Zaawansowane monitorowanie komponentów reaktorów jądrowych
Celem europejskiego projektu badawczego THERFAT było sprawdzenie dokładności i rzetelności narzędzi i procedur stosowanych do oceny integralności złączy trójnikowych w połączeniach rurowych. Wysoka temperatura i częste wahania temperatury na skutek mieszania gorących i zimnych cieczy mogą prowadzić do uszkodzenia materiału tych złączy oraz powstania widocznych pęknięć w wyniku zmęczenia termicznego. Istnieje ryzyko nieprawidłowego wykrycia tych cyklicznych zjawisk za pomocą termoogniwa. Ocena integralności złączy trójnikowych bazuje na przybliżeniach określanych na podstawie eksperymentów i modeli matematycznych. Badacze z Ośrodka badań technicznych VTT w Finlandii skupili się na weryfikacji wybranych aspektów oceny złączy trójnikowych z uwzględnieniem wyników uzyskanych w najważniejszych eksperymentach i analizach numerycznych. Wykorzystując praktyczne metody inżynieryjne, takie jak obliczenia aproksymacji parametrów wstrząsu cieplnego czy zaawansowane analizy obliczeniowej dynamiki płynów, oszacowano naprężenia początkowe wynikające z obciążeń termicznych. Udowodniono, że za pomocą procedur wspólnego kodu można uzyskać dokładne prognozy wartości progowych początkującego pęknięcia, i zweryfikowano to danymi z testów dotyczących uszkodzeń. Typowe pęknięcia w wyniku wstrząsu cieplnego tworzą na powierzchni sieć. Jeśli nie dochodziło do rozszerzania zakresu głównych pęknięć, losowy wzór pęknięć nie był uwzględniany w ustalaniu stopnia pogorszenia integralności złączy trójnikowych. Aby ocenić odporność złączy trójnikowych na wstrząs cieplny, należy wykorzystać modele, za pomocą których możliwe będzie oszacowanie tempa powiększania pęknięć w funkcji temperatury. Aby rezultaty badań dotyczących inicjowania pęknięć w wyniku zmęczenia termicznego i ich rozprzestrzeniania się mogły być wykorzystane w ulepszonych praktycznych metodach przewidywania, zaproponowano połączenie metod eksperymentalnych i analitycznych. Badanie warunków, pod wpływem których dochodzi do poszerzania zakresu pęknięć w wyniku zmęczenia termicznego lub zatrzymania ich rozprzestrzeniania się, może pomóc w znalezieniu metody zmniejszania znacznych obciążeń termicznych. To całościowe podejście do oceny integralności złączy trójnikowych zostało określone jako pierwszy krok w kierunku opracowania nowej metodologii optymalizacji warunków działających elektrowni jądrowych.
