Отделение управления ресурсом АЭС

ВНИИАЭС – научный руководитель эксплуатации атомных станций Концерна «Росэнергоатом». Следовательно, ту или иную проблему мы оцениваем на всех этапах жизненного цикла АЭС. ВНИИАЭС также является головной материаловедческой организацией атомной отрасли. Институт выдает рекомендации по выбору материалов, неразрушающему контролю, аттестации средств измерений для проведения контроля, обоснованию прочности проблемных узлов.

Эти задачи отражены в работе отделения управления ресурсом АЭС.

Ключевое слово в названии нашего отделения - «ресурс». Управление им в первую очередь направлено на обеспечение длительной и безопасной эксплуатации, повышение эффективности действующих и вновь проектируемых энергоблоков АЭС. В настоящее время вопросы определения технического состояния и обоснования остаточного ресурса имеют особенную актуальность в связи с работами по продлению сроков эксплуатации энергоблоков, которые активно проводятся в нашей стране и за рубежом.

Одно из важных направлений в работе нашего отделения – научно-техническая поддержка технического обслуживания и ремонта (ТОиР) АЭС. Она направлена на обеспечение технико-экономических показателей АЭС, которые влияют на продолжительность остановов энергоблоков, а, следовательно, на их экономическую эффективность, требуют привлечения значительных финансовых, материальных и трудовых ресурсов. В настоящее время особое внимание направлено на повышение качества ремонтной документации, совершенствованию процесса обеспечения АЭС и управление жизненным циклом ремонтной документации.

Отделение участвует в реализации тематических планов и программ электроэнергетического дивизиона ГК «Росатом». Оказывает услуги научно-технической и инженерной поддержки для обеспечения надежности тепломеханического оборудования при эксплуатации АЭС. Разрабатывает новые технологии и выпускает инновационные продукты, в том числе для цифровой трансформации отрасли. Отделение управления ресурсом АЭС состоит из четырех департаментов:
- департамент неразрушающего контроля и ресурса;
- департамент научно-технической поддержки технического обслуживания и ремонта АС;
- департамент прочностной надежности;
- департамент диагностики.

Оценка технического состояния и ресурса оборудования, трубопроводов, зданий, сооружений и строительных конструкций

Управление ресурсом подразумевает выполнение нескольких ключевых задач. Первую из них – оценку технического состояния и контроля целостности элементов энергоблока – решает департамент неразрушающего контроля и ресурса. Здесь работают аттестованные специалисты, выполняющие неразрушающий контроль металла элементов энергоблока.

Эта работа реализуется как на стадии эксплуатационного контроля совместно с другими подрядными организациями, так и при выполнении дополнительного контроля при продлении срока эксплуатации энергоблока.

Второй аспект, связанный с ресурсом, – обоснование прочности различных элементов. Прочность трубопроводов и оборудования является важнейшей характеристикой, которая должна обеспечивать эксплуатацию конструкции при нормальных условиях, нарушениях в работе и аварийных ситуациях. В департаменте есть отдел, который занимается обоснованием прочности элементов АЭС с различными типами РУ с ВВЭР, РБМК, ЭГП, БН.

По каждому из этих направлений сотрудники отделения разработали большой объем нормативной документации. Что касается практической деятельности по обоснованию продления срока службы, ВНИИАЭС и сотрудники отделения принимали участие во всех работах, начиная с первого «пилотного» продления блока № 3 Нововоронежской АЭС, реализованного в 2001 году. С тех пор продлен срок эксплуатации еще 27 энергоблоков. Поэтому можно с уверенностью сказать, что эта тема нам знакома досконально, близка, изучена, мы с ней «живем» и ею «дышим» уже не один десяток лет.

В декабре 2022 года сотрудники департамента неразрушающего контроля и ресурса завершили сдачу отчетной документации по продлению срока эксплуатации (ПСЭ) энергоблока № 4 Балаковской АЭС.

С продлением срока службы связано два основных направления нашей деятельности.

Первое – это контроль металла и обоснование прочности различных элементов оборудования и трубопроводов.

Второе – продление срока службы элементов, включая здания и сооружения.

У нас имеются специализированные лаборатории по неразрушающему контролю дефектности, механических свойств металло- и железобетонных конструкций и тепломеханического оборудования. В области разрушающих методов контроля как по металлу, так и по бетону, ВНИИАЭС сотрудничает с ведущими организациями отрасли и страны, которые имеют соответствующее испытательное оборудование. Формат нашего института, к сожалению, позволяет работать только с переносными мобильными приборами, которые можно разместить у себя в лаборатории и использовать на АЭС, больших испытательных машин у нас нет.

В соответствии с функцией ВНИИАЭС как головной материаловедческой организации специалистами департамента неразрушающего контроля и ресурса выполняются работы по аттестации систем неразрушающего контроля и новых материалов для АЭС. Среди наиболее значимых работ можно отметить аттестацию систем автоматизированного неразрушающего дистанционного контроля оборудования первого контур поставленных на энергоблоки АЭС с ВВЭР-1200: Нововоронежской (блоки № 6 и 7) и Ленинградской АЭС (блоки № 1 и 2). В настоящее время проводятся работы по аттестации новых материалов трубопроводов, изготовленных по ПНСТ-394, 453, 454, 455 для строящейся Курской АЭС-2 (ВВЭР-ТОИ).

Содружество

Работы по продлению срока службы зданий и сооружений ВНИИАЭС выполняет в первую очередь совместно с главным проектировщиком – АО «Атомэнергопроект». Такие специализированные сооружения, как гермооболочка реактора ВВЭР-1000, представляют собой сложные, особо ответственные конструкции АЭС. Множество факторов влияют на их несущую способность и рабочее состояние, здесь необходимы различные специализированные аттестованные программные продукты, позволяющие выполнять большой спектр видов расчетов. Все это требует плотной работы с проектировщиком сооружения. Такое сотрудничество приносит свои плоды: на сегодняшний день на АЭС с реакторами ВВЭР-1000 продлен срок службы семи гермооболочек, и по шести из них работа выполнена ВНИИАЭС в кооперации с АО «Атомэнергопроект».

Недостаточно просто оценивать целостность, прочность материалов, необходимо исследовать еще и их фактические свойства, в соответствии с требованиями наших нормативов и рекомендаций МАГАТЭ необходимо выполнить и прогноз изменения свойств материалов на конец продляемого срока эксплуатации энергоблока.

Такие работы ВНИИАЭС проводит постоянно - более того, в 2021 году в рамках сотрудничества Концерна «Росэнергоатом» с институтом старения материалов МАI (EDF, Франция) ВНИИАЭС (совместно с соисполнителем МГСУ) выполнили работы по оценке и прогнозированию прочностных свойств бетона защитных оболочек энергоблоков АЭС с ВВЭР и PWR после длительных сроков эксплуатации с учетом воздействий различных эксплуатационных факторов. А в настоящее время выполняются работы по исследованию коррозионных процессов в бетоне железобетонных конструкций АЭС и подземных хранилищ глубинного захоронения в условиях температурно-влажностного и радиационного воздействий.

За последние годы ВНИИАЭС выполнил большую работу по продлению срока службы тепломеханического оборудования вне реакторной установки с ВВЭР и РБМК (в пределах реакторной установки проекты реализует главный конструктор РУ с ВВЭР – ОКБ «Гидропресс», с РБМК – НИКИЭТ). ВНИИАЭС выступил в роли генерального подрядчика при продлении сроков эксплуатации (ПСЭ) энергоблоков № 1, 2, 3, 4 Балаковской АЭС (вне границ РУ) и № 3 Смоленской АЭС. При ПСЭ энергоблока № 4 Балаковской АЭС в рамках договора с ОКБ «Гидропресс» выполнены работы по определению механических свойств основного металла и сварных соединений РУ энергоблока №4 Балаковской АЭС. Реализованы «пионерские» работы по повторному продлению срока эксплуатации энергоблока № 4 Нововоронежской АЭС. Для прогнозирования свойств основного металла и сварных соединений оборудования и трубопроводов была разработана и реализована специальная материаловедческая программа. На площадках Калининской, Курской, Ленинградской АЭС выполнены отдельные работы по продлению срока службы тепломеханического оборудования, зданий и сооружений. Департамент специализируется также на разработке программ управления ресурсом элементов АЭС и типовых программ предэксплуатационного и эксплуатационного контроля металла оборудования и трубопроводов АЭС с различными типами РУ.

Выполнены работы по комплексному обследованию энергоблока № 1 Ростовской АЭС, выполняется комплексное обследование энергоблока № 3 Курской АЭС.

В рамках периодической оценки безопасности энергоблоков № 1, 3 Ростовской АЭС и № 1 Калининской АЭС выполнялись работы по:
– анализу состояния аспекта безопасности АБ-4 «Анализ важных для безопасности систем, оборудования и сооружений»;
– анализу аспекта безопасности АБ-5 «Управление ресурсом важных для безопасности систем, оборудования и сооружений» (для энергоблока № 1 Калининской АЭС).

Целью исследования состояния аспекта безопасности АБ-4 являлась проверка и подтверждение того, что важные для безопасности элементы энергоблока способны выполнить заданные функции в проектном объеме во всех эксплуатационных состояниях и аварийных условиях на протяжении всего периода эксплуатации с учетом деградации элементов вследствие старения.

Целью исследования состояния аспекта безопасности АБ-5 являлась:
– проверка и подтверждение эффективности деятельности эксплуатирующей организации с точки зрения поддержания функций безопасности на необходимом уровне, а также эффективность деятельности по контролю и управлению процессами старения систем и элементов АС;
– проверка и подтверждение эффективности деятельности АС по управлению ресурсом элементов для обеспечения дальнейшей эксплуатации энергоблоков.

Техническое обслуживание и ремонт

АО «ВНИИАЭС как научный руководитель эксплуатации осуществляет научно-техническую поддержку системы технического обслуживания и ремонта оборудования АЭС, в целях поддержания работоспособного и исправного состояния оборудования АЭС для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации АЭС при выработке электроэнергии. Департамент научно-технической поддержки ТОиР АС (ДНТП ТОиР) является одним из наиболее крупных структурных подразделений института с многолетним опытом работы в области ремонта, наличие квалифицированного персонала, тесные связи с атомными станциями и ведущими научными, проектными, конструкторскими и консалтинговыми организациями. Специалистами департамента выполняются работы по следующим основным направлениям:
- разработка и научно-техническая поддержка реализации Стратегии совершенствования системы ТО и ремонта на длительную перспективу, основанные на сочетании регламентированного ремонта, ремонта по техническому состоянию и по факту отказа;
- разработка нормативной, ремонтной документации на ТОиР, типовых графиков, ведомостей объема ремонта, структуры ремонтных циклов энергоблоков, нормативов потребности материалов и запасных частей на ремонтно-эксплуатационные нужды;
- научно-методическое сопровождение, анализ и тиражирование на АС положительных практик по ТОиР (анализ и оценка эффективности ТО и ремонта, внедрение проектных методов управления ремонтной кампанией и т.д.);
- рассмотрение и согласование технических документов, решений, обоснований, в части применения новых материалов для ремонта и вопросов, связанных с ТОиР оборудования, ремонтной документации на ТОиР;
- оценка соответствия в форме экспертизы технической документации продукции;
- в качестве головной материаловедческой организации оказывает услуги по выбору и обоснованию применения основных и сварочных материалов, термической резки, обработке давлением, сварке, наплавке, термической обработке при конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации оборудования и трубопроводов АЭУ;
- управление жизненным циклом нормативной и ремонтной документации системы ТОиР (инвентаризация, анализ учета и обращения);
- сопровождение корпоративной автоматизированной системы управления технической документации (АСУТД) центрального аппарата эксплуатирующей организации, в части управления ремонтной документацией, нормами расхода запасных частей и материалов на ремонтно-эксплуатационные нужды, учету прокладочных материалов;
- конструирование средств технологического оснащения ремонтных работ;
- участие в работе комиссий по расследованию нарушений отклонений в работе АС/ПАТЭС, по проверке готовности к ремонту оборудования АС/ПАТЭС;
- международная деятельность по линии МАГАТЭ, SENUF и программе TACIS;
- поддержка внедрения и промышленной эксплуатации информационной системы поддержки эксплуатации и ремонта ИСПЭ «ТОРЭКС».

Департамент НТП ТОиР имеет опыт по разработке ремонтной документации оборудования АЭС, в соответствии со стандартами АО «Концерн Росэнергоатом» и организаций, эксплуатирующих зарубежные атомные станции российского дизайна.

Компетенции сотрудников департамента, подтверждены аттестатами экспертов по оценке соответствия в форме экспертизы технической документации.

Разработана концепция обслуживания и ремонта элементов атомных станций по техническому состоянию, принятая Концерном «Росэнергоатом», переход к ней сегодня представляет собой общеотраслевую задачу.

Выполняются экспертизы импортных материалов элементов АЭС на предмет их соответствия требованиям российской нормативной документации.

Данный опыт и знания применим в различных областях промышленности за контуром области использования атомной энергии.

Системная диагностика

Работы, связанные с диагностированием элементов оборудования, трубопроводов и зданий, сооружений, выполняет еще одно наше подразделение – департамент диагностики. В 2012 году была создана отраслевая система диагностирования (ОСД), которую и использует этот департамент.

Что такое отраслевая система диагностирования? Это высокоскоростной канал получения информации со штатных систем диагностирования, в первую очередь элементов реакторной установки. К отраслевой системе подключены энергоблоки Калининской и Смоленской АЭС.

С помощью ОСД можно оценить фактическое состояние и тренды изменения работоспособности оборудования. Наработав диагностические признаки того или иного состояния объекта, совместно с заводами-изготовителями, главными конструкторами мы можем давать рекомендации по предотвращению нарушений в работе объекта, по режимам эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту оборудования.

Помимо эксплуатации отраслевой системы диагностирования, наши специалисты участвуют в работах, связанных с применением переносных мобильных приборных комплексов для оперативной диагностики различного оборудования во время планового профилактического ремонта на АЭС.

Департаментом выполнена большая работа по внедрению системы контроля преднапряжения защитной оболочки и натяжения армоканатов на энергоблоке № 1 Ленинградской АЭС-2. В ходе создания системы подключено и аттестовано несколько сотен информационно-измерительных каналов и датчиков; разработано специальное компьютерное обеспечение для представления результатов мониторинга в интерактивном графическом и табличном видах. Аналогичная работа сейчас проводится и на втором блоке Ленинградской АЭС-2 с реактором ВВЭР-1200.

Надежность оборудования и трубопроводов АЭС

Еще одно подразделение – департамент прочностной надежности оборудования и трубопроводов АЭС. Департамент проводит дополнительные работы в обеспечение ресурса (учитывая, что мы оцениваем прочность конструкции не только детерминированными, но и вероятностными методами расчета). Цель – оценить надежность того или иного объекта, посмотреть, не происходит ли изменения надежности в худшую сторону после изменения условий эксплуатации, после длительных сроков эксплуатации; на основе расчетов определить наиболее проблемные зоны, участки, на которых могут произойти с наибольшей вероятностью какие-то негативные явления.

Специалистами департамента выполняются следующие значимые работы:
• НИОКР по развитию направления прочностной надежности оборудования и трубопроводов АЭС;
• Оказание услуг научно-технической и инженерной поддержки эксплуатации ОиТ АЭС;
• Минимизация эксплуатационной повреждаемости ОиТ (оптимизация давления гидравлических испытаний);
• Разработка новых методов диагностики на основе метода акустоупругости;
• Оптимизация периодичности эксплуатационного неразрушающего контроля металла и разработка типовых программ;
• Развитие методов прогнозирования надежности ОиТ АЭС по механизмам деградации усталость и эрозионно-коррозионный износ;
• Обеспечение правовой охраны создаваемых технологий и продуктов.

В рамках выполнения вышеуказанных работ накоплен большой опыт и создан коллектив квалифицированных научных сотрудников.

При выполнении работ специалистами департамента осуществляется сотрудничество с вузами, научными организациями, в том числе российской академии наук, компаниями малого и среднего бизнеса.