Дисертаційна робота присвячена дослідженню впливу деградації геометрії вигородки внутрішньокорпусної на зміну умов охолодження внутрішньокорпусних пристроїв реактору типу ВВЕР-1000.
У вступі обґрунтовано вибір теми досліджень, сформульовані мета і задачі дослідження, визначено методи дослідження, висвітлено зв'язок з науково-дослідними програмами та роботами, а також наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, охарактеризовано особистий внесок автора, приведені відомості про апробацію результатів дисертації, її структуру та обсяг.
У першому розділі проведено огляд наявних досліджень, пов’язаних з тематикою дисертації. Проаналізовано першопричини і особливості процесів деградації металу внутрішньокорпусних пристроїв (ВКП), а також найбільш імовірні зміни відносно проєктної геометрії – вичерпання зазорів між вигородкою і шахтою, а також поява не передбачених проєктом РУ ВВЕР-1000 радіальних перетоків через розкриття кілець вигородки. На основі літературного огляду сформульовано мету, завдання, предмет і об’єкт дослідження.
Другий розділ присвячений дослідженню зміни умов охолодження вигородки при деградації її геометрії, а саме її контакті із шахтою внутрішньокорпусною та розкритті кілець вигородки і як наслідок – появі не передбачених проєктом радіальних перетоків теплоносія з активної зони реактору. Запропоновано методологію вирішення задачі дослідження зміни умов охолодження ВКП, що базується на поступовому аналізі. Розроблено універсальну (з точки зору конфігурування та задання граничних умов) розрахункову тривимірну CFD модель охолодження вигородки. Проведено серію розрахунків для різних паливних кампаній енергоблоку АЕС України та обґрунтовано вибір представницької кампанії для подальшого аналізу деградації геометрії.
Запропоновано підхід із розглядом різних можливих конфігурацій контакту. Розглянуто 8 варіантів контакту, серед яких – проєктна геометрія, шість прогнозованих, восьмий – реалістичний на основі попередньої оцінки на міцність для представницької кампанії. На основі розробленого підходу якомога повно проаналізовано всі імовірні стани ВКП при наявності контакту та з’ясовано його вплив на зміну температурного стану основних конструкційних елементів ВКП (вигородки, шахти, шпильок та різьбових тяг).
Проведено оцінку інтенсивності радіальних перетоків за допомогою аналітичної оцінки, та із застосуванням розробленої CFD – моделі, що дозволяє врахування наявності розкриття. Отримано можливу максимальну межу величини інтенсивності байпасу з активної зони до кільцевого каналу і каналів охолодження вигородки та проаналізовано його вплив на температурний стан вигородки. З’ясовано вплив розкриття на стан ВКП та наявність появи зворотніх звязків типу «розкриття – локальна інтенсифікація охолодження – зменшення інтенсивності подальшого розкриття» та зроблено висновок щодо необхідності використання зв’язаного підходу з урахуванням взаємного впливу трьох фізик – нейтронно-фізичному, теплогідравлічному розрахунках та розрахунку міцності.
В третьому розділі представлено опис ключових складових частин нейтронно-фізичного модулю. Розроблений модуль складається з трьох основних частин до яких відносяться: інженерний аналіз паливних завантажень енергоблоку, безпосередньо модель транспорту нейтронів та гамма-квантів і параметричний аналіз. Побудована транспортна модель випромінювання, що базується на використанні коду Монте-Карло MCNPX, та дозволяє задання нерівномірності температури та матеріального складу. За допомогою транспортної моделі а також розробленої підпрограми постобробки реалізовано синтез тривимірних (r-Θ-z) миттєвих та накопичених характеристик випромінення, які можуть передаватися в теплогідравлічний модуль та модуль розрахунків на міцність.
Четвертий розділ присвячено розробці комплексної зв’язаної мультифізичної процедури оцінки зміни умов охолодження елементів ВКП при деградації їх геометрії з урахуванням наявності зворотніх зв’язків типу «розкриття кілець вигородки – поява радіальних перетоків – локальна зміна умов охолодження металу вигородки – зміна інтенсивності розкриття». Запропоновано концепцію спряження блоків, що відповідають оцінкам трьох фізичних складових проблеми розпухання – нейтронно-фізичного модулю, теплогідравлічного аналізу та модулю оцінки міцності. Модифіковано та раціоналізовано модуль теплогідравлічного аналізу, та, відповідно, розділено його на три складові (субмоделі) – одновимірну теплогідравлічну модель байпасу активної зони, твердотільну модель основних елементів ВКП, та модифіковану CFD–модель активної зони.
Проведено розрахунковий аналіз деградації геометрії вигородки з урахуванням зворотніх зв’язків, пов’язаних з локальним впливом наявності радіальних перетоків на умови охолодження вигородки. Уточнено значення розкриття кілець на момент 60-ї кампанії, що були отримані в Розділі 2 в рамках виконання послідовного аналізу. Отримані величини зазорів між кільцями мають в середньому на 22% нижчі за результати консервативного послідовного аналізу.
