Шевченко О. С. Підвищення техногенної безпеки насосного обладнання АЕС

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U005104

Облікова картка дисертації

0826U005104.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 183 - Технології захисту навколишнього середовища

18-09-2026

Спеціалізована вчена рада

PhD 16744

Сумський державний університет

Анотація

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення актуальної науково-прикладної проблеми — зниження техногенного навантаження на довкілля за рахунок підвищення герметичності та вібраційної надійності насосного обладнання АЕС. За результатами проведених теоретичних та експериментальних досліджень доведено, що насосне обладнання АЕС, яке перекачує радіоактивні середовища за умов високих температур і тисків, є одним із ключових джерел потенційного техногенного ризику. Встановлено, що неефективна робота ущільнень та надмірні вібрації ротора є головними причинами аварійних відмов обладнання, що створює пряму загрозу витоків радіоактивних речовин та довготривалого забруднення ґрунтів, водних ресурсів і атмосферного повітря. Сформульовано системно-аналітичний підхід, який доводить необхідність заміни традиційних сальникових вузлів на багатокомпонентні ущільнюючі системи як превентивний інженерний захід екологічної безпеки. Отримано аналітичний вираз для розрахунку техногенних ризиків експлуатації насосів атомних електростанцій, який дає змогу кількісно оцінювати та прогнозувати ймовірність виходу забруднюючих радіоактивних речовин у довкілля. Розроблена методологія розрахунку ризиків є дієвим інструментом для екологічного моніторингу та може успішно застосовуватися при підготовці проєктної документації з Оцінки впливу на довкілля (ОВД) для об'єктів атомної енергетики. Розроблено математичні моделі гідродинамічних процесів в ущільнювальних системах та пристроях авторозвантаження. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено пряму залежність між параметрами ущільнень та загальним рівнем екологічної безпеки: інерційні сили та сили в’язкого тертя сприяють оптимізації частотних характеристик ротора, що дозволяє віддалити критичну частоту від робочих обертів і гарантовано уникнути резонансу. Створено методику моделювання та проєктування ущільнювальних систем, що дозволяє забезпечити баланс між абсолютною герметичністю та високою вібраційною надійністю контурів насосного обладнання АЕС. Обґрунтовано оптимальні конструктивні параметри імпульсних торцевих ущільнень із саморегульованим зазором, які мінімізують втрати на тертя і здатні стабільно працювати в екстремальних умовах (при тисках до 18 МПа). Розроблено та практично обґрунтовано екологічно безпечний спосіб використання безконтактних ущільнень конфузорного типу в якості динамічних опор ротора відцентрової машини. Доведено, що енергія дроселювання в таких ущільненнях створює потужну центруючу радіальну силу, яка пригнічує вібрації ротора. Це інноваційне технічне рішення усуває причини руйнування обладнання та виступає надійним бар'єром, що превентивно ліквідує загрозу масштабних радіаційних витоків. Встановлено, що впровадження розроблених інженерно-технічних рішень та удосконаленої науково-практичної бази дозволяє знизити техногенний ризик експлуатації насосів АЕС у 4–7 разів (переводячи його з категорії «терпимого» до «незначного»). Реалізація цих підходів забезпечує стабільну герметизацію насосного обладнання, суттєво зменшує рівень радіаційних викидів та гарантує високий рівень екологічної і техногенної безпеки атомних електростанцій.

Читати повністю

Публікації

Shevchenko S.S., Shevchenko O.S. Determination of the Natural Frequencies of the Centrifugal Machine Rotor with a System of Automatic Balancing of Axial Forces. Èlektronnoe modelirovanie. National Academy of Sciences of Ukraine (Co. LTD Ukrinformnauka). 2020.№42, No. 2. P. 41–58. DOI: https://doi.org/10.15407/emodel.42.02.041

Shevchenko S., Shevchenko O. Improvement of Reliability and Ecological Safety of NPP Reactor Coolant Pump Seals. Nuclear and Radiation Safety. 2020. № 4(88). Р. 47– 55. DOI: https://doi.org/10.32918/nrs.2020.4(88).06

Шевченко С.С., Шевченко О.С. Підвищення герметичності і екологічної безпеки ущільнень насосів АЕС. Вісник Вінницького політехнічного інституту. No 5(152). 2020. С. 89–96. DOI: https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-152-5-89-96

Шевченко О.С., Шевченко С.С. Шляхи удосконалення ущільнень для підвищення експлуатаційної безпеки насосів АЕС. Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки. №41 (2020). С. 145-154. DOI: https://doi.org/10.31498/2225-6733.41.2020.226199

Шевченко С.С., Шевченко О.С. Математична модель і методика розрахунку безвального насоса з ущільненнями-опорами для підвищення екологічної безпеки насосного обладнання АЕС. Електронне моделювання. 2021. Том 43. № 1. С. 3–16. DOI: https://doi.org/10.15407/emodel.43.01.003

Shevchenko S., Shevchenko O., Vynnychuk S. Mathematical Modelling of Dynamic System Rotor-Groove Seals for the Purposes of Increasing the Vibration Reliability of NPP Pumps. Nuclear and Radiation Safety. №1(89), 2021. Р. 80–87. DOI: https://doi.org/10.32918/nrs.2021.1(89).09

Yu Z, Shevchenko S, Radchenko M, Shevchenko O, Radchenko A. Methodology of Designing Sealing Systems for Highly Loaded Rotary Machines. Sustainability. 2022. №14(23):15828. DOI: https://doi.org/10.3390/su142315828

Shevchenko O., Shevchenko S., Radchenko M., Radchenko R., Yang Z. Assessment of Sealing Systems Impact on the Vibration and Environmental Safety of Rotary Machines. Journal of Energy Systems 2024. №8 (3). Р. 153-163. DOI: https://doi.org/10.30521/jes.1379609

Yuan Z., Shevchenko S., Radchenko M., Shevchenko O., Pavlenko A., Radchenko A., Radchenko R. Studies on Improving Seals for Enhancing the Vibration and Environmental Safety of Rotary Machines. Vibration 2024. №7. Р. 776-791. DOI: https://doi.org/10.3390/vibration7030041

Шевченко О.С., Гурець Л. Л., Ковальчук M.M., Шевченко С.С. Оцінка ризику техногенних аварій насосів АЕС та їх екологічних наслідків. Ядерна та радіаційна безпека. 2025. №2(106). DOI: https://doi.org/10.32918/nrs.2025.2(106).06

Шевченко О. С., Пляцук Л. Д. Перспективи розвитку атомної енергетики в Україні. Тези доповіді VII Всеукраїнська науково-технічна конференція «Сучасні Технології У Промисловому Виробництві», м. Суми, 21–24 квітня 2020 р. Дисертантом проведено загальний огляд впливу насосного обладнання на техногенну безпеку АЕС

Shevchenko S., Shevchenko O. General Approach to Modeling of Non-Contact Seals and their Effect on the Dynamics of a Centrifugal Machine Rotor and Environmental Safety. International Conference on Advanced Mechanical and Power Engineering (CAMPE-2021) Kharkiv, Ukraine. Дисертантом розроблено систему інженерно-технічних рішень щодо підвищення надійності ущільнювальних систем, узгоджену з принципами екологічної безпеки

Shevchenko S., Shevchenko O., Radchenko M. Assessment of Sealing Systems Impact on the Vibration and Environmental Safety of Rotary Machines. Proc. of the Interdisciplinary Conference on Mechanics, Computers and Electrics (ICMECE 2022), Barcelona, Spain, ID 427. Дисертантом обґрунтовано доцільність заміни традиційних ущільнень на більш ефективні герметизуючі комплекси, які здатні знижувати ризики витоків радіоактивних речовин

Читати повністю

Файли

Shevchenko_PhD_thesis.pdf

autoreferat-Shevchenko_PhD_ref.pdf

Схожі дисертації

0826U005345

Купріяшкіна Олена Володимирівна

Розробка біотехнології очищення стічних вод, які забрудненні нафтою та нафтопродуктами

0826U005318

Власенко Олег Васильович

Наукові засади технології циркуляційного піролізу для утилізації твердих відходів

0826U004350

Пашкевич Леонід Полікарпович

Природоохоронна технологія вирощування мікроводорості Chlorella штаму Polikarp для очищення водних об’єктів.

0826U004349

Сандул Ольга Миколаївна

Комплексні технології вилучення промислових полютантів на сумішевих сорбентах.

0826U003543

Шара Світлана Юріївна

Екологічний моніторинг та вдосконалення технології ревіталізації водосховищ Дніпра (на прикладі Кременчуцького водосховища)