ГОСТ Р 58341.5-2020 Кабельные изделия для атомных станций. Учет фактически выработанного и оценка остаточного ресурса

     15 Оценка остаточного ресурса кабелей с учетом устойчивости к внешним воздействующим факторам проектных аварий

15.1 Срок службы кабелей, выполняющих по проекту свои функции во время и после проектных аварий и имеющих текущий сертификационный статус С2 и С3, должен быть переназначен с учетом устойчивости к ВВФ проектных аварий в конце нового назначенного срока службы.

15.2 Если предельные значения диагностических параметров, которые приняты в качестве ПС, для кабелей с учетом проектных ВВФ не установлены, т.е. не определены значения ПС в точке 2 на траектории старения на рисунке 3, то для переназначения срока службы следует проводить контрольные испытания на устойчивость к ВВФ проектных аварий представительных образцов кабелей из эксплуатации. Такие контрольные испытания осуществляются в три этапа. Первый этап представляет собой ускоренное старение образцов кабелей для имитации глубины старения кабелей за период нового заданного срок эксплуатации (он же на завершающем этапе контрольных испытаний будет постулирован в качестве нового назначенного срока службы кабелей при условии успешного прохождения всех этапов испытаний), на втором этапе образцы кабелей подвергают испытанию на устойчивость к ВВФ проектных аварий, на третьем этапе - на устойчивость к поставарийным ВВФ.

15.3 Требования к контрольным испытаниям на устойчивость к ВВФ

15.3.1 Параметры ВВФ для ускоренных испытаний при оценке степени старения кабелей в нормальных условиях эксплуатации определяют из фактических условий эксплуатации. Параметры ВВФ для проведения испытаний на устойчивость к аварийным и поставарийным условиям постулируются в углубленном отчете по безопасности блока АС. Кабели обладают низкой теплопроводностью, поэтому для образцов кабелей допускается в испытаниях на устойчивость к высокотемпературной парогазовой среде применять упрощенный профиль изменения температуры и давления пара. Основным требованием в этих испытаниях является достижение максимальных величин давления, температуры и длительности воздействия пара, скорость изменения температуры и давления может быть существенно ниже постулированных проектом. Исключением из данного требования является кратковременный режим превышения температуры, например до 190°С в течение 70 с, на фоне длительного температурного пика до 150°С в течение 24 ч. Данный режим не приведет к необратимому изменению свойств кабеля, и он исключается из испытаний.

15.3.2 Контрольные испытания проводят по плану, который должен содержать подробное описание необходимых испытаний и измерений, в том числе: предельные условия эксплуатации, проектный/дополнительный срок службы, показатели состояния, процедуру искусственного старения и критерии приемки. Этапы испытаний для разрабатываемого плана приведены на блок-схеме на рисунке 4. На первом этапе испытаний моделируется тепловое и радиационное старение образцов кабелей на заданный срок нормальной эксплуатации, на втором этапе определяется устойчивость к воздействию высокотемпературной парогазовой среды во время аварии, на третьем этапе определяется устойчивость к поставарийному воздействию температуры, радиации и дезактивирующим растворам. Допускается изменение последовательности этапов испытаний, например на первом этапе можно совмещать моделирование радиационного старения за счет низкоинтенсивного ионизирующего излучения за время нормальной эксплуатации и определение радиационной стойкости кабелей при воздействии радиации при проектной аварии.

Рисунок 4 - Алгоритм выполнения контрольных испытаний кабелей

15.3.3 В плане испытаний должен быть представлен перечень ПС, которые следует использовать для оценки старения кабелей. ПС должен показывать тенденцию, которая монотонно изменяется в ходе деградации и может быть соотнесена с работоспособностью кабеля. Например, параметры, используемые в качестве ПС, могут отображать изменения в структуре и составе полимерного материала (изменение концентрации пластификатора, деградацию полимерной цепи, побочные реакции), в физических свойствах (удлинение при разрыве, модуль упругости) или в электрических характеристиках материалов (диэлектрические потери, коэффициент абсорбции). Для контроля состояния в испытаниях может быть доступен широкий круг методов, однако выбранный ПС должен быть чувствителен к эффектам старения для конкретного полимерного изоляционного материала.

15.3.4 В плане контрольных испытаний должны быть определены критерии работоспособности кабелей по результатам этих испытаний. За критерии работоспособности принимают предельные значения технических параметров кабеля и соответствующие им предельные значения ПС, выход за рамки которых предположительно уменьшит способность кабеля выдерживать нагрузки, связанные с нормальными условиями эксплуатации, а также в случае проектных аварий. Критерии работоспособности устанавливают перед началом испытаний. Несоответствие кабеля хотя бы одному из критериев означает, что кабель не прошел испытания.

15.3.5 В ходе контрольных испытаний проводят измерение ряда технических параметров кабеля. Объем измеряемых свойств и критерии работоспособности могут варьироваться и обычно зависят от конкретного применения кабеля на АС. Типичными рабочими параметрами являются: сопротивление изоляции, электрическая прочность и механические свойства. Другие параметры (например, электрическая емкость, коэффициент затухания электрического сигнала) тоже могут быть включены в план испытаний. Для включения параметра в качестве рабочего при конкретном применении кабеля для АС должен проводиться предварительный анализ и затем разрабатывают функциональный тест с критерием работоспособности для его использования в контрольных испытаниях. В таблице 5 указаны типичные параметры кабелей и критерии работоспособности.

Таблица 5 - Традиционные технические параметры кабеля и критерии работоспособности

15.3.6 Виды испытаний и ПС определяют количество и длину образцов кабелей. Сопротивление изоляции измеряют для всех кабелей, поэтому длина образцов кабелей должна быть не менее 3,3 м, количество от 3 до 5, дополнительно требуются небольшие образцы для проведения измерений механических свойств.

15.3.7 В настоящее время для новых негорючих и не распространяющих горение кабелей предельный порог для ОУР снижен до 20% (ГОСТ 31996, ГОСТ Р 55025), что обусловлено сравнительно низкими начальными значениями исходной величины ОУР из-за наличия в их оболочках минеральных наполнителей, препятствующих горению.

15.3.8 Старение до предельного уровня от 20 до 50% ОУР никоим образом не влияет на потерю минеральных наполнителей, обеспечивающих огнестойкость кабелей, поэтому в состав контрольных испытаний не включен тест на огнестойкость. Это означает, что к контрольным испытаниям допускаются кабели, удовлетворяющие комплексу требований по показателям пожарной безопасности, установленные в ГОСТ 31565.

15.3.9 В состав контрольных испытаний не включен тест на сейсмостойкость кабелей из-за наличия консервативного критерия для предельного состояния по ОУР. Работоспособность кабелей во время землетрясения должна достигаться минимизацией возможной их деформации, т.е. специальными приемами монтажа кабеля, что согласуется с международными рекомендациями.

15.3.10 Для моделирования эффекта старения за период нормальной эксплуатации проводят последовательно искусственное тепловое и радиационное старение. Как правило, для большинства полимерных изоляционных материалов более консервативным подходом является последовательность в испытаниях "радиация - тепловое воздействие", что обусловлено образованием в объеме некоторых облученных полимерных материалов нестабильных радикалов, которые являются причиной изменения свойств уже после воздействия облучения.

15.3.11 Мощность дозы в испытаниях не должна превышать 500 Гр/ч. Дозу определяют исходя из назначенного срока службы и фактической мощности дозы в месте эксплуатации (при отсутствии данных о фактической мощности дозы берут максимальную проектную мощность дозы).

15.3.12 На этапе моделирования теплового старения оценку времени ускоренного теплового старения при выбранной температуре испытаний проводят согласно закону Аррениуса по формуле

,                                              (1)

где и - время испытаний и срок эксплуатации, ч;

и - температура испытаний и температура эксплуатации, °К;