«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Атомная энергетика

Передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Волоконно-оптические системы для контроля и диагностики энергетических установок тепловых и атомных электростанций

Высокочувствительные помехоустойчивые волоконно-оптические системы мониторинга и дистанционной оперативной диагностики стендовых и промышленных энергетических установок.

Область применения и цель проекта

В АО «ГНЦ РФ–ФЭИ» на протяжении последних лет разработаны и широко используются оригинальные методики исследования оптических свойств материалов при радиационном воздействии. На основе накопленного опыта и компетенции в вопросах создания автоматизированных систем контроля и диагностики состояния ЯЭУ и АЭС предлагается следующий проект.

Цель проекта – решение инженерно-физических и технологических проблем создания высокочувствительных помехоустойчивых волоконно-оптических систем мониторинга и дистанционной оперативной диагностики стендовых и промышленных энергетических установок тепловых и атомных электростанций.

Описание технологии

В результате реализации проекта будут разработаны и созданы макеты специализированных автоматизированных волоконно-оптических измерительных систем (ВОИС), способных работать длительное время во взрывопожароопасных условиях, а также в условиях внешних воздействующих факторов, характерных для АЭС, включая ионизирующее излучение. В состав ВОИС могут входить различные автономные оптоволоконные системы контроля: температурных и деформационных распределений, давления, виброакустических сигналов, течей воды, утечек газа.

Преимущества технологии или продукта

Все предлагаемые технические средства информационно-измерительных систем будут работоспособными при температурах до 800°С и давлении вплоть до 60 МПа, иметь минимальный отклик (менее 0,1 с) в условиях внешних воздействующих факторов, характерных для энергетических агрегатов АЭС (сейсмические, электромагнитные, вибрационные нагрузки) при одновременном воздействии агрессивных сред.

Преимущества оптоволоконных систем мониторинга:

  • устойчивость практически ко всем горючим и агрессивным средам и абсолютная взрывопожаробезопасность;
  • радиационная стойкость и широкий диапазон рабочих температур;
  • нечувствительность к магнитным полям и электромагнитным помехам;
  • высокое быстродействие и полная оптическая гальваническая развязка с электронной аппаратурой;
  • высокая механическая прочность и надежность, длительный срок службы.

В настоящее время полнофункциональных отечественных, а также зарубежных аналогов предлагаемой к разработке системы не существует. Создание на оптоволоконной базе системы оперативного контроля потенциально опасных энергетических объектов позволит не только существенно сократить вероятность масштабных аварий и катастроф, но и улучшить конкурентоспособность России при поставке оборудования на отечественные и зарубежные объекты ТЭК и АЭС.

Технологический или научный задел

В АО «ГНЦ РФ–ФЭИ»:

  • разработан комплекс экспериментальных методов, основанных на оптической диагностике, позволяющих проводить измерения радиационно-индуцированных свойств материалов в процессе изменения состояний материалов в радиационном поле;
  • созданы экспериментальные установки оптической диагностики на базе ускорителей легких и тяжелых ионов ЭГП-10М, ЭГП-15;
  • разработана оптоволоконная система дистанционного обнаружения источников ионизирующих излучений в закрытых помещениях.

Результаты работ специалистов использованы в системах диагностики в рамках проекта ITER, а также для развития экспериментальной базы АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» и Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science (NIMS), Япония).

АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» обладает необходимой экспериментальной базой для проведения испытаний с целью подтверждения требуемых технических и метрологических характеристик разрабатываемых оптоволоконных систем.

  • Создан стенд лазерной обработки материалов для проведения поисковых и прикладных работ в области радиационного материаловедения, прогнозирования свойств материалов в процессе эксплуатации в ядерных и лазерных установках при интенсивных радиационных и лучевых нагрузках.
  • Ускорительный комплекс АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» включает в себя семь высоковольтных ускорителей и два низкоэнергетических, позволяющих выполнять ядерно-физические и прикладные исследования по ядерной физике, радиационному материаловедению, физике твердого тела, трековым мембранам, ядерному микроанализу.
  • Для исследования оптического пропускания кварцевого волокна при взаимодействии гамма-нейтронного поля ядерного реактора можно использовать импульсный реактор на быстрых нейтронах БАРС-6.

Коммерческие перспективы

Потенциальными потребителями оптоволоконных систем мониторинга и встроенной технической диагностики оборудования энергетических объектов могут быть:

  • предприятия ГК «Росатом»:
    1. ОАО «Концерн Росэнергоатом»,
    2. ОАО «Атомэнергомаш» (обеспечение ядерной и радиационной безопасности на объектах атомной энергетики),
    3. ФГУП «Атомфлот» (обеспечение безопасной эксплуатации атомных плавучих, судовых и корабельных установок),
  • Предприятия нефтегазового комплекса
    1. ОАО «АК «Транснефть»,
    2. ОАО «НК «Роснефть»,
    3. ОАО «Лукойл»,
    4. ОАО «Газпром» (контроль оборудования предприятий газовой и нефтехимической промышленности, взрывопожароопасных производств).

Окончательная конфигурация конкретной измерительной системы, использующей оптоволоконную оптику, а также оптимизация ее технических характеристик будет определяться особенностями конкретного проекта и требованиями Заказчика.

Предложения по сотрудничеству

Предполагается создание консорциума предприятий, заинтересованных в совместной разработке и реализации проекта. Консорциум объединит ресурсы и усилия его участников с целью сокращения времени и бюджета разработки оптоволоконных технологий, а также вывода новых продуктов на рынок.