ПРОБЛЕМЫ ФИЗИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ АЭС В ТЕРМИНАХ И ОПРЕДЕЛЕНИЯХ

На современном этапе реализации Программ основным средством дости-жения установленных показателей становятся технические мероприятия, направленные на:

1) Продление срока службы основного оборудования АЭС;

2) Повышение коэффициента установленной мощности (КИУМ) и электрического коэффициента полезного действия (КПД(эл)).

Решение поставленных задач для стареющих энергоблоков атомных и тепловых электростанций, в частности, состоит не только в обеспечении на-дежной и безопасной их эксплуатации в остаточный срок эксплуатации.

Главное направление – обеспечить живучесть этих энергоблоков [1]. И сразу же возникает вопрос: а что такое живучесть энергоблока? Следова-тельно, одним из важных аспектов решения проблемы живучести становится проблема однозначного толкования терминов надежности. Например, тех-нические термины «разрушение» и «повреждение» – можно понимать и как результат, и как процесс. В то же время классическоеопределение термина «разрушение» отсутствует. Есть трактовка только термину «раз-рушающее напряжение» [2]. Термины, изложенные в [2, 3] ограничены по своему охвату обозначенной проблемы. Это продиктовано тем, что в настоящее время доминируют вероятностные методы расчетов надежности [4] в пределах так называемой «механической» концепции прочности. Вместе с тем, терминология «кинетической» концепции прочности, а вместе с ней и феноменологические детерминистические методы расчетов долговечности конструкционных сплавов только начинают развиваться [5, 6].

Именно эти обстоятельства и являются причиной взаимного непонимания специалистами, посвятившими себя служению науки о прочности, но с позиций двух разных концепций. Эти же обстоятельства являются причиной многих недоразумений, и даже отрицания достижений друг друга.

Изменить ситуацию может обобщение, разработка и согласование заинтересованными организациями и специалистами глоссария [7].

Причины отказов: а) ошибки при проектировании;

б) ошибки при изготовлении;

в) ошибки при эксплуатации;

г) стихийные случаи.

д) Ошибки при транспортировке и хранении

Эти ошибки можно объединить в две группы:

а) организационно-технические:

– грубые ошибки: при проектировании, изготовлении, эксплуатации;

– несоблюдение требование конструкторской, технологической

документации;

(Например, применение некондиционных материалов недостаточный контроль качества при изготовлении, небрежная эксплуатация.)

Эти ошибки проявляют себя в форме неисправностей и отказов в процессах: приработки (в испытаниях); до ввода в эксплуатацию; в начальной стадии эксплуатации.

Устраняется эта группа причин отказов путем улучшения:

– культуры проектирования;

– культуры изготовления;

– культуры контроля;

– культуры эксплуатации.

б) тот же, что и в а) перечень ошибок, но предупреждение этих ошибок связано уже с глубоким изучением природы физико-химических процессов в материалах, элементах, схемах, знания и понимания зависимости этих про-цесссов от воздействующих на них факторов, учета при проектировании всех возможных реальных условий и режимов эксплуатации, закономерностей изменения характеристик конструкционных сплавов и готовой продукции при заданных условиях и режимах.

Границы между группами а) и б) не являются строгими.

Например, грубые ошибки устраняются по мере накопления опыта при проектировании. Вообще группа а), как правило, связана с личностью, а группа б) с уровнем науки, уровнем знаний природных явлений.

Отказы группы а) встречаются реже, чем отказы группы б) и исчезнут с повышением уровня культуры. Это достигается путем повышения обра-зования и общей культуры (не только специальной) личности и общества в целом.

Внезапный и постепенный отказ – деление условное. Практически любой отказ есть следствие необратимого накопления изменений в металле, сплава, готовом изделии.

Внезапный отказ – это скорее связано с внезапной, скачкообразной концентрацией нагрузок. Например, если в растворомешалку попадет щебень или гравий с большой фракцией, то произойдет внезапный отказ.

Наиболее общая причина отказа – изменение характеристик объекта во времени вследствие происходящих в них физико-химических процессов. Собственно процесс отказа – это некоторый временной кинетический про-цесс, скорость которого и механизм определяются совокупностью факторов:

– структура и свойства металла (сплава);

– действующие механические нагрузки;

– температура;

– контакт с коррозионной средой;

– наличие радиационных потоков.

Поэтому вероятностные показатели надежности, любого объекта, такие как технический ресурс, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, можно представить в виде сложной функции от совокупности фак-тор-аргументов, начальные значения характеристик и параметров элементов, скорость их изменения, критические значения этих характеристик – скорее критическая совокупность, комбинация этих характеристик, – и наконец, – экспозиция.

Такие функции могут быть получены лишь при некоторых допущениях.

Классификация физической природы отказа по:

1) типу материала;

2) по месту протекания процессов, влияющих на работоспособность элемента;

3) по виду энергии;

4) по типу воздействия эксплуатационного фактора;

5) по внутреннему механизму процесса.

Классификация по типу материала

Материал – кристаллическое твердое тело. Наиболее употребительна классификация по типу (природе) сил связи между узлами кристаллической решетки (атомами, ионами), а также по типу решетки.

Например, металлы, ионные кристаллы (рис. 3.1), ковалентные кри-сталлы образуют три типа (класса) твердых тел. Есть еще один – полимеры.

Ионные кристаллы: Межионные расстояния также характерны равно-весием сил притяжения и отталкивания. D E3 > 0 – то есть электронов в за-претной зоне нет. Электропроводность у ионных кристалов гораздо меньше, чем у металлов.