Нейтронно-шумовой анализ вибрационного состояния тепловыделяющих сборок пятого поколения
https://doi.org/10.26583/gns-2025-04-07
EDN: MWTZVK
Аннотация
В представленной статье, авторами поднимаются вопросы вибрационного мониторинга тепловыделяющих сборок (ТВС) на основе анализа нейтронных шумов при обработке токовых сигналов датчиков прямого заряда (ДПЗ). Раскрыты принципы оценки вибрационного состояния ТВС по спектральным характеристикам. Сформулированы преимущества нейтронно-шумовых методов контроля, главными из которых является пассивность, использование штатного оборудования и возможность оценки вибросостояния ТВС в процессе работы блока на мощности. Кратко описаны отличия ТВС-5 от штатных ТВС для реакторных установок (РУ) ВВЭР-1200. Впервые произведен анализ нейтронных шумов тепловыделяющих сборок пятого поколения (ТВС-5) в составе седьмой топливной кампании на блоке 1 Нововоронежской АЭС-2 в низкочастотном и высокочастотных диапазонах. В низкочастотном диапазоне отмечено полное совпадение спектральных характеристик ТВС-5 и штатных ТВС. На основе экспериментальных данных делается важный вывод, что ТВС-5 по вибрационному состоянию не выделяются относительно штатных ТВС. Одновременно отмечено отличие регистрируемых экспериментально резонансов в спектральных характеристиках ТВС от набора частот, для которых проводилось теоретическое моделирование и расчет напряженно-деформированного состояния ТВС. В высокочастотном диапазоне, авторами отмечены различия между спектрами ТВС-5 и штатных ТВС. Авторами выделены частоты, которые являются общими для ТВС-5 и штатных ТВС, но есть и частоты, регистрируемые только для определенного типа ТВС. Учитывая, что оценка нейтронных шумов в высокочастотном диапазоне ранее не проводилась, делать выводы преждевременно, необходимо дальнейшее продолжение работы на действующих блоках АЭС.
Об авторах
Г. В. Аркадов
Некоммерческое партнерство содействию развитию системной инженерии «Райз»
Россия
Россия
кандидат технических наук, генеральный директор
М. Т. Слепов
Филиал Акционерного общества «Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях» «Нововоронежская атомная станция»
Россия
Россия
доктор технических наук, начальник отдела
AuthorID: 437834
Scopus Author ID: 14042893500
Список литературы
1. Литвинов И.И. Фабрикация МОКС-топлива с минорными актинидами. Новая технологическая платформа атомной энергетики: Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня основания Сибирского химического комбината. Северск, 23–25 апреля 2024 года. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2024. С. 15. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69113383&ysclid=midamhkcmg546763372 (дата обращения: 26.08.2025).
2. Брянский М.Н., Дружинин Р.И., Лаптев С.К. Разрешение кризиса развития современной ядерной энергетики за счет эксплуатации СНУП топлива. Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения: Отраслевая научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященная 60-летию СТИ НИЯУ МИФИ в рамках научной сессии НИЯУ МИФИ, Северск, 09–13 декабря 2019 года. Северск: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2019. С. 18. Режим доступа: https://www.sti.mephi.ru/index.php?do=download&id=1018&area=static&ysclid=midb2xfbaq965767481 (дата обращения: 26.08.2025).
3. Фам В.Х., Терехова А.М., Сахаува Р.М., Тишина И.А. Обоснование возможности использования ТВС с РЕМИКС топливом в активной зоне реакторов ВВЭР. Будущее атомной энергетики: Тезисы докладов XIV Международной научно-практической конференции, Обнинск, 29–30 ноября 2018 года. Часть 1. Обнинск: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2019. С. 71–72. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=cewoww&ysclid=midb8fec53452735993 (дата обращения: 26.08.2025).
4. Драгунов Ю.Г., Рыжов С.Б., Васильченко И.Н., Кобелев С.Н. Проблемы и решения по разработке и внедрению конструкции ТВС-2М с увеличенной загрузкой топлива для перспективных топливных циклов с удлиненными кампаниями. Сборник трудов ОКБ «Гидропресс». Выпуск 7, Часть 3. Подольск: Гидропресс, 2007 С. 631–638. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20360104&pff=1 (дата обращения: 26.08.2025).
5. Аркадов Г.В., Слепов М.Т. Нейтронно-шумовые методы контроля активных зон ВВЭР. Глобальная ядерная безопасность. 2024;14(4):55-70. https://doi.org/10.26583/gns-2024-04-06
6. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Анализ «быстрых» шумовых измерений динамических процессов ВВЭР. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2023;4:19–36. https://doi.org/10.26583/npe.2023.4.02
7. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Анализ шумовой составляющей сигналов датчиков прямого заряда на маневренных режимах ВВЭР. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2023;4(143):51–61. doi: 10.46960/1816-210X_2023_4_51
8. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Виброакустика в приложениях к реакторной установке ВВЭР-1200: Монография. Москва: Наука, 2018. 472 с. ISBN978-5-02-040138-9. Режим доступа: https://elib.biblioatom.ru/text/arkadov_vibroakustika_2018/p2/ (дата обращения: 08.09.2025).
9. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Шумовой мониторинг в приложениях к реакторной установке ВВЭР-1200: Монография. Москва: Наука, 2021. Ч.1. 222 с. ISBN 978-5-02-040869-2 Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?edn=okrpeg&ysclid=mfmah2t689587940434 (дата обращения: 08.09.2025).
10. Слепов М.Т. Методология комплексного шумового контроля оборудования ВВЭР-1200: Диссертация доктора технических наук по специальности 2.4.9. Москва, 2025. 307 с. Режим доступа: https://cat.gpntb.ru/index.php?id=EC/ShowFull&bid=d85d6ba3b1cdeda6ed461dfbbff281ee&irbDb=ESVODT (дата обращения: 08.09.2025).
11. 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
12. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Усанов А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР. Под ред. А.А. Абагян. Москва: Энергоатомиздат, 2004. 344 с. ISBN 5-283-00787-1. Режим доступа: https://diaprom.ru/publication/?id=7 (дата обращения: 08.09.2025).
13. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Поваров В.П., Слепов М.Т. Практические возможности и перспективы развития нейтронно-шумовой диагностики активных зон ВВЭР. Вопросы атомной науки и техники. Серия «Ядерно-реакторные константы». 2022;1:74–82. Режим доступа: https://vant.ippe.ru/year2022/1/radiation-technologies/2117-7.html (дата обращения: 08.09.2025).
14. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Вибросостояние корпуса и внутрикорпусных устройств реакторной установки ВВЭР-1200. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2022;1(136):54–67. https://doi.org/10.46960/1816-210X_2022_1_54.
15. Поваров В.П., Голубев Е.И., Жук М.М. Физика реактора ВВЭР-1200 и эксплуатационные вопросы: Научно-практическое пособие. Филиал АО «Концерн Росэнергоатом» «Нововоронежская атомная станция», 2025. Белгород: Константа, 2025. 332 с. ISBN 978-5-907903-23-4. Режим доступа: https://openrepository.mephi.ru/entities/publication/24945c8f-a0a0-440b-a4ac-14b97d9b2d59 (дата обращения: 29.08.2025).
16. Драгунов Ю.Г., Дранченко Б.Н., Абрамов В.В., Хайретдинов В.У. Вибродинамические исследования в обоснование проектных решений ВВЭР. Сборник докладов 5-й Международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», 29 мая – 1 июня 2007 г., ОКБ «Гидропресс», Подольск. Т. 2. С. 356–375. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_bibl_1181595/ (дата обращения: 29.08.2025).
17. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Поваров В.П., Слепов М.Т. Феноменология акустических стоячих волн применительно к реакторной установке ВВЭР-1200. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2021;4:110–121. https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.10
18. Аркадов Г.В., Слепов М.Т. Поле акустических стоячих волн в контурах циркуляции ВВЭР. Теплоэнергетика. 2025;4:51–63. https://doi.org/10.56304/S0040363625700778
19. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Поваров В.П., Слепов М.Т. Оценка вибраций ГЦНА при совместном использовании диагностических систем. Новое в российской электроэнергетике. 2022;6:33–40. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48728937 (дата обращения: 29.08.2025).
Дополнительные файлы
Рецензия
Рассмотрена статья «Нейтронно-шумовой анализ вибрационного состояния тепловыделяющих сборок пятого поколения (ТВС-5)».
Статья посвящена актуальной проблеме вибрационного мониторинга перспективных тепловыделяющих сборок ТВС-5 с использованием методов нейтронно-шумовой диагностики. Актуальность темы не вызывает сомнений, поскольку внедрение новой конструкции ТВС, предназначенной для работы в составе двухкомпонентной ядерной энергетики с замыканием топливного цикла, требует экспериментального подтверждения её эксплуатационной надёжности, включая вибропрочность.
Авторами впервые проведён комплексный анализ вибрационного состояния опытных образцов ТВС-5, эксплуатирующихся в активной зоне энергоблока №1 Нововоронежской АЭС-2. Работа выполнена на основе оригинальной методологии многоканальных синхронизированных измерений с использованием штатных датчиков прямого заряда (ДПЗ) и мобильных средств сбора данных.
Название статьи полностью отражает её содержание. Аннотация структурирована и отражает основные результаты работы, хотя для большей полноты в неё можно было включить упоминание о выявленной стабильности вибрационных характеристик ТВС-5 в течение трёх месяцев наблюдений.
Методология исследования основывается на современных подходах к спектральному анализу сигналов ДПЗ в низкочастотном (0–50 Гц) и высокочастотном (50–200 Гц) диапазонах. Применение анализа автоспектральной плотности мощности и функций когерентности позволило авторам провести сравнительную оценку вибрационного состояния ТВС-5 и штатных ТВС.
Авторы корректно ссылаются на предыдущие работы в области нейтронно-шумовой диагностики, демонстрируя преемственность и глубокое понимание предметной области.
Ключевые результаты работы имеют высокую научную и практическую значимость:
– экспериментально доказано, что вибрационное состояние ТВС-5 в низкочастотном диапазоне полностью соответствует штатным ТВС, что свидетельствует об отсутствии негативного влияния конструктивных особенностей новой сборки на её вибронагруженность;
– выявлен полный состав реальных частот вибрации ТВС в активной зоне, которые частично не совпадают с частотами, использованными в расчётных моделях;
– обнаружены различия в высокочастотном диапазоне, что может быть связано с особенностями конструкции ТВС-5;
– подтверждена стабильность вибрационных характеристик в течение трёх месяцев эксплуатации.
Статья написана ясным, строгим научным языком, терминология используется корректно. Структура работы логична, а выводы полностью соответствуют представленным результатам.
Отдельные замечания, такие как желательность уточнения интерпретации высокочастотных резонансов, носят рекомендательный характер, отмечены в прилагаемом тексте статьи, не снижают высокой научной ценности работы и не препятствуют её публикации, а скорее обозначают перспективные направления для дальнейших исследований.
Учитывая вышеизложенное, считаю, что статья «Нейтронно-шумовой анализ вибрационного состояния тепловыделяющих сборок пятого поколения (ТВС-5)» представляет собой завершённое и значимое научное исследование, вносящее существенный вклад в обоснование безопасной эксплуатации перспективных ТВС для ВВЭР. Работа заслуживает высокой оценки и рекомендуется к публикации в журнале «Глобальная ядерная безопасность».
Рецензент
к.т.н., доцент кафедры атомной энергетики
ВИТИ НИЯУ МИФИ А.А. Лапкис
Для цитирования:
Аркадов Г.В., Слепов М.Т. Нейтронно-шумовой анализ вибрационного состояния тепловыделяющих сборок пятого поколения. Глобальная ядерная безопасность. 2025;15(4):64-77. https://doi.org/10.26583/gns-2025-04-07. EDN: MWTZVK
For citation:
Arkadov G.V., Slepov M.T. Neutron noise analysis of the vibration state of fifth-generation fuel assemblies. Nuclear Safety. 2025;15(4):64-77. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2025-04-07. EDN: MWTZVK
Просмотров:
33
Послать статью по эл. почте 