Оцінювання ресурсоспроможності та надійності системи сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива

Abstract

Стаття присвячена прогнозуванню ресурсоспроможності систем сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива, які є найбільш розповсюдженим видом зберігання використаного палива ядерних енергетичних реакторів, завдяки оцінці їх надійності. Проаналізовано питання поводження з відпрацьованим ядерним паливом у країнах з атомною енергетикою в умовах нормальної експлуатації, без врахування можливих ризиків від подій, пов'язаних з військовою агресією.Ця тема є важливою з урахуванням створення в Україні нових сховищ відпрацьованого ядерного пали-ва, як-от Централізоване сховище відпрацьованого ядерного палива Рівненської, Хмельницької та Півден-ноукраїнської АЕС (ЦСВЯП) і відпрацьованого ядерного палива канальних реакторів Чорнобильській АЕС (СВЯП-2).Дослідження побудовано на аналізі структурної схеми технологічного процесу сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива і конструктивних особливостей елементів обладнання технологічної схеми у вигляді тепловидільних збірок та імовірнісних розрахунках надійності конструкції загалом.Проаналізовано питання поводження з відпрацьованим ядерним паливом в умовах довгострокового зберігання. Виділено проблему довгострокового зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчиках сухого типу. Запропоновано оцінку прогнозування ресурсоспроможності та надійності складових частин та систем сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива на АЕС. Наведено прогноз імовірності безвідмовного зберігання складових частин відпрацьованого ядерного палива протягом усього періоду експлуатації.Доведено, що надійність сховища відпрацьованого ядерного палива загалом визначається станом кожного елементу конструкції (контейнера), які не пов'язані між собою та не мають загального показника надійності. У цьому разі варто розглядати середній показник імовірнісної безвідмовності.Чисельне моделювання ситуації показало, що середня ймовірність безвідмовного функціонування незалежно розташованих одиниць зберігання вичерпується дещо повільніше кожного окремого контейнера.Отримані результати дозволяють стверджувати, що деградація контейнерів має поступовий характер і зумовлена довготривалістю збереження властивостей конструкційних матеріалів, з яких виготовлені деталі контейнера. The paper is devoted to forecasting the service life of dry spent nuclear fuel (SNF) storage systems, which represent the most common type of nuclearpower reactor fuel storage systems used in power engineering, by assessing their reliability. The issues of spent nuclear fuel management in countries, which actively use nuclear energy, are analyzed for normal operation without taking into account possible risks from events related to military aggression.This topic is important considering the construction of new SNF storage facilities in Ukraine. They include the centralized storage facility for SNF from the Rivne, Khmelnytsky and Pivdennoukrainsk NPPs (CSFSF) and for SNF of channel-type graphite moderated reactors from the Chornobyl NPP (ISF-2).The study is based on analyzing the structural diagram for the technological process of dry SNF storage and design features of technological diagram equipment components in the form of fuel assemblies (FAs), as well as the probabilistic calculations of design reliability as a whole.The issues of spent nuclear fuel (SNF) management in long-term storage conditions are analyzed. The issue of SNF long-term storage at dry sites is highlighted. The assessment of forecasting service life and reliability for components and systems of dry storage for spent nuclear fuel at NPPs is proposed. The forecast of the probability for failure-free storage of SNF components during the whole operation period is presented.It is proved that SNF storage facility reliability is generally determined by the condition of each structural element (containers), which are not related to each other and do not have a common reliability indicator. In this case, the mean probabilistic reliability should be considered.Numerical modeling of the situation has shown that the mean probability of failure-free operation for independently located storage units is exhausted somewhat slower than for each separate container.The results obtained allow us to state that the containers degrade gradually and this is caused by the long-term unaltered properties of structural materials from which the container parts are made.