Theoretical grounds for the equipment's operability and safety estimations of nuclear power plants with emergent properties taking into account

Олександр В’ячеславович Єфімов; Ю. В. Ромашов

doi:10.15276/opu.2.52.2017.07

Автор(и)

Олександр В’ячеславович Єфімов National Technical University “Kharkiv Politechnical Institute”
Ю. В. Ромашов National Technical University “Kharkiv Politechnical Institute”; V. N. Karazin Kharkiv National University;

DOI:

https://doi.org/10.15276/opu.2.52.2017.07

Ключові слова:

елементи обладнання та технологічні процеси АЕС, зовнішні впливові фактори, синергетичні ефекти, працездатність, міцність, руйнування, надійність, математичні моделі, чисельне інтегрування

Анотація

Обговорюються підходи до оцінки працездатності та безпеки облад-нання АЕС. Метою даної статті є концептуальна розробка підходів, моделей і методів, які роблять можливим отримання оцінки працездатності і безпеки АЕС з урахуванням можливого виникають властивостей цих систем обладнання. Наукова і практична цінність результатів є розробка підходів, моделей методів, які дозволяють отримати оцінки працездатності експлуатації обладнання та безпеки АЕС, беручи до уваги можливі емерджентні властивості, які нехтували в підходах, моделей і методів, добре знаних сьогодні. Розглягуто загальні підходи до побудови математичних моделей відповідального обладнання АЕС, яка з урахуванням взаємодії різних зовнішніх факторів, які можуть призвести до синергетичних ефектів. Основний результат є встановлена мож-ливість математичного моделювання обладнання АЕС у вигляді систем, пов'язані крайової і початково-крайових задач, що дозво-ляє брати до уваги можливі емерджентні властивості. Головний висновок перспективних застосувань методи – дискретизація для чисельного аналізу елементів АЕС. Значення отриманих результатів полягає в розробці теоретичних основ для оцінки працездатно-сті і безпеки АЕС обладнання шляхом з урахуванням можливих емерджентних властивостей.

Завантаження

Біографії авторів

Олександр В’ячеславович Єфімов, National Technical University “Kharkiv Politechnical Institute”

Єфімов Олександр В’ячеславович, доктор технічних наук, професор, народився 22.04.1953 р. в м. Харкові. В 1976 р. закінчив Харківський політехнічний інститут за спеціальністю турбінобудування, отримав диплом інженера-механіка з відзнакою. З 1976 р. до 1997 р. працював в Інституті проблем машинобудування НАН України (м. Харків) на посадах інженера, молодшого наукового співробітника, старшого наукового співробітника. З 1997 р. до теперішнього часу працює завідувачем кафедри парогенераторобудування Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Кандидатську дисертацію захистив у 1982 р., докторську дисертацію – у 1995 р. Вчене звання професора має з 2001 р.

О.В. Єфімов є автором 156 опублікованих наукових праць, серед яких 3 монографії, 2 підручника та 5 навчальних посібників з грифом МОН України.

Бібліографія

1. Єфімов О.В., Гаркуша Т.А Оценка эффективности тепловых схем энергоблоков по параметрам состояния и надежности оборудования //– Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ “ХПІ”. – № 1 –2006. – C 72-75.

2. Єфімов О.В., Потаніна Т.В., Меньшикова О.Д., Гаркуша Т.А. „Модель горизонтального парогенератора в структуре имитационной модели энергоблока с ВВЭР-1000” // – Матеріали 2 Міжнародної науково-практичної конференції „Сучасні наукові дослідження-2006”.– Т. 15.– Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006.

3. Єфімов О.В., Потаніна Т.В., Меньшикова О.Д., Гаркуша Т.А. Алгоритмізація та програмування розрахунку горизонтального парогенератора для імітаційної моделі енергоблоку АЕС з ВВЕР-1000 // – Вісник Національного технічного університету „Львівська політехніка” „Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація”. Збірник наукових праць. – Львів: НТУ „Львівська політехніка”. – 2006.

4. Єфімов О.В., Потаніна Т.В. Разработка имитационной модели энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 для решения задач анализа, управления и диагностики // – Сборник трудов конференции «Моделирование-2006».– Киев: Институт проблем моделирования в энергетике им. Г.Е.Пухова НАН Украины.– 2006..

5. Єфімов О.В., Меньшикова Е.Д., Каверцев В.Л., Гаркуша Т.А., Лифшиц В.Д. Математическая модель котла утилизатора // – Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ “ХПІ”. – № 3 –2006.

6. Єфімов О.В., Потаніна Т.В. Разработка имитационной модели энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 для решения задач анализа, управления и диагностики  Енергетика: економіка, технології, екологія - Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”. – Київ. - №2 – 2006. С. 84-91.

7. Єфімов О.В., Потаніна Т.В. Анализ функционирования энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000 на основе имитационного моделирования  Электронное моделирование – Национальная Академия наук Украины «Институт проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова». – Киев. – Т. 29. №1 – 2007. С.115-120.

8. Потаніна Т.В., Єфімов О.В. Разработка модели влияния изменения параметров теплоносителя и рабочего вещества на паропроизводительность парогенераторов ПГВ-1000 энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000  Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск Хімія, хімічна технологія і екологія. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2007. – № 9. – С. 60-65.

9. Товажнянський Л.Л., Єфімов О.В., Потаніна Т.В., Гаркуша Т.А. Методи і підходи до створення імітаційної моделі енергоблоку АЕС з ВВЕР-1000 для рішення завдань аналізу, діагностики і оптимального управління // Енергетика та ресурсозбереження – Науковий Вісник Академії наук вищої освіти України. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2007. – № 6. – С.19-33.

10. Єфімов О.В., Шелепов І.Г. Концепція енергозбереження на ТЕС і АЕС шляхом оптимізації низько-потенційних комплексів на основі АСТ // Енергетика та ресурсозбереження – Науковий Вісник Академії наук вищої освіти України. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2007. – № 6. – С.120-140.

11. Єфімов О.В., Потаніна Т.В., Бєлов І.С., Гаркуша Т.А. Применение метода проекции градиента для решения задачи оптимального распределения нагрузок между энергоблоками АЭС  Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ „ХПІ”, 2008.–№1. С. 89-96.

12. Єфімов О.В., Потаніна Т.В. Математическая постановка задачи оптимального распределения нагрузок между энергоблоками АЭС с ВВЭР-1000  Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ „ХПІ”, 2008.–№3. С. 40-46.

13. Єфімов О.В., Гончаренко О.Л. Розрахунок температур теплоносіїв в конденсаційних теплоутилізаційних апаратах на основі балансових рівнянь // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск Енергетичні і теплотехнічні процеси і устаткування. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2008. – № 6. С. 93-97.

14. Єфімов О.В., Гаркуша Т.А. Основные методические положения расчетов и оптимизации параметров энергоблоков АЭС методами математического моделирования // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск Енергетичні і теплотехнічні процеси і устаткування. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2008. – №62. С. 130-133.

15. Єфімов О.В., Пилипенко М.М., Єсипенко Т.О., Каверцев В.Л., Чуян О.О. Методи математичного моделювання і оптимізації параметрів теплоенергетичного устаткування АЕС // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск Системний аналіз управління і інформаційні технології. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2008. – № 26. С. 159-165.

16. Єфімов О.В., Гаркуша Т.А. Вплив структурних змін в системі регенерації на показники роботи і надійність енергоблоків АЕС потужністю 1000 МВт // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ „ХПІ”.– 2009. – № 1 С. 24-30.

17. О.В. Єфімов, Л.В. Гончаренко, О.Л. Гончаренко Метод розрахунку коефіцієнтів дифузії при конденсації водяної пари з продуктів згоряння газоподібного палива // Енергетика та електрифікація. – 2009. – №3. – С. 18-21.

18. Tatiana Potanina, Aleksander Efimow Symulacyjne modelowanie funkcjonow ania energobloku elektrowni atomowej z reaktrem WWER-1000 // Nauka i studia “Filologiczne nauki Biologiczne nauki Medycyna Techniczne nauki Fizyka Informatyka”. – №2(14)2009. – Przemysl. – Nauka i studia.

19. Tatiana Potanina, Aleksander Efimov Problem of optimal load distribution between power units on the power stations // Motrol “Motorization and power industry in agriculture”. – Lublin 2009.Tom11A.P.25-30.

20. О.В. Єфімов, О.Л. Гончаренко, Л.В. Гончаренко Совершенствование метода теплового расчета конденсационного теплоутилизационного аппарата поверхностного типа, устанавливаемого за котельной установкой // Енергетика: економіка, технології, екологія. – Науковий журнал Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут”. – К НТУУ „КПІ”. – 2009. – № 1. – С. 64-73. 21. О.В. Єфімов, В.Л. Каверцев, Т.А. Гаркуша, О.В. Налізко Комплекс программ для расчета линзовых компенсаторов, применяемых в трубопроводных системах энергетических объектов // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск Енергетичні і теплотехнічні процеси і устаткування. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2010. – №2. С. 113-119. 22. О.В. Єфімов, О.Л. Гончаренко Метод теплового расчета конденсационного воздухоподогревателя с циркулирующим промежуточным шарообразным теплоносителем // Энергетика и электрификация – 2010. – №4 С. 24-30.

23. О.В. Єфімов, В.Л. Каверцев, Т.А. Гаркуша Методы и модели автоматизированной диагностики технического состояния оборудования, планирования ремонтов и расчета коэффициентов готовности энергоблоков ТЭС и АЭС // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2010. №2. С. 61-68. 24. О.В. Єфімов, О.Л. Гончаренко Математическая модель системы «котел-теплоутилизатор» // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск „Інформатика та моделювання”, №14. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2010. – №21. С. 76-87. 25. О.В. Єфімов, Т.В. Потаніна Методи автоматизації прийняття рішень при управлінні плануванням ремонтів обладнання енергоблоків ТЕС і АЕС // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харків НТУ „ХПІ”. – 2010. – №68. С. 87-93.

26. О.В. Єфімов, Т.В. Потаніна Методы и модели автоматизированного распределения нагрузок между энергоблоками АЭС на основе их эксплуатационных характеристик // Ядерна та радіаційна безпека 4(48).2010. – С. 22-25.

27. Aleksandr Yefimov, Aleksandr Goncharenko Thermal design technique for surface-type heat recovery condenser // Motrol, Motorization and power industry in agriculture. – Lublin. – 2010. – V.12C.

Ю. В. Ромашов, National Technical University “Kharkiv Politechnical Institute”; V. N. Karazin Kharkiv National University;

DSc, Assoc. Prof.

Посилання

Johnson, Christopher W. What are emergent properties and how do they affect the engineering of com-plex systems? / Johnson, Christopher W. // Reliability Engineering & System Safety. – 2006. – № 91(12). – P. 1475–1481. DOI:10.1016/j.ress.2006.01.008

Flage, R. Emerging risk – Conceptual definition and a relation to black swan type of events / R. Flage, T. Aven. // Reliability Engineering & System Safety. – 2015. – № 144. – P. 61 – 67. DOI:10.1016/ j.ress.2015.07.008

Дыбач, А.М. Синергия в областях деятельности по обеспечению ядерной безопасности и ядер-ной защищенности АЭС / А.М. Дыбач, И.Я. Кузмяк, А.В. Кухоцкий // Ядерна та радіаційна без-пека. – 2013. – № 4(60). – С. 38 – 41.

Дыбач, А.М. Методологические основы анализа и учета неопределённостей вероятностного анализа безопасности АЭС / А.М. Дыбач // Ядерна та радіаційна безпека. – 2014. – № 4(64). – C. 8 – 16.

Активные зоны ВВЭР для атомных электростанций / В.Д .Шмелев, Ю.Г. Драгунов, В.П. Дени-сов, И.Н. Васильченко. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 220 с.

Ефимов, А. В. Потеря устойчивости и форма возможного изгиба направляющих каналов тепло-выделяющих сборок ядерных реакторов ВВЭР-1000 / А.В. Ефимов, М.В. Максимов, Ю.В. Рома-шов // Ядерна та радіаційна безпека. – 2015. – № 4(68). – C. 14 – 18.

Suzuki, M. Light water reactor fuel analysis code FEMAXI-V (Ver.1). JAERI-Data/Code 2000-030 / M Suzuki. – Tokai: Japan Atomic Energy Research Institute, 2000. – 285 p.

Влияние неопределенности исходных данных на оценку долговечности оболочки твэла при пе-ременном режиме эксплуатации / М.В. Максимов С.Н. Пелых, О.В. Маслов, В.Е. Баскаков // Ядерна та радіаційна безпека. – 2009. – № 2. – С. 13 – 19.

Парогенераторы реакторных установок ВВЭР для атомных электростанций / Б.И. Лукасевич, Н.Б. Трунов, Ю.Г. Дparyнoв, С.Е. Давиденко. – М.: ИКЦ «Академкниrа», 2004. – 391 с.

Morachkovskii, O.K. Continual model of propagation of corrosion cracks for the evaluation of the ser-vice life of structures / O.K. Morachkovskii, Yu.V. Romashov // Materials Science. – 2010. – Vol. 46, № 2. – P. 254 – 259.

Ромашов, Ю.В. Оценка показателей долговечности теплообменных труб парогенераторов АЭС с ВВЭР на основе континуальной модели коррозионного растрескивания / Ю.В. Ромашов // Ядер-на та радіаційна безпека. – 2012. – № 3(55). – С. 16 – 20.

Нормы расчета на прочность элементов оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86). – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 525 с.

Дж. ван Гиг. Прикладная общая теория систем: в 2-х кн. / Гиг Дж. ван – М.: Мир, 1981. – 733 с.

Morachkovskii, O.K. Prediction of the corrosion cracking of structures under the conditions of high-temperature creep / O.K. Morachkovskii, Yu.V. Romashov // Materials Science. – 2011 – Vol. 46, № 5. – P. 613 – 618.

Ромашов, Ю.В. Метод определения ресурса эксплуатации и показателей долговечности элемен-тов конструкций тепловых и ядерных энергоустановок / Ю.В. Ромашов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2013. – № 14(988). – С. 62 – 71.

Morachkovskii, O.K. Solving initial-boundary-value creep problems / O.K. Morachkovskii, Yu.V. Ro-mashov // International Applied Mechanics. – 2009. – Vol. 45, № 10. – P. 1061 – 1070.

Андрейків, О.Є. Механіка руйнування та довговічність металевих матеріалів у водневмісних се-редовищах / О.Є. Андрейків, О.В. Гембара; Фізико-механічний ін-т ім. Г.В. Карпенка НАН Укра-їни. – К.: Наук. думка, 2008. – 344 с.

Ромашов, Ю. Узагальнене формулювання та наближене розв'язання задач про лінійно-пружне деформування тіл з рухомими границями для дослідження впливу суцільної корозії / Ю. Рома-шов // Теорія та практика раціонального проектування, виготовлення і експлуатації машинобуді-вних конструкцій: Тези доповідей. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД, 2012. – С. 50 – 51.

Butcher, J.C. A history of Runge-Kutta methods / J.C. Butcher //Applied numerical mathematics. – 1996. – Vol. 20. – Р. 247 – 260.

Hoffman, J.D. Numerical Methods for Engineers and Scientists / J.D. Hoffman, S. Frankel. – New York Basel: Marcel Dekker, Inc., 2001. – 825 p.

Fletcher, C.A.J. Computational techniques for fluid dynamics 1 Fundamental and General Techniques / C.A.J. Fletcher. – Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1988, 1991. – 404 p.