Вы находитесь здесь:Главная»Информация»К вопросу о мониторинге железобетонных конструкций атомных станций
Пятница, 06 Сентябрь 2013 07:12

К вопросу о мониторинге железобетонных конструкций атомных станций

Оцените материал
(0 голосов)

Неугодников А.П.

Атомные станции относятся к категории уникальных объектов. Это обусловлено тем, что любая аварийная ситуация на атомной станции приводит к колоссальному ущербу в народном хозяйстве, связанному, прежде всего, с экологическими катастрофами, негативно влияющими на здоровье людей современного и будущего поколений. В соответствии с этим, надежность сооружений комплекса атомной станции должна быть чрезвычайно высока. Это может быть достигнуто при соблюдении двух условий:- принятие решений по обеспечению надежности конструкции на стадии проектирования;- постоянный контроль надежности на стадиях строительства и эксплуатации. 
При этом важно, чтобы контроль носил предупредительный характер. Это замечание носит принципиальный характер, поскольку контроль и прогноз состояния конструкции и воздействий на эти конструкции в непрерывном предупредительном режиме - единственный способ ликвидации вероятностно допустимых погрешностей в проекте или последствий влияния внешних обстоятельств, которые невозможно предусмотреть в силу разнообразия техногенных и природных факторов. На основе данных, полученных в результате текущих контрольных измерений, следует производить вероятностный анализ надежности конструкции и, в случае необходимости, принимать решение о проведении мероприятий, направленных на корректировку и восстановление параметров надежности.
Для атомных станций вероятностный анализ параметров контроля надежности важен именно в плане уникальности объекта, поскольку геометрические размеры конструкции и ее масса обуславливают распространение активной зоны деформаций на глубину до 150 метров под подошвой фундамента, что входит в зону влияния глобальных тектонических процессов в земной коре. Бурение с целью корректного отбора образцов на такие глубины затруднительно, а геофизические методы в таких условиях дают лишь качественную картину без должного количественного анализа.
Говоря о системе контроля надежности конструкции атомной станции, следует сконцентрировать внимание на следующих аспектах:- наличие инженерной системы, включающей в себя систему надежности связки "надземная часть конструкции - фундамент - основание";- наличие контролирующей аппаратуры, которая подвергается поверочному контролю или состоит из взаимно дублирующих независимых блоков, что достигается контролем одного параметра различными методами, предпочтительно, на базе разных физических принципов.- реакция на возможные внештатные ситуации, связанные со снижением надежности конструкции атомной станции, должна быть предусмотрена в проекте. 
Предлагается комплексная система мониторинга, диагностики и восстановления для атомных станций. Данная система является многофункциональным инструментом обеспечения безопасности. Обладая широким спектром возможностей, система предназначена для пресечения чрезвычайных происшествий техногенного или природного характера в строительных конструкциях атомных станций на всех стадиях развития возможного аварийного события: начальные деструктивные изменения, появление недопустимых деформаций или перемещений, разрушение конструкции или отдельных ее элементов.
Представленная система включает в себя 2 комплекса датчиков (волоконно-оптические и пьезокерамические), электронный блок для обработки информации и производственную установку "Песконасос" для планомерного изменения "жесткости" грунтов основания под фундаментом атомной станции.[2] 
Комплекс волоконно-оптических датчиков представляет собой оптический тестер, обеспечивающий недорогой способ контроля по принципу "норма-тревога", главным элементом которого является волоконно-оптический световод. Топология укладки световода позволяет охватить весь объем фундаментной плиты или другой анализируемой конструкции атомной станции. Фактически это распределенный датчик, который реагирует на внутренние механические напряжения и деформации или тепловые нагрузки в конструкции атомной станции, а также позволяет регистрировать акустическую эмиссию. 
Комплекс волоконно-оптических датчиков состоит из трех основных частей:
1) Источник излучения
2) Волоконно-оптический световод
3) Измеритель оптической мощности
В режиме диагностики комплекс волоконно-оптических датчиков позволяет получить информацию о локализации и классификации аварийного события. Это достигается с помощью различных типов рефлектометров, позволяющих анализировать разновидности обратно рассеянного в световоде излучения. Место аварийного события определяется топологией закладки световода, а относительная величина деформаций, регистрируемая рефлектометрами, имеет порядок 10-5 .
Комплекс пьезокерамических датчиков представляет собой семейство "кустов" акустических излучателей и приёмников, помещаемых в железобетонную конструкцию при её заливке. Каждый элемент "куста" снабжен электропитанием через электропровод, выведенный во внешнюю зону к оператору. Акустический сигнал возбуждается в излучателе и распространяется во всей конструкции. Основой комплекса пьезокерамических датчиков являются пьезоэлектрические преобразователи, которые могут быть использованы как в качестве излучателей, так и в качестве приёмников ультразвука.Физическая схема действия комплекса пьезокерамических датчиков состоит в следующем. Зондирующее излучение от излучателя распространяется непосредственно в контролируемом элементе и позволяет получать информацию о распределении упругих характеристик бетона, ударной вязкости (для стали), внутренних напряжениях, гранулометрическом составе, наличии таких факторов, как:коррозия арматуры; глобальная деструкция; локальные полости; зарождение микротрещин; развитие магистральных трещин.Комплекс пьезокерамических датчиков позволяет определять и анализировать весь набор параметров, характеризующих распространение звуковой волны (измерение скорости распространения колебаний, частотное распределение коэффициента затухания, акустического импеданса точек контакта с бетоном), точно определять координаты и тип сложных повреждений [3].Наличие двух независимых комплексов датчиков повышает надежность работы системы и обеспечивает решение следующих важных задач:
1) взаимное дублирование контролирующих комплексов датчиков - на случай отказа одного из них и для максимальной достоверности и верификации полученных результатов;
2) расширение класса фиксируемых параметров в силу различных базовых физических принципов;
3) возможность монтировать любой комплекс отдельно как самостоятельную систему в ситуациях, ограниченных техническими или иными ресурсными требованиями;
В случае необходимости адресной корректировки свойств основания, предлагается разработанная в НИиППЛ "ПиК" технология "Песконасос". Суть технологии заключается в оригинальном устройстве, позволяющем впрессовывать песок в грунт основания под давлением до 2 МПа, в результате чего модуль деформации грунта основания увеличивается в несколько раз и тем самым восстанавливается несущая способность фундамента.
С использованием технологии "Песконасос" удается: - строго адресно увеличить значение модуля деформации в заданном объеме основания в 2?5 раз,- произвести повторное увеличение "жесткости", если в первом варианте усиления эффект оказался недостаточным или в случае, если во времени ухудшаются свойства грунтов основания (например, происходит дополнительное увлажнение грунтовой толщи, развиваются суффозионные процессы),- получить эффект упрочнения необратимого свойства, исключив негативное влияние релаксационных процессов.
Из обширного списка технических характеристик, свидетельствующих о перспективности применения волоконно-оптических датчиков как важного дополнения существующего парка измерительных приборов [1], следует особо выделить те свойства, которые являются принципиально важными именно для атомных станций, и которые могут обеспечить только волоконно-оптические измерители:Дистанционный режим контроля. Существующие традиционные электрические датчики, работа которых тоже может быть организована на большом удалении от объекта контроля, используют электрические кабели. При этом электрические кабели, в случае существенных электромагнитных полей, искажают измерения приборов вследствие помех, накапливающихся пропорционально длине кабеля. Волоконно-оптический световод при больших линейных размерах не реагирует на помехи от электромагнитного излучения. Инертность волоконно-оптических датчиков к воздействию радиации.Абсолютная искробезопасность волоконно-оптических датчиков в силу отсутствия электрических цепей и электрического питания в световоде или чувствительном элементе.Эти три свойства волоконно-оптических световодов, профильно-ориентированных на применение волоконно-оптических датчиков в атомных станциях, позволяют определить следующие технические направления возможного применения:
1. Возможность контроля параметров конструкции или рабочих узлов атомной станции в зонах повышенной радиации дистанционно - на безопасном удалении оператора;
2. Возможность контроля параметров конструкции или рабочих узлов атомной станции в зонах мощных электромагнитных полей;
3. Возможность разработки "гибридных" приборов, в которых источник сигнала, чувствительный элемент и блок обработки сигнала имеют электрические цепи, а соединяющий кабель представляет собой волоконно-оптический световод с возможностью преобразования электрического сигнала в световой и обратно;
4. Возможность применения волоконно-оптического световода в качестве кабеля и волоконно-оптических датчиков в любых потенциально опасных средах и помещениях с повышенной пожаро- и взрывоопасностью.
На данный момент в НИиППЛ "ПиК" МГСУ разработаны два вида волоконно-оптических датчиков, применение которых актуально в мониторинге атомных станций. Это волоконно-оптические датчики контроля железобетонных конструкций, о чем было сказано выше и многоканальный волоконно-оптический термометр. Характеристики волоконно-оптического термометра приведены ниже. 
Помимо этого, при соответствующем ресурсном обеспечении возможна разработка следующих волоконно-оптических датчиков:датчиков молекул водорода, что актуально для безопасной эксплуатации атомных станций;датчиков молекул хлора, что актуально для контроля коррозионных процессов в арматуре.

Прочитано 4021 раз
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии
 

Журнал Строительная орбита

COVER-02-2021-1

 

Спецвыпуск к X Съезду РСС

coverrss

 

Безопасные и качественные дороги

Cover BKD-02--2021-1

Деловая Россия. 21 век

564161

Энциклопедия "Дороги, мосты и тоннели России"

Книга-1

Вакансии

Партнеры

RSS logo

Logo 179 179

67565765

1251651

IMG 7680

200 200876686

180х18067687686

200х200 gif89798

123541848

Реклама

 Баннеры СО

41684864

FV400х4002456456

 

 

 

 

  

 

Ближайшие выставки

07.06.2021

Всероссийский Сочинский жилищный конгресс

15.06.2021

"Импульс прогресса: первая кросс-индустриальная конференция и выставка Smart Industry Conference 2021"

22.06.2021

Выставка "ИНДУСТРИЯ КАМНЯ"

06.07.2021

Интерпластика и упаковка. Екатеринбург

20.07.2021

МАКС 2021

04.08.2021

Выставка "BelBuild"

07.09.2021

Интерпластика Казань

10.09.2021

XII Всероссийская конференция «Российский строительный комплекс: повседневная практика и законодательство»

14.09.2021

Techtextil Russia 2021

22.09.2021

UzBuild 2021

Посмотреть все события

Форма входа

Подписка

 

 

facebook-Logo

Посещение