A study of acoustic oscillations in reactor plants and prospects of their use for substantiating the plant's residual life
Keywords:
self-oscillation, vibration, resonance, acoustic parameters, burnout, finite element modeling, Helmholtz resonatorAbstract
The article presents the results of investigations serving as a scientific basis for modeling and calculation of acoustic vibrations of the coolant in the NPP reactor plants in both normal and emergency modes of their operation. It is shown that the most important results had been published in our country much earlier than those appeared abroad of Russia and could be used to prevent the catastrophic accidents at the Chernobyl and Three Mile Island-2 NPPs. The pressurizer used at VVER- and PWR-based NPPs behaves as the Helmholtz resonator, a physical device able to greatly amplify periodic oscillations applied to it from outside. (It should be noted that so is the vessel-type boiling water reactor (BWR) at the Fukushima Daiichi-1 NPP in Japan). A conclusion is drawn that the developed methods can be used to predict and prevent the occurrence of vibrationacoustic resonances in the NPP equipment in normal and emergency modes of its operation, as well as under the conditions of seismic and shock impacts. To prevent the occurrence of vibration-acoustic resonances at NPPs and in order to achieve better reliability and longer service life of their equipment, it is proposed to use Helmholtz resonator-type acoustic vibration absorbers, the characteristics of which are determined using modern computer technologies.
References
2. Tong L.S. Boiling crisis and critical heat flux. Westinghouse Electric Corporation. Publ. Atomic Energy Commission office of information services, 1972.
3. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствиях, подготовленная для МАГАТЭ// Атомная энергия. 1986. Т. 61. Вып. 5. С. 301 — 320.
4. Проскуряков К.Н. Электрическая модель парогенерирующего канала. М.: Труды МЭИ. 1972. Вып. 126.
5. Проскуряков К.Н. Условие возникновения колебаний в парогенерирующем канале (на нем. яз.) // Кернэнергия. 1975. Т. I. № 5.
6. Van Blarcom P.P., Smitt R.D. Flashing fluids at low pressures // Proc. ISA Conf. AndExhib. Chicago, 1979. Р. 391 — 440.
7. Овчинников В.Ф., Смирнов Л.В. Колебания трубопроводов с нестационарным потоком жидкости // Вопросы атомной науки и техники. Физика и техника ядерных реакторов. 1981. Вып. 2. С. 3—11.
8. Вереземский В.Г., Смирнов Л.В., Овчинников В.Ф., Яскеляин А.В. Влияние режимов работы контуров циркуляцииАЭС с ВВЭР-1000 на надежность парогенераторов ПГВ-1000 // Теплоэнергетика. 1998. № 5. С. 36 — 41.
9. Проскуряков К.Н. и др. Теоретическое определение частот собственных колебаний теплоносителя в первом контуре АЭС // Труды МЭИ. 1979. Вып. 407. С. 87 — 92.
10. Mullens L. A., Thie J. A. Understanding Pressure Dynamic Phenomena in PWRs for Surveillance, Diagnostic Application // Proc. 5th Power Plant Dynamics, Controls, Testing Symp. University of Tennessee. Knoxville, 1983.
11. Por G., Izsak E.t Valka S. Some Results of Noise Measurements in PWR NPP // Progress in Nuclear Energy. 1985. N 15. P. 387.
12. Nagy I., Katona T. Theoretical Investigation of the Low-Frequency Pressure Fluctuation in PWRs // Progress in Nuclear Energy. 1985. N 15. P. 651 — 659.
13. Проскуряков К.H., Устинов А.К. Создание научной базы акустической диагностики теплогидравлических процессов в оборудовании АЭС // Вестник МЭИ. 1996. № 3. С. 51 — 61.
14. Proskuryakov K.N. Early Boiling Detection Method OF Pre-or Post-Accident Situation on WWER and RBMK // Proc. SMORN VII. Avignon (France), 1995. V. 1. P. 426 — 424.
15. Проскуряков К.Н. Теплогидравлическое возбуждение колебаний теплоносителя во внутрикорпусных устройствах ЯЭУ. М.: МЭИ, 1984.
16. Фомичев М.С. Экспериментальная гидродинамика ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1989.
17. Казновский П.С. и др. Анализ современных российских и зарубежных подходов к оценке сейсмостойкости оборудования АЭС в условиях эксплуатации // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2013.
18. Рясный С.И. Натурное экспериментальное обоснование и обеспечение эксплуатации АЭС // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2011.
19. ANP-10306NP. Comprehensive vibration assessment program for U.S. EPR reactor internals. Tech. report, 2013.
20. Гаспаров М.С., Иголкин А.А., Кох А.И., Сафин А.И. Акустика пневмо- и гидромашин: электрон. учеб.пособие. Самара: Самарский гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева, 2012.
21. Lari Kela. Attenuating amplitude of pulsating pressure in a low-pressure hydraulic system by an adaptive Helmholtz resonator. University of Oulu (Finland): Acta Univ. Oul., 2010. C. 354.
