Development of methods and means to improve environmental, radiation and industrial safety of NPPs with WWER-1200

The introduction provides an overview of scientific research on the sources of generation, characteristics and classification of infrasound. It is noted that infrasound has a number of features related to the low oscillation frequency of the elastic medium and the diffraction property. Infrasound has harmful effects on hearing, breathing, vision, gastrointestinal tract, nervous and cardiovascular systems, brain and vestibular apparatus, leading to decreased performance, general malaise and premature aging of the human body. The methodology of theoretical substantiation of methods for detecting previously unknown sources of infrasound, improving the environmental, radiation and industrial safety of nuclear power plants with WWER-1200 is based on the use of digital acoustic models of primary circuit equipment responsible for operational safety developed under the guidance of K.N. Proskuryakov. The methodology of practical confirmation of the results of computational and theoretical forecasting of acoustic parameters of previously unknown infrasound sources is presented in the form of two stages: a) development of a methodology for verifying forecasting results and selection of power units No. 1, 2 of Novovoronezh NPP-2 in the form of objects; b) investigation of the conditions for the occurrence of vibro-infrasound resonances in the first circuit. The developed method for investigating infrasound sources has been verified at the WWER-1200 reactor plant. When discussing the results of the conducted research, previously unknown sources of infrasound were identified. Innovative methods of analysis and damping of infrasound sources have been developed and a patent for invention No. 2803181 «A method for preventing resonant interaction of vibrations of water-water power reactor equipment with acoustically standing waves and a device for its implementation» has been obtained. The errors of the chief designer of reactor installations with WWER in the regulations for the launch of new power units are noted; their negative consequences for the health of personnel and the condition of equipment responsible for environmental, radiation and industrial safety of nuclear power plants with WWER are indicated

1. Иванов Н.И., Зинкин В.Н., Сливина Л.П. Биомеханические механизмы действия низкочастотных акустических колебаний на человека. Российский журнал биомеханики. 2020;24(2):216-231. doi: 10.15593/RZhBiomeh/2020.2.09

2. Проскуряков К.Н., Новиков К.С. Определение области виброакустических резонансов теплоносителя и ТВС в перспективных реакторах повышенной мощности. Атомная энергия. 2010;108(3):151–155. Режим доступа: https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t108-3_2010/p151/ (дата обращения: 25.12.2023).

3. Проскуряков К.Н. Цифровая акустическая модель водо-водяного энергетического реактора. Теплоэнергетика. 2021;9:14–20. Режим доступа: https://sciencejournals.ru/cgi/getPDF.pl?jid=tepen&year=2021&vol=2021&iss=9&file=TepEn2109006Proskuryakov.pdf (дата обращения: 25.12.2023).

4. Павелко В.И. Спектральные методы оценивания времени запаздывания в реакторно-шумовых исследованиях. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 1989;2:58–65. Режим доступа: https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/22/007/22007316.pdf (дата обращения: 25.12.2023).

5. Thie J.A. Reactor noise monitoring for malfunctions. Reactor Technology. 1971;14(4):354–365. Available at: https://archive.org/details/sim_reactor-technology_winter-19711-1972_14_4/page/354/mode/2up (accessed: 25.12.2023).

6. Проскуряков К.Н. Научные основы создания и практического применения цифровой акустической модели АЭС с ВВЭР. Современные проблемы теплофизики и энергетики: Материалы III Международной конференции. Москва, 19–23 октября 2020 года. Москва: МЭИ, 2020. С. 645-646. https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=en&user=ak2rNCsAAAAJ&citation_for_view=ak2rNCsAAAAJ:qxL8FJ1GzNcC (дата обращения: 25.12.2023).

7. Яскеляин А.В., Смирнов Л.В., Хайретдинов В.У. Исследование акустических колебаний теплоносителя в главном циркуляционном контуре ВВЭР-440. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Обеспечение безопасности АЭС. 2010;27:100–111. Режим доступа: https://diss.unn.ru/files/2015/560/diss-Savikhin-560.pdf (дата обращения: 25.12.2023).

8. Grunwald G., Junghanss K., Liewers P. Investigation of Pressure Oscillation in PWR Primary Circuit. Progress in nuclear energy. 1985. Vol. 15. P. 651–659. https://doi.org/10.1016/0149-1970(85)90094-0

9. Махутов Н.А., Фролов К.В., Гаденин М.М. и др. Научные основы повышения малоцикловой прочности. Москва: Наука, 2006. 584 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=19603799 (дата обращения: 25.12.2023).

10. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Поваров В.П., Слепов М.Т. Феноменология акустических стоячих волн применительно к реакторной установке ВВЭР-1200. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2021;4:110–121. Режим доступа: https://static.nuclear-power-engineering.ru/articles/2021/04/10.pdf (дата обращения: 25.12.2023).

11. Казновский П.С., Казновский А.П., Сааков Э.С., Рясный С.И. Нормативное регулирование в области обеспечения сейсмостойкости важных для безопасности систем и элементов энергоблоков АЭС. Электрические станции. 2012;9:17–22. Режим доступа: https://www.asepro.ru/public/01-sejsmostojkost-ehnergoblokov.pdf (дата обращения: 26.12.2023)

12. Казновский П.С. Обоснование сейсмостойкости важного для безопасности оборудования АС в натурных условиях. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.04.11 Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности. Москва, 2019. 299 с. Режим доступа: www.gidropress.podolsk.ru (дата обращения: 25.12.2023).

13. Митрофанова О.В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерных энергетических установок. Москва: Ленанд, 2020. Режим доступа: https://urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=253828 (дата обращения: 25.12.2023).

14. Проскуряков К.Н., Белова С.К., Аникеев А.В., Афшар И. Разработка методики расчета частот акустических стоячих волн генерируемых реакторами АЭС с ВВЭР. Глобальная ядерная безопасность. 2019;3:80–88. https://doi.org/10.26583/GNS-2019-03-09

15. Митрофанова О.В., Байрамуков А.Ш., Уртенов Д.С. Исследование процессов вихреобразования в сложных каналах транспортных ядерных энергетических установок. Тепловые процессы в технике. 2018;10(7–8):274–281. Режим доступа: https://mai.ru/upload/iblock/f8e/t4ecpa7mio2v5fjx5smuxnk09a4t0c1g/Mitrofanova-TPT_7_8_block_2.pdf (дата обращения: 25.12.2023).

16. Проскуряков К.Н., Хвостова М.С., Исмаил Р.М., Яковлев К.А. Цифровая акустическая модель компенсатора давления АЭС с ВВЭР. Глобальная ядерная безопасность. 2023;13(3):51–61. https://doi.org/10.26583/gns-2023-03-05

17. Павелко В.И., Слепов М.Т., Хайретдинов В.У. Опыт проведения комплексных измерений с использованием разнородных систем на различных этапах пуска энергоблока ВВЭР-1200. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2016;4:44–54. https://doi.org/10.26583/npe.2016.4.05

18. Проскуряков К. Н., Аникеев А.В., Исмаил Раги Мухаммед Наср Хассанин, Макарова Л.Е. Способ предотвращения резонансного взаимодействия колебаний оборудования водо-водяных энергетических реакторов с акустически стоячими волнами и устройство для его реализации. Патент на изобретение № 2803181. Патентообладатель: ФГБОУ ВО «НИУ МЭИ». Режим доступа: https://fips.ru/EGD/d96a5948-959d-4922-9865-4515cfb4b8d0 (дата обращения: 25.12.2023).