Сан-Онофре - арбитражная точка (ч.IV)

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 01.05.2018

Первая часть - по этой ссылке.
Вторая часть - по этой ссылке.
Третья часть - по этой ссылке.

В 2017 году международная торговая палата поставила точку в длившемся с 2013 года арбитражном разбирательстве вокруг парогенераторов АЭС "San Onofre" (США).

В 2001 году владельцы станции сформировали рабочую группу, занявшуюся вопросом замены парогенераторов, так как действующие аппараты не смогли бы оставаться в строю до конца срока действия эксплуатационных лицензий.

Несколько лет переговоров увенчались успехом. За сложную задачу спроектировать и изготовить парогенераторы замены (ПГЗ) взялась японская компания MHI. Для разработки проекта от японских специалистов требовалось корректно выполнять теплогидравлические расчёты парогенераторов.

Цепочка кодов

Для расчётов теплогидравлики парогенераторов японская компания использовала набор из пяти программ (кодов). Укрупнённая блок-схема расчётов показана на рисунке ниже.

Первый из кодов в цепочке расчётов - код SSPC (Steam Generator Steady State Performance Calculation Code). Он является собственностью компании MHI и используется для расчёта основных теплогидравлических характеристик парогенераторов - температуры, давления, скорости, кратности циркуляции (circulation ratio, CR) и других параметров.

Код SSPC был разработан японской компанией в 2004 году. Его первое коммерческое использование произошло в ходе проектирования ПГЗ для американской АЭС "Fort Calhoun" (работы закончились в 2006 году).

В дальнейшем код использовали при проектировании ПГЗ для АЭС во Франции и Бельгии. Код был включён в технические предложения для АЭС "San Onofre".

Результаты расчётов по коду SSPC используются в качестве исходных данных для следующего в цепочке кода FIT-III.

Код FIT-III - также собственная разработка японской компании. С его помошью выполняются расчёты скоростей и паросодержаний в парогенераторе. Код был верифицирован на ряде общепринятых бенчмарков, включая такие как "10 MW test of 1974-1980", "APWR Model test of 1982-1986" и другие.

Результаты расчётов по FIT-III передаются в код "FIT-III Post-processor". В свою очередь, результаты расчётов по этому коду используются сразу в двух кодах - FIVATS и IVHET.

Код FIVATS (Flow-Induced Vibration Analysis of Tubular Structures) разработан компанией MHI для расчёта коэффициента SR (stability ratio) и предсказания возможностей появления нестабильностей типа FEI при смещениях вне плоскости (out-of-plane).

Расчёты нестабильностей типа FEI при смещениях в плоскости (in-plane) компания MHI не выполняла. Японские проектанты полагали их возникновение невозможным в парогенераторах с U-образными трубками, так как собственная частота трубок обуславливала, что первыми проявятся нестабильности типа FEI out-of-plane.

Код IVHET (Impact Vibration of Heat Exchanger Tube with Gap Support Code) разработан компанией MHI для расчёта виброизноса (wear) теплообменных трубок в результате случайных вибраций.

Код используется для расчётов состояния U-образных участков трубок, параметров двухфазного потока в парогенераторе, а также для анализа вибрации, причём как out-of-plane, так и in-plane.

Также с помощью кода IVHET вычисляются глубина виброизноса (wear depth) и параметр work rate, являющийся функцией от силы контактного взаимодействия (contact force) и длины смещения (sliding length), в свою очередь зависящих от времени.

Альтернативные варианты

Как уже сказано, японская компания использовала при проектировании ПГЗ для АЭС "San Onofre" код FIT-III собственной разработки. Альтернативой ему выступает код ATHOS (Analysis of the Thermal Hydraulics of Steam Generators), разработанный в EPRI и широко применяющийся в атомной отрасли на Западе.

Так же как и FIT-III, код ATHOS позволяет рассчитывать скорости и паросодержания в парогенераторах. Код существует в нескольких версиях, так как ряд проектантов подстраивал его под свои задачи - в частности, так поступила компания "Westinghouse".

Компания MHI не использовала код ATHOS при проектировании парогенераторов замены для АЭС "San Onofre". Код привлекли позже, на стадии расследования инцидента.

Кроме того, в тексте арбитражного решения упоминается коммерческий код ABAQUS, использовавшийся как при проектировании, так и при анализе инцидента. С помощью ABAQUS вычисляются силы контактного взаимодействия в парогенераторах. Код также позволяет рассчитывать зазоры между трубками и опорными конструкциями.

Реконструкции и ошибки

На период арбитража истцы пригласили двух экспертов (в тексте арбитражного решения их называют exponent, или представитель). Эксперты воспользовались инструкцией пользователя к SSPC и реконструировали по формулам усечённый вариант кода. Они сделали это, так как истцы предполагали наличие в SSPC ошибок.

Эксперты истцов попытались было реконструировать код FIT-III по формулам из инструкции пользователя, но их попытка окончилась неудачей. По мнению истцов, в коде FIT-III, так же как и в коде SSPC, были ошибки.

А вот код FIVATS удалось реконструировать практически в полном объёме. Упрощённая версия кода давала примерно те же самые результаты расчётов, что и исходная японская версия.

Как удалось выяснить в ходе расследования инцидента, грубая ошибка в японской цепочке расчётов вкралась на стадии передачи данных от FIT-III к "FIT-III Post-processor".

Как отмечалось в первой части нашей публикации, шаг расстановки трубок в опорных досках парогенераторов замены для АЭС "San Onofre" был выбран треугольным, в отличие от квадратной расстановки в исходных парогенераторах.

Код "FIT-III Post-processor" был настроен на работу с квадратными решётками трубок. Изменить настройку на треугольную решётку японцы забыли, и это привело к занижению эффективной скорости пара на коэффициент 2,3.

Напомним, что эффективная скорость пара входит в виде числителя при расчёте коэффициента SR (stability ratio) - того самого коэффициента, с помощью которого определяется возникновение в трубке нестабильности типа FEI.

Эту ошибку японские проектанты признали, в расследовании она получила название Gap Velocity Error.

Все проблемы с японскими кодами вскрылись позднее, после поставки парогенераторов и массовых отказов трубок. А пока арбитры вернулись в 2004 год на начало проектирования и постарались разобраться с тем, как японцы обходились с пресловутым design basis.

Продолжение следует.

Ключевые слова: Парогенераторы, США, АЭС Сан-Онофре, Статьи

---

Другие новости:

Новый плавучий энергоблок может быть построен за 5 лет при наличии заказов - Росатом

Новый ПЭБ будет на основе "Ритм-200".

Загрузка топлива началась на блоке №1 АЭС "Sanmen"

Разрешение выдано 25 апреля.

Ленинградская АЭС: РУ энергоблока №1 с реактором ВВЭР-1200 впервые выведена на уровень мощности 75%

Будет проведено 46 зачётных испытаний.

---

---

---

---

Поиск по сайту: