Анализ на експлоатационния живот на реакторите

Дългосрочното нормално време на работа на реактора при номинално натоварване е експлоатационният живот на реактора. Срокът на експлоатация на реактора се определя от материала. Има два основни вида материали, използвани за производството на реактори: метални материали и изолационни материали. Металните материали са устойчиви на високи температури, докато изолационните материали постепенно губят първоначалните си механични и изолационни свойства при високи температури, електрически полета и магнитни полета, като стават крехки, намаляват механичната якост и електрически срив. Този постепенен процес е стареенето на изолационните материали. Колкото по-висока е температурата, толкова по-бързо отслабват механичните и изолационни свойства на изолационния материал; Колкото по-високо е съдържанието на влага в изолационните материали, толкова по-бързо стареят. Изолационният материал в реактора трябва да издържа на натоварванията, генерирани от работата на реактора и въздействието на околната среда. Общото количество, сила и продължителност на тези натоварвания определят експлоатационния живот на изолационния материал.
Тези натоварвания включват термични, механични и електрически свойства, както и температура, химическо замърсяване, прах и различни лъчения от околната среда. Поради топлинни ефекти могат да възникнат химични промени, като скъсване на веригата, реакции на разделяне и реакции на омрежване в молекулярната структура на изолационните материали; От друга страна, възниква механична повреда при компресия поради значителната разлика в коефициентите на топлинно разширение между металните проводници и съседните изолационни материали.
Механичните натоварвания, причинени от променливото магнитно поле, генерирано от работата на реактора, включват налягане, напрежение, разтягане, вибрации и т.н. Когато механичното напрежение е по-високо от критичната стойност, изолационният материал ще се счупи. Най-значимите фактори, които могат да повредят реактора в околната среда са високата температура и влажност; Следват силна светлина, прах, фин пясък, дим и т.н.; Освен това има влияние на организми като плесени и бактерии, както и нашествието на някои животни като термити. Особено при външни условия, ултравиолетовото лъчение може да ускори стареенето на органичните полимерни изолационни материали.
Когато реакторът работи, експлоатационният му живот се влияе от различни натоварвания и среди, споменати по-горе, сред които термичното натоварване и околната среда имат най-голямо влияние. Тъй като, при запазване на достатъчни механични и електрически характеристики, повишаването на температурата на термичната стабилност на намотката на реактора се счита за един от най-важните показатели за неговата работа. Следователно границите на повишаване на работната температура за реактори, използващи изолационни материали с различни нива на температурна устойчивост, са посочени в IEC и свързаните национални стандарти, както е показано в таблицата. Когато повишаването на температурата е високо, интензитетът на топлинния поток по време на работа на реактора се увеличава и има тенденция да бъде неравномерен, а разликата между неговата средна температура и температурата на най-горещата точка също се увеличава.
Когато реакторът работи, неговата намотка служи едновременно като термична среда и източник на топлина, а температурата му обикновено следва определена крива на разпределение в пространството. По този начин има разлика между повишаването на температурата в най-горещата точка и средното повишаване на температурата. Границата на повишаване на температурата на намотката на реактора се основава на повишаването на температурата в най-горещата точка, а средното повишаване на температурата е важен показател за оценка на рационалността и икономичността на дизайна. Съществува известна закономерност между повишаването на средната температура и повишаването на температурата в най-горещата точка. Термичният живот и увреждането на изолацията на изолацията на намотката на реактора се определят от повишаването на температурата на най-горещата точка на намотката. Не се определя от средното повишаване на температурата. Срокът на експлоатация на реакторите със сух тип въздушна сърцевина се изчислява въз основа на закона за живота на Montsingey. В горната формула T е експлоатационният живот на изолационния материал; A е константа (определена въз основа на нивото на температурна устойчивост на изолационния материал, използван в реактора); θ е константа, приблизително 0.88; θ е действителната работна температура на изолационния материал. За полулогаритъм θ=f (lnT) от закона за продължителността на живота на Монтешингер се получава права линия, съдържаща насочена константа (-1/), както е показано на фигурата. Това е функционалната връзка между живота на намотката (нива на устойчивост на топлина на намотката A, B и H) и работната температура на намотката.
Всеки изолационен материал има фиксирана стойност на промяна на температурата. По време на определен статистически период, ако температурата на най-горещата точка на намотката на реактора е по-ниска от максимално допустимата температура на използвания изолационен материал, изолационният материал ще старее бавно и продължителността на живота му ще бъде удължена. Напротив, стареенето на изолацията се ускорява и животът й се скъсява. За целия живот на реактора, удължаването или съкращаването на този живот на изолацията представлява компенсация за живота. Стойността на промяна на температурата, която намалява продължителността на живота на всеки изолационен материал наполовина или се удвоява, е фиксирана и непроменена. Стойността на промяна на температурата е 8 градуса за клас A, 8-10 градуса за клас B и 12 градуса за клас H. Поради Δ θ=8 градуса на ниво A. Следователно законът на Монтесори за целия живот е известен също като закон от 8 градуса, а H-класът обикновено се нарича закон от 12 градуса.
В обобщение, всеки изолационен материал има свой собствен максимален температурен толеранс на изолацията. Когато температурата на най-горещата точка на намотката на реактора надвиши абсолютната максимална температура, изолационният материал бързо ще се карбонизира и ще загуби своите изолационни и механични свойства. Следователно, ако реакторът често работи при претоварване, е необходимо да се консултирате с производителя по време на поръчката и да вземете предвид работното състояние на често претоварване по време на проектирането, за да осигурите необходимия експлоатационен живот на реактора.