Корейские исследователи оценили риск разрыва трубопроводов АЭС с помощью вероятностного анализа

Исследователи Сеульского национального университета науки и технологий (Seoul National University of Science and Technology) недавно предложили метод анализа чувствительности на основе вероятностной механики разрушения для оценки частоты разрыва трубопроводов системы главного циркуляционного контура АЭС. Данный метод позволяет анализировать влияние неопределённостей и допущений моделирования на прогнозируемые результаты, помогая инженерам отличать события с крайне низкой вероятностью от относительно более вероятных сценариев отказов.

На атомных электростанциях система трубопроводов главного циркуляционного контура выполняет важную функцию поддержания структурной целостности при нормальных условиях работы реактора. Разрыв трубопровода может привести к аварии с потерей теплоносителя, поэтому данная система на протяжении длительного времени включена в приоритетную область проектирования безопасности и оценки АЭС. В традиционных проектах двухсторонний разрыв главного трубопровода максимального диаметра обычно рассматривается как ключевая проектная авария, однако вероятность возникновения такой аварии с крупной течью крайне низка. Оценивая частоту различных сценариев разрыва, инженеры могут более точно определять фактический риск и оптимизировать распределение ресурсов безопасности.

Ранее в отрасли в основном применялись детерминистический метод “течь перед разрушением” (LBB), а также статистические методы, основанные на опыте эксплуатации, для оценки частоты разрыва трубопроводов. Однако эти методы не позволяют в полной мере отразить механизмы деградации и количественно оценить влияние отдельных параметров на результат.

Для восполнения указанных недостатков исследовательская группа под руководством профессора Хо Нам Су (Nam-Su Huh) с факультета машиностроения и системотехники Сеульского национального университета науки и технологий применила методы вероятностной механики разрушения для изучения поведения разрушения трубопроводных систем АЭС Республики Корея. Хо Нам Су отметил, что вероятностная механика разрушения позволяет оценивать частоту разрыва трубопроводов с учётом случайности поведения материалов, деградации с течением времени, условий нагружения и эффективности контроля. Результаты исследования были опубликованы в онлайн-режиме 1 июля 2026 года и будут размещены в части B 197-го тома журнала Engineering Failure Analysis, выпуск которого запланирован на 1 ноября 2026 года.

Исследовательская группа использовала программу xLPR (extremely Low Probability of Rupture) для проведения оценки и выбрала в качестве объектов две трубопроводные системы на одной из АЭС Республики Корея, прошедшие сертификацию по методу LBB: трубопровод SC и буферное сопло. Сначала исследователи создали базовый сценарий с фиксированными параметрами в качестве эталона для анализа чувствительности и смоделировали 80-летний период эксплуатации АЭС, установив стресс-коррозионное растрескивание (SCC) в качестве единственного механизма деградации.

На этой основе группа дополнительно проанализировала влияние таких факторов, как сварочные остаточные напряжения (WRS), скорость роста трещины (CGR), ремонт сварным наплавлением (WOL) и эффективность контроля, на прогнозируемую частоту разрыва. Результаты показали, что влияние различных параметров на частоту разрыва существенно различается. Среди них сварочные остаточные напряжения являются наиболее влиятельным параметром: при использовании кривой WRS с 95-м процентилем прогнозируемая частота разрыва трубопровода SC значительно снижается по сравнению с базовым сценарием. Скорость роста трещины также оказывает важное влияние на результаты.

Исследование также показало, что во всех анализируемых сценариях разрыв буферного сопла не происходил; при анализе ремонта сварным наплавлением разрыв также не наблюдался ни в одной из двух трубопроводных систем. Периодические проверки позволяют снизить прогнозируемую частоту разрыва на несколько порядков, что свидетельствует о важной роли мер контроля в управлении рисками.

Хо Нам Су отметил, что вероятностная методология помогает инженерам выявлять ключевые факторы, определяющие прогнозируемое поведение разрушения, и обеспечивает более надёжную техническую основу для проектирования и оценки безопасности АЭС. В долгосрочной перспективе данное исследование может поддержать применение риск-ориентированных подходов для обеспечения безопасности и управления как действующих стареющих, так и новых атомных электростанций.