Integrated Surveillance Specimen Program for WWER-1000/V-320 Reactor Pressure Vessels

Abstract

Surveillance specimen programs play an important role in reactor pressure vessel lifetime assessment as they should monitor changes in pressure vessel materials, mainly their irradiation embrittlement. Standard surveillance programs in WWER-1000/V-320 reactor pressure vessels have some deficiencies resulting from their design – nonuniformity of neutron field and even within individual specimen sets, large gradient in neutron flux between specimens and containers, lack of neutron monitors in most of containers and no suitable temperature monitors. Moreover, location of surveillance specimens does not assure similar conditions as the beltline region of reactor pressure vessels. Thus, Modified surveillance program for WWER-1000/V-320С type reactors was designed and realized in two units of NPP Temelin, Czech Republic. In this program, large flat type containers are located on inner wall of reactor pressure vessel in the beltline region that assures their practically identical irradiation conditions with critical vessel materials. These containers with inner dimensions of 210x300 mm have two layers of specimens; using inserts (10x10x14 mm) instead of fully Charpy size specimens allows irradiation of materials from several pressure vessels at once in one container. This design advantage has been used for the creation of the Integrated Surveillance Program for several WWER-1000 units – Temelin 1 + 2, Belene (Bulgaria), Rovno 3 + 4, Khmelnick 2, Zaporozhie 6 (Ukraine) and Kalinin 3 (Russia). Irradiation of these archive materials together with the IAEA reference steel JRQ (of ASTM A 533-B type) and reference steel VVER-1000 will allow to compare irradiation embrittlement of these materials and to obtain more reliable and objective results as no reliable predictive formulae exist up to no due to a higher content of nickel in welds. Irradiation of specimens from cladding region will help in the evaluation of resistance of pressure vessels against PTS regimes.

Програми для зразків-свідків відіграють незамінну роль при оцінці тривалості эксплуатації корпуса високого тиску реактора (КР), тому що вони повинні контролювати зміни в матеріалах КР, в основному їх радіаційне окрихчення. Стандартні програми для корпусів високого тиску реактора ВВЭР-1000/V-320 мають деякі недоліки, причиною яких є їхня конструкція – неоднорідність нейтронного поля навіть усередині окремих наборів зразків, великий градієнт нейтронного потоку між зразками й контейнерами, відсутність нейтронних моніторів у більшій частині контейнерів, а також відповідних температурних моніторів. Крім того, розташування зразків-свідків не гарантує умов, що відповідають умовам опромінення центральної обечайки КР. Модифікована програма для реакторів типу ВВЭР-1000/V-320С була розроблена й реалізована у двох блоках АЕС Темі-Лин, Чехія. По цій програмі більші плоскі контейнери розташовуються на внутрішній стінці КР у зоні центральної обечайки, що забезпечує практично ідентичні умови опромінення із критичними корпусними матеріалами. Такі контейнери внутрішніми розмірами 210х300 мм мають два шари зразків; використання вкладишів (10х10х14 мм) замість півнорозмірних зразків Шарпи дає можливість опромінювати матеріали декількох корпусів одночасно в одному контейнері. Ця перевага конструкції використовувалася при створенні Комплексної Програми для декількох блоків ВВЕР-1000 – Темелин 1 + 2, Белене (Болгарія), Рівне 3 + 4, Хмільник 2, Запоріжжя 6 (Україна) і Калінін 3 (Росія). Опромінення цих архівних матеріалів разом з еталонними сталями JRQ МАГАТЕ (типу ASTM А 533- В) і еталонною сталлю ВВЕР-1000 дозволить зрівняти радіаційне охрихчування даних матеріалів і одержати більш надійні й об'єктивні результати, тому що дотепер не існує достовірних прогнозованих формул при найбільш високому змісті нікелю у зварених з'єднаннях. Опромінення зразків із зони оболонки допоможе при оцінці опору корпуса тиску режимам PTS.

Программы для образцов-свидетелей играют незаменимую роль при оценке продолжительности эксплуатации корпуса высокого давления реактора (КР), так как они должны контролировать изменения в материалах КР, в основном их радиационное охрупчивание. Стандартные программы для корпусов высокого давления реактора ВВЭР-1000/V-320 имеют некоторые недостатки, причиной которых является их конструкция – неоднородность нейтронного поля даже внутри отдельных наборов образцов, большой градиент нейтронного потока между образцами и контейнерами, отсутствие нейтронных мониторов в большей части контейнеров, а также соответствующих температурных мониторов. Кроме того, расположение образцов-свидетелей не гарантирует условий, соответствующих условиям облучения центральной обечайки КР. Модифицированная программа для реакторов типа ВВЭР-1000/V-320C была разработана и реализована в двух блоках АЭС Темелин, Чехия. По этой программе большие плоские контейнеры располагаются на внутренней стенке КР в зоне центральной обечайки, что обеспечивает практически идентичные условия облучения с критичными корпусными материалами. Такие контейнеры с внутренними размерами 210х300 мм имеют два слоя образцов; использование вкладышей (10х10х14 мм) вместо полноразмерных образцов Шарпи даёт возможность облучать материалы нескольких корпусов одновременно в одном контейнере. Это преимущество конструкции использовалось при создании Комплексной Программы для нескольких блоков ВВЭР-1000 – Темелин 1 + 2, Белене (Болгария), Ровно 3 + 4, Хмельник 2, Запорожье 6 (Украина) и Калинин 3 (Россия). Облучение этих архивных материалов вместе с эталонными сталями JRQ МАГАТЭ (типа ASTM А 533-В) и ВВЭР-1000 позволит сравнить радиационное охрупчивание данных материалов и получить более надёжные и объективные результаты, так как до сих пор не существует достоверных прогнозируемых формул при наиболее высоком содержании никеля в сварных соединениях. Облучение образцов из зоны оболочки поможет при оценке сопротивления корпуса давления режимам PTS.