Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса 11
2 Конструкция графитовой кладки 14
3 Особенности технологии реакторного графита в элементах кладок реакторов РБМК 21
3.1 Техпроцесс и изменения в нем 23
3.2 Графит реакторов РБМК-1000 24
3.3 Неоднородность свойств 31
4 Исследование старения графитовой кладки в процессе ее эксплуатации 35
4.1 Процессы деградации кладки и их влияние на выполнение кладкой своих функций 35
4.2 Влияние технологии изготовления на характеристики процесса старения графита 41
5 Восстановление газовых зазоров 46
5.1 Причины и последствия исчерпания газовых зазоров 46
5.2 Разработка методики прогнозирования поэтапной реконструкции ячеек 48
5.2.1 Методический подход к планированию ПЗТК 48
5.2.2 Описание методики прогноза газового зазора в системе "ТК-графитовая кладка" для 1-го энергоблока Смоленской АЭС 49
5.3 Обоснование выбора марки графита на нетрадиционном сырье для изготовления колец и втулок ТК 55
5.4 Осуществление реконструкции активных зон реакторов РБМК 61
6 Разработка методики оценки остаточного ресурса 63
6.1 Разработка алгоритма оценки ресурса (срока эксплуатации) графитовой кладки 67
6.2 Предельно-допустимые значения факторов определяющих ресурс кладки 69
6.2.1 Критический флюенс нейтронного облучения графита и его прочность 70
6.2.2 Целостность графитовых блоков 75
6.2.3 Искривление графитовых колонн 77
6.2.4 Величина телескопического соединения трактов (ТСТ) 83
6.3 Выбор референтных ячеек 86
6.4 Разработка методики оценки остаточного ресурса кладки 92
6.5 Рекомендации по совершенствованию методики с учетом вариации исходных свойств графита 102
7 Исследования в обоснование продления срока службы графитовых кладок 107
7.1 Первый энергоблок Ленинградской АЭС 108
7.2 Второй энергоблок Ленинградской АЭС 112
7.3 Первый энергоблок Курской АЭС 119
7.3.1 Достижение критического флюенса 131
7.3.2 Величина телескопического соединения трактов 133
7.3.3 Искривление колонн 138
7.3.4 Сопоставление и приоритезация оценок ресурса кладки выполненных по отдельным параметрам, определяющим её состояние 140
7.4 Пятый энергоблок Курской АЭС 143
Выводы 146
Литература 148
- Графит реакторов РБМК-1000
- Влияние технологии изготовления на характеристики процесса старения графита
- Разработка методики прогнозирования поэтапной реконструкции ячеек
- Предельно-допустимые значения факторов определяющих ресурс кладки
Введение к работе
Демократизация и децентрализация как принципы управления государством, а в рамках страны отдельными сферами общества предопределили расширение прав органов самоуправления на местах, на разных уровнях в различных отраслях производственной и социальной жизни. В этой связи не является исключением и система образования.
Закон Российской Федерации "Об образовании", принятый в 1992 году определил компетенции всех органов управления, начиная с Министерства образования России и завершая образовательным учреждением.
Передача ряда функций вышестоящих органов управления образования нижестоящим и в том числе и школе, создание гибких управленческих структур, расширение финансовой и хозяйственной самостоятельности с применением элементов самофинансирования и хозрасчета требуют оптимизации соотношений централизации и децентрализации управления, а также интенсификации деятельности по всем управленческим функциям, отработки различных моделей управления школой.
Исторически сложились и проявляются в современных условиях различия, в условиях функционирования общеобразовательной школы в зависимости от'демографических, экономических, . социальных, научно-технических, культурных и других особенностей.
В определенной мере имеют значение региональные и- национальные факторы, специфика области, края и республики. В Российской Федерации 8'9 субъектов, из них 19 являются суверенными республиками, 10 национально-автономными округами. _ 4 -
С учетом всех обстоятельств, руководство и управление образовательными учреждениями, прежде всего, школами должно быть дифференцированным.
Оснований для такого подхода может быть несколько. Одним из них является разделение на школы города и села. В этой связи возникают вопросы о содержании и особенностях развития и функционирования городских школ. Разумеется, вопросы управления ими опираются на теорию школоведения, разработанную в отечественной педагогике.
Определение стратегических замыслов и эффективность управления в городских школах неразрывно связаны с перестройкой всех звеньев системы территориального управления, с радикальным решением прав местного самоуправления, теоретико-методологическим.осмыслением философских, социальных, психологических, 'школоведчес-ких основ.
Проблема выделения предмета школоведения решалась рядом ученых-педагогов: Н.Н.Иорданским, А.Н.Волконским, А.н.Русько, Н.И.Соцердотовым, М.И.Кондаковым;и другими, их определения предмета школоведения сходны: организация школьного дела и управления им. Школьное дело трактуется как совокупность общеобразовательных 'школ и органов управления ими. На основании структурно-логического анализа педагогической действительности, ее составной части -школьного дела /в полном объеме/ Н.В.Черпинский выделяет организационно-управленческий аспект как предмет общего и частных школоведении, методологической основой чего послужило положение о том, что в ведении дела разными учреждениями есть много сходного и сходного в основном. Определение сходств, путей решения общих вопросов"деятельности разных видов и типов школ, органов управле- ния ими, раскрытие закономерностей их функционирования, разработка основ организации школьного дела и управления ими - задача общего школоведения, являющегося в известной мере частью общей теории управления системой непрерывного образования.
Общеобразовательное школоведение аккумулирует знания об особенностях организационно-управленческой деятельности в подсистеме общего среднего образования. В связи с перестройкой школы общеобразовательное школоведение было призвано разрабатывать организационно-педагогические вопросы обучения шестилетних детей, повышения качества обучения и воспитания учащихся через гуманизацию- и демократизацию школьной жизни, оптимизацию и компьютеризацию управления учебным процессом, вопросы улучшения' работы школ, их материально-технического обеспечения, рационализации управления ими, общественно-государственного контроля за работой школ на основе критериев объективной оценки и других.
В последние десятилетия под влиянием развития общей теории систем, НОТ и научного управления проходило интенсивное формирование следующих понятий: школа, школьное дело, школьная реформа, система понятийного аппарата школоведения, в состав которого включаются и структура образования, непрерывное профессиональное образование, руководство и управление школьным делом, внутриш-кольный, общественно-государственный контроль, руководитель школы, внутришкольное управление, научная организация труда работников школы, общешкольный коллектив, критерии оценки деятельности школы и др. Между этими понятиями, особенно между такими, как руководство, управление, организация существует диалектическая взаимосвязь, обусловленная характером решаемых задач, уровнями служебных статусов, систем, органов,, работников.
В 70-80-е годы защищены первые докторские диссертации, обобщившие предшествующие школоведческие исследования, рассматривающие управление школой как часть социальной теории управления, детально анализирующие некоторые отдельные управленческие функции, исследующие управление различными процессами в школьной системе, выявившие и сформулировавшие ряд закономерностей внутришкольного управления. Это работы Р.-Х. Шакурова (1978), Ю. А. Конаржевского (1980), М.И.Кондакова (1980), Н. С. Сунцова (1981), А.А.Орлова (1985), В.И.Бондаря (1986), И.К.Шалаева (1989), Г.Г.Габдулина (1991), В.И.Маслова (1991), Ю.В.Васильева (1992), Е.П.Тонконогой (1992). Значительный вклад в разработку исследований теории управления внесли дидакты Т.Н.Шамова, В.Н.Максимова. Убедительно осуществил синтез концепции оптимизации учебно-воспитательного процесса и теории внутришкольного управления М.М. Поташник..
В эти же годы широко проводились1 исследования по управлению целостных систем просвещения (на государственном уровне - Ф.Г.Па-начин, Е. С. Березняк; на региональном - О.Е.Лебедев, В.И.Подобед, В.Н.Скворцов; на районном - П.В.Худоминский, В.Е.Штыкало), а также анализировались разнообразные проблемы внутришкольного управления, управленческого и педагогического труда: П. Р. Атутовым, Г. И. Горской, В.-И. Зверевой, Ю. Л. Загуменновым, В. Г. Куценко, С.Э.Карклиной; С.В.Калмыковым, В.Н.Кучкиным, И.И.Митиной, Г.Ц.Мо-лоновым, С.Д.Намсараевым, М.Л.Портновым, И.П.Раченко, К.А.Нефедовой, В.П.Симоновым, Л.А.Тюрнпуу, П.Т.Фроловым и другими. Существенными для теории управления в сфере образования явились исследования А. Г. Соколова, И.А.Богачека, В. С.Пикельной.
В социальной теории управления усилиями отечественных ученых В.Г.Афанасьева, Д.М.Гвишиани, 0.А.Дейнеко, А. Д.Карнышева,
О.В.Козловой, A.M. Омарова, И. И. Осинского, Г.Х.Попова, Л.Н.Суворова и другими, а также зарубежными исследователями менеджмента Г.Кунц, С.О'Доннел, Т.Коно, М.Мескон и др: разработаны фундамен-тальные положения науки управления, закономерности управления социальными системами, определены некоторые значимые характеристики управленческой деятельности.
Активно и плодотворно разрабатывается психология и педагогика взрослых (Б.Г.Ананьев, Т.Г.Браже, С.Г.Вершловский, Л.А. Высотина, Г.Д.Глейзер, А. В.Даринский, Ю. Н.Кулюткин, Л.Н. Лесохина, А. Е. Марон, В.Г.Онушкин, Г.С.Сухобская, Е,П.Тонконогая и другими.).
Динамично развиваются научные направления, исследующие педа гогическую деятельность, качества личности учителя, его творчес кий потенциал, его взаимоотношения с учащимися, самообразование, проблемы повышения его квалификации, результаты педагогического труда В.В.Горшкова, А.К.Громцева, В.А.Кан-Калик, И.А.Колесникова, Н.В.Языкова (Т.К.Ахаян, Е.П.Белозерцев, 3.И.Васильева, В.И.Гине- цинский, Н.В.Кузьмина, Н. Д.Шкандров, С.А.Расчетина, К.Д.Радина, Н.Ф.Родионова, В. А. Сластенин, А.П.Тряпицина, Г.И.Щукина, А.И.Щер баков, В. А. Якунин). '
Как уже указывалось, недостаточно разработаны проблемы управления школами. В равной мере можно сказать о теории управления на уровне городов. А между тем в России много городов как крупных С жителями более 1 миллиона населения, так и средних (от 500 тыс. до 1 млн.) и относительно небольших, в которых.проживает менее 500 тысяч человек. В них управление учреждениями образования осуществляется как на прямую, так и через районные отделы (управления) образования. При обоих вариантах городское управление образования играет активную роль и требуется целостного подхода ко всей системе образования.
На этом уровне и в подобных ситуациях в управлении школами необходимы теоретически разработанная программа и научно обоснованная практика. Их необходимость можно обосновать следующими доводами: управление школами города во многом отличается от управления системой образования области, края, республики; управление школами города, по сравнению с сельскими школами, наряду с общим имеет существенные различия; управление школами двух соседних городов может иметь отличия и особенности, обусловленные производственной и социальной инфраструктурой.
Названные существенные, значительные и заметные различия и особенности представляют практические проблемы и вопросы, для решения которых необходимо развитие теоретических и практических положений.
К этому же разряду проблем и вопросов следует отнести: управление школами города, находящегося в национальных республиках, ибо в них учатся дети титульной нации и обучающиеся по учебным планам русскоязычных школ; управление школами города, имеющими различный статус (лицеи, гимназий),. находящимися в различных районах (центр, окраина), отличающимися по материальному обеспечению родителей, принадлежности к разным социальным слоям.
Разумеется, разные аспекты проблем и вопросов сочетаются в рамках одного города. Для диссертационного исследования нами выбрана, прежде всего, проблема развития городской школы, причем по количеству" населения среднего города, на примере школ города
Улан-Удэ.
Буряты относятся исторически и этнически к монголоязычной группе народов и поэтому у Республики Бурятия разносторонние связи с Монголией, Внутренней Монголией (Китай). В последней проживает около 8000 бурят.
Названные демографические, географические особенности накладывают определенный отпечаток и сказываются на развитие системы образования в Республики Бурятия и, прежде всего г.Улан-Удэ.
В Улан-Удэ действует 16 средних специальных учебных заведений и 4 высших учебных заведений, в которых обучаются 20.5 тысяч студентов. В 1997 году только ВУЗами выпущено 3.2 тысячи специалистов. Также в городе функционируют 5 театров: Бурятский театры оперы и балета, русской драмы, бурятской драмы, ' детский театр "Улигер", молодежный театр студия, ансамбли, творческие.объединения,. 24 библиотеки, 5 музеев. Их влияние на деятельность школ велико, на них ориентируются, (в дальнейшей учебе после окончания школы) многие учащиеся.
Перечисленные обстоятельства имеют исторический, экономический, .политический, социальный, научный, культурный, духовный, физкультурно-сшртивный аспекты..В отдельности их роль в развитии и деятельности школы в современных условиях нужно рассматривать в совокупности и во взаимосвязи. Так, например, исторический, экономический и политический аспекты в контексте социальных, а научный, культурный и физкультурно-спортивный в контексте .педагогических аспектов.
Следует отметить, что в школоведении проблемы управления школами на.уровне города в современных социально-экономических условиях не находили рассмотрения и тем более в диссертационных исс- ледованиях. Представляется, что сам термин "школоведение" является узким, не охватывающим содержание руководства и управления об-разовательными учреждениями на' уровне района, города, области, края, республики и Российской Федерации. Поэтому своевременно%ю-явление и использование понятия "управление педагогическими системами". Думается, что в данной формулировке охватывается руководство и управление на уровне школы, других учебных заведений; районов и городов; областей, краев и республик; в масштабе;страны, т.е. Российской Федерации."
В последние 3-4 года появились диссертации, посвященные проблемам управления на уровне субъектов Российской Федерации: Сковородников" В. В. "Социально-педагогические основы управления регионализацией образования" (Красноярск, 1995 г.); Намсараев С.Д. "Развитие национально-региональной системой образования: теория и практика" (Москва, 1996 г.). Первая кандидатская диссертация выполнена на опыте развития системы образования в Алтайском крае, а вторая, докторская выполнена на опытной' и экспериментальной работе, проведенной в Республике Бурятия.
Таким образом, региональная проблематика развития системы образования становится предметом диссертационных исследований. Не охваченньми остаются вопросы развития системы образования на уровне городов. Однако, на наш взгляд, в начале следует рассматривать деятельность общеобразовательных школ, ибо они имеют функциональное значение в масштабе -города, тогда как высшие и средние специальные учебные заведения созданы для подготовки специалистов в рамках субъектов Российской Федерации и также всей страны.
При правомерности перехода к проблеме городской школы возникает вопрос, а что такое городская школа?
Школа - это образовательное учреждение, обеспечивающее обучение и воспитание детей в возрасте 6-7 до 17-18 лет, призванное дать общее образование. Она создается и функционирует повсеместно, по всей Российской Федерации, во всех населенных пунктах, равно как и в мире. На сегодня в основном действуют в нашей стране государственные и муниципальные школы, частных школ немного.
Школы по месту нахождения разделяются на городские и сельские. 'Характер поселения определяет состав учащихся в зависимости от трудовых занятий родителей. Жители города работают на промышленных предприятиях, в фирмах, снабженческих и других организациях, в административных, управленческих учреждениях, научных и учебных- заведениях, в воинских частях, заняты в сфере культуры и искусства. Проживающие, как правило, лишены частного хозяйства, если не иметь в виду дачные участки и живут в основном доходами от основного вида деятельности.
Как показывает статистика образовательный ценз горожан выше, чем сельчан и они являются более квалифицированными специалистами,, среди них много ученых, видных деятелей культуры, руководителей высокого ранга и также весьма обеспеченных людей. Все это, конечно же отражается на детях, которые, составляют контингент учащихся городских школ.
На основе изучения социального состава родителей и образовательно-служебного положения родителей учащихся в школах МЗ, 2,14,42 г. Улан-Удэ мы выявили, что от 30 до 50 % родители являются людьми умственного труда и уже во втором поколении. В школе ИЗ таких представителей во втором и третьем поколениях свыше 80%. Дети таких семей проявляют заинтересованное отношение к учебе. Жители села в основном занимаются сельскохозяйственным трудом: в растениеводстве и животноводстве, как в колхозах, совхозах, акционерных обществах, ассоциациях крестьянских хозяйств, так и в личном подворье и на земельных участках. В сельской местности Бурятии при трудных материальных условиях по существу не осталось специалистов (врачей, учителей,работников культуры), которые не имели бы подворье и земельного участка. Поэтому дети сельчан работают совместно с родителями.
Городские школы близко находятся к культурным, научным центрам, имеют с ними контакты.
Положение Улан-Удэ как достаточно крупного образовательного центра, сосредоточенние большого количества педагогов, повышенные ожидания в лучших результатах со стороны родителей, некоторая состязательность среди школ города, обуславливают целенаправленную и содержательную организацию научно-методической работы в школах города по сравнению с большинством сельских школ. Разумеется, имеются исключения. Например, Кижингинский районный лицей, школа-гимназия ИЗ поселка Селенгинск, Новоильинский агропромышленный лицей, школа N2 г.Гусиноозерска, Аршанский районный лицей, школы г.Северобайкальска и другие.
Итак, можно дать следующее определение: городская школа - это общеобразовательное учреждение, находящееся в крупном населенном пункте, именуемом городом, в котором, как правило, насчитывается несколько сотен тысяч человек (редко десятки тысяч); жители города заняты в сфере промышленности, строительства, городского хозяйства, торговли, социального обеспечения, культуры, искусства, образования/ науки и административного управления; имеют высокий образовательный ценз и заинтересованы в высоком качестве, работы школ, а в последних сосредоточены более кважфицированные кадры. - із -
, Но если школа специально создаваемый социальный механизм, то необходимо заботиться о наилучшем устройстве и функционировании всех ее частей, высоком КПД, о том, чтобы создаваемая школа эксплуатировалась оптимальным образом. Это требует квалифицированного управления, специального решения о переходе на новые подходы в работе и новые критерии ее оценки. Анализ государственных документов, исследований, мнений, представлений показывает, что ключевой идеей в идеологии новой школы называют идею развития.
Современные общественные науки (к которым, естественно, относится и педагогика) при-'анализе явления и сущности развития исходят из учения Гегеля о диалектике, где механизмы и движущие силы развития описаны хорошо известными законами: борьбы и единства противоположностей, перехода количественных изменений в качественные и закона отрицания отрицания. Академик Н.Н.Моисеев [59] исходит из представления о принципиально единых алгоритмах и механизмах развития в живой и неживой природе и в обществе. В основе его концепции развития лежит взаимодействие объективных факторов: необходимости (закономерности) и неопределенности (случайности), что, заметим, характерно и для рассматриваемого нами объекта - школы. Н.Н.Моисеев обоснованно считает, что развитие любого социального объекта можно изложить на языке многофакторной оптимизации.
Определение, которое дается в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона раскрывает понятие "развитие" следующим образом: "Развитие - эволюция, изменение, приводящее к новому состоянию субъекта развития, повышению его социальной ценности."
Итак: развитие - это изменение, но не количественное, а качественное (в отличие от роста, совершенствования и т.п.), и при- том не любое, а только позитивное, т.е. изменившаяся система с новыми свойствами эффективнее, чем прежде, выполняет свои функции или приобретает новые функции (в отличие от регрессивных качественных изменений, приводящих к разложению системы).
Таким образом, вопросы развития городской школы актуальны и поэтому тема диссертационного исследования сформулирована в следующей редакции: "Развитие городской школы на современном этапе: социально-педагогические аспекты"
Объект исследования - городская школа в национально-региональной системе образования.
Предметом исследования являются социально-педагогические аспекты развития городской школы на современном этапе.
Цель исследования: Разработка теоретического и экспериментального обоснования социально-педагогических аспектов развития -современной городской школы; определение педагогических условий преобразующей-деятельности в управлении школой.
Гипотеза исследования: Развитие городской школы в новых социально-экономических- условиях становится действенным, если: оно адекватно объективной структуре, логике процесса и содержанию городской школы как социально-педагогической системы; прогнозные модели образовательных учреждений зависят от ценностных'ориентации населения и уровня развития школ; будут вскрыты программно-целевое назначение, структура, содержание, противоречивые тенденции и проблемы1 организационно-управленческой деятельности в цикле "Социальное исследование - педагогическая практика".
Задачи исследования:
1. Рассмотреть особенности городской школы как социально-пе- дагогической системы. ' 2. Изучить и проанализировать процесс становления и ;функцио^ нирования школ г. Улан-Удэ.
Выявить ценностные ориентации и оценку населением состояния и деятельности школ города в меняющемся обществе и- выявить сравнительный уровень развития школ с целью выхода на прогнозные модели.
Раскрыть своеобразие преобразующей деятельности педагогических коллективов в школах г.Улан-Удэ.
Показать значение подготовки и повышения квалификации руководителей методических объединений и социальной службы-в развитии современных школ.
Определить социально-педагогические функции городской школы по профилактике отклоняющегося поведения и охране детства.
Теоретико-методологические оснобьг исследования: философские концепции, раскрывающие "субъект-субъектные", "субъект-объектные" отношения; теории социального управления, воспитания и обучения; системный подход к исследованию сложных динамических, иерархических, саморегулируемых общественных систем.
При выполнении диссертации использовались различные методы исследования: анализ философской, исторической, социологической и педагогической литературы; изучение архивных материалов; проведение социологических исследований (опросов) учителей, родителей, школьников руководителей; образовательных учреждений; статистические методы обработки данных.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключаются в том, что в нем выявлены особенности городской школы как социально-педагогической системы,, показано место социального анализа в цикле "Социальное исследование - педагогическая практика", теоретически и экспериментально обоснована преобразующая деятельность городских школ в современных социально-экономических условиях.
Практическая значимость исследования заключается в том, что выявляя особенности развития школы как социально-педагогической системы в условиях города Улан-Удэ - столицы Республики Бурятия, обосновывая преобразующую деятельность, городских-школ в меняющемся обществе, мы по ' новому осмысливаем социальную деятельность школы, способствующую формированию общественного сознания по отношению к школе, ее проблемам и противоречиям, средствам их разрешения, ее приоритетному развитию, определяя тем самым формы, методы и средства совершенствования внутришкольного управления. Результаты и выводы исследования могут быть использованы руководителями, учебных заведений и методических объединений, экспертными комиссиями, а также.в вузовской и послевузовской подготовке учителей.
Апробация результатов исследования осуществлялась в виде докладов и сообщений на региональной научно-практической конференции "Региональные проблемы развития образования в условиях Сибири" (Красноярск, 1992), Международной конференции "Национальная школа: концепция, технология , развитие" (Якутск, 1993), Всероссийской конференции Творческого Союза учителей (Улан-Удэ, 1993), республиканских и городских научно-практических _ конференциях (1990-1995), республиканских, городских и районных семинарах руководителей учреждений образования (1990-1995), сессиях Улан-Удэнского городского Совета депутатов,. заседаниях кафедры педагогики и кафедры научных основ управления школы Бурятского государственного университета, на ежегодных научно-методических конференциях работников образования Улан-Удэ. Основные этапы исследования:
I этап - 1991-1992 гг.- Анализ состояния проблемы, ее осмыс ление в научной литературе; изучение архивных документов и конк ретного опыта работы школ города Улан-Удэ.
II этап - 1993 -1994 гг.. - Опытно-экспериментальная работа преобразовательной деятельности в школах города..
III этап - 1995-1998 гг. - Теоретическое осмысление экспери ментальной апробации преобразовательной деятельности городской школы в меняющемся обществе, пубжкация эмпирического материала и полученных ВЫВОДОВ.
На защиту выносятся следующие положения:
Развитие городской школы в национально-региональной системе обусловлено историческими, демографическими, экономическими, социальными, культурными и научными-факторами.'
Управление школой в условиях децентрализации и демократизации вводит новый фактор- управления - комплексный метод оценки деятельности городской школы с точки зрения реализации основного социального заказа: максимального удовлетворения потребностей общества в образовании.
Механизмы управления преобразующей деятельностью педагогических коллективов школ. Использование системного подхода в изучении педагогических явлений и процессов позволяет рассматривать методическое объединение как целостную педагогическую систему. Процесс, субъект и объект управления данной системой является основным педагогическим условием способствующим повышению качества функционирования и развития школы.-
4: Практическая реализация защитно-охранной функции городской школы требует социально-педагогического, информационного и организационного обеспечения системы профилактики отклоняющегося поведения несовершеннолетних.
Графит реакторов РБМК-1000
Графитовые блоки для реакторов РБМ-К начали выпускать на Московском электродном заводе, затем его производство было налажено на Челябинском электродном завода. В течение нескольких лет поставка блоков осуществлялась с обоих заводов. При этом блоками с МЭЗа были укомплектованы I и II энергоблоки Л АЭС. На III энергоблок осуществлялись смешанные поставки с обоих заводов. С 1977 года все поставки производили с ЧЭЗа. Ниже в табл. 3.1 приведены нормируемые показатели по годам выпуска блоков на МЭЗе [7].
Из табл. 3.1 видно, что по средним показателям графит, выпущенный на МЭЗе в 1970-76 г.г., выше заданных ТУ и существенно не различается по годам. минимальное значение плотности и, особенно, прочности при растяжении ниже заданных в ТУ. Их разрушение должно начаться в первую очередь. В тех же партиях блоков, а также в блоках выпуска 1981-82 г.г, (для Игналинской АЭС), максимальное значение удельного электросопротивления значительно выше заданного. То-есть имеются блоки с низкой степенью графитации. А это значит, что они обладают большей скоростью усадки, а вторичное распухание начнется при меньшей величине флюенса нейтронов.
В последние годы - 1986-90 г.г., графит стал совершеннее по структуре (возможно, что ужесточился контроль изделий), а максимальное значение электросопротивления стало ниже заданного ТУ.
Из приведенных выше таблиц 3.5, 3.6 видно, что при выбранной технологической схеме производства имеет место заметная вариация свойств графита. Для ее снижения на 1-ом реакторе Игналинской АЭС была произведена сортировка блоков.
Анализ паспортных данных на поставленные блоки Игналинской АЭС показал, что по средней плотности - 1,69 г/см3 (а = 0,03г/см3), основная масса блоков (77%) имеет плотность в интервале 1,64-1,71 г/см3 [10].
Для обеспечения более однородной по плотности активной зоны перед ее монтажом блоки рассортировали по плотности. При этом в первую группу (активная зона) отобрали блоки с dK=l,64-l,71 г/см3. В результате этого 99% блоков в активной зоне имели плотность в этом интервале вместо 1,62-1,76 г/см3 для всех поставленных блоков.
Из данных по контролю удельного электросопротивления блоков ЗИПа было выявлено, что его значение составляет 8-9 мкОм-м. Вместе с тем, при обследовании блоков кладки перед ее монтажем было выявлено до 3% блоков с показателем, превышающим 14 мкОм-м. То-есть, 3% ячеек, в которых хотя бы один из таких плохо графитированных блоков будут иметь более высокую скорость усадки в месте нахождения этого блока.
Дополнительно проведенные на 6 блоках измерения плотности, удельного электросопротивления и характеристик кристаллической структуры (параметров решетки С и а, диаметров кристаллитов - Lc, La, степени графитации - у по интенсивности дифракционных линий (112) и (ПО)) показали следующее: по степени совершенства кристаллической структуры графит не совсем однороден. Показатель менялся от 0,15 до 0,67, при среднем значении для реакторного графита - 0,40 отн.ед. Этому соответствовало колебание электросопротивления от 22,5 до 8,2 мкОм-м. Показатель совершенства кристаллической структуры до 1979 года включительно соответствовал значениям свойственным этой марки графита. Этому, как отмечалось выше, отвечала идентичность их радиационного изменения размеров. У выпущенных в 1981-82 годах блоков Игналинской АЭС показатель существенно возрос, из-за изменения микроструктуры кокса, что должно, в свою очередь, ухудшить радиационную 1 стабильность графита.
Влияние технологии изготовления на характеристики процесса старения графита
Как уже отмечалось, изменения состояния графита под облучением определяются, в частности, его исходными свойствами. Поскольку последние в силу особенностей технологии имеют значительный разброс, скорость деградации графита варьируется в широком диапазоне, в связи с чем старение кладки происходит неравномерно.
Коэффициент вариации свойств графита практически не изменился и после облучения, что показали результаты обследования неразрушающими методами выборки из 30 образцов [7]. При этом на одном и том же образце до и после облучения определяли плотность, удельное электросопротивление, динамический модуль упругости и вычисляли параметры статистического распределения (табл. 4.1). В отношении свойств, определяемых разрушающими методами (предел прочности при сжатии), также не обнаружено значимого изменения коэффициента вариации. Отсюда за показатель неоднородности свойств облученного графита может быть принят полученный для необлученного графита. В области вторичного распухания оценка вариации отсутствует.
Изложенное дает возможность учитывать неоднородность свойств при формулировании выводов, сделанных по результатам облучения предварительно отобранных образцов, которые имели показатели, близкие к соответствующим средним значениям.
Как известно, свойства углеродных материалов (прочность, твердость, модуль упругости, удельное электросопротивление, теплопроводность и др.), в том числе реакторного графита, определяются степенью совершенства кристаллической структуры и открытой пористостью [8]: материала\измеренное, и/в отсутствие пор; П = 1 - dj du — открьґтая пористость; dK, du — объемная и пикнометрическая плотность; а — коэффициент, равный -5 для прочностных свойств.
Между значениями прочности параллельно ориентированных образцов при растяжении, изгибе и сжатии в случае испытаний при комнатной температуре имеют место следующие соотношения: осж/ор = 4,27±0,3; осж/аи= 2,51 ±0,18; oJop= 1,72±0,06. Эти соотношения с отклонением не более ±10% сохраняются для окисленных и облученных образцов. Это позволяет до начала вторичного распухания применять наиболее простой вид испытаний — на сжатие.
Имеющиеся данные позволяют оценить влияние разброса свойств на работоспособность графита и установить диапазон радиационного изменения характеристик.
Как отмечалось, достижение предельного значения прочности графита коррелирует с достижением критического флюенса нейтронов, которое в свою очередь зависит от температуры облучения. /? ґі ,. , г, /
На основании данных исследованийіперпендикулярн«х. к высоте блока образцов; реакторного графита ГР с различной температурой графитации [8] построены кривые иллюстрирующие характер зависимости критического флюенса от температуры облучения (рис. 4.4).
Видно, что с увеличением температуры критический флюенс уменьшается. Заштрихованная область в диапазоне рабочей температуры 300-750 С и ниже -область эксплуатации графита реактора РБМК. Для каждой из отмеченных температур графитации попадание в область выше соответствующей кривой означает потерю работоспособноти графита. Здесь графит начинает терять свою прочность.
Наиболее существенное влияние на формоизменение оказывает степень совершенства кристаллической структуры. С ее ухудшением уменьшаются значения Fm, FKpum, увеличиваются скорость усадки и вторичного распухания (см. таблицу 4.2).
Вариация степени совершенства кристаллической структуры отразится на положении областей на диаграмме. Поэтому для неграфитированного полуфабриката, термообработанного при 1300С,. размерная стабильность полуфабриката существенно снизилась. В случае недографитации на 400С значение критического флюенса нейтронов занимает промежуточное положение.
Экспериментальная оценка вариации формоизменения [12] показала, что коэффициент вариации равен 13-15% для низкой температуры облучения (50-90С) и стабилизированного первичного распухания. Отмечено, что этот разброс вызван только неоднородностью свойств графита, поскольку облучение вели в одном канале с постоянной температурой. Для области усадки графита в интервале 450-950С и диапазоне флюенса нейтронов (0,1-1,3)10 см" коэффициент вариации для формоизменения образцов составлял 10-17%. Для области вторичного распухания среднеарифметический разброс формоизменения равен 13-20% [8].
Естественно, разброс свойств будет влиять на поведение блоков. Несмотря на отбраковку, в кладку все же попадали отдельные блоки с высоким электросопротивлением, т.е. с пониженной степенью совершенства кристаллической структуры. Скорость усадки таких блоков выше, чем блоков с нормальной графитацией.. Вторичное распухание таких недографитированных блоков наступит ранее, его скорость будет выше.
Разработка методики прогнозирования поэтапной реконструкции ячеек
Целью планирования поэтапной реконструкции ячеек (или иными словами поэтапной замены каналов - далее ПЗТК) является обеспечение своевременной замены ТК на новые с калибровкой (расточкой) отверстий в колоннах, не допускающей длительную эксплуатацию каналов в заклиненном состоянии.
При подготовке к началу ПЗТК автором был разработан алгоритм ее проведения, на базе которого производятся анализ и прогнозирование сроков, и объемов каждого этапа работ, а также выбор ячеек для проведения реконструкции. Этот алгоритм включает следующие основные стадии: анализ результатов внутриреакторных измерений диаметров ТК и отверстий графитовых блоков; выявление кинетических зависимостей этих параметров от значений флюенса повреждающих нейтронов или коррелирующих с ними значений энерговыработок ячеек; определение планируемых показателей темпов нарастания энерговыработки в ячейках; прогнозирование состояния газового зазора в ячейках на момент следующего планируемого этапа ПЗТК; сравнение прогнозируемого состояния ячеек с выбранными критериями для принятия решения о допустимости эксплуатации реактора в течение планируемого срока; выбор ячеек для замены на следующем этапе ПЗТК. По мере выполнения очередных этапов ПЗТК методический подход к их планированию уточнялся, в том числе в зависимости от энерговыработки реактора в целом.
Так, если на первых этапах принималось, что скорости диаметральной деформации каналов и графитовых блоков практически одинаковы и оценки проводились на базе прогнозирования увеличения количества ТК с внутренним диаметром 81,6 мм, то затем, по мере извлечения ТК с максимальными скоростями диаметральной ползучести, в большей степени прошлось учитывать отличия в скорости усадки отверстий графитовых блоков. Уточнялись и критерии предельного состояния газовых зазоров.
Ниже приводится описание последней версии методики применительно к 1-ому энергоблоку САЭС [15].
Прогнозирование газового зазора (ГЗ) в системе ТК - графитовая кладка для 1 блока САЭС выполняется с целью определения перечня ТК для замены в период КПР 2006 года. Выбор каналов для замены осуществляется исходя из того, чтобы к началу следующего этапа ПЗТК в 2009 году в реакторе не было ячеек с отрицательным расчетным ГЗ. Расчет прогнозируемого ГЗ проводится на основании «Методики расчета диаметрального зазора между ТК и графитом реактора РБМ-К», НИКИЭТ, 4.015ПМ, 2000г. Исходными данными для расчетов являются данные измерений ТК в 2004, 2006 годах и данные по эксплуатации ТК. Для определения ТК, подлежащих замене определяется ГЗ по формуле: ГЗ = Дф. - Дпрог тк - 2-S, где Дгр. - прогнозируемое значение минимального диаметра отверстия ГК; Дпрог.тк - прогноз максимального наружного диаметра ТК к следующему ремонту; S - средняя по полю допуска на изготовление толщина «толстого» графитового кольца (2-S = 23,1 мм). С учетом радиационной усадки к моменту замены ТК 2-S = 22,9 мм. Дгр рассчитывается по формуле: Vpp, -средняя скорость усадки графита 0,12 мм/1000 МВтсут (может быть уточнено по результатам измерений); Епрог.гк - прогнозное значение энерговыработки в ячейке, МВт-сут. Дпрогтк рассчитывается по формуле: Дпрог.ТК Днар + (Епрог.ТК _Е) (Двнутр Дверх)/Е, ГДЄ Д„ар - максимальный наружный диаметр ТК, полученный по результатам измерений 2004 или 2006 года, мм; Двнутр - максимальный внутренний диаметр ТК, полученный по результатам измерений 2004 или 2006 года, мм; Дверх внутренний диаметр верха ТК, полученный по результатам измерений 2004 или 2006 года, мм; Е- интегральная энерговыработка ТК на момент измерения ТК в 2006 или 2004 году, МВт-сут.
Предельно-допустимые значения факторов определяющих ресурс кладки
В разделе 4 приводился качественный анализ процесса деградации кладки. Однако для получения однозначных оценок её ресурса необходимо знание количественных критериев предельного состояния. Для этого сначала сформулируем окончательно основные понятия [24]. Фактор (или параметр) состояния графитовой кладки или ее составных частей является определяющим ее ресурс, если при выходе его значения за допустимые пределы кладка не может выполнять хотя бы одну из своих функций. (Здесь и далее под «параметром» состояния, в отличие от «фактора», понимается характеристика, которая может быть измеряема при внутриреакторном или послереакторном обследовании). При этом сохранение (поддержание) его значения в допустимых пределах является технически невозможным, либо экономически неоправданным. Величина определяющего фактора или параметра состояния кладки должна быть прямо или косвенно контролируема на реакторе. На данном этапе принимается, что графитовая кладка (ГК) реактора РБМК в целом является незаменяемой конструкцией, хотя и имеется положительный опыт замены отдельных графитовых колонн на 3-ем энергоблоке Ленинградской АЭС. К основным функциям ГК реактора РБМ-К в нормальных условиях эксплуатации относятся: обеспечение требуемых нейтронно-физических характеристик (НФХ) активной зоны с точки зрения замедления и отражения нейтронов; обеспечение работоспособности внутризонных устройств (ВЗУ), таких как: топливные каналы (ТК), тепловыделяющие сборки (ТВС), каналы и исполнительные механизмы СУЗ, датчики контроля, каналы охлаждения отражателя (КОО). Кроме того, к кладке предъявляются требования в части сохранения газового тракта для обеспечения работоспособности системы КЦТК и сохранения необходимой величины зацепления в телескопическом соединении трактов (ТСТ). В отношении работоспособности системы КЦТК необходимо отметить, что, вероятно, необходимо переориентировать концепцию системы КЦТК, например, по образу реакторов CANDU. То есть, система КЦТК должна выявлять только район A3, в котором случилась разгерметизация, а поиск текущего канала надо осуществлять другими методами. В этом случае требование по сохранению «газовой плотности» графитовых колонн для обеспечения работоспособности системы КЦТК может быть снято. Поскольку уже сейчас на некоторых АЭС персонал работает именно так, излагаемые ниже требования к целостности графитовых блоков это учитывают . Ниже представлено краткое изложение обоснования критериев предельного состояния графитовых кладок реакторов РБМК-1000, разработанных с учетом проведения промежуточной расточки отверстий графитовых колонн во время массовой или поэтапной замены топливных каналов из-за исчерпания газового зазора «ТК-кладка».. Рассматриваются нормальные условия эксплуатации реактора. Практически все реакторные графиты обладают рядом общих закономерностей. Так, у большей части поликристаллических графитов при облучении при температуре выше 300С первоначально происходит закрытие внутренних пор сопровождающееся уменьшением размера образца, после чего наблюдается стадия р ста з за образования несплошностей. Эта стадия сопровождается ухудшением физических свойств, причем в определенный момент, со временем возврата объема образца к его первоначальному значению, скорость снижения, в частности, прочностных свойств увеличивается, что далее приводит к фактическому разрушению материала [9]. Этот фактор позволил английским ученым впервые сформулировать определение ресурса графита, как материала. Доза (флюенс) нейтронного облучения (и соответствующее ей время), при котором размеры образца графита возвращались к своему исходному значению, было использовано как определение его полезного срока службы [25]. Это значение флюенса было названо критическим, поскольку его достижение сопровождается последующим резким ухудшением практически всех важных для ресурса свойств. В связи с этим, большинство специалистов использовало этот критерий в качестве основного применительно к оценке ресурса всей графитовой кладки. По мере накопления опыта эксплуатации стало ясно, что этот критерий является слишком общим и не в полной мере отвечает требованиям предъявляемым при определении предельно-допустимого состояния кладки как конструкционного элемента реактора. Как показано в главе 3, при изготовлении серийной продукции неизбежен разброс реальных характеристик относительно заданных проектом. Это связано как с разбросом параметров технологического процесса, так и с различными свойствами партий исходного сырья. Кладка реактора РБМК насчитывает более 20000 графитовых блоков. Вариация свойств графита как от блока к блоку, так и в пределах одного графитового блока приводит к тому, что вместо одного значения критического флюенса для всего массива графитовых блоков кладки мы получаем широкий диапазон, который, учитывая распределение температуры облучения в кладке, превращается в область значений (см. рис. 4.4). Это существенно затрудняет практическое применение критерия критического флюенса при оценке ресурса кладки как конструкции, тем более принимая во внимание, что фактические исходные характеристики каждого графитового блока неизвестны. Однако, до выявления устойчивой тенденции в изменении прочности графита, совсем отказываться от этого критерия представляется преждевременным. Автор предложил способ применения оценки ресурса по критическому флюенсу с использованием отдельных, так называемых референтных ячеек [26] (см. ниже раздел 6.3).
