Analyzing the Occurrence Probability of Leaks and Ruptures in NPP Equipment Pipelines and Pressure Vessels Based on Physical and Statistical Modeling of Fracture Processes

  • Александр [Aleksandr] Александрович [A.] Тутнов [Tutnov]
  • Олег [Oleg] Дмитриевич [D.] Лоскутов [Loskutov]
  • Петр [Petr] Викторович [V.] Алексеев [Alekseev]
  • Антонина [Antonina] Васильевна [V.] Тутнова [Tutnova]
  • Андрей [Andrey] Тарасович [T.] Алексеев [Alekseev]
Keywords: modeling, probabilistic fracture analysis, cracks, pressure vessels

Abstract

A software tool (ST) and methodology implemented in it for probabilistically assessing the reliability of reactor thick-walled pressure vessels are described. The basic principles of ST operation, the list of input data used in the computations, and possible objects for analysis are given.

The analysis is based on modeling the incipience and growth of cracks in the material. The techniques used for modeling the initial flaws in material are described that take into account the possibility of missing flaws during non-destructive testing, and for modeling the incipience and growth of cracks during operation of the object under consideration. The technique for assessing the pressure vessel wall strength characteristics is described.

To illustrate practical application of the ST, the results from probabilistically assessing the destruction of the PGV-1000 steam generator primary circuit header’s perforated zone are given. Graphic dependences of the leak and rupture occurrence probabilities on the steam generator operation time are presented. The list of possible engineering and scientific problems solved using the developed ST is also given.

Information about authors

Александр [Aleksandr] Александрович [A.] Тутнов [Tutnov]

Dr.Sci. (Techn.), Professor, Head of Dept. of NRC «Kurchatov Institute»

Олег [Oleg] Дмитриевич [D.] Лоскутов [Loskutov]

Ph.D. (Techn.), Head of Laboratory of NRC «Kurchatov Institute»

Петр [Petr] Викторович [V.] Алексеев [Alekseev]

Ph.D. (Techn.), Leading Researcher of NRC «Kurchatov Institute»

Антонина [Antonina] Васильевна [V.] Тутнова [Tutnova]

Leading Technologist of NRC «Kurchatov Institute»

Андрей [Andrey] Тарасович [T.] Алексеев [Alekseev]

Ph.D. (Techn.), Senior Researcher of NRC «Kurchatov Institute», e-mail:andtaraleks@gmail.com

References

1. Александров А.Е., Тюрин А.В., Киселев М.Н. Анализ вероятности разрушения корпуса реактора ВВЭР с использованием эффективной расчетной модели // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика ядерных реакторов». 2015. Вып. 3. С. 95—109.
2. Алексеев П.В. Расчетное моделирование процессов накопления повреждений коллектора парогенератора ПГВ-1000 в вероятностной постановке: дис. ... канд. техн. наук. М.: НИЦ «Курчатовский институт», 2013.
3. ПНАЭ Г-7-002—86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989.
4. РД ЭО 0330-01. Руководство по расчету на прочность оборудования и трубопроводов реакторных установок РБМК и ВВЭР на стадии эксплуатации. М.: Росэнергоатом, 2001.
5. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974.
6. НП-001-15. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций.
--
Для цитирования: Тутнов А.А., Лоскутов О.Д., Алексеев П.В., Тутнова А.В., Алексеев А.Т. Анализ вероятности появления течей и разрывов трубопроводов и корпусов оборудования атомных электростанций на основе физико-статистического моделирования процессов разрушения // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 21—27. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-21-27.
#
1. Aleksandrov A.E., Tyurin A.V., Kiselev M.N. Analiz Veroyatnosti Razrusheniya Korpusa Reaktora VVER s Ispol'zovaniem Effektivnoy Raschetnoy Modeli. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Fizika Yadernykh Reaktorov». 2015;3:95—109. (in Russian).
2. Alekseev P.V. Raschetnoe Modelirovanie Protsessov Nakopleniya Povrezhdeniy Kollektora Parogeneratora PGV-1000 v Veroyatnostnoy Postanovke: Dis. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: NITS «Kurchatovskiy Institut», 2013. (in Russian).
3. PNAE G-7-002—86. Normy Rascheta na Prochnost' Oborudovaniya i Truboprovodov Atomnykh Energeticheskikh Ustanovok. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
4. RD EO 0330-01. Rukovodstvo po Raschetu na Prochnost' Oborudovaniya i Truboprovodov Reaktornykh Ustanovok RBMK i VVER na Stadii Ekspluatatsii. M.: Rosenergoatom, 2001. (in Russian).
5. Cherepanov G.P. Mekhanika Khrupkogo Razrusheniya. M.: Nauka, 1974. (in Russian).
6. NP-001-15. Obshchie Polozheniya Obespecheniya Bezopasnosti Atomnykh Stantsiy. (in Russian).
--
For citation: Tutnov A.A., Loskutov O.D., Alekseev P.V., Tutnova A.V., Alekseev A.T. Analyzing the Occurrence Probability of Leaks and Ruptures in NPP Equipment Pipelines and Pressure Vessels Based on Physical and Statistical Modeling of Fracture Processes. Bulletin of MPEI. 2020;1:21—27. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-21-27.
Published
2019-04-26
Section
Nuclear Power Plants, Including Design, Operation and Decommissioning (05.14.03)