Читаем Риск-менеджмент в эпоху бифуркаций полностью

Риск-менеджмент в эпоху бифуркаций

Так при анализе устойчивости реактора к сильным возмущениям (авариям), возможен выброс части теплоносителя из активной зоны в результате самопроизвольного или насильственного разрыва трубопровода. Понятно, что для более полного всестороннего анализа безопасности реактора требуется использование как более полной модели активной зоны (см. выше), так и других методов разностных схем решения дифференциальных уравнений в частных производных.

3.2.2.2 Разрыв трубопровода на АЭС

Одной из важных проблем на АЭС, да и вообще, на всех тепловых электростанциях всегда была проблема эрозионнокоррозионного износа (ЭКИ) пароводяного тракта (ПВТ).

Метал и вода… Высокие температуры и скорости потоков. Металл просто ржавеет. Причем наиболее опасно это явление на АЭС.

Решение этой достаточно трудно формализуемой проблемы, вытекало в комплексную междисциплинарную задачу на стыке физики, химии, гидродинамики с разработкой системы компьютерного моделирования и интерфейса численного эксперимента. Отдельной, но необходимой составляющей было экспериментальной обоснование его результатов. Именно стыковые преимущества, синергический эффект давали основание надеяться на ее успешное в целом.

В 1988–1990 годах в основных институтах атомной отрасли СССР — ВНИИАМ и ВНИИ АЭС эта тема наиболее явно и глубоко прорабатывалась.

Расчёты эффекта и защита от ЭКИ ПВТ АЭС были основаны на анализе динамики и физики образования защитной пленки из естественных оксидов железа при специально подобранном воднохимическом режиме (ВХР). Численное моделирование проводилось на основе собственной модели, в которой учитывались эффекты гидродинамики, теплообмена, совмещенные с расчетом реакции как в пограничном слое, так и на поверхности металла.

В результате, при заданных параметрах эксплуатации можно было определить и рассчитать те стартовые параметры (концентрация кислорода, скорость потока и пр.) при которых на поверхности стали образовываться и поддерживался слой прочного и плотного оксида (а именно, черного FeO, а не более рыхлых бурых гематита и магнетита Fe2O3 и Fe3O4), пассивирующего поверхности и препятствовавших не только дальнейшей коррозии, но и защищавший металл от каплеударной эрозии.

Важнейшим результатом модельных расчетов был расчет непосредственно износа, изъедания поверхности труб, патрубков, изгибов и т. п. в потоке водяного тракта, вплоть до его разрушения.

Подобные (по цели, но не по модели) расчеты в то время проводились и за рубежом — во Франции, США и др. Однако они основывались на огромном количестве дорогостоящих ресурсных экспериментов, на которых вырабатывались эмпирические формулы и коэффициенты, частично описывающие ЭКИ, но совершенно не учитывающие физическую суть явления.

По модели, созданной во ВНИИ АЭС, были проанализированы многие инциденты, связанные с авариями в результате ЭКИ.

Наиболее ярким примером был расчет разрыва патрубка пароводяного тракта в результате ЭКИ на финской АЭС «Ло- виза». Сам обрыв был серьезнейшим инцидентом, который можно было избежать, если и не избежать, то хотя бы предотвратить своевременным прогнозом.

Численное моделирование с динамической демонстрацией износа на этапе мониторинга, что показало, что патрубок оборвался через 3,5 года. Причем сам прогнозный расчет занял всего 35 секунд. (Расчеты М. Салтанова).

Патрубок на реальной станции простоял 3 года и 8 месяцев.

Что примечательно, модель была реализована (это был 1990 г.) на минимальной конфигурации портативного компьютера, по сути арифмометра, по сравнению с которым любой современный смартфон выглядит недосягаемым вычислительным аппаратом.

При этом в качестве интерфейса результатов расчетов одним из первых в СССР был применен именно графический монитор, на котором наглядно отражалась динамика процесса.

Для проверки модели и режимов на специальном полигоне в г. Электрогорске под руководством Б.И. Нигматулина (руководителя всего проекта) были сооружены ряд стендов. Ресурсные и натурные эксперименты показали очень хорошее совпадение результатов с расчетами.

В 1990 году в Минатомэнерго СССР была поставлена задача реализации соответствующей программы и было выделено финансирование.

К сожалению, развитие страны после 1991 года не соответствовало дальнейшей разработке модели.

Важно, что актуальность сохраняет как методология (фи- зичность, комплексность, численный эксперимент), так и сама модель. Железо ржаветь не перестало. Главное — чтобы не ржавели мозги.