О6 утверждении федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Основные требования к обоснованию прочности и термомеханического поведения тепловыделяющих сбор…

1. Настоящие федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии "Основные требования к обоснованию прочности и термомеханического поведения тепловыделяющих сборок и тепловыделяющих элементов в активной зоне водо-водяных энергетических реакторов" (НП-094-15) (далее - Основные требования) разработаны в соответствии со статьей 6 Федерального закона от 21 ноября 1995 г. N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии" (Собрание законодательства Российской Федерации, 1995, N 48, ст. 4552; 1997, N 7, ст. 808; 2001, N 29, ст. 2949; 2002, N 1, ст. 2; N 13, ст. 1180; 2003, N 46, ст. 4436; 2004, N 35, ст. 3607; 2006, N 52, ст. 5498; 2007, N 7, ст. 834; N 49, ст. 6079; 2008, N 29, ст. 3418; N 30, ст. 3616; 2009, N 1, ст. 17; N 52, ст. 6450; 2011, N 29, ст. 4281; N 30, ст. 4590, ст. 4596; N 45, ст. 6333; N 48, ст. 6732; N 49, ст. 7025; 2012, N 26, ст. 3446; 2013, N 27, ст. 3451), постановлением Правительства Российской Федерации от 1 декабря 1997 г. N 1511 "Об утверждении Положения о разработке и утверждении федеральных норм и правил в области использования атомной энергии" (Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, N 49, ст. 5600; 1999, N 27, ст. 3380; 2000, N 28, ст. 2981; 2002, N 4, ст. 325; N 44, ст. 4392; 2003, N 40, ст. 3899; 2005, N 23, ст. 2278; 2006, N 50, ст. 5346; 2007, N 14, ст. 1692; N 46, ст. 5583; 2008, N 15, ст. 1549; 2012, N 51, ст. 7203).#❝

2. Настоящие Основные требования устанавливают правила обоснования прочности и работоспособности тепловыделяющих сборок и тепловыделяющих элементов проектируемых, сооружаемых и действующих атомных станций с водо-водяными энергетическими реакторами в режимах нормальной эксплуатации, нарушения нормальной эксплуатации и проектной аварии и распространяются на обоснования прочности и работоспособности тепловыделяющих сборок и тепловыделяющих элементов, подготовленные организациями, оказывающими услуги эксплуатирующей организации.#❝

3. Подготовленные в соответствии с настоящими Основными требованиями обоснования прочности и работоспособности тепловыделяющих сборок и тепловыделяющих элементов не распространяются на следующие случаи:#❝

4. Действие настоящих Основных требований не распространяется на обоснования прочности пружин тепловыделяющих сборок, а также расположенных внутри тепловыделяющих элементов пружин и фиксирующих шайб, разрушение которых не может привести к выходу радиоактивных веществ из тепловыделяющих элементов.#❝

5. Список сокращений, а также термины и определения приведены в приложениях N 1 и N 2 к настоящим Основным требованиям соответственно, используемые условные обозначения приведены в приложении N 3 к настоящим Основным требованиям.#❝

6. Прочность и работоспособность твэлов и ТВС должны быть обоснованы в проекте РУ, а результаты обоснования должны представляться в отчетах по обоснованию безопасности АС. При внесении изменений в конструкции твэлов и ТВС, применении новых конструкционных материалов, изменениях химического состава топлива, изменениях технологии изготовления элементов ТВС, топлива или оболочек твэлов (если эти изменения могут повлиять на их прочностные характеристики), изменениях норм ведения водно-химического режима теплоносителя первого контура РУ, изменениях проектных условий эксплуатации, прочность и работоспособность твэлов и ТВС должны быть обоснованы с учетом вносимых изменений.#❝

7. Обоснование прочности и работоспособности твэлов и ТВС должно основываться на результатах расчетов и (или) экспериментов, которые должны показать, что предельные состояния твэлов и ТВС не будут достигнуты в течение всего проектного срока их службы во всех предусмотренных проектом РУ режимах НЭ, ННЭ и ПА.#❝

8. Значения коэффициентов запаса прочности для предельных состояний твэлов и ТВС должны устанавливаться таким образом, чтобы в течение проектного срока службы твэлов и ТВС были обеспечены их прочность и работоспособность с учетом эксплуатационных нагрузок в режимах НЭ, ННЭ и ПА.#❝

9. Методы, применяемые для расчета напряженно-деформированного состояния твэлов и ТВС и прогнозирования их термомеханического поведения в процессе эксплуатации, должны учитывать все действующие на твэлы и ТВС нагрузки в режимах НЭ, ННЭ и ПА и определять численные значения параметров, характеризующих достижение или недостижение предельных состояний при эксплуатации.#❝

10. Обоснования прочности и работоспособности твэлов и ТВС, выполненные до вступления в силу приказа об утверждении настоящих Основных требований, переработке не подлежат.#❝

11. Конструкционные материалы, используемые для изготовления твэлов и ТВС, должны обладать радиационной и химической стойкостью в теплоносителе реакторов типа ВВЭР в течение всего срока службы твэлов и ТВС.#❝

12. Физико-механические характеристики материалов твэлов и ТВС должны быть определены в охватывающем все проектные режимы НЭ, ННЭ и ПА температурном диапазоне с учетом анизотропии свойств материалов (при ее наличии) и влияния облучения. Диапазон доз облучения, при которых определяются физико-механические характеристики материалов, должен быть достаточным для обоснования прочности и работоспособности твэлов и ТВС в течение срока службы ТВС до проектных значений выгорания топлива.#❝

13. Определение физико-механических характеристик материалов, необходимых для выполнения обоснования прочности и работоспособности твэлов и ТВС (модуля упругости первого и второго рода, предела прочности, предела текучести, коэффициента Пуассона, относительного удлинения, относительного сужения, предела длительной прочности, диаграммы деформирования материалов ТВС при различных скоростях деформирования, кривых длительной прочности, скорости терморадиационной ползучести, коэффициентов анизотропии пластичности и ползучести, характеристики трещиностойкости, кривых усталости, изохронных кривых ползучести, констант, определяющих скорость подроста трещин при эксплуатации) обеспечивается специализированной материаловедческой организацией. Численные значения указанных физико-механических характеристик отражаются в документах по стандартизации, предназначенных для формирования, ведения и актуализации сводного перечня документов по стандартизации (далее - документы по стандартизации), предусмотренного пунктом 9 Положения об особенностях стандартизации продукции (работ, услуг), для которой устанавливаются требования, связанные с обеспечением безопасности в области использования атомной энергии, а также процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации, утилизации и захоронения указанной продукции, утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 1 марта 2013 г. N 173 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2013, N 10, ст. 1026).#❝

14. Специализированная материаловедческая организация должна обеспечить хранение обосновывающих документов, положенных в основу содержащих физико-механические характеристики материалов твэлов и ТВС документов по стандартизации.#❝

15. Кривые усталости, характеристики трещиностойкости и константы, определяющие скорость подроста трещин при эксплуатации, должны быть определены с учетом влияния облучения и химического состава теплоносителя. Для материала оболочек твэлов указанные параметры должны также учитывать влияние химического состава газов под оболочкой твэла.#❝

16. В качестве критериев прочности и работоспособности твэлов должны использоваться численные характеристики следующих предельных состояний:#❝

17. Численные значения критериев прочности и работоспособности твэлов по указанным в пункте 16 настоящих Основных требований предельным состояниям должны быть определены и обоснованы разработчиками проектов твэла и ТВС на основе экспериментов и (или) расчетов. Указанные значения должны обосновываться в проекте РУ и приводиться в ООБ АС.#❝

18. В качестве критериев прочности и работоспособности ТВС должны использоваться следующие предельные состояния:#❝

19. Для элементов конструкций ТВС, изготовленных из сплавов на основе циркония, наряду с предельными состояниями, указанными в пункте 18 настоящих Основных требований, дополнительно должны использоваться следующие предельные состояния:#❝

20. Для ТВС в целом в качестве предельного состояния должны использоваться значения предельно допустимых изменений геометрических размеров и формоизменения ТВС, включая прогибы.#❝

21. В случае обнаружения трещин в тонкостенных элементах ТВС дополнительно к предельным состояниям, приведенным в пунктах 18, 19 настоящих Основных требований, должна быть добавлена минимальная длина макротрещины в указанных элементах, способная привести к достижению предельных состояний, указанных в подпунктах "а", "б", "в" пункта 18 и в пункте 20 настоящих Основных требований, до окончания срока эксплуатации ТВС и достижения проектных значений выгорания топлива.#❝

22. Для тех предельных состояний, которые характеризуются численными значениями критериев прочности и работоспособности, значения этих критериев должны быть установлены специализированной материаловедческой организацией (предельные состояния, указанные в подпункте "д" пункта 18, подпунктах "а", "б", "в" пункта 19 настоящих Основных требований) и разработчиком ТВС (предельные состояния, указанные в пунктах 20, 21 настоящих Основных требований), обоснованы в проекте РУ и приведены в ООБ АС. При изменениях конструкции ТВС, применении новых материалов, изменениях конструкции твэлов, изменениях норм ведения водно-химического режима теплоносителя первого контура РУ, изменениях технологии изготовления ТВС численные значения критериев прочности и работоспособности должны быть обоснованы или должно быть подтверждено сохранение их прежних значений.#❝

23. В обоснованиях прочности и работоспособности твэлов и ТВС должны быть предусмотрены коэффициенты запаса для всех перечисленных в пункте 16, пунктах 18-20 настоящих Основных требований предельных состояний. Численные значения коэффициентов запаса должны обеспечивать недостижение предельных состояний при эксплуатации и должны быть обоснованы экспериментально и подтверждены опытом эксплуатации прототипов (за исключением коэффициентов запаса, устанавливаемых настоящими Основными требованиями).#❝

24. При обосновании численных значений коэффициентов запаса необходимо учитывать:#❝

25. При выполнении расчетного обоснования прочности и работоспособности твэлов необходимо учитывать:#❝

26. В процессе эксплуатации твэлов достижение перечисленных в пункте 16 настоящих Основных требований предельных состояний с учетом предусмотренных в обоснованиях прочности и работоспособности твэлов коэффициентов запаса не допускается.#❝

27. Обоснование прочности твэлов при сейсмических и иных динамических воздействиях должно выполняться в составе конструкции ТВС с учетом накопленных геометрических изменений твэлов, при этом ползучесть, распухание, усадка, радиационный рост материалов топлива и оболочек твэлов за время сейсмического или иного динамического воздействия не учитываются.#❝

28. Обоснования прочности и работоспособности ТВС должны основываться на расчетах напряженно-деформированного состояния либо ТВС в целом, либо ее отдельных элементов, а также на расчетах термомеханического поведения активной зоны в целом. Расчетным путем должно быть выполнено обоснование недостижения в процессе эксплуатации ТВС всех перечисленных в пунктах 18-21 настоящих Основных требований предельных состояний, за исключением тех предельных состояний, недостижение которых обосновывается экспериментально.#❝

29. При выполнении расчетов необходимо учитывать:#❝

30. Прочность и работоспособность ТВС должны обосновываться следующими расчетами:#❝

31. Геометрические размеры элементов конструкций ТВС должны устанавливаться разработчиком проекта ТВС исходя из обеспечения требуемых физических и теплогидравлических характеристик активной зоны, а также опыта эксплуатации прототипов ТВС.#❝

32. Разработчиком проекта ТВС должны быть заданы все режимы эксплуатации ТВС, их количество за время эксплуатации, а также последовательность чередования этих режимов при эксплуатации.#❝

33. Напряженное состояние ТВС (или элемента конструкции ТВС) должно определяться согласно установленной в проекте РУ последовательности режимов эксплуатации с учетом механических и температурных нагрузок, изменения физико-механических характеристик конструкционных материалов ТВС, а также радиационного формоизменения. Отнесение напряжений в элементах конструкций ТВС к различным категориям напряжений должно выполняться в соответствии с приложением N 4 к настоящим Основным требованиям.#❝

60. Расчет ТВС на длительную циклическую прочность должен выполняться на стадии проектирования для элементов конструкции ТВС, изготовленных из сплавов на основе циркония, для обоснования недостижения этими элементами предельного состояния, указанного в подпункте "г" пункта 18 настоящих Основных требований, к концу срока службы ТВС с учетом ползучести.#❝

61. Если на стадии эксплуатации ТВС возникли повышенные по сравнению с проектными нагрузки или ожидается превышение количества циклов нагружения ТВС по сравнению с проектными значениями, дальнейшая эксплуатация ТВС может быть продолжена только после подтверждения выполнения условия длительной циклической прочности с учетом указанных отклонений от проектных значений.#❝

62. Расчет ТВС на длительную циклическую прочность должен выполняться по документам по стандартизации.#❝

63. Расчет ТВС на устойчивость должен выполняться для обоснования недостижения как ТВС в целом, так и всеми элементами конструкции ТВС предельного состояния, указанного в подпункте "в" пункта 18 настоящих Основных требований, для всех проектных режимов эксплуатации РУ.#❝

64. При расчете ТВС на устойчивость должны быть определены нагрузки, достижение которых вызовет общую потерю устойчивости ТВС или локальную потерю устойчивости элементов конструкции ТВС как при статических, так и при динамических нагрузках (критические нагрузки). Должно быть обосновано, что для ТВС в целом и для всех элементов конструкции ТВС все способные привести к потере устойчивости нагрузки в процессе эксплуатации не превысят их критических значений с учетом коэффициента запаса, равного двум.#❝

65. При расчете ТВС на устойчивость должны учитываться:#❝

66. Критические нагрузки на ТВС в целом и элементы ТВС должны рассчитываться с помощью программных средств или аналитически. При использовании аналитических зависимостей для расчета значений критических нагрузок в расчете ТВС на устойчивость должна быть обоснована консервативность полученных результатов.#❝

67. Расчет ТВС на СХР должен выполняться в следующих случаях:#❝

68. Расчет ТВС на СХР должен выполняться для обоснования недостижения элементами ТВС предельного состояния, указанного в подпункте "б" пункта 18 настоящих Основных требований, к концу срока службы ТВС для всех предусмотренных проектом РУ режимов эксплуатации ТВС.#❝

69. Для выполнения расчета ТВС на СХР в элементах ТВС должны быть определены места расположения постулированных расчетных трещин. Указанные трещины должны задаваться в местах наибольших значений коэффициентов интенсивности напряжений K или наименьших#❝

70. В расчете ТВС на СХР должны учитываться остаточные напряжения в сварных соединениях элементов ТВС и зонах термического влияния.#❝

71. При выполнении расчета ТВС на СХР выбор формы и размеров постулированной расчетной трещины, характеристик вязкости разрушения и критической температуры хрупкости материалов ТВС и последующий расчетный анализ должны выполняться по документам по стандартизации.#❝

72. Расчет ТВС на длительную статическую прочность должен выполняться на стадии проектирования для элементов ТВС, изготовленных из сплавов на основе циркония, для обоснования недостижения этими элементами предельных состояний, указанных в подпункте "а" пункта 18 и в подпункте "а" пункта 19 настоящих Основных требований, к концу срока службы ТВС с учетом ползучести.#❝

73. Если на стадии эксплуатации ТВС возникли повышенные по сравнению с проектными значениями нагрузки, дальнейшая эксплуатация ТВС может быть продолжена только после подтверждения выполнения условия длительной статической прочности с учетом указанных отклонений от проектных значений.#❝

74. Расчет ТВС на длительную статическую прочность должен выполняться по документам по стандартизации.#❝

75. Расчет ТВС на вибропрочность должен проводиться в случаях, если экспериментальное обоснование вибропрочности и результаты измерений вибраций ТВС при пусконаладочных работах на реакторах ВВЭР не охватывают всех проектных режимов эксплуатации ТВС (включая НЭ и ННЭ), а опыт эксплуатации прототипов отсутствует или является недостаточным.#❝

76. Расчетом ТВС на вибропрочность должно быть обосновано, что колебания давления и иные воздействия теплоносителя не приведут к появлению недопустимых амплитуд колебаний элементов конструкции ТВС и ТВС в целом во всех проектных режимах эксплуатации ТВС.#❝

77. Расчет ТВС на вибропрочность должен содержать:#❝

78. В расчете ТВС на вибропрочность должны использоваться базы данных результатов измерений вибрационных характеристик, полученные на экспериментальных стендах и при измерениях на реакторах ВВЭР при пусконаладочных работах.#❝

79. С помощью расчета ТВС на внешние ДВ должно быть обосновано, что для всех режимов эксплуатации РУ, включая НЭ и ННЭ, для всех элементов ТВС при динамических нагрузках, передаваемых на ТВС при землетрясениях, падениях летательных аппаратов и взрывах, не будут достигнуты предельные состояния, указанные в подпунктах "а", "б", "в", "д" пункта 18 и в пункте 20 настоящих Основных требований.#❝

80. При расчете ТВС на ДВ значения динамических нагрузок на ТВС должны задаваться акселерограммами для трех взаимно перпендикулярных направлений с учетом одновременного воздействия в двух горизонтальных и вертикальном направлениях или спектрами реакций, соответствующих заданным акселерограммам, которые должны быть определены разработчиками проектов РУ и АС.#❝

81. Расчет ТВС на внешние ДВ должен выполняться методом динамического анализа (по акселерограммам) или линейно-спектральным методом (по спектрам ответа) с использованием программных средств. Возможность применения линейно-спектрального метода расчета должна быть обоснована в расчете ТВС на внешние ДВ.#❝

82. Применение статического метода расчета ТВС на сейсмические воздействия допускается только в случаях, когда низшая частота собственных колебаний конструкции ТВС больше 20 Гц, при этом если эта частота лежит в диапазоне 20-33 Гц, то должен быть задан коэффициент перегрузки по действующим нагрузкам, равный 1,3.#❝

83. Значение относительного демпфирования k должно#❝

84. При сейсмических воздействиях сочетания расчетных нагрузок и допускаемые напряжения в элементах конструкции ТВС должны приниматься в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии, устанавливающими требования к определению сочетаний расчетных нагрузок и допускаемых напряжений при сейсмических воздействиях. При иных ДВ сочетания расчетных нагрузок и допускаемые напряжения должны задаваться в соответствии с приложением N 5 к настоящим Основным требованиям.#❝

85. В случае невыполнения одного из условий прочности по предельным состояниям, указанным в подпунктах "а", "в" пункта 18 настоящих Основных требований, должен быть выполнен расчет необратимых прогибов ТВС и накопленных элементами ТВС пластических деформаций, и в расчете ТВС на ДВ должно быть обосновано недостижение предельного состояния, указанного в подпункте "д" пункта 18 настоящих Основных требований.#❝

86. При расчете ТВС на ДВ с применением расчетной модели, включающей в себя твэлы, оценка прочности твэлов должна выполняться по критерию, указанному в подпункте "д" пункта 16 настоящих Основных требований.#❝

87. Расчетом ТВС на прогрессирующее формоизменение должно быть обосновано, что к концу срока службы ТВС изменения геометрических размеров ТВС (включая прогибы, зазоры между соседними ТВС), не достигнут предельного состояния, указанного в пункте 20 настоящих Основных требований.#❝

88. Расчет на прогрессирующее формоизменение должен выполняться с применением программных средств с учетом накопления элементами конструкции ТВС пластических деформаций и деформаций ползучести при всех проектных режимах эксплуатации ТВС, включая НЭ, ННЭ.#❝

89. Расчетом ТВС на коррозионно-статическую прочность должно быть обосновано, что к концу срока службы ТВС не будет достигнуто предельное состояние, указанное в подпункте "е" пункта 18 настоящих Основных требований.#❝

90. Расчет ТВС на коррозионно-статическую прочность должен выполняться для элементов ТВС, изготовленных из материалов, склонных к коррозионному растрескиванию в среде теплоносителя ВВЭР при нейтронном облучении.#❝

91. Расчет следует проводить для всех проектных режимов НЭ, ННЭ и ПА с учетом остаточных напряжений в сварных соединениях ТВС.#❝

92. Для всех элементов ТВС минимальное время зарождения трещины по механизму коррозионного растрескивания с запасом должно быть больше срока службы ТВС.#❝

93. Расчет ТВС на коррозионно-статическую прочность должен выполняться по документам по стандартизации.#❝

94. Расчет прочности элементов ТВС, содержащих несплошности, должен выполняться в случаях, когда при входном контроле ТВС или на стадии эксплуатации в элементах ТВС выявлены несплошности, которые могут быть схематизированы в виде трещин.#❝

95. Для элемента конструкции ТВС со схематизированной трещиной должен быть выполнен расчет длины этой трещины на конец срока эксплуатации ТВС с учетом:#❝

96. Схематизация несплошностей в виде трещин и расчет подроста трещины в процессе эксплуатации ТВС должны выполняться по документам по стандартизации.#❝

97. После вычисления размеров трещины на конец срока службы ТВС должны быть выполнены расчеты ТВС на прочность согласно главам IX, XII, XIII, XIV, XVI, XVII настоящих Основных требований. Если результаты расчетов ТВС согласно указанным главам настоящих Основных требований свидетельствуют о выполнении условий прочности, то эксплуатация ТВС может быть продолжена до окончания ее проектного срока службы. В противном случае загрузка ТВС в реактор не допускается.#❝

98. Экспериментальное обоснование прочности и работоспособности твэлов и ТВС должно выполняться в исследовательских реакторах и (или) на экспериментальных стендах (включая оборудование для послереакторных исследований) в условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации твэлов и ТВС в реакторах ВВЭР.#❝

99. Экспериментальному обоснованию прочности и работоспособности твэлов и ТВС должна предшествовать разработка программы проведения экспериментов, в которой должны быть указаны цели и задачи экспериментов, перечень измеряемых характеристик и методы их контроля.#❝

100. Средства контроля (измерений) должны быть поверены и калиброваны в соответствии с Федеральным законом от 26 июня 2008 г. N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений" (Собрание законодательства Российской Федерации, 2008, N 26, ст. 3021; 2011, N 30, ст. 4590; N 49, ст. 7025; 2012, N 31, ст. 4322; 2013, N 49, ст. 6339; 2014, N 26, ст. 3366; N 30, ст. 4255; 2015, N 29, ст. 4359).#❝

_______________