Branduolinio reaktoriaus (Rx) korpuso vidinių komponentų saugos didinimas

     

Projekto nr.: 10-093-K-0121

Projekto aprašymas:

Tarp atominės pramonės iššūkių svarbiausias yra esamų atominių elektrinių (AE) saugus ilgalaikis eksploatavimas ir naujų, saugių bei efektyvių AE kūrimas. Saugumui užtikrinti būtinas tinkamas senėjimo valdymas. Lengvo vandens reaktorių (LWR) korpuso vidinių komponentų senėjimo sukelto struktūrinio susidėvėjimo nustatymas taps vis svarbesnis, nes vidutinis pasaulio AE amžius didėja. Taip pat tai svarbu ir vystant naujas branduolines jėgaines prognozuoti jų ilgaamžiškumą. „Branduolinio reaktoriaus (Rx) korpuso vidinių komponentų saugos didinimas (SAFE-Rx)“ projektas skirtas spręsti vis didėjančią reaktoriaus korpuso vidinių komponentų problemas, dėl kurių per pastaruosius dešimt metų padidėjo šių komponentų gedimų skaičius. Pagrindiniai projekto tikslai – suteikti išsamią informaciją apie srauto laukus ir reaktoriaus korpuso vidinių komponentų dinaminius atsakus į šiuos srautus reaktoriaus vidinių komponentų degradacijos mechanizmams valdyti bet kokio tipo eksploatuojamose ar naujai projektuojamose atominėse elektrinėse. Šiame projekte numatyta vystyti tikslius didelės skiriamosios gebos sprendimo metodus, panaudojant baigtinių elementų metodiką, reaktoriaus vidinių komponentų vibracijos tyrimams, kuriuose būtų įvertinti skysčio ir konstrukcijų sąveika. Baigtinių elementų modeliai būtų validuojami eksperimentinių tyrimų rezultatais, kurie būtų gauti realiomis reaktorių eksploatacijos sąlygomis. Galimam įsitraukimui į „Branduolinio reaktoriaus (Rx) korpuso vidinių komponentų saugos didinimas (SAFE-Rx)“ projektą įsigyjama įranga “Didelės spartos stereo skaitmeninio vaizdo koreliacijos (3D-DIC) sistemos funkcinis išplėtimas su sinchronizuotais liekamųjų įtempių ir temperatūros matavimais”.
Projekte įsigyjama įranga “ Didelės spartos stereo skaitmeninio vaizdo koreliacijos sistema (DIC System) su sinchronizuotais liekamųjų įtempių ir temperatūros matavimais (VIC-3D Blue-Falcon ReSA System; VIC-3D High-Speed DIC System, VIC-3D Infrared DIC System” leis išplėsti universiteto eksperimentinių tyrimų infrastruktūrą ir sudarys galimybes atlikti aukštos raiškos dinaminius matavimus.
Įrangos komplektą sudaro
– Liekamų jų įtempių matavimo (Residual Stress Ananlysis – ReSA) sistema su automatiškai valdomu poslinkio stalu,
– išplėstinė infraraudonųjų spindulių (IR) matavimo sistema
– stereo didelės spartos vaizdo kamerų sistemos plėtros moduliai.
Ši įranga bus pilnai integruota į jau turimą 3D-DIC sistemą ir sudarys vieningą eksperimentinių tyrimų platformą.
Liekamieji įtempiai ir su jais susiję temperatūriniai efektai yra vieni svarbiausių veiksnių, lemiančių medžiagų ir konstrukcijų mechaninį elgesį, patvarumą bei ilgaamžiškumą. Jų įtaka ypač ryški esant ciklinėms apkrovoms, vibracijoms, terminėms apkrovoms ar agresyviai eksploatacinei aplinkai. Todėl galimybė sinchronizuotai matuoti deformacijas, liekamuosius įtempius ir temperatūrą didelės spartos režimu yra kritiškai svarbi pažangiems moksliniams ir taikomiesiems tyrimams tokiose srityse kaip energetika, transportas, aviacija, mechaninė ir adityvioji gamyba. Šiuo metu nei universitete, nei Lietuvoje nėra analogiškos integruotos sistemos , kuri leistų naudojant gręžimo metodą kartu su 3D-DIC sistema, atlikti aukštos skiriamosios gebos liekamųjų įtempių matavimus ir tuo pačiu fiksuoti dinaminius bei temperatūrinius procesus . Tokia metodika yra taikoma pažangiausiose pasaulio laboratorijose ir laikoma vienu tiksliausių bei lankščiausių sprendimų liekamųjų įtempių analizei izotropinėse ir anizotropinėse medžiagose bei konstrukcijose, įskaitant hibridinius kompozitus, dangas, suvirintas konstrukcijas ir 3D spausdintas medžiagas, kuriose terminiai procesai sukelia reikšmingas vidines įtempių būsenas. Įrangos įsigijimas ženkliai sustiprins vykdomų ir planuojamų vykdyti mokslinių tyrimų kokybę bei sudarys sąlygas naujų tyrimų krypčių plėtrai. Tai ypač aktualu tarptautinio bendradarbiavimo kontekste. Pavyzdžiui, ECIU tinklo partneriai, tokie kaip INSA (Institut National des Sciences Appliquées), vykdo projektus, orientuotus į adityviai gaminamų konstrukcijų analizę, kuriems būtini būtent liekamųjų įtempių ir dinaminių deformacijų matavimai. Įsigyjama sistema leis universitetui aktyviai įsitraukti į tokias iniciatyvas ir stiprinti savo pozicijas tarptautiniuose konsorciumuose.

Projekto finansavimas:

Projektas finansuojamas Ekonomikos gaivinimo ir atsparumo didinimo priemonės lėšomis pagal planą „Naujos kartos Lietuva“ bei Lietuvos Respublikos valstybės biudžeto lėšomis.

Projekto rezultatai:

Projektu siekiami rezultatai:
– Įsigyjama matavimų sistema “Didelės spartos stereo skaitmeninio vaizdo koreliacijos (3D-DIC) sistemos funkcinis išplėtimas su sinchronizuotais liekamųjų įtempių ir temperatūros matavimais’ siekiama pagerinti MTEP veiklą ir konkurencingumą.
– Išplėsti universiteto eksperimentinių tyrimų infrastruktūrą, kas leis atlikti aukštos raiškos dinaminių procesų matavimus;
– Paruošti metodiką sinchronizuotai matuoti deformacijas, liekamuosius įtempius ir temperatūrą didelės spartos režimu;
– Paruošti metodiką atlikti aukštos skiriamosios gebos liekamųjų įtempių matavimus ir tuo pačiu fiksuoti dinaminius bei temperatūrinius procesus;
– Sukurti neinvazinę stebėsinos sistemą, galinčią fiksuoti vidinių komponentų dinaminę reakciją dėl srauto sukeltų virpesių apkrovų;
– Aktyviai įsitraukti į mokslinius tyrimus matavimų srityje ir stiprinti savo pozicijas tarptautiniuose konsorciumuose.

Įsigyjama įranga turi aiškų taikomąjį potencialą bendradarbiaujant su pramone . Kartu su KTU Ultragarso institutu vykdome MTEP veiklas Lietuvos geležinkeliams riedmenų ilgaamžiškumo vertinimui, o tokios įmonės kaip „Astra LT“ ir „Carlsen Baltic“ yra išreiškusios poreikį tirti suvirinimo metu susidarančių liekamųjų įtempių įtaką konstrukcijų patikimumui. Iki šiol, neturint reikiamos matavimo infrastruktūros, dalies kompleksinių tyrimų nebuvo galimybės atlikti, todėl įsigyjama įranga užpildys esminę technologinę spragą. Pasirinktas įrangos atnaujinimo būdas yra racionalus ir ekonomiškai pagrįstas , nes numatomas ne visos sistemos keitimas, o tikslingas esamos 3D-DIC sistemos funkcinis išplėtimas. Tai leis maksimaliai išnaudoti jau turimus resursus, sumažint i investicijų apimtį ir užtikrinti suderinamumą su esama laboratorine infrastruktūra. Įsigyjama moderni įranga atitinka tarptautinius tyrimų standartus ir sudaro prielaidas vykdyti aukščiausio lygio eksperimentinius tyrimus, konkurencingus su pažangiausiomis pasaulio laboratorijomis

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2026-04-20 - 2026-12-31

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas