ارزیابی تخریب عایق کابل های مورد استفاده در نیروگاه...
TRANSCRIPT
ارزیابی تخریب عایق کابل های مورد
استفاده در نیروگاه های دانشجو : جاوید لطیفی هسته ای
شاهاندشتیاستاد : جناب دکتر
سمیعی مقدم
910870289شماره دانشجویی :
” به نام ایزد دادار ”
شرایط استفاده از کابل ها در نیروگاه های هسته ای
در نیروگاه های هسته ای اغلب مواد عایق کابل ها درطول عم4ر کاری خود در معرض اثرات تخریبی زیادی هس4تن ، بنابرای4ن بای4د دارای شرای4ط خاص4ی باشن4د که
این شرایط خاص دارای دو فاکتور اصلی بوده :
، غی4ر قاب4ل نفوذ بودن در مقاب4ل تاب4ش طوالن4ی )در نرخ دوز کمدر حضور اکسیژن(
افزایش درجه حرارت
ب4ا ای4ن حال ن4ه تنه4ا دارا بودن ای4ن شرای4ط الزم بوده بلکه نظارت بر وضعی4ت واقع4ی کاب4ل های نص4ب شده نیز
توصیه می شود.
نظارت بر وضعیت کابل ها و اثرات موثر بر عملکرد آن ها
نظارت بر وضعیت واقعی کابل های نصب شدهعبارتند از :
نظارت و پیش بینی عمر باقی مانده کابل ارزیابی اثراتی که به طور مستقیم بر عملکرد کابل ها تاثیر
گذارند
اثراتی که تاثیر مستقیم بر عملکرد کابل ها میگذارند :
تابش اشعه یونیزه در دوز پایینباال رفتن درجه حرارتگرمای تولیدی توسط خود کابلحمله مواد شیمیایی. . . و غیره
روش احراز صالحیت
در بعض4ی نقاط تخری4ب زودرس عای4ق انتظار نمی رودو در بعض4ی نقاط تخری4ب بص4ورت قاب4ل مالحظه ای باال م4ی رود ک4ه ای4ن دلی4ل اص4لی برای نظارت و چک ای هسته های نیروگاه در ه4ا پارامت4ر منظ4م کردن صالحیت احراز روش را نظارت روش ای4ن بوده.
گویند.
روش نظارت بر شرایط کارکرد کابل
روش نظارت در بس4یاری از نیروگاه ه4ا انجام م4ی شود ام4ا اینروش ب4ا مشکالت4ی دچار بوده. بنابرای4ن روش غیر مخرب برای
برآورد میزان تخریب عایق کابل پیشنهاد شد.
روش های دیگ4ر مانن4د: طی4ف س4نجی، مادون قرم4ز و . . . نیزپیشنهاد شده.
نویسنده این مقاله روشDSC.را بهترین روش می داند
DSCروش
در دس4تگاه میکرو DSC فضای اکس4یژن خالص اجازه داده ت4ا مواد عای4ق تح4ت آزمون شیمیایی قرار بگیرد. تغییرات ثبات زمان شروع تخری4ب حرارت4ی ثبت شده، حرارت4ی اکس4داتیو در طول تاب4ش و پیری حرارتی اندازه گیری اندازه با آمده بدس4ت نتای4ج و م4ی شود گرفت4ه برای یک روش عنوان ب4ه نقط4ه شکس4ت ازدیاد طول
ارزیابی پیری کابل استفاده می شود.
شبیه سازی فرسایش
از طول بودن اعتماد قابل ارزیاب4ی برای زیادی عوام4ل عمرکابل در شبیه سازی باید در نظر گرفته شود.
بهترین خواس4تار تاب4ش و حرارت4ی پیری شدن همزمان روش شبی4ه س4ازی بوده ک4ه انجام آ4ن غی4ر ممک4ن اس4ت. به
همین دلیل روند پیری را باید به چند مرحله تقسیم کرد.
چرا انجام احراز صالحیت ؟
پی4ش بین4ی طول عم4ر کارکرد عای4ق کاب4ل تح4ت شرایطکه آنج4ا از و نبوده ای س4اده کار تاب4ش و حرارت4ی تعدادی از پی4ش بین4ی ه4ا در شبی4ه س4ازی از جمله طول توجهی قاب4ل بطور شده بین4ی پی4ش کارکرد عم4ر به کاب4ل مص4رف ص4الحیت احراز بنابرای4ن ، نیس4ت
شدت توصیه می شود.
انجام احراز صالحیت
دو نوع از کاب4ل های VVER نیروگاه در آزمایش واج4د شرایط شدند. از آنج4ا ک4ه دس4ترسی ب4ه بس4یاری از داده ها امکان پذی4ر نیس4ت ، شناس4ایی مواد عای4ق وانرژ4ی فعالسازی از تعیین نخس4ت ه4ا کاب4ل انواع برای تخری4ب فرآیندهای خواهن4د ش4د، البت4ه ب4ه شرای4ط کارکرد و انرژ4ی فعالسازی
دوره برای آزمایشگاهی شرای4ط تح4ت 10،20،30کاب4ل ساله در شرایط عملیاتی بستگی دارد.
مراحل احراز صالحیت
مرحله بوده است.4روش احراز صالحیت شامل
با دوز های 1( تاب4ش در kGy10،20،30آزمای4ش س4رعت پیری Gy/h 36میزان دوز
سرعت پیری حرارتی نمونه های پیری تابش در حال حاضر2(DBEشبیه سازی روند پیری از 3(
آزمایش 4( از پ4س کاب4ل بر روی اس4پری در DBEانجام روش روز30 درجه به مدت 30دمای
منحنی کالیبراسیون پیری کابل در نیروگاه Dukovany
پاس44خ 1شک44ل دهنده نشان DSC مقابل در ب4ا غالف کاب4ل برای مطل4ق پس PVCکشیدگ4ی
سال 30و20، 10، 0ازشبیه سازی عملکرد پیری در نیروگاه هسته ای
Dukovany.واقع در جمهوری چک بوده
نتایج بدست آمده در این مقاله
از داده هایDSC افزای4ش طول شکس4ت کاب4ل را می توان ، بدست آورد.
میزان دهنده نشان شکست نقط44ه طول افزای44ش میزان تخریب کابل است.
در کاب4ل عملکرد ارزیاب4ی ص4حت منحنی NPPبرای طرح ،کالیبراسیون مطرح شد.
دوم کالیبراسیون منحن4ی از توان م4ی را مانده باق4ی عم4ر بدست آورد.
ارتباط بین خواص مکانیکی و الکتریکی برای NPP کابل های مورد استفاده در EPRارزیابی
این مقاله به ارتباط میان مدول گوه، ازدیاد طول شکست در معرض پیری حرارتی EPRو قدرت شکس4ت ولتاژ برای
بلند مدت و شرایط غوطه ور شدن در آب داغ پرداخته.
نتای4ج نشان داده که استفاده از مدول گوه برای نظارت بر EPR کاب4ل و تشخی4ص وضعی4ت نزدی4ک شدن ب4ه پایان عمر
کاری کابل مورد قبول بوده.
چکیده ای از مقاله دوم
،در ای4ن مقال4ه پارامت4ر های مدول گوه، قط4ر گوه، سرعت نفوذعم4ق نفوذ برای نظارت بر وضعی4ت تخری4ب کاب4ل مورد مطالعه
قرار گرفته شده است.
برای بهتری معیار ولتاژ ک4ه قدرت شکست داده نشان نتای4ج ارزیاب4ی شرای4ط پیری کاب4ل درمحی4ط مرطوب و کشیدگی در کار می باال دمای ب4ا ی4ک محی4ط در ک4ه کابل4ی برای شکس4ت
کند ،یک معیار برتری بوده است.
NPPعوامل تخریب عایق کابل در
درNPP ه4ا کاب4ل های مورد استفاده در معرض حرارتباال، رطوب4ت، تاب4ش محی4ط هس4تند، ک4ه باع4ث کاهش دی الکتریک و در نهایت باعث شکست کابل می شود.
کاب4ل ب4ه دلی4ل س4خت شدن تح4ت پیری حرارت4ی محیطقرار می گیرد.
کاب4ل ب4ه دلی4ل نرم شدن ب4ا توج4ه ب4ه نفوذ رطوب4ت، تحتپیری رطوبتی قرار می گیرد.
چرا روش غیر مخرب برای ارزیابی طول عمر کابل؟
بطور کل4ی معیار پذیرش کاب4ل بر اس4اس قدرت شکست ولتاژمواد عایق برای حفظ عملکرد الکتریکی آن بنا شده است.
و مکانیکی خواص بی44ن ارتباط روی تحقیقات بنابرای44ن کابل را بیان کند که EPRالکتریکی می تواند حد مکانیکی بهتر
عمر ارزیاب4ی طول برای مخرب غی4ر روش ی4ک آ4ن از پ4س کارکرد کابل را فراهم می کند.
معیار ها و معایب روش های سنتی برای اندازه گیری نظارت بر کشیدگی تخریب عایق کابل
معیار پذیرش این روش ها برای کابل های نصب شده% کشیدگ4ی مطل4ق در شکس4ت بوده. ب4ا این حال 50
تنها در طول از مواد بعض4ی ، اشاره شده مناب4ع در از ارزش اصلی ممکن است برای کاب4ل ها در ~50%
باشند. کافی ، اس4اسی طرح شده رویداد ی4ک طول عمر پذیرش های معیار اس4ت ممک4ن برای4ن عالوه
کارکرد کابل در محیط های مختلف متفاوت باشد.
هدف از این مقاله
هدف ارتباط میان مدول گوه، ازدیاد طول شکست وبرای پایی4ن معرض EPRولتاژ شکس4ت در که کابل4ی
به وابس4ته های محی4ط در پیری و حرارت4ی پیری حد و پذیرش معیار از بهت4ر درک برای رطوب4ت، تخری4ب مکانیک4ی کاب4ل برای ارزیاب4ی وضعی4ت تخریب و
طول عمر کابل بوده است.
نتایج و بحث
: حال به نتایج و مباحث زیر می پردازیم
اثرات محیط بر پیری حرارتی کابل1(اثرات محیط بر پیری رطوبتی کابل2(پارامترهای مدول گوه کابل3(ارزیابی عمر باقی مانده کابل4(
( اثرات محیط بر پیری حرارتی 1کابل
ولتاژ 1شک4ل و قدرت شکست در شکس4ت کشیدگ4ی تحت زمان های مختلف پیری حرارتی را نشان می دهد.
طول شکس4ت موادEPR آهس4ته ت4ر از قدرت شکست ولتاژ در دوره تخریب اولیه کاهش یافته و سپس کاهش
نرخ سابق ، باالتر از اواخر تخریب برای دومی بوده است.
مقادی4ر مدول گوه و کشیدگ4ی در شکست برای 2شک4ل نمون4ه های مورد آزمای4ش پیری حرارت4ی قرار گرفته شده،
را نشان می دهد. 1680مدول گوه تنه4ا کم4ی قب4ل از زمان پیری حرارتی از
ساعت تا هنگامی که ازدیاد طول در شکست به وضوح% کاهش یافته 268/5 %به 383/79 از
تغییر کرده است.
شکل طول 3در ازدیاد گوه، مدول میان ارتباط شکست، قدرت شکست ولتاژ را می بینیم.
از گوه به N/mm ِ 14/5مدول N/mm 23/35 افزای4ش یافت4ه در حال4ی ک4ه قدرت شکست ولتاژ هنوز
در حد باال باقی مانده و طول شکست نزدیک معیار
پذیرش بوده است.
( اثرات محیط بر پیری رطوبتی 2کابل
سال در آب داغ در حدود 3/5کاب4ل را در مدت c 75 % 217/3% تا 383/79قرار دادیم. طول شکس4ت از
کاه4ش یافت4ه، بنابرای4ن تخری4ب کاب4ل در محیط مرطوب را می توان با نظارت بر کاهش مدول گوه با استفاده
غیر مخرب ارزیابی کرد.
نمودار مدول گوه و ازدیاد طول شکست یک 5شکل کابل برای ولتاژ متوسط ، در سطح و الیه میانی را
نشان می دهد.
نشان م4ی ده4د ک4ه ، در محی4ط های غوطه ور 6شک4ل شده از آ4ب، ارتباط میان مدول گوه، ازدیاد شکست و قدرت شکس4ت کاب4ل برای ولتاژ متوس4ط در عمق
و mm0/8، mm1/5های mm20.از سطح کابل بوده است
نتیجjه گیری از اثرات محیط بر پیری رطوبتی کابل
یک ولتاژ قدرت شکس4ت ، مرطوب های محی4ط در در و بوده پذیرش معیار ایجاد برای بهتری پارامتر نتیج4ه ارتباط مدول گوه ب4ا قدرت شکست ولتاژ برای
ارزیابی عمر کابل مناسب است.
( پارامترهای مدول گوه کابل3
نشان دهنده مدول گوه با استفاده از سرعت 7شکل برای شده EPR نفوذپذیری گیری اندازه کابل مواد
مدول گوه را ب4ه عنوان تابعی از نفوذ 8اس4ت. شک4ل گوه برای کاب4ل ه4ا در زی4ر شرای4ط مختلف پیری نشان
می دهد.
9شک4ل (a) مدول گوه ب4ا ضخام4تmm0/3 برای کابلهای واق4ع شده در شرای4ط زی4ر پیری حرارتی و غرق
شده در آب را نشان می دهد. 9 شک4ل (b) مدول گوه ب4ا ضخام4تmm0/2 برای کابل
های واق4ع شده در شرای4ط زی4ر پیری حرارتی و غرق شده در آب را نشان می دهد.
(b) 9با شکل ( a) 9مقایسه شکل
ب4ا ضخامت گوه به mm0/2مدول نس4بت بیشتری ب4ا س4رعت mm0/3 کاهش یافته به ویژه هنگامی که عمق نفوذپذیری گوه
است.mm0/5زیر
ب4ا مقایس4ه ای4ن دو شک4ل، ک4ه مدول باالتر برای نوکmm0/2 در دو نفوذ کمت4ر ک4ه ناش4ی از پراکنده کردن قاب4ل توجهی برای نمون4ه های بشدت س4خت بوده اس4ت ب4ه نتیجه غیره منتظره ای
می رسیم.
( ارزیابی باقی مانده4
پیری حرارتی کابل های با ولتاژ متوسط نمونه برداری شده دردمای در ترتی444ب ب444ه مقال444ه مدت c155ای444ن به
ساعت بوده اند.168،504،1680،2520
مدل از اس4تفاده فعالساز Arrheniusب4ا انرژ4ی انتخاب و ev1/1 در ای4ن مطالع4ه، آزمای4ش های معادل طول عمر کارکرد
سال بوده 4،12،40،60 به ترتی4ب به مدت c90کابل در دمای اند.
طرح مدول گوه در مقابل معادل طول 11شکل را نشان می دهد.c90عمر کابل در
روند تغییرات مدول اندازه گیری در سه گوه با قطر مختلف مشابه بوده.
12شکل(a,c نشان دهنده درصد شکست نقاط در ) کابل های تحت EPRبرابر قدرت شکست ولتاژ برای شرایط مختلف پیری بوده است.
نتیجه گیری
و شکست طول ازدیاد گوه، مدول میان ارتباط و حرارتی پیری تح4ت کاب4ل ولتاژ شکس4ت قدرت قرار بررسی مورد مقال4ه ای4ن در محی4ط رطوب4ت
.گرفته شد
به وابس4ته حرارت4ی پیری ک4ه ده4د م4ی نشان نتای4ج افزای4ش با 60محی4ط، دارای ارتباط مدول گوه ٪ در
مالک پذیرش کشیدگی کابل بوده است.
مدول گوه در پیری رطوبتی محیط 30از سوی دیگر، کاهش %.به معیار پذیرش قدرت شکست ولتاژ کابل ارتباط دارد
معیار ولتاژ، ک4ه قدرت شکست ده4د نشان م4ی ای4ن مطالع4ه پذیرش مناس4بی برای ارزیاب4ی شرای4ط پیری کاب4ل در ی4ک محیط مرطوب و ازدیاد طول شکس4ت، معیار پذیرش مناسبی برای
ارزیابی شرایط پیری حرارتی کابل است.
مقاالت
Assessment of the insulation degradation of cables used in nuclear power plants
Nuclear Research Institute Rez plc, Department of Radiation Applications, 250 68 Rez, Czech Republic
1999 Elsevier Science B.V. All rights reserved
Correlation between mechanical and electrical properties for assessing the degradation of ethylene propylene rubber cables used in nuclear power plants
Department of Engineering and System Science, National Tsing-Hua University, 101, Sec. 2, Kuang-Fu Road, Hsinchu 30013, Taiwan, ROC
Nuclear Instrumentation Division, Institute of Nuclear Energy Research, No. 1000, Wunhua Road, Jiaan Village, Longtan Township, Taoyuan County 32546, Taiwan, ROC