في أواخر ديسمبر 2020، وقعت شركة RosEnergoAtom(جزء من روساتوم المسؤولة عن إنشاء محطات الطاقة النووية) الاتفاقية مع شركة المرافق الكهربائية الفرنسية Électricité de France (EDF) لتمديد عضويتها الكاملة في معهد تقادم المواد (MAI) للفترة 2021-2024. وتمكن الاتفاقية RosEnergoAtom من بدء البحث في تقادم المواد الإنشائية النووية والوصول غير المقيد إلى نتائج الأبحاث التي أجراها أعضاء آخرون في MAI.
المنظمات الروسية الأخرى المشاركة في مشاريع أبحاث MAI هي المعهد الروسي لتشغيل محطة الطاقة النووية، ومركز البحوث القومي لمعهد كورتشاتوف وفرعه معهد بروميتي المركزي لبحوث المواد الإنشائية (وجميعها تابعة لروساتوم).
أسست شركة المرافق الكهربائية الفرنسية EDF والشركاء معهد تقادم المواد في 2008. ومن بين أعضاءه KANSAI (اليابان)، وEDF Energy (بريطانيا)، وCGNPC (الصين) ومعهد بحوث الطاقة الكهربائية (EPRI). ويهدف MAI لتوحيد الجهود للمجموعات الأكاديمية والهندسية لدراسة عمليات تقادم في المواد الإنشائية المطبقة في هندسة الطاقة.
تشارك روساتوم في عدة مشارع بحثية بقيادة MAI. أحدها هو مشروع سلامة وعاء ضغط المفاعل الذي يتعامل مع قضايا تقييم السلامة الكامنة وراء كل دراسة جدوى لإطالة عمر محطات الطاقة النووية. للمشروع ثلاثة اتجاهات بحث. أولاً ، تهدف سلسلة من دراسات المواد إلى تحديد وتوضيح سلوكيات التدهور في المواد الهيكلية لمفاعل VVER-1000 المعرضة للإشعاع وتقادم درجات الحرارة خلال فترة خدمة ممتدة (تصل إلى 80 عامًا).
ثانيًا، يحلل الباحثون ما إذا كان من الممكن استخدام كميات صغيرة من العينات لتقييم مقاومة التشقق للمواد الهيكلية بشكل صحيح في كل من الحالة الأولية وبعد التقادم الحراري الناتج عن التشعيع. الاتجاه الثالث من البحث هو تقييم المناطق المتأثرة بالحرارة وحالة المعدن حول وصلات اللحام في أوعية ضغط المفاعل. الهدف هو تحديد المناطق الأكثر تضررًا المجاورة لجبهة المصهور لمحاكاة حالة المعدن والتنبؤ بها في التشغيل طويل الأجل.
مشروع Vessel الداخلي يعد مبادرة ثانية تدعمها روساتوم. والغرض منه هو تحديد وتقدير تبعيات التقصف الناتج عن التآكل الإجهادي في الأجزاء الداخلية للمفاعل.ستساعد التبعيات في تحديد ظروف التلدين المثلى لأجزاء المفاعل الداخلية لمنع التقصف.
المشروع الثالث مكرس لإدارة تقادم الهياكل الخرسانية. ويحلل مشاركو المشروع التغيرات في السلوك الإنشائي لخرسانة الاحتواء تحت تأثير ظروف التشغيل، بما في ذلك درجة الحرارة والرطوبة والإشعاع. ستساعد الدراسات التي أجرتها روساتوم في إطار هذا المشروع في تطوير صيغة للتنبؤ بعمر الخرسانة وحساب عمر خدمة احتواء محطات الطاقة النووية.
يدرس مشروع POLYAGE تقادم مواد البوليمر المستخدمة في محطات الطاقة النووية، وخاصة الكابلات من الجيل الجديد، في ظروف التشغيل. الألواح والسترات الخاصة بهذه الكابلات مصنوعة من مركبات البوليمر الخالية من الهالوجين. ستساعد الدراسات في مراقبة عمليات التقادم وتقدير عمر خدمة الكابلات.
يهدف مشروع زيادة موثوقية اختبار تيار إيدي على الأنابيب المتدرجة لمولدات البخار في مشروع محطات الطاقة النووية القائمة على VVER و PWR الذي اقترحته روساتوم إلى الحصول على بيانات موثوقة عن حالة أنابيب التبادل الحراري ذات المقياس الذي يشوه إشارات التيار الدوامة. يوفر المشروع الدراسات النظرية والمحاكاة العددية والاختبار. ستعمل البيانات التي سيتم الحصول عليها على تحسين هامش الأمان للمولدات البخارية المثبتة في محطات الطاقة النووية القائمة على VVER و PWR.
“بفضل تبادل المعلومات والبحوث المشتركة حول عمليات تقادم، يحصل مشاركو المشروع على المعلومات في مجال التنبؤ بالتغيرات في خصائص المواد وتحسين منهجية البحث لمنع حدوث أضرار جسيمة لأجزاء ومكونات محطة الطاقة النووية في التشغيل طويل الأجل”، قال فلاديمير بوتابوف، النائب الأول لمدير المعهد الروسي لتشغيل محطة الطاقة النووية، وهو المسؤول عن البحث والتطوير ومشاريع البحث الجديدة وعضو في لجنة برنامج MAI.
الجهود المشتركة
كقاعدة عامة ، يستمر كل مشروع MAI أربع سنوات. إذا كان المشروع يهم أعضاء MAI ، فإنه يتم تمديده لمدة أربع سنوات أخرى. تعد مدة المشروعات هذه تفسيرًا للتمديد لمدة أربع سنوات لاتفاقية العضوية الكاملة.
يحق لكل عضو أجنبي لمعهد تقادم المواد أن يقترح البحوث للجنة البرنامج. إذا أظهر أعضاء MAI الآخرون اهتمامًا بالمقترح وإذا وافقت EDF عليه وكان التمويل كافياً، فسيتم تضمين الاقتراح الجديد في أحد المشاريع الحالية. هناك قاعدة تقضي بضرورة مشاركة شركتين على الأقل في المشروع. وبهذه الطريقة، يتم حل المهام بشكل أكثر فعالية حيث تتبادل الأطراف بخبراتها. على سبيل المثال، كان الباحثون من فرنسا أولاً ثم من الصين هم الذين اهتموا بمشروع زيادة موثوقية اختبار تيار إيدي على أنابيب متدرجة لمولدات البخار في مشروع محطات الطاقة النووية القائمة على VVER و PWR. وضع باحثون من البلدان الثلاثة اختصاصات وخطة عمل للمشروع وحصلوا على موافقة لجنة البرنامج.
“يعطي مشاركو مشاريع MAI لنا فرصة لتقديم نتائج أبحاثنا على المستوى الدولي. في الفترة ما بين 2013-2015، تم التعامل مع المقترحات التي قدمتها RosEnergoAtom بعدم الثقة من قبل أعضاء MAI الآخرين، لكن الوضع تغير ونحن مدعوون بانتظام كشركاء في البحث. هذا تقدير مستحق للعمل الذي قام به معهد كورتشاتوف ومعهد أبحاث بروميتي والمعهد الروسي لعمليات محطات الطاقة النووية”، قالت يوليا روميانتسيفا، رئيسة التعاون العلمي الدولي في إدارة التعاون الدولي في RosEnergoAtom . وتقوم بتنسيق الاتصالات بين RosEnergoAtom وMAI.
يتبادل مشاركو المشاريع بالمعلومات خلال ورش العمل التي تُعقد مرتين في السنة على الأقل. ينظم موظفون مسؤولون ورش العمل. يقدم كل مشارك المشروع تقريرًا وسيطًا ليتم نشره على الموقع الإلكتروني. يمكن لجميع المشاركين الوصول إلى التقارير بينما يمكن للأعضاء الكاملين الوصول إلى التقارير المتعلقة بالمشاريع التي لم يشاركوا فيها. “يتيح لنا التعاون في المشاريع الوصول إلى قاعدة البيانات الدولية الخاصة بدراسات المواد ونتائج البحث المعتمدة من المجتمع الأمر الذي يسمح لنا توفير الوقت والأموال للمشاركين”، قال فاليري بيزوبتسيف، مدير التطوير التكنولوجي في RosEnergoAtom ، رئيس التعاون وعضو مجلس محافظي MAI.
النتائج التي تم الحصول عليها مع اعضاء MAI الآخرين وضعت موضع التطبيق وأدرجت في لوائح تنظيم صناعة. على سبيل المثال، أصبحت دراسات الجدوى لإطالة عمر خدمة مفاعلات VVER-440 وVVER-1000 أقل تحفظًا بفضل البيانات التي تم الحصول عليها في مشروع تقييم مقاومة التكسير. علاوة على ذلك، تم تضمين هذه البيانات في الوثائق الداخلية لشركة RosEnergoAtom والمعيار الوطني الروسي “أوعية ضغط مفاعل المياه المبردة بالماء بقدرة متوسطة. حسابات مقاومة التقصف “.ستساعد نتائج مشروع إدارة تقادم الهياكل الخرسانية في تحديث وتنسيق معادلات حساب قوة الخرسانة وتكون جزءًا من دراسات الجدوى للمباني والهياكل لمحطات الطاقة النووية.
يعد تدريب الموظفين مجال تركيز آخر لمعهد تقادم المواد. كل عام، تعقد MAI دورات تدريبية حول تدهور المواد للمهندسين الشباب والباحثين وطلاب الدراسات العليا. أرسلت RosEnergoAtom كلاً من الطلاب والمحاضرين للدورات التدريبية التي نُظمت في 2018 (فرنسا) و2019 (الصين). وكان من المخطط تنظيم دورات في روسيا في 2020، ولكن تم تأجيلها لعام 2021 بسبب الوباء. ومن المتوقع أن تجري الدورات في نوفمبر على شبكة الإنترنت وخارجها.
