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基于现场加速老化的核电厂设备寿命评估方法的研究

张吉胜  
【摘要】:福岛核事故的发生使当前世界范围内对核电站安全性的要求达到了全新的高度。在核电厂中,尤其是处在运行后期的核电厂,设备因老化而导致的失效对核电厂安全性和经济性构成很大威胁。目前核电厂对于设备老化的应对措施主要是根据已有同类电厂运行反馈经验进行监测管理。但不同核电厂现场环境状况有所不同,某些环境因素可能会对设备产生加速老化的作用,影响设备的寿命,导致偏离已有运行反馈结果的设备故障。这类故障会降低核电厂的安全性并带来额外的成本,极大影响核电厂的运行计划和设备的寿期管理。 核电厂设备失效数据较少,传统寿命估计方法处理结果置信度不高。而加速寿命试验是在设定的应力状况下进行的,并没有综合考虑现场环境因素。针对核电厂设备的加速老化问题,本文建立了完整有效的基于现场加速老化的核电厂设备寿命评估方法。该方法综合考虑了各环境因素对设备的影响,引入了性能退化数据以克服失效数据不足的困难,从而定量评估现场环境状况对设备有效使用寿命的影响。所完成的研究工作和得到的研究结果如下: (1)调研并分析了核电厂中的金属管道、合成材料和电子元器件三类设备的老化机理,得到了该三类设备所涉及的老化机理以及相应的加速老化应力,同时得到了针对该三类设备或材料的性能参数或失效寿命的经验公式,作为加速老化模型的基础。 (2)在老化机理的基础上,综合考虑现场环境因素,设计了处理失效寿命数据和性能退化数据的基于现场加速老化核电厂设备寿命评估方法的完整算法。根据算法可以得到完整的加速老化模型并计算加速老化因子。这些结果都能有效反映核电厂现场环境对设备寿命的定量影响,并可直接用于工程应用或参考。 (3)为实现基于现场加速老化的核电厂设备寿命评估方法的计算过程,编写了Matlab程序,并通过随机样本验证了算法和程序的正确性。 本论文针对核电厂中的加速老化现象,以老化机理的调研分析为基础,综合考虑现场环境应力,建立了处理失效寿命数据和性能退化数据的经过验证的基于现场加速老化核电厂设备寿命评估方法。该方法可为核电厂设备寿期管理提供直接数据参考和决策支持,提高核电厂的安全性和经济性。


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