СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЗАЩИТНОЙ ГЕРМЕТИЧНОЙ ОБОЛОЧКИ РЕАКТОРНОГО ОТДЕЛЕНИЯ АЭС

Название	СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЗАЩИТНОЙ ГЕРМЕТИЧНОЙ ОБОЛОЧКИ РЕАКТОРНОГО ОТДЕЛЕНИЯ АЭС
Разработчик (Авторы)	Пимшин Юрий Иванович, Клюшин Евгений Борисович, Губеладзе Олег Автандилович, Забазнов Юрий Сергеевич, Пимшин Петр Юрьевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2577555
Дата регистрации	22.12.2014
Правообладатель	Пимшин Юрий Иванович, Клюшин Евгений Борисович, Губеладзе Олег Автандилович, Забазнов Юрий Сергеевич, Пимшин Петр Юрьевич, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный строительный университет", РГСУ
Область применения (класс МПК)	G01M 99/00 (2011.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации атомных электрических станций и, в частности, к периоду преднапряжения, испытания и последующей эксплуатации герметичных защитных оболочек реакторных отделений с реактором ВВР-1000 (1200).

Известно техническое решение - способ определения деформационных характеристик сооружений (В.Г. Казачек, Н.В. Нечаев, С.Н. Нотенко, В.И. Римшин, А.Г. Ройтман Обследование и испытание зданий и сооружений. - М., Высш. шк., 2007 г., с. 223-227), заключающийся в маркировании по заданным сечениям сооружения контролируемых точек и выполнении поцикловых определений их положения, при этом одну из контролируемых точек привязывают к геодезическому реперу, далее выполняют анализ измерительной информации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ определения деформационных характеристик сооружений (Патент RU №2426089, G01M 99/00 опубл.: 10.08.2011, Бюл. №22), заключающийся в маркировании по заданным сечениям сооружения контролируемых точек и выполнении поцикловых определений их положения, при этом контролируемые точки привязывают к геодезическим планово-высотным пунктам, затем выполняют анализ измерительной информации, при этом предварительно формируют многоярусное планово-высотное геодезическое обоснование, как вне сооружения, так и внутри его в единой системе координат, причем данная система координат совмещается с системой координат сооружения, затем маркируют исследуемые точки, при этом размещают их в моментной зоне строительных конструкций исследуемого объекта с шагом, равным примерно половине толщины данной строительной конструкции, в переходной зоне - с шагом, равным примерно толщине строительной конструкции, в безмоментной зоне - с шагом, равным двум и более толщинам строительной конструкции, контроль внешних геометрических параметров сооружения выполняют поэтапно, при этом контроль положения точек, расположенных на вертикальных строительных конструкциях, определяют методом пространственной полярной засечки, положение контролируемых точек, расположенных на горизонтальных строительных элементах, определяют методом геометрического нивелирования, при этом положения исследуемых точек, размещенных в моментной зоне, определяют десятикратно точнее, чем положения исследуемых точек, размещенных в безмоментной зоне, положения исследуемых точек размещенных в переходной зоне определяют пятикратно точнее, чем положения исследуемых точек размещенных в безмоментной зоне, внутренние геометрические параметры сооружения определяют до и после проведения всех этапов по определению внешних геометрических параметров.

Недостатком описанного технического решения является то, что им не обеспечивается определение отношения деформаций геометрических параметров защитной герметичной оболочки на этапах преднапряжения, испытания и дальнейшей эксплуатации, следствием чего, на основе результатов реализации данного технического решения невозможно оценит текущее техническое состояние объекта исследования.

Задачей заявляемого изобретения является оценка эксплуатационной надежности защитных герметичных оболочек по результатам контроля их преднапряжения, испытания и в последующий эксплуатационный период.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе оценки эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки реакторного отделения АЭС, заключающемся в маркировании по заданным сечениям защитной герметичной оболочки контролируемых точек и выполнении поцикловых определений их положения, при этом контролируемые точки привязывают к геодезическим планово-высотным пунктам, затем выполняют анализ измерительной информации, при этом планово-высотное геодезическое обоснование формируют многоярусным, как вне сооружения, так и внутри его в единой системе координат, причем данная система координат совмещается с системой координат защитной герметичной оболочки, исследуемые точки размещают в моментной, переходной, безмоментной зонах строительных элементов защитной герметичной оболочки на ее внешней и внутренней поверхностях, контроль геометрических параметров выполняют поэтапно, согласно изобретению геодезическое обоснование создается с привязкой к осям или образующим капитальных строительных конструкций защитной герметичной оболочки или конструктивных элементов технологического оборудования установленного в гермообъеме, в процессе контроля внутренние и (или) внешние геометрические параметры защитной герметичной оболочки определяют на этапах после полного возведения герметичной защитной оболочки, после выполнения полной программы ее преднапряжения, при испытании на этапе создания максимального внутреннего давления и в последствии при эксплуатации в период каждого планового предупредительного ремонта, по полученным поэтапным результатам определяют величины перемещений контролируемых точек, в том числе:

где А₀, А_обж, А_{испытан} - параметры перемещения исследуемых точек на этапах полного возведения оболочки, завершения преднапряжения и испытания;

А_{экспл(1)}, А_экспл(i), А_{экспл(i+1)} - параметры перемещения исследуемых точек на этапах планово предупредительных ремонтов, последовательно следующих за этапом испытания;

δ_обж, δ_испыт, δ_{экспл(1)}, δ_{экспл(i+1)} - соответствующие межэтапные параметры перемещения исследуемых точек;

по параметрам межэтапных перемещений контролируемых точек определяют коэффициент запаса прочности строительных конструкций защитной герметичной оболочки

где К_исх - коэффициент запаса прочности, определенный по результатам реализации этапов преднапряжения и испытания защитной герметичной оболочки;

К_{текущ(i)} - коэффициент запаса прочности, определенный по результатам реализации i этапов на стадии эксплуатации защитной герметичной оболочки;

при выполнении для всех строительных конструкций защитной герметичной оболочки условия неравенства

где К_норм - нормативный коэффициент запаса прочности; определяют условие соответствия эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки.

Предлагаемое техническое решение способа оценки эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки реакторного отделения АЭС обеспечивает создание геодезического обоснования с привязкой к осям или образующим капитальных строительных конструкций защитной герметичной оболочки или конструктивных элементов технологического оборудования, установленного в гермообъеме, что позволяет сформировать или однозначно восстановить геодезическое обоснование и положения идентичных контролируемых точек на всех возможных этапах полного жизненного цикла защитной герметичной оболочки. В процессе контроля внутренние и (или) внешние геометрические параметры защитной герметичной оболочки определяют на этапах после полного возведения герметичной защитной оболочки, после выполнения полной программы ее преднапряжения, при испытании на этапе создания максимального внутреннего давления и в последствии при эксплуатации в период каждого планового предупредительного ремонта, по полученным поэтапным результатам определяют величины межэтапных перемещений контролируемых точек, по значениям которых определяют коэффициент запаса прочности строительных конструкций защитной герметичной оболочки

По соблюдению для всех строительных конструкций защитной герметичной оболочки условия неравенства

определяют соответствие эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки на этапах ее испытания (этап приемо-сдачи) и в последующий эксплуатационный период.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где даны:

Фиг. 1 - Схема формирования геодезического обоснования (вид с верху).

Фиг. 2 - Схема геодезического обоснования (вид с боку) и размещения контролируемых точек.

Фиг. 3 - Схема формирования геодезического обоснования на обстройке реакторного отделения (вид сверху).

Фиг. 4 - Схема сформированного геодезического обоснования с внешней стороны защитной оболочки.

Фиг. 5 - Схема размещения контрольных и контролируемых точек на обстройке.

Фиг. 6 - Схема выноса центра купола защитной оболочки.

Фиг. 7 - Схема разбивки контролируемых точек на куполе защитной оболочки.

Фиг. 8 - Схема формирования геодезического обоснования в гермообъеме.

Фиг. 9 - Схема восстановления строительных осей защитной оболочки в гермообъеме.

Способ оценки эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки реакторного отделения АЭС, заключающийся в маркировании по заданным сечениям защитной герметичной оболочки контролируемых точек 1 и выполнении поцикловых определений их положения. При этом контролируемые точки привязывают к геодезическим планово-высотным пунктам 2, затем выполняют анализ измерительной информации. При этом планово-высотное геодезическое обоснование формируют многоярусным, как вне сооружения, так и внутри его в единой системе координат, причем данная система координат совмещается с системой координат защитной герметичной оболочки и кроме этого геодезическое обоснование создается с привязкой к осям или образующим капитальных строительных конструкций 3 защитной герметичной оболочки 4 или конструктивных элементов 5 технологического оборудования, установленного в гермообъеме фиг. 1, фиг. 2.

Например, методика построения геодезического обоснования для диагностики герметичной защитной оболочки реакторных отделений с реактором ВВР-1000 заключается в том, что выполняют снесение образующей стены 6 обстройки путем отложения на перекрытии обстройки одинакового расстояния L₀ в двух взаимно противоположных точках 7,8 фиг. 3. В последующем данные точки 7,8 маркируются несмываемой краской. На одну из точек, например 7, устанавливают тахеометр, например Elta S-10, центрируют и ориентируют на противолежащую точку 8. От этого начального направления измеряют два угла β₁, β₂, соответственно на правую и левую образующие цилиндрической части защитной герметичной оболочки фиг. 3.

Вычисляют среднее значение из двух измеренных углов

Затем полученное среднее значение β_cp откладывают от направления 7-8 в створе полученного направления 7-9, измеряют расстояние L₁. По результатам выполненных измерений определяют радиус R₃₀ герметичной оболочки фиг 3.

Затем вычисляют катеты в треугольнике 700₁ из фиг. 3

Далее в створах начального направления 7-8 от точки 7 откладывают отрезок L₇₀, и закрепляют точку O₁ маркированием несмываемой краской. Тахеометр переносят и устанавливают на точке О₁. На точке О₁ строят перпендикуляр к створу 7-8 и закрепляют на внешней поверхности защитной оболочки контролируемые точки 1. Выполнив описанные работы, на четырех сторонах оболочки получают центральную фигуру, у которой точки О совпадают с центром защитной оболочки, a O₁ закреплены на перекрытии обстройки, привязаны к образующей стены обстройки и расположены на ее осях (фиг. 4).

Далее точки О₁ переносят на стены обстройки, путем построения перпендикуляров от направления 7-8 или по направлению O-O₁ (путем его продолжения за точку О₁) закрепляют точку 10 на стене обстройки несмываемой краской. Затем выполняют измерение контрольных расстояний L(1-10) (фиг. 5).

Далее вертикальным проектированием точки О₁ переносятся на опорное кольцо О (фиг. 5, фиг. 6). Затем тахеометр устанавливают на куполе примерно в центральной его части. Выполняют измерения отрезков вдоль произвольных хорд, расположенных взаимно перпендикулярно друг другу (фиг. 6). Измеряют отрезки, заключенные между станцией стояния тахеометра и краем опорного кольца. Далее вычисляют значения редукции Δ₁, Δ₂ места положения станции.

где L_c-2 и L_c-3 - соответственно большие отрезки в парах;

L_с-1 и L_c-4 - меньшие отрезки в парах.

Выполнив редукцию на величины Δ₁, Δ₂ в соответствующих направлениях места положении, станции получают центр купола оболочки. Установив тахеометр на отредуцированный центр купола О_ц, выполняют измерения, в частности измеряют длину отрезков, заключенных между О_ц и точками О_1П, O_2П, О_3П, O_4П, вынесенными на опорное кольцо с перекрытия обстройки. Если работы были произведены качественно, то с учетом точности измерений получим L_1П=L_2П=L_3П=L_4П и β_1П=β_2П=β_3П-β_4П фиг. 7.

После выполнения перечисленных выше работ выполняют разбивку купола по осевым направлениям и четвертным направлениям (фиг. 2). Для этого переносят точки О_1П-О_4П на внутреннюю грань опорного кольца и закрепляют окрашиванием. Вдоль каждой оси размещают и маркируют контролируемые точки 1. Четвертные оси разбивают откладыванием углов в 45º от основных осей. Вдоль каждой четвертной оси размещают и маркируют контролируемые точки 1. Затем выполняют нивелирование всех контролируемых точек, расположенных на купольной части защитной оболочки.

Для формирования внутреннего геодезического обоснования для защитной оболочки в гермообъеме выполняют следующие работы. На стационарных строительных конструкциях 11 (железобетонных выгородках, металлических стойках) закрепляют марки выполненных в виде металлических шайб (на чертеже не показаны). Марки размещают и закрепляют по внутренней поверхности защитной оболочки, распределяя их равномерно по окружности на облицовке (фиг. 8). Марки размещают, например, в двух горизонтальных сечениях на отметках 38.000 и 48.000. Затем восстанавливают систему координат защитной оболочки. Для этого в герметичной зоне в любом удобном месте устанавливают тахеометр, имеющий функцию измерения расстояний без отражателя (фиг. 8). При свободном его ориентировании выполняют координирование точек 12 и 13, расположенных на одном из рельсов машины перегрузки топлива МП 1000. По координатам этих точек вычисляют дирекционный угол α_12-13 прямой 12-13 в системе координат прибора.

Имея в виду, что рельсовый путь машины перегрузки топлива МП 1000 параллелен оси II-IV реактора. Также известно то, что оси реактора развернуты относительно строительных осей защитной оболочки на угол Δβ. Исходя из этого вычисляют угол γ доворота тахеометра

до параллельного расположения осей его системы координат и строительных осей защитной оболочки фиг. 9. Для контроля повторяют координирование точек 12 и 13 и вычисляют дирекционный угол α_12-13, который должен быть равен

После ориентирования инструмента выполняют определение параллельного смещения его осей относительно строительных осей защитной оболочки. Для этого измеряют горизонтальное проложение взаимно перпендикулярных направлениях от станции стояния инструмента до облицовки L_x1, L_x2, L_y1, L_y2 (фиг. 9). Затем вычисляют параметры параллельных смещений систем координат Δ_1х, Δ_2у, которые являются координатами тахеометра в системе координат строительных осей защитной оболочки. Далее последовательно координируют шайбы, расположенные в гермооболочке на строительных конструкциях и на диафрагме защитной оболочки. При этом шайбы, расположенные на строительных конструкциях 11 в гермообъеме, являются геодезическим обоснованием, а расположенные на диафрагме защитной оболочки контролируемыми, по положению которых оцениваются перемещениях на всех соответствующих этапах. Представленная методика создания геодезического обоснования и размещение контролируемых точек 1 может быть реализована на любом жизненном этапе защитной оболочки.

В процессе контроля внутренние и (или) внешние геометрические параметры защитной герметичной оболочки определяют на этапах после полного возведения герметичной защитной оболочки, после выполнения полной программы ее напряжения, при испытании на этапе создания максимального внутреннего давления и в последствии при эксплуатации в период каждого планового предупредительного ремонта, по полученным поэтапным результатам определяют величины перемещений контролируемых точек, в том числе:

где А₀, А_обж, А_{испытан} - параметры перемещения исследуемых точек на этапах полного возведения оболочки, завершения преднапряжения и испытания;

А_{экспл(1)}, А_{экспл(i)}, А_{экспл(i+1)} - параметры перемещения исследуемых точек на этапах планово предупредительных ремонтов, последовательно следующих за этапом испытания;

δ_обж, δ_испыт, δ_{экспл(1)}, δ_{экспл(i+1)} - соответствующие межэтапные параметры перемещения исследуемых точек;

по параметрам межэтапных перемещений контролируемых точек определяют коэффициент запаса прочности строительных конструкций защитной герметичной оболочки

где К_исх - коэффициент запаса прочности, определенный по результатам реализации этапов преднапряжения и испытания защитной герметичной оболочки;

К_{текущ(i)} - коэффициент запаса прочности, определенный по результатам реализации i этапов на стадии эксплуатации защитной герметичной оболочки;

при выполнении для всех строительных конструкций защитной герметичной оболочки условия неравенства

определяют условие соответствия эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки.

Предлагаемое техническое решение способа оценки эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки реакторного отделения АЭС обеспечивает независимый контроль технического состояния защитной оболочки на ее всех возможных жизненных этапах. В то время как штатная (встроенная) система контроля, основанная на использовании датчиков напряжения встраиваемых в арматурный каркас и в тело бетона стены защитной оболочки, как правило, вводится в эксплуатацию с потерей датчиков, которые по тем или иным причинам неработоспособны. Кроме того, вводимые в эксплуатацию датчики встраиваются в армокаркас путем сварки их концевиков с арматурными стержнями (температурные деформации), затем осуществляется бетонирование с вибрированием бетона (вибрационные нагрузки) и, наконец, каждый горизонт, на котором смонтированы датчики, воспринимают выше расположенный собственный вес защитной оболочки, и, естественно, он не одинаков на различных горизонтах (нагрузки от собственного веса защитной оболочки). Тарировка датчиков на стадии эксплуатации защитной оболочки невозможна. Далее заводской гарантийный срок эксплуатации датчиков 15-20 лет. При этом, за каждые пять лет эксплуатации выходят из строя 5-6% датчиков. Таким образом, встроенная штатная система не обеспечивает надежного определения технического состояния защитной оболочки при ее эксплуатации и тем более при продлении срока службы энергетических блоков.

Формула изобретения

Способ оценки эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки реакторного отделения АЭС, заключающийся в маркировании по заданным сечениям защитной герметичной оболочки контролируемых точек и выполнении поцикловых определений их положения, при этом контролируемые точки привязывают к геодезическим планово-высотным пунктам, затем выполняют анализ измерительной информации, при этом планово-высотное геодезическое обоснование формируют многоярусным, как вне сооружения, так и внутри его в единой системе координат, причем данная система координат совмещается с системой координат защитной герметичной оболочки, исследуемые точки размещают в моментной, переходной, безмоментной зонах строительных элементов защитной герметичной оболочки на ее внешней и внутренней поверхностях, контроль геометрических параметров выполняют поэтапно, отличающийся тем, что геодезическое обоснование создается с привязкой к осям или образующим капитальных строительных конструкций защитной герметичной оболочки или конструктивных элементов технологического оборудования, установленного в гермообъеме, в процессе контроля внутренние и (или) внешние геометрические параметры защитной герметичной оболочки определяют на этапах после полного возведения герметичной защитной оболочки, после выполнения полной программы ее напряжения, при испытании на этапе создания максимального внутреннего давления и в последствии при эксплуатации в период каждого планового предупредительного ремонта, по полученным поэтапным результатам определяют величины перемещений контролируемых точек, в том числе:

где А₀, А_обж, А_{испытан} - параметры перемещения исследуемых точек на этапах полного возведения оболочки, завершения преднапряжения и испытания;
А_{экспл(1)}, А_{экспл(i)}, А_{экспл(i+1)} - параметры перемещения исследуемых точек на этапах планово предупредительных ремонтов, последовательно следующих за этапом испытания;
δ_обж, δ_испыт, δ_{экспл(1)}, δ_{экспл(i+1)} - соответствующие межэтапные параметры перемещения исследуемых точек;
по параметрам межэтапных перемещений контролируемых точек определяют коэффициент запаса прочности строительных конструкций защитной герметичной оболочки


где К_исх - коэффициент запаса прочности, определенный по результатам реализации этапов преднапряжения и испытания защитной герметичной оболочки;
К_{текущ(i)} - коэффициент запаса прочности, определенный по результатам реализации i этапов на стадии эксплуатации защитной герметичной оболочки;
при выполнении для всех строительных конструкций защитной герметичной оболочки условия неравенства
К_текущ(К_исх)≥К_норм,
где К_норм - нормативный коэффициент запаса прочности;
определяют условие соответствия эксплуатационной надежности защитной герметичной оболочки.

Изобретение "СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЗАЩИТНОЙ ГЕРМЕТИЧНОЙ ОБОЛОЧКИ РЕАКТОРНОГО ОТДЕЛЕНИЯ АЭС" (Пимшин Юрий Иванович, Клюшин Евгений Борисович, Губеладзе Олег Автандилович, Забазнов Юрий Сергеевич, Пимшин Петр Юрьевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога