Утверждено
постановлением Госатомнадзора России
от 21 апреля 1999 г. N 2
РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОСТИ
УЧЕТ
ФЛЮЕНСА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ НА КОРПУСАХ И ОБРАЗЦАХ-СВИДЕТЕЛЯХ
ВВЭР ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО
РЕСУРСА КОРПУСОВ
РБ-007-99
ВВЕДЕНО в действие
с 1 января 2000 г.
Настоящий нормативный документ - руководство по безопасности - направлен на обеспечение реализации положений и требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии (ОПБ-88/97, ПБЯ РУ АС-89, ПНАЭ Г-7-002-86, ПНАЭ Г-7-008-89, ПНАЭ Г-01-036-95) по учету флюенса быстрых нейтронов. Руководство по безопасности содержит рекомендации, определяющие порядок и организацию учета флюенса быстрых нейтронов на КР и ОС ВВЭР для последующего прогнозирования радиационного ресурса КР, а также рекомендации к учету флюенса быстрых нейтронов при проектировании и эксплуатации реактора.
Руководство по безопасности выпускается впервые.
Настоящий нормативный документ разработан в НТЦ ЯРБ Госатомнадзора России при участии следующих специалистов: Бородкина Г.И., Калиберды И.В., Ковалевича О.М., Столбунова А.Ю., Фединой Л.Е., а также Просвирина А.В. (Госатомнадзор России), Цофина В.И. (ОКБ "Гидропресс"), Ярына В.П., Григорьева Е.И. (ВНИИФТРИ), Трошина В.С. (МИФИ), Мелехина Ю.А. (концерн "Росэнергоатом").
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор
КР - корпус реактора
ОС - образцы-свидетели
ППН - интегральная по энергии плотность потока нейтронов, н/(см2·с)
Ф - скорость накопления флюенса нейтронов, н/(см2·с)
dpa, dpa/c - число и скорость (с-1) смещений на атом
E - энергия нейтронов, МэВ
F - интегральный по энергии флюенс нейтронов, н/см2
Ri - удельная скорость реакции в i-м нейтронно-активационном детекторе, Бк/ядро
SIE - спектральный индекс, отн. ед.
t - время, с
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ <*>
--------------------------------
<*> В разделе не приведены термины и определения, имеющие общетехническое значение и определенные в ГОСТах или в других нормативных документах.
1. Флюенс быстрых нейтронов F - полное число быстрых нейтронов с энергией больше определенной выбранной энергии, которое проходит через единицу площади в течение времени облучения. Флюенс быстрых нейтронов выражен определенным интегралом по времени зависящей от времени плотности потока нейтронов с энергией больше определенной выбранной энергии.
2. Накопленный флюенс быстрых нейтронов Ft - фактический флюенс быстрых нейтронов, накопленный к конкретному моменту времени работы реактора.
3. Скорость накопления флюенса быстрых нейтронов Ф - средняя за время накопления флюенса быстрых нейтронов (например, время кампании, облучения) ППН, приведенная к номинальному уровню тепловой мощности реактора.
4. Спектральный индекс SIE - отношение Ф нейтронов с энергией больше E к Ф нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ.
5. Радиационный ресурс КР - прогнозируемое время работы реактора на номинальной мощности, в течение которого выполняются условия, при которых обеспечивается сопротивление хрупкому разрушению КР.
6. Коэффициент запаса - безразмерная величина, которая больше единицы и показывает, во сколько раз нужно изменить значение оцененного параметра, чтобы результат перекрывал максимальные отклонения параметра, обусловленные неопределенностями в оценке параметра, соблюдая принцип консервативности величины, учитываемой в оценках критериев безопасности, и при вычислении которой используется оцененный параметр.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящее руководство по безопасности (далее - РБ) разработано с целью обеспечения реализации положений и требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии (ОПБ-88/97, ПБЯ РУ АС-89, Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86), Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89), Требования к содержанию отчета по обоснованию безопасности АС с реакторами типа ВВЭР (ПНАЭ Г-01-036-95) по учету флюенса быстрых нейтронов. Рекомендуемые подходы уточняют, развивают и совершенствуют принятые на практике пути реализации положений и требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии для обеспечения надежного определения и контроля флюенса и других характеристик поля быстрых нейтронов на КР и ОС ВВЭР, приемлемых для использования при прогнозировании радиационного ресурса КР.
В случае если для выполнения соответствующих положений и требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии организация, осуществляющая деятельность в области использования атомной энергии, применяет иные способы и методы, чем те, которые рекомендованы в РБ, их следует обосновать, показав, что выбранные способы и методы обеспечивают выполнение требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии.
1.2. РБ определяет порядок и организацию учета флюенса быстрых нейтронов на КР и ОС ВВЭР для прогнозирования радиационного ресурса КР, а также содержит рекомендации к учету флюенса быстрых нейтронов при проектировании, эксплуатации реактора (включая эксплуатацию после термического отжига КР), в том числе к:
- порядку и организации учета флюенса быстрых нейтронов;
- прогнозированию флюенса быстрых нейтронов при проектировании;
- учету флюенса быстрых нейтронов при эксплуатации, методикам учета и их обоснованию;
- оценке значений характеристик поля быстрых нейтронов для прогнозирования радиационного ресурса КР.
1.3. Положения РБ распространяются на ВВЭР атомных электростанций, для корпусов которых проводится расчет на сопротивление хрупкому разрушению с учетом сдвига критической температуры хрупкости вследствие влияния облучения (в соответствии с разделом 5.8 ПНАЭ Г-7-002-86 и разделом 8 приложения 2 ПНАЭ Г-7-002-86), а также на ВВЭР атомных электростанций, на которых осуществляется программа контроля за состоянием металла КР при эксплуатации путем испытаний ОС, устанавливаемых в реактор (в соответствии с разделом 7 ПНАЭ Г-7-008-89).
1.4. РБ предназначено для специалистов Госатомнадзора России, а также эксплуатирующих организаций и организаций, выполняющих работы и предоставляющих услуги эксплуатирующим организациям.
2. ПОРЯДОК И ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕТА ФЛЮЕНСА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ
2.1. Порядок учета флюенса быстрых нейтронов на КР и ОС ВВЭР включает определение характеристик поля нейтронов, их контроль во времени, представление с указанием погрешности, документирование.
2.2. Установленные при этом учете значения характеристик поля нейтронов используются для прогнозирования флюенса быстрых нейтронов на КР на весь срок службы и для прогнозирования радиационного ресурса КР.
2.3. Учет флюенса быстрых нейтронов организуется при проектировании (проводится определение проектных значений характеристик поля нейтронов) и эксплуатации реактора.
2.4. Характеристики поля нейтронов, важные с точки зрения учета флюенса быстрых нейтронов: флюенс нейтронов F с энергией больше 0,5 МэВ, скорость накопления флюенса нейтронов Ф с энергией больше 0,5 МэВ, спектр нейтронов, спектральный индекс SIE. Функционально связанные с характеристиками поля нейтронов параметры, важные с точки зрения учета флюенса быстрых нейтронов: dpa, dpa/c, Ri.
2.5. Учет флюенса быстрых нейтронов проводится в характерных точках КР и ОС ВВЭР, которые должны включать:
- точки по толщине стенки КР, начиная от точки внутренней поверхности, в которых достигается максимум флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ;
- точки в соответствии с п. 5.8.7.2 ПНАЭ Г-7-002-86 для расчетного сечения КР;
- точки внешней поверхности КР, в которых достигается максимум флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ;
- центр середины отдельного ОС стали КР (для ОС с надрезом - центр плоскости распространения трещины) и точки в отдельном исследованном ОС, в которых проводилось изучение свойств стали (точки излома, микроструктурного анализа и т.п.).
2.6. Прогнозирование радиационного ресурса КР с использованием установленных в результате учета значений характеристик поля нейтронов проводится для критической точки КР, являющейся одной из точек расчетного сечения КР, в которой достигаются предельные условия обеспечения сопротивления хрупкому разрушению, приведенные в разделе 5.8 ПНАЭ Г-7-002-86, исходя из анализа всех возможных режимов.
2.7. Организацию учета флюенса быстрых нейтронов осуществляют эксплуатирующие организации.
2.8. Проектные значения характеристик поля нейтронов на КР и ОС приводятся в проекте ВВЭР и проектных документах по КР, содержащих обоснование сопротивления хрупкому разрушению КР. Результаты учета флюенса быстрых нейтронов на КР во время эксплуатации вносятся в документацию, содержащую обоснование эксплуатации реактора в очередную кампанию. Результаты учета флюенса быстрых нейтронов на ОС во время эксплуатации вносятся в отчетную документацию в соответствии с п. 7.8 ПНАЭ Г-7-008-89.
3. РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ФЛЮЕНСА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ НА КР И ОС ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
3.1. При проектировании ВВЭР осуществляется прогнозирование значений флюенса и скорости накопления флюенса быстрых нейтронов на КР и ОС.
3.2. Следует:
- приводить расчетные значения скорости накопления флюенса, флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ, накапливаемого за расчетный проектный срок службы КР в точке максимума распределения по КР флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ для проектных режимов эксплуатации, а также оценивать погрешность этих значений скорости накопления флюенса и флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ;
- определять и обосновывать значения и погрешности значений характеристик поля нейтронов в характерных точках КР и ОС, таких как F, Ф нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ, спектр нейтронов (возможно рассматривать многогрупповой спектр для выбранных точек КР (внутренняя, внешняя поверхность, 1/4 толщины) и ОС (центр середины), спектральные индексы SIE для энергий нейтронов 0,1; 1; 3; 6 МэВ, а также значение скорости накопления флюенса тепловых нейтронов.
3.3. Рекомендуется приводить информацию об обосновании флюенса быстрых нейтронов на КР и ОС, а также:
- описание расчетной методики получения трехмерных характеристик поля нейтронов на КР и ОС;
- обоснование использования указанной расчетной методики;
- пространственные распределения скорости накопления флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ и тепловых нейтронов (на внутренней, внешней поверхности КР, по толщине КР, по высоте и толщине отдельных ОС);
- значения dpa, dpa/c, Ri для выбранных точек КР и ОС (где имеется обоснованная информация о спектре нейтронов), оценку их погрешности и методы их получения. Рекомендуемые наборы нейтронно-активационных детекторов для экспериментального обоснования характеристик поля нейтронов в области КР и ОС ВВЭР приведены в приложении 1.
3.4. Для обоснования расчетных методик, значений и погрешности значений характеристик поля нейтронов на КР и ОС должно быть проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных, полученных в базовых экспериментах (экспериментах с использованием максимально возможных по типу, составу и номенклатуре детекторов и с подтверждением надежности полученных результатов). Рекомендуется проводить обоснование:
- спектральных индексов и пространственных коэффициентов (отношение значений ППН с энергией больше определенной выбранной энергии, например, 0,5 МэВ, в двух разных характерных пространственных точках) экспериментами на макетах корпусов ВВЭР на исследовательских реакторах или установках;
- абсолютных значений характеристик поля нейтронов (или Ri для характерных реакций) экспериментами на действующих ВВЭР (возможно других модификаций) в околокорпусном пространстве (например, в воздушном зазоре за КР и на ОС).
4. УЧЕТ ФЛЮЕНСА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ НА КР И ОС ВО ВРЕМЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕАКТОРА
4.1. Учет флюенса быстрых нейтронов в характерных точках каждого КР и ОС во время эксплуатации реактора должен проводиться по методикам, разработанным эксплуатирующей организацией и разрешенным для применения. При этом следует учитывать, что:
4.1.1. Методика учета флюенса быстрых нейтронов на КР должна предусматривать возможность определения с обоснованной оценкой погрешности накопленного флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ, характеристик поля нейтронов в характерных точках КР по каждой кампании в отдельности. Допускается определять усредненные за кампанию и приведенные к номинальной мощности значения характеристик, но с учетом всех изменений в работе реактора за кампанию.
4.1.2. Методика учета флюенса быстрых нейтронов на ОС должна предусматривать определение с обоснованной оценкой погрешности флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ, характеристик поля нейтронов в характерных точках ОС, усредненных за время облучения контейнера с ОС в реакторе и приведенных к номинальной мощности, а также оценку распределения флюенса быстрых нейтронов по высоте размещения ОС.
4.1.3. Методики должны быть экспериментально обоснованы. Рекомендуется проводить обоснование:
- разовыми базовыми экспериментами (с использованием широкого набора нейтронно-активационных и других детекторов) вблизи КР и в контейнере с ОС для головных блоков;
- контрольными регулярными экспериментами (возможно с использованием ограниченного набора характерных нейтронно-активационных детекторов в качестве мониторов) вблизи КР каждого блока;
- измерениями активности детекторов сопровождения, устанавливаемых вместе с ОС, и измерениями активности материала ОС.
Выбор способа постановки экспериментов, их состава, периодичности проведения принимается на основании обоснованного соответствующими исследованиями технического решения. Эксперименты проводятся с учетом п. 9.1.16 ПНАЭ Г-7-008-89. Методики выполнения измерений должны удовлетворять ГОСТ Р 8.563-96.
Для базовых и контрольных экспериментов вблизи КР ВВЭР рекомендуется использовать пространство воздушного зазора за КР. Рекомендуемый набор нейтронно-активационных детекторов представлен в приложении 1 <1>.
--------------------------------
<1> При использовании нейтронно-активационных детекторов для экспериментального обоснования расчетов рекомендуется проводить сравнение расчетных и измеренных удельных активностей продуктов реакций, приведенных на конец облучения детекторов.
4.2. Рекомендуется проводить прогнозирование флюенса нейтронов с энергией больше 0,5 МэВ в критической точке на проектный срок службы КР после завершения каждой кампании. При этом рекомендуется руководствоваться следующим:
4.2.1. Если режим эксплуатации в последующие кампании будет соответствовать режиму в предыдущие кампании, прогнозируемый на проектный срок службы, выраженный моментом эффективного времени
