭС "KANUPP" в Пакистане. За 38 лет заглушено 188 ТОТ [21].

2.4 Общие проблемы ВПГ

Кроме проблем с теплообменными трубами, имеют место проблемы дефектов в зоне сварных швов приварки ПГ к ГЦТ, проблемы целостности разделительных перегородок камер входа и выхода воды первого контура (она тоже выполнена с использованием сплава 600МА), дефектов в дренажных патрубков ПГ, проблемы раскрепления гибовых зон трубных пучков, проблемы целостности дистанционирующих элементов, проблемы, связанные с выпадением заглушек.

3. Выбор материалов

Сплав 600МА уходит из парогенераторов вместе с самими парогенераторами, но проблемы, связанные с ним, остаются. Этот материал широко использовался во многих элементах первого контура. Избавляются от него во всем мире тем же путем - заменяя оборудование. Подробно этот вопрос рассмотрен в [2,3], новое в этой области - только рост количества и номенклатуры замен.

В 2009 году прошло совещание под эгидой МАГАТЭ по заменам тяжёлого оборудования [22]. Представительство ВВЭР на этом совещании было минимальным.

Доклад от Болгарии был посвящен планам реконструкции полярного крана для возможной замены ПГ на АЭС "Козлодуй". А по PWR - 15 докладов - все виды вскрытия контейнментов, мощнейшие краны и транспортеры, различные варианты и технологии вырезки ПГ (целиком, с разрезкой на две части, с разрезкой на четыре части), элементов ГЦТ, КД, извлечение старых и втаскивание новых ПГ, крышек реакторов и т.п.

Приводится множество цветных фотографий. На рисунке 1 приведен фрагмент презентации фирмы SGT [23]. Он иллюстрирует вскрытие контейнмента. "Нет двух похожих", - констатируют авторы.

Рис.1. Вскрытие контейнмента - обязательная процедура при заменах оборудования.

У индустрии замен есть свои лидеры, свои рекорды и поводы для гордости. И всё это - результат ошибки в выборе материала, сделанной почти 50 лет назад.

Пришедший на смену сплаву 600МА (для ТОТ ПГ) сплав 600ТТ почти 20 лет не давал поводов для беспокойства. Ещё несколько лет назад специалисты США не признавали фактов коррозии ТОТ ПГ из этого сплава.

Но и его время проходит. Первым его применил для труб ПГ, как и сплав 600МА, "Westinghouse" в 1980 году. А уже в 1988 году он же начал применять для труб ПГ сплав 690ТТ. За это время в США успели изготовить 58 ПГ с трубами из сплава 600ТТ. В начавшей серийное строительство АЭС Франции было изготовлено более 120 ПГ (ими оснастили часть блоков первых серий и все 20 блоков с реакторами мощностью 1300 МВт, а также несколько блоков за рубежом - в Корее и ЮАР).

Запланированы первые замены ПГ с трубами из сплава 600ТТ - 6ПГ модели WF51B на блоках "Ulchin-1" и "Ulchin-2" в Корее (2011-2012 годы) [24] и 6ПГ той же модели WF51B на блоках "Koeberg-1" и "Koeberg -2" в ЮАР (2014-2015 годы) [25].

Важно отметить, что на всех этих блоках стоят парогенераторы, изготовленные во Франции! В самой Франции ПГ этой модели около 30 штук (все с ТОТ из сплава 600ТТ) - все на 900-МВтных РУ последней серии CP2.

Объявлено о планах замен ПГ с ТОТ из сплава 600ТТ и в самой Франции [26] - первым будет блок мощностью 1300 МВт "Paluel-2" - в 2015 году (ПГ модели "68/19"- их 80 штук). Во всём же мире ПГ с трубами из сплава 600ТТ более 220 штук.

В работе сотрудников AREVA [27] сплав 600ТТ "обвинён" в непредсказуемости коррозионного поведения (Alloy 600TT heats exhibiting a more widespread susceptibility than 600 MA ones, ranging from no susceptibility to "as susceptible as 600 MA", they induce a more difficult damage prediction than for 600 MA tubes containing components), "колеблется от нечувствительности до чувствительности "как у 600МА"".

ПГ с трубами из сплава 690ТТ показывают хорошие результаты. Коррозионных повреждений не отмечено. Пока. Ведь до 2002 года в США не было отмечено их и на трубах из сплава 600ТТ. Сомнения в способности этого материала обеспечить проектный срок службы ПГ, как отмечалось ещё в [2], остаются.

Сплав Alloy 800 в ПГ для PWR тоже показывает хорошие результаты. Данные имеются только на 2000 год: на 78 ПГ с 330000 труб было заглушено 1548 ТОТ (0,42%).

Нельзя не отметить, однако, что пришло время замен ПГ с ТОТ из сплава Alloy 800 - в 2012 году планируется заменить ПГ на аргентинской АЭС "Embalse" (PHWR) [28]. Хотя причиной замены стали на этот раз не ТОТ, а катастрофическая деградация дистанционирующих элементов и элементов сепаратора. Фрагмент презентации из [28], иллюстрирующий эти причины приведен на рис.2.

Рис. 2. Деградация дистанционирующих элементов на ПГ АЭС "Embalse".

Но дело не только в материалах. Тот факт, что заменяются ПГ с ТОТ из сплава 600ТТ только французских проектов, а в США, где они появились раньше, замены по утверждению специалистов США не планируются, свидетельствует, что причиной этого могут быть три фактора, которые могут действовать и одновременно:

  • конструкция французских ПГ менее удачна, чем конструкция ПГ США;
  • качество металла труб французских ПГ иное, чем труб ПГ США;
  • водный режим существенно различен.

Таким образом, к "базовой концепции", изложенной в [16], вынужденно добавлен ещё один фактор. Это позволяет объяснить различную динамику деградации ПГ с ТОТ из сплава 600ТТ, спроектированных и изготовленных в разных странах.

На фоне всех проблем ВПГ ситуация на ГПГ выглядит несомненно предпочтительной. Конструкция ГПГ такова, что большинство проблем, имеющих место в ВПГ, принципиально не могут реализоваться. Материал - не идеален, но имеет почти сорокалетний положительный опыт эксплуатации.

Такое сочетание позволило достигнуть существенно лучшей ситуации с целостностью теплообменных труб, даже не включая все резервы для улучшения водно-химического режима (например, замену оборудования водно-питательного тракта, в котором на большинстве РУ с ВВЭР еще остается медесодержащее оборудование, а трубопроводы - из простой углеродистой стали).

Высказывают мнение, что имеющиеся существенные различия в критериях глушения существенно влияют на статистику глушений. Но низкая величина критерия глушения на ВПГ - это, прежде всего, следствие малых толщин стенок ТОТ. Это преимущество конструкции.

Отсутствие окружных трещин - это преимущество, обеспечиваемое конструкцией. Отсутствие коррозии со стороны первого контура - это результат выбора материала. Невозможность реализации в ГПГ таких механизмов деградации труб, как "denting", "fouling" и новый французский "clogging" - это опять преимущества конструкции.

Более толстостенные трубы - это еще и повышенная безопасность: 13 разрывов труб на ВПГ, и ни одного - на ГПГ. Нет на ГПГ и проблем в зоне заделки труб в трубные доски - они в ГПГ вертикальные. Странно, но при низких критериях глушениях, допустимый уровень течи ГПГ (4,5 л/ч) почти на порядок меньше принятого на ВПГ (около 25 л/ч).

Не только в парогенераторах использовался сплав 600МА. Схемами расположения его в элементах РУ сопровождаются почти все публикации по проблеме замен оборудования. На рисунке 3 приведена схема из [29].

Рис. 3. Схема расположения зон со сплавом 600МА.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра рисунка.

И везде дефекты и замены. При заменах и ремонтах, в подавляющем большинстве случаев используется сплав 690ТТ и сварочные сплавы 52/152.

Однако в новых проектах от этого сплава незаметно уходят, сомневаясь в нем. Например, в докладе EDF [30] заявляется, что сомнений в сплаве 690TT нет, а что касается сварных швов со сварочными материалами на его основе (сплавы 52/152) - необходимы некоторые предосторожности ("Some precaution needed for 52/152 welds").

В докладе фирмы "Mitsubishi" приводится детальной перечень "улучшений" для различных заменяемых элементов РУ (в области материалов, как правило, сводящихся к замене сплава 600 на сплав 690). Но для компенсатора давления материал втулок нагревательных элементов нагревательных меняется на сталь 316 [31].

Незаметно изменили материал в перемещенных с днища на крышку реактора патрубках КИП разработчики AP-1000 - нержавеющая сталь 304. [32]

Переоцениваются, как видно, и некоторые традиционные конструкторские решения: разработчики AP-1000 и EPR убрали с днищ корпусов реакторов все проходки (традиционно бывшие ранее у реакторов "Westinghouse" и Франции в днищах) для патрубков КИП (bottom mounted instruments).

Есть и другие аналогичные факты. Российские и немецкие технические решения привлекают всё большее внимание конкурентов.

Заключение

Сравнение ВПГ и ГПГ с учётом новых данных, фактов и тенденций позволяет утверждать, что выбранная в России концепция обладает существенными преимуществами по сравнению с используемыми во всем остальном мире ВПГ.

Эти преимущества определяются, прежде всего, хорошей конструкцией ГПГ, а также использованием материалов, удачно вписавшихся в конструкцию. Хорошо известны (и реализуются) для ГПГ и резервы, позволяющие существенно повысить качество эксплуатации ГПГ.

Опыт эксплуатации ГПГ, приближающийся к 40 годам, позволяет надёжно обосновывать новые проекты, рассматривая новые материалы, при необходимости, как опцию, которую могут выбирать заказчики.

Список литературы

1. Бергункер В.Д. Целостность теплообменных труб вертикальных и горизонтальных парогенераторов (сравнительный анализ), 7-ой международный семинар по горизонтальным ПГ, Подольск, 2006

2. Бергункер В.Д. Проблемы выбора материалов для РУ с PWR, 5-я МНТК " Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР", Подольск, 2007

3. Heavy component replacement in nuclear power plants : experience and guidelines, Vienna : International Atomic Energy Agency, 2008

4. Romney B. Duffey and Robert L. Tapping, Predicting Steam Generator Tube Failures, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada5. Nuclear Power in China, http://www.world-nuclear.org/info/inf63.html, 2009

6. Трунов Н.Б, Лукасевич Б.И., Веселов Д.О, Драгунов Ю.Г., Парогенераторы- горизонтальные или вертикальные (каким быть парогенератору АЭС с ВВЭР), Атомная энергия, т.105, вып.3, стр.127-135, Москва, 2008

7 J. Smith, R. Hart, L. Lazic, Development of a Nuclear Steam Generator System for Gas Cooled Reactors for Application in Oil Sands Extraction, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada

8. Yves MARIGNAC, Nuclear power, the great illusion Promises, setbacks and threats, October 2008, Global Chance, Paris

9. Mycle Schneider, Nuclear Power in France. Beyond the Myth, Commissioned by the Greens-EFA Group in the European Parliament, December 2008

10. Mycle Schneider, Nuclear France Abroad. History, Status and Prospects of French Nuclear Activities in Foreign Countries, Paris, May 2009

11. Regulatory Activities Concerning Nuclear Safety and Radiation Protection. Recent Developments in FRANCE, ASN, Paris, 1st October 2008

12. Note d'information du 17 juin 2008 actualisee le 25 fevrier 2009. Anomalie suite a des operations de bouchage sur des tubes de generateur de vapeur, EDF, Paris, 3 Mars 2009

13. Herve Bodineau, Thierry Sollier, Tube support plate clogging up of French PWR steam generators, EUROSAFE Forum, Paris, November 2008

14. EDF's pressurised-water nuclear reactors (PWR) ASN's position on the generic aspects for the extension of the operating lifetime of 900-MWe reactors after the third decennial visit, ASN Letter to EDF № DEP-PRES-0077-2009, Paris, l July 2009

15. Thierry Sollier, Marc Le Calvar, Francois Balestreri, Frederic Mermaz, Recent safety issues concerning steam generators in France and their analysis by IRSN, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada

16. F. Roumiguire, The AREVA NP Strategy on SG Design, Materials and Secondary Side Chemistry of PWR Plants, Consultancy Meeting on Update and Upgrade of IAEA- TECDOC on Ageing Management of Steam Generators, IAEA, Vienna, June 2009

17. F. Roumiguire, Steam Generator Cleanliness Control Strategy, Materials and Secondary Side Chemistry of PWR Plants, Consultancy Meeting on Update and Upgrade of IAEA- TECDOC on Ageing Management of Steam Generators, IAEA, Vienna, June 2009

18. D.R.Dierecs, W.J.Shack, J.Muscara, Overview of Steam Generator Tube Degradation and Integrity Issues, 24th Water Reactor Safety Meeting, Bethesda, 1996

19. Romney B. Duffey and Robert L. Tapping, Predicting Steam Generator Tube Failures, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada

20. J. Gorman, V. Moroney and G. White, Alloy 800 Steam Generator Tube Performance, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada

21. M. Khan, Performance evaluation of KANUPP Steam Generators for Operating them During Plant Life Extension, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada

22. Technical Meeting on Heavy Component Replacement in Nuclear Power Plants 26- 28 May 2009, Lynchburg, VA, USA, http://www.iaea.org/NuclearPower/PLIM-LTO/plim_TMC_Lynchburg_May2009.html

23. M. Steve Sills and Richard Wilkerson, Steam Generator Replacement a Story of Continuous Improvement, 6th CNS International Steam Generator Conference, November 8 - 11, 2009, Toronto, Canada

24. AREVA awarded 6 steam generator replacement contract in South Korea, AREVA Press release, June 16, 2009, http://www.areva.com

25. FROG Owners Group 12th Steam Generator Technical Committee Minutes of Meeting September 20 and 21, 2007, Chalon sur Saone, France

26. Christian Prin (EDF), Steam Generators Replacement on the French Nuclear Plants, Technical Meeting on Heavy Component Replacement in Nuclear Power Plants 26- 28 May 2009, Lynchburg, VA, USA

27. I. Curieres, M-C. Meunier, P. Joly, Residual life assessment of Steam Generators with alloy 600TT tubing: methods and application, ICONE17, July 12-16, 2009, Brussels, Belgium

28. Pablo Javier Luna, Embalse Steam Generator Replacement Project: The first of a kind for CANDU 6, Technical Meeting on Heavy Component Replacement in Nuclear Power Plants 26- 28 May 2009, Lynchburg, VA, USA

29. R. G. Ballinger, Light Water Reactors: Materials of Construction and their Performance: Characteristics that Impact Degradation, International Conference on Plant Materials Degradation Application to the Stress Corrosion Cracking of Ni-Base Alloys, November 18-20, 2008, Materials Aging Institute, Renardieres-Moret-Sur-Loing, France

30. Claude Faidy, Aging consideration for EPR design, ISAG 2008 Conference - July24-25, 2008, Tokyo - Japan

31. Ken-Ichi Sonoda, Experience of Component Replacements in Japan, a Solution for Material Degradation, Technical Meeting on Heavy Component Replacement in Nuclear Power Plants 26- 28 May 2009, Lynchburg, VA, USA

32. Westinghouse Letter "AP 1000 Response to Request for Additional Information (SRP 5)", DCP NRC 002738, January 15, 2010, NRC ADAMS № NR105386

Ключевые слова: Парогенераторы, ОКБ Гидропресс, Мнения, Сплав 600


Другие новости:

Отказ от Белене может стоить Болгарии 1 млрд евро

Контракты с поставщиками оборудования уже профинансированы на 400 млн евро.

Росатом и французская EdF подписали соглашение о сотрудничестве

Мы сегодня сотрудничаем с EdF по таким вопросам, как безопасность АЭС, есть сотрудничество по топливу.

На китайском экспериментальном реакторе CEFR начата загрузка топлива

Загрузка кассет в быстрый натриевый реактор стартовала 5 июня.

Герой дня

Сергей Рыжов

Сергей Рыжов: в будущем мы сможем получить ВВЭР-1800

На основе двухпетлевой установки ВВЭР-1200 мы сможем получить в будущем ВВЭР-1800, если нарастим её до трёх петель. Такое предложение прозвучало в нашем докладе.



ИНТЕРВЬЮ

Юрий Мардынский

Юрий Мардынский
Наша общая проблема - техника, а точнее, её отсутствие. С разрушением СССР многие производители радиационной техники сменили свой профиль. Мы вынуждены вести речь о её закупках за рубежом.


МНЕНИЕ

Василий Семашко

Василий Семашко
Примерно в полукилометре от станции Гудогай в сторону тянутся рельсы, которые множатся на несколько путей. Здесь строится пионерная база - логистический центр для обеспечения строительства АЭС.


Поиск по сайту:


Rambler's Top100