Прогнозирование условий возникновения в первых контурах АЭС с ВВЭР виброакустических резонансов с внешними периодическими нагрузками

摘要

Авария на японской атомной электростанции (АЭС) "Фукусима Дайичи", вызванная землетрясением, показала актуальность совершенствования проектно-конструкторских решений для обеспечения сейсмостойкости АЭС с учетом взаимовлияния динамических процессов в строительных сооружениях и технологических системах АЭС. При резонансном взаимодействии вибраций оборудования АЭС и пульсаций давления теплоносителя происходит аномальный рост динамических напряжений в конструкционных материалах, уменьшается срок службы и увеличивается число внезапных отказов оборудования. В статье представлены результаты расчетно-теоретического и экспериментального обоснования взаимного усиления двух видов внешних периодических нагрузок, вызванных вращением ротора главного циркуляционного насоса (ГЦН) и землетрясением. Приведены данные измерения вибраций на АЭС, которые подтверждают результаты прогноза многократного усиления вибраций в парогенераторе и ГЦН при определенном сочетании теплогидравлических параметров теплоносителя. Показано, что частоты вибраций основного оборудования могут оказаться в полосе частот, соответствующей максимальным значениям в огибающих спектрах отклика, построенных на основе поэтажных акселерограмм. Представлены результаты прогноза условий возникновения виброакустических резонансов с внешними периодическими нагрузками, обосновывающие дополнительное, возникающее цри землетрясении, многократное увеличение интенсивности пульсаций давления в парогенераторе на частоте 8.3Гц и дополнительный многократный рост вибраций ГЦН и холодного коллектора парогенератора на частоте 16.6Гц. Показано, что при частоте упругих волн в теплоносителе, равной 8.3 Гц, возникает резонанс с частотой вынужденных колебаний, обусловленных вращением ротора ГЦН. Сделан вывод о возможности превышения проектного уровня вибраций оборудования при внешних периодических нагрузках, вызванных землетрясением, и попадании частоты вибраций основного оборудования реакторной установки и частоты упругих волн в полосу частот, соответствующую максимальным значениям огибающих спектров отклика.