Впровадження стенду інспекції і ремонту палива (СІРТ) як бар'єру безпеки використання палива Westinghouse Electric Company. Буюн І.С., ВП «АРС»

1. 1
ОБСЛЕДОВАНИЕ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА С
ПОМОЩЬЮ СТЕНДА ИНСПЕКЦИИ И
РЕМОНТА ТОПЛИВА, ПОВЫШЕНИЕ
БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТВС НА
АЭС УКРАИНЫ
г.Славутич «Атомремонтсервис» 2017 год
Докладчик: Буюн Игорь Станиславович
Инженер-технолог I категории ОСНТиП

2. 22
ВВЕДЕНИЕ
Самым главным приоритетом в производственной деятельности ГП
НАЭК «ЭНЕРГОАТОМ» является достижение высокого уровня
безопасности эксплуатации атомных энергоблоков Украины.
Важнейший вклад в решение этой задачи вносит вопрос безопасного
обращения с ядерным топливом на АЭС, повышение надежности и
эффективности его эксплуатации.
На сегодняшний день накоплен большой опыт проведения инспекции
ТВС. На каждой АЭС (каждом блоке) для обеспечения безопасной и
надежной эксплуатации топлива существует штатная система контроля
ядерного топлива, включающая контроль герметичности, визуальный
осмотр, снятие повысотных характеристик ТВС и т.д. Непрерывно
проводится систематизация и анализ сведений относительно причин
преждевременного выхода твэл из строя, совершенствуется аппаратура
штатных методов контроля и программное обеспечение по обработке
полученных результатов, пополняется база данных о состоянии ТВС на
разных стадиях выгорания.
В последнее время контроль состояния твэл и ТВС приобретает большое
значение в связи с задачей увеличения выгорания ядерного топлива,
перехода на 18 и 24-месячные топливные циклы и, как следствие,
минимизации топливной составляющей, включая затраты на закупку
ядерного топлива, транспортировку, хранение свежего и отработанного
топлива и сопутствующих капитальных затрат на объекты топливного
цикла.

3. 3
Целью проведения контроля ядерного топлива является
получение данных о состоянии облученного топлива для:
Получения экспертной оценки производителем (или специализированной
научной организацией) состояния ТВС с целью повышения дальнейшей
эксплуатационной надежности топлива или внесения изменений в
конструкцию ТВС;
Получения оценки эксплуатирующей организацией состояния ТВС или
топливной загрузки для контроля и поддержания эксплуатационной
надежности топлива в последующей топливной кампании;
Поиск и определение отдельных негерметичных твэл в ТВС для выполнения
ее ремонта путем извлечения негерметичных твэл и установкой на их место
имитаторов;
Установления причин (исходных событий) появления аномалий в ТВС с
целью принятия необходимых мер по предотвращению их появления в
будущем;
Определение и анализ наличия посторонних предметов в ТВС и определения
возможности их извлечения с целью обеспечения повторного использования
облученной ТВС;
Определения последовательности установки ТВС в смешанную активную
зону для следующей топливной кампании с учетом геометрических
характеристик ТВС;
Паспортизации отработанного топлива для отправки на длительное сухое
хранение;
Составление и ведение систематического обновления базы данных о
состоянии облученного топлива на разных стадиях эксплуатации.

4. 44
Несмотря на наличие разных средств контроля, применяемое на сегодняшний день
штатное оборудование для контроля ТВС, не позволяют получить всех
необходимых сведений, которые помогут выполнить детальную оценку
технического состояния облученного топлива на разных стадиях выгорания с целью
достижения нулевого уровня отказа ядерного топлива.
На сегодняшний день периодический контроль ТВС по месту эксплуатации на АЭС
является неотъемлемой составляющей ядерного топливного цикла и важнейшей
операцией в программах, связанных с научными исследованиями,
лицензированием, мониторингом ТВС в процессе эксплуатации и выгружаемыми
ТВС.
В 2010 году было подготовлено отраслевое решение № КТР-М.1234.18-23114
«Внедрение ТВС-WR усовершенствованной конструкции», согласно которому на
Блоке №3 ОП ЮУАЭС было загружено в активную зону в режиме опытно-
промышленной эксплуатации топливо компании Westinghouse.
Одним из условий согласования Госатомрегулирования данного техрешения было
проведение ежегодного контроля состояния топлива ТВС-W/WR в течение
последующих 4 лет.
С этой целью компанией Westinghouse был спроектирован и изготовлен «Стенд
инспекции и ремонта топлива» - СИРТ.
Оценка состояния элементов ТВС проводится с использованием данных,
полученных с помощью измерительного оборудования (систем) СИРТ.
Приказом ГП «НАЭК «Энергоатом» №951 от 05.11.2014г. ответственным
подразделением за эксплуатацию СИРТ, включая весь комплекс работ по его
освоению и использованию для инспекции и ремонта ядерного топлива на всех
энергоблоках АЭС Украины, назначено ОП «Атомремонтсервис».

5. 5
Очень важной и экономически эффективной является возможность ремонта
негерметичных ТВС.
На АЭС Украины в период с 2000 по 2011 год выявлено 252 условно негерметичных
ТВС, из которых 120 ТВС было отбраковано методом КГО.
Стенд инспекции компании «Westinghouse» позволяет производить ремонт
негерметичных ТВС производства этой компании и, в дальнейшем, модернизация
стенда позволит производить ремонт ТВС российского производства.
Внедрение СИРТ на АЭС, освоение методик измерений и обработки результатов
специалистами НАЭК «Энергоатом», дальнейшая модернизация стенда инспекции
является необходимой, важной и экономически целесообразной задачей для Украины.

6. 6
ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ ТВС
В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА АЭС:
Снижение качества изготавливаемого ядерного топлива вследствие
конструктивных недоработок или нарушений/изменений технологических
процессов его производства на заводах-изготовителях;
Скрытые/невыявленные при входном контроле на АЭС повреждения ТВС,
полученные при транспортировке с завода-изготовителя или выполнении
транспортно-технологических операций (ТТО) на АЭС;
Debris-повреждение ЯТ, вследствие попадания посторонних предметов в
топливные сборки через системы и компоненты, связанные с активной зоной
реактора и первым контуром, при выполнении ремонтных работ на АЭС;
Fretting-повреждения ЯТ вследствие конструктивных недоработок ТВС или
повышенной вибрации ТВС в активной зоне.
МЕРОПРИЯТИЯ,
НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ ТВС:
Усиление надзора за изготовлением ЯТ и усовершенствование процедур входного
контроля на АЭС
Мероприятия по предотвращению попадания посторонних предметов в
оборудование и трубопроводы первого контура
Действия оперативного персонала АЭС в случае повышения активности
теплоносителя первого контура
Комплекс мероприятий проводимых в ППР (в случае достижения
эксплуатационного предела по активности теплоносителя первого контура)
Мероприятия по усовершенствованию ТТО с ЯТ
Усовершенствование процедур контроля герметичности оболочек твэл на
работающем и остановленном реакторе

7. 7
Проект по достижению нулевого уровня отказа
ядерного топлива
Цель: Разработка, внедрение и контроль выполнения в
проектно-конструкторских организациях, на заводах-
изготовителях Поставщика и Эксплуатирующей
организации организационно-технических мероприятий,
направленных на исключение отказов ядерного топлива.
Этапы реализации:
анализ ситуации и выявление причин отказов топлива;
разработка плана организационно-технических
мероприятий по устранению причин отказов ядерного
топлива;
выполнение и контроль реализации плана мероприятий
на предприятиях Участников проекта.

8. 88
Конструкция СИРТ
Стенд представляет собой стальную конструкцию выполненную из
квадратных пустотелых труб разного размера и состоит из 3 основных
частей:
• нижняя часть стенда - это опорная платформа, изготовленная
конструктивно таким образом, чтобы её можно было устанавливать в
универсальное гнездо бассейна выдержки
• верхняя часть стенда обеспечивает монтаж необходимого
оборудования для контроля и ремонта ТВС
• инспекционный узел XYZ устанавливается в сам стенд и позволяет
проводить видеоконтроль ТВС, а также перемещение
соответствующего оборудования по 3-м осям.
Все операции связанные с контролем или ремонтом топлива
осуществляются под водой в универсальном гнезде бассейна выдержки.

9. 99
Общий вид СИРТ

10. 1010
Вид каретки XYZ с координатным столом

11. 1111
Назначение СИРТ
Измерительные системы и вспомогательное оборудование, входящее в состав
СИРТ, используют программное обеспечение, при помощи которого
полученные данные обрабатываются и анализируются, для выполнения
следующих контрольных операций:
визуальный осмотр поверхности ТВС по всей ее длине;
визуальный осмотр поверхности периферийных твэл и ободов
дистанционирующих решеток;
измерение толщины оксидного слоя на оболочке твэл;
измерение длины ТВС и отдельного твэла;
измерение величины изгиба и скручивания ТВС;
измерение размера «под ключ» дистанционирующих решеток;
измерение усилия затирания ПС СУЗ в НК ТВС;
измерения диаметра оболочки твэл;
визуальный осмотр и дефектоскопия твэла;
потвэльный контроль герметичности оболочек;
измерение зазора между концевыми заглушками твэл периферийных рядов,
опорных плит головки и хвостовика ТВС;
измерение межтвэльного зазора для периферийных рядов твэл ТВС;
извлечение негерметичных (поврежденных) твэл из ТВС и установка на их
место вытесняющих вставок (имитаторов твэл);
Все процессы инспекции сопровождаются видеосъемкой и записываётся на
жесткие носители для хранения.

12. 1212
Помимо контроля состояния ядерного топлива стенд
обеспечивает возможность ремонта ТВС-W/WR, а
также извлечение посторонних предметов
Ремонт ТВС заключается в поиске дефектных или негерметичных твэл и
их замены на твэл-имитаторы.
Для извлечения посторонних предметов из ТВС на поверхности опорной
плиты и головки, в комплект оборудования СИРТ входит специальный
эжекторный пылесос и щипцы.
Процедура разборки ТВС и извлечения твэл впервые была опробована в
2016 году в апреле месяце на 3-м блоке ОП ЮУАЭС.
При поиске негерметичного твэл персоналом, участвующим в
инспекции, было извлечено, проконтролировано и установлено в ТВС-
WR 129 твэл.
Измерение изгиба и скручивания позволяет определять геометрию
кассеты для дальнейшей безопасной загрузки в активную зону, таким
образом снижается риск появления повреждений дистанционирующих
решеток.
Измерение усилия затирания ПССУЗ позволяет оценивать время
падения стержней СУЗ в режиме аварийной защиты, что обеспечивает
безопасную эксплуатацию АЭС.

13. 1313
Персонал ОП АРС, участвующий в инспекциях топлива в 2015-2016 гг.
совместно с компанией «Westinghouse», получил опыт по:
сборке, разборке стенда;
установке стенда в универсальное гнездо бассейна выдержки;
подключению и настройке систем СИРТ;
калибровке датчиков при помощи эталонов;
проведению контроля ТВС и отдельных твэл;
разборке, сборке ТВС;
устранению неисправностей оснастки в ходе инспекции;
дезактивации стенда, оборудования и его оснастки.
За 2 инспекции было проконтролировано 15 ТВС.
На сегодняшний день персонал ОП АРС самостоятельно может собрать,
установить стенд, подключить системы СИРТ, демонтировать и провести
дезактивацию стенда без привлечения специалистов компании
«Westinghouse».
В 2014 году специалисты компании «Westinghouse» проводили контроль
топлива без привлечения персонала ОП АРС, но уже в 2015-2016 гг.
благодаря привлечению ОП АРС к инспекции топлива, затраты на услуги
специалистов «Westinghouse» были значительно снижены.
Полученный опыт

14. 1414
Помещение для тренажерных циклов
Для обучения персонала работе на СИРТ необходимо обеспечить
условия, максимально имитирующие установку стенда в универсальном
гнезде бассейна выдержки.
С этой целью на базе ОП АРС выполнена реконструкция и подготовка
такого помещения.
В помещении для тренировочных циклов СИРТ (ПТЦ СИРТ)
реализованы условия, полностью имитирующие установку СИРТ в
универсальное гнездо бассейна выдержки, в т.ч.: высотные отметки,
габаритные размеры рабочей площадки, наличие приямка с
возможностью заполнения его водой и т.д.
Учитывая что в составе СИРТ используется высокотехнологичное и
дорогостоящее оборудование, требующее проведения настроечных
операций перед циклами измерения, а также то, что инспекции
подлежит облученное ядерное топливо, квалификация персонала,
работающего на СИРТ должна быть на самом высоком уровне.
Такой уровень квалификации может быть обеспечен при условии
постоянного тренировочного процесса для операторов СИРТ, что и
является основной задачей постройки ПТЦ СИРТ
Также в ПТЦ СИРТ будут проводиться регламентные работы по
техническому обслуживанию СИРТ, проведению калибровки,
измерительных систем и т.д.

15. 1515
ПТЦ СИРТ

16. 16
ПТЦ СИРТ (вид сверху)

17. 17
Проведение обучения
В 2017 году с 16 по 24 января на базе ОП АРС в помещении ПТЦ
СИРТ специалистами «Вестингауз» было проведено обучение
персонала ОП АРС по следующим видам инспекции ТВС:
Измерение усилия затирания ПССУЗ;
Измерение длины ТВС;
Визуальный осмотр ТВС;
Измерение изгиба и скручивания ТВС;
Измерение толщины оксидной пленки на периферийных твэл;
Измерение ширины дистанционирующих решеток ТВС;
Сборка, разборка, подключение, настройка и калибровка
измерительныхсистем.
17

18. 1818
В дальнейшем планируется проводить регламентный контроль в
капитальные ремонты по заказу ОП АЭС от 3 до 10 ТВС производства
компании Westinghouse, а также ОАО «ТВЭЛ».
Это позволит использовать возможности СИРТ в полном объеме и
получать дополнительную необходимую информацию по состоянию ОТВС
в процессе эксплуатации на различных этапах выгорания.
По опыту АЭС «Темелин» и ОАО «ТВЭЛ» объем обследования ОТВС для
получения информации, необходимой для эксплуатирующей организации,
будет сведен к интересующему объему контроля для каждой АЭС до
следующих измерений:
визуальный осмотр поверхности ТВС по всей ее длине;
визуальный осмотр поверхности периферийных твэл и ободов ДР;
измерение длины ТВС;
измерение величины изгиба и скручивания ТВС;
измерение размера «под ключ» дистанционирующих решеток;
измерение усилия затирания ПС СУЗ в НК ТВС;
все остальные виды контроля будут проводится при необходимости.
Регламентный контроль и ремонт топлива

19. 1919
Выводы
Обследование ядерного топлива в объеме, необходимом для
эксплуатирующей организации, обеспечит дополнительный контроль
за состоянием облученного топлива всех используемых типов ТВС на
АЭС Украины.
Результаты, полученные при использовании оборудования СИРТ,
могут быть применимы для понимания процессов, происходящих с
ТВС или твэл в условиях облучения в активной зоне, оценки текущего
состояния твэл и ТВС, прогнозирования дальнейшего их поведения и
обоснования безопасной эксплуатации ТВС в условиях следующей
топливной загрузки.
Стенд инспекции и ремонта топлива после его модернизации позволит:
проводить инспекцию топлива как ТВС-W/WR, соответственно, так и
ТВС-А;
Проводить контроль герметичности единичных твэл по всей высоте,
что позволит выдавать полную оценку состояния ТВС;
Извлекать посторонние предметы из межтвэльного пространства по
всей высоте ТВС.

20. 2020
Доклад окончен, спасибо за внимание.