The probability of the existence of defects that lead to the destruction of the pressure vessel without leak

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Relevance. To ensure the safety of a nuclear power plant on the basis of the requirements of norms and rules in the field of the use of atomic energy for pipelines of the primary circuit of a nuclear reactor, the design should apply the leak before break concept. The main idea of the concept is to prevent a sudden rupture of the pipelines of the reactor coolant loop, and consists in substantiating the fact that the rupture is preceded by the formation of a stable through crack, which is detected by the provided leak control means. When substantiating the concept, it is assumed that “break without leak” is an impossible event. This article provides a method for determining the probability of a failure event without a leak. Purpose - estimate the probability of the existence of a defect that can lead to the destruction of the vessel or pressure pipeline without leakage, as well as the probability of failure without leakage for a known number of loading cycles. Methods. To systematize the data obtained by different methods of non-destructive testing, conservative assumptions were used to determine the area of detected defects. On the basis of the obtained defect sizes, the defect size regions were determined, which can determine the scenarios of crack growth. Using the methods of mathematical statistics, the probability of the existence of a defect, which can lead to failure without leakage, was determined. Based on the methods of the theory of reliability, a comparison of the obtained probability of destruction with the admissible value is carried out. Results. A method for processing non-destructive testing data based on an assessment of the area of detected defects has been developed to systematize the data obtained by different non-destructive testing methods. The criterion for the development of cracks according to the scheme “leak before destruction” is determined. A method has been developed for determining the probability of a defect that can lead to failure without leakage. An example of calculation based on feed water pipelines is considered.

Sobre autores

Dmitry Kuzmin

All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation

Autor responsável pela correspondência
Email: rodionova_m@bk.ru
Código SPIN: 3207-3489

Head of Strength Reliability Division of NPP, Ph.D.

25 Ferganskaya St, Moscow, 109507, Russian Federation

Marina Vertashenok

All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation

Email: rodionova_m@bk.ru
Código SPIN: 4576-0036

chief specialist of Strength Reliability Division of NPP

25 Ferganskaya St, Moscow, 109507, Russian Federation

Bibliografia

  1. Getman A.F. Safety concept “leak before break” for NPP pressure vessels and pipelines. Moscow: Energoatomizdat Publ.; 1999. (In Russ.)
  2. Kuzmin D.A. Investigation of the conditions of safety ensure of the main circulating pipeline on the basis of the LBB concept. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2016;(5):16–23. (In Russ.)
  3. Heckmann K., Sievers J. Leakage assessment in leak-before-break analysis. Atomwirtschaft. 2019;64(10):482.
  4. Ferreira da Silva I.G., Andrade A.H.P., Monteiro W. Leak-before-break methodology applied to different piping materials: a performance evaluation. Frattura ed Integrità Strutturale. 2019;13(50):46–53. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.50.06
  5. Yin S., Weng Y., Song Z., Cheng B., Gu H., Wang H., Yao J. Mass transfer characteristics of pipeline leak-before-break in a nuclear power station. Applied Thermal Engineering. 2018;142:194-202. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.06.077
  6. Velez E., Carnicero A., Perera R. Elemental crack advance assessment and verification for its use in LBB analysis. Nuclear Engineering and Design. 2020;363:110622. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110622
  7. Hong S., Kim J., Kim M.-W., Kim H.-D., Lee B.-S., Kim M.-C. Evaluation of LBB characteristics of candidate materials for main steam line piping in Korea nuclear power plants. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2020;188:104226. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2020.104226
  8. Zhang J., Wang M., Zhang Z., Sun H., Wu Y.W, Tian W.X., Qiu S.Z., Su G. A comprehensive review of the leak flow through micro-cracks (in LBB) for nuclear system: morphologies and thermal-hydraulic characteristics. Nuclear Engineering and Design. 2020;362:110537. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110537
  9. Dubyk Y. Application of probabilistic leak-before-break for WWER-1000 unit. Procedia Structural Integrity. 2019;22:275–282. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.01.035
  10. Li C., Shen Y., He Y., Zhang T., Liu J., Chang L. Study on leak rate in LBB analysis of welded pipe. IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2018;382(3):032020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/382/3/032020
  11. Tatu A., Kim J., Kim T. Analysis of double-ended guillotine break at a direct vessel Injection line of ATLAS. Kerntechnik. 2018;83(1):4–14. https://doi.org/10.3139/124.110849
  12. Arkadov G.V., Getman A.F., Rodionov A.N. Reliability of NPP equipment and pipelines and optimization of their life cycle (probabilistic methods). Moscow: Energoizdat Publ.; 2010. (In Russ.)
  13. Kuzmichevsky A.Yu., Getman A.F. Determination of quantitative indicators of reliability according to the criteria for destruction, leakage, or detection of a defect in operation. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials. 2010; 76(10):42–46. (In Russ.)
  14. Getman A.F. Service life of NPP vessels and pipelines. Moscow: Energoatomizdat Publ.; 2000. (In Russ.)
  15. Volchenko V.N. Probability and reliability of the assessment of the quality of metal products. Moscow: Metallurgiya Publ.; 1987. (In Russ.)
  16. Troshchenko V.T., Sosnovskij L.A. Fatigue resistance of metals and alloys: guide (part 1). Kiev: Naukova dumka Publ.; 1987.
  17. Elishakoff I. Safety factors and reliability: friends or foes? Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; 2004. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2131-2
  18. Kuzmin D.A., Kuzmichevsky A.Yu., Vertashenok M.V. Investigation of the probability of existence of defects with a size exceeding the allowed value. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020;16(5):414–423. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-5-414-423

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».