Analiza životnog vijeka reaktora

Dugotrajno normalno vrijeme rada reaktora pod nazivnim opterećenjem je vijek trajanja reaktora. Životni vijek reaktora određen je materijalom. Dvije su glavne vrste materijala koji se koriste za proizvodnju reaktora: metalni materijali i izolacijski materijali. Metalni materijali otporni su na visoke temperature, dok izolacijski materijali pod visokim temperaturama, električnim i magnetskim poljima postupno gube svoja izvorna mehanička i izolacijska svojstva, kao što su krhkost, smanjenje mehaničke čvrstoće i električni slom. Ovaj postupni proces je starenje izolacijskih materijala. Što je temperatura viša, mehanička i izolacijska svojstva izolacijskog materijala brže slabe; Što je veći sadržaj vlage u izolacijskim materijalima, oni brže stare. Izolacijski materijal u reaktoru mora izdržati opterećenja koja nastaju radom reaktora i utjecaje okoline. Ukupna količina, snaga i trajanje ovih opterećenja određuju životni vijek izolacijskog materijala.
Ova opterećenja uključuju toplinska, mehanička i električna svojstva, kao i temperaturu, kemijsko onečišćenje, prašinu i razna zračenja iz okolnog okoliša. Zbog toplinskih učinaka može doći do kemijskih promjena, poput loma lanca, reakcija odvajanja i reakcija umrežavanja u molekularnoj strukturi izolacijskih materijala; S druge strane, dolazi do kvara mehaničke kompresije zbog značajne razlike u koeficijentima toplinskog širenja između metalnih žica i susjednih izolacijskih materijala.
Mehanička opterećenja uzrokovana izmjeničnim magnetskim poljem koje stvara rad reaktora uključuju pritisak, napetost, istezanje, vibracije itd. Kada je mehaničko naprezanje veće od kritične vrijednosti, izolacijski materijal će puknuti. Najznačajniji čimbenici koji mogu oštetiti reaktor u okolnom okruženju su visoka temperatura i vlaga; Sljedeće su izloženost jakom svjetlu, prašina, sitni pijesak, dim, itd.; Osim toga, tu je i utjecaj organizama poput plijesni i bakterija, kao i invazija nekih životinja poput termita. Osobito u vanjskim uvjetima, ultraljubičasto zračenje može ubrzati starenje izolacijskih materijala od organskih polimera.
Kada je reaktor u pogonu, na njegov životni vijek utječu različita opterećenja i okolina spomenuta, među kojima najveći utjecaj imaju toplinsko opterećenje i okolina. Budući da se, uz zadržavanje zadovoljavajućih mehaničkih i električnih karakteristika, porast temperature toplinske stabilnosti namota reaktora smatra jednim od njegovih najvažnijih pokazatelja učinkovitosti. Stoga su granice porasta radne temperature za reaktore koji koriste izolacijske materijale s različitim razinama temperaturne otpornosti navedene u IEC-u i srodnim nacionalnim standardima, kao što je prikazano u tablici. Kada je porast temperature velik, intenzitet toplinskog toka tijekom rada reaktora raste i ima tendenciju da bude neravnomjeran, a povećava se i razlika između njegove prosječne temperature i temperature najtoplije točke.
Kada je reaktor u pogonu, njegov namot služi i kao toplinski medij i kao izvor topline, a njegova temperatura općenito prati određenu krivulju raspodjele u prostoru. Na taj način postoji razlika između porasta temperature najtoplije točke i porasta prosječne temperature. Granica porasta temperature namota reaktora temelji se na porastu temperature njegove najtoplije točke, a prosječni porast temperature važan je pokazatelj za procjenu racionalnosti i ekonomske učinkovitosti dizajna. Postoji određena pravilnost između porasta prosječne temperature i porasta temperature najtoplije točke. Toplinski vijek i oštećenje izolacije izolacije namota reaktora određuju se porastom temperature najtoplije točke namota. Ne određuje se prosječnim porastom temperature. Životni vijek reaktora sa suhom zračnom jezgrom izračunava se na temelju Montsingeyeva zakona o životnom vijeku. U gornjoj formuli, T je životni vijek izolacijskog materijala; A je konstanta (određena na temelju razine temperaturne otpornosti izolacijskog materijala koji se koristi u reaktoru); θ je konstanta, približno 0.88; θ je stvarna radna temperatura izolacijskog materijala. Za polulogaritam θ=f (lnT) Monteschingerovog zakona vijeka trajanja, dobiva se ravna linija koja sadrži konstantu usmjerenja (-1/), kao što je prikazano na slici. Ovo je funkcionalni odnos između životnog vijeka namota (razine toplinske otpornosti namota A, B i H) i radne temperature namota.
Svaki izolacijski materijal ima fiksnu vrijednost promjene temperature. Tijekom određenog statističkog razdoblja, ako je temperatura najtoplije točke namota reaktora niža od maksimalne dopuštene temperature upotrijebljenog izolacijskog materijala, izolacijski materijal će polagano stariti i njegov vijek trajanja će se produžiti. Naprotiv, ubrzava se starenje izolacije i skraćuje životni vijek. Za cijeli životni vijek reaktora, produljenje ili skraćivanje ovog životnog vijeka izolacije predstavlja kompenzaciju za životni vijek. Vrijednost promjene temperature koja smanjuje životni vijek svakog izolacijskog materijala za pola ili dva puta je fiksna i nepromijenjena. Vrijednost promjene temperature je 8 stupnjeva za klasu A, 8-10 stupnjeva za klasu B i 12 stupnjeva za klasu H. Zbog Δ θ=8 stupnjeva A-razine. Stoga je Montessorijev životni zakon poznat i kao zakon 8 stupnjeva, a H-klasa se općenito naziva zakon 12 stupnjeva.
Ukratko, svaki izolacijski materijal ima vlastitu maksimalnu toleranciju temperature izolacije. Kada temperatura najtoplije točke namota reaktora prijeđe apsolutnu maksimalnu temperaturu, izolacijski materijal će se brzo karbonizirati i izgubiti svoja izolacijska i mehanička svojstva. Stoga, ako reaktor često radi pod preopterećenjem, potrebno je konzultirati se s proizvođačem tijekom naručivanja i razmotriti radno stanje čestog preopterećenja tijekom projektiranja kako bi se osigurao potreban radni vijek reaktora.