Analisis Umur Layanan Reaktor

Waktu operasi normal jangka panjang reaktor di bawah beban terukur adalah masa pakai reaktor. Masa pakai reaktor ditentukan oleh material. Ada dua jenis material utama yang digunakan untuk membuat reaktor: material logam dan material insulasi. Material logam tahan terhadap suhu tinggi, sedangkan material insulasi secara bertahap kehilangan sifat mekanis dan insulasi aslinya di bawah suhu tinggi, medan listrik, dan medan magnet, seperti menjadi getas, mengurangi kekuatan mekanis, dan kerusakan listrik. Proses bertahap ini adalah penuaan material insulasi. Semakin tinggi suhu, semakin cepat sifat mekanis dan insulasi material insulasi melemah; Semakin tinggi kadar air material insulasi, semakin cepat pula penuaannya. Material insulasi di dalam reaktor harus menahan beban yang dihasilkan oleh pengoperasian reaktor dan pengaruh lingkungan sekitarnya. Jumlah total, kekuatan, dan durasi beban ini menentukan masa pakai material insulasi.
Beban-beban ini meliputi sifat termal, mekanik, dan listrik, serta suhu, polusi kimia, debu, dan berbagai radiasi dari lingkungan sekitar. Akibat efek termal, perubahan kimia dapat terjadi, seperti putusnya rantai, reaksi pemisahan, dan reaksi ikatan silang dalam struktur molekul bahan isolasi; Di sisi lain, kegagalan kompresi mekanis terjadi karena perbedaan yang signifikan dalam koefisien ekspansi termal antara kawat logam dan bahan isolasi yang berdekatan.
Beban mekanis yang disebabkan oleh medan magnet bolak-balik yang dihasilkan oleh pengoperasian reaktor meliputi tekanan, tegangan, peregangan, getaran, dll. Ketika tegangan mekanis lebih tinggi dari nilai kritis, bahan isolasi akan patah. Faktor paling signifikan yang dapat merusak reaktor di lingkungan sekitar adalah suhu dan kelembaban yang tinggi; Berikutnya adalah paparan cahaya yang kuat, debu, pasir halus, asap, dll; Selain itu, ada pengaruh organisme seperti jamur dan bakteri, serta invasi beberapa hewan seperti rayap. Terutama dalam kondisi luar ruangan, radiasi ultraviolet dapat mempercepat penuaan bahan isolasi polimer organik.
Ketika reaktor sedang beroperasi, masa pakainya dipengaruhi oleh berbagai beban dan lingkungan yang disebutkan di atas, di antaranya beban termal dan lingkungan memiliki dampak terbesar. Karena, sambil mempertahankan karakteristik mekanis dan listrik yang memadai, kenaikan suhu stabilitas termal dari belitan reaktor dianggap sebagai salah satu indikator kinerjanya yang paling penting. Oleh karena itu, batas kenaikan suhu kerja untuk reaktor yang menggunakan bahan insulasi dengan tingkat ketahanan suhu yang berbeda ditentukan dalam IEC dan standar nasional terkait, seperti yang ditunjukkan pada tabel. Ketika kenaikan suhu tinggi, intensitas fluks panas selama pengoperasian reaktor meningkat dan cenderung tidak merata, dan perbedaan antara suhu rata-rata dan suhu titik terpanas juga meningkat.
Ketika reaktor sedang beroperasi, lilitannya berfungsi sebagai media termal dan sumber panas, dan suhunya umumnya mengikuti distribusi kurva tertentu di ruang angkasa. Dengan cara ini, terdapat perbedaan antara kenaikan suhu titik terpanas dan kenaikan suhu rata-rata. Batas kenaikan suhu lilitan reaktor didasarkan pada kenaikan suhu titik terpanasnya, dan kenaikan suhu rata-rata merupakan indikator penting untuk mengevaluasi rasionalitas dan kinerja ekonomis dari desain. Terdapat keteraturan tertentu antara kenaikan suhu rata-rata dan kenaikan suhu titik terpanas. Masa pakai termal dan kerusakan isolasi dari isolasi lilitan reaktor ditentukan oleh kenaikan suhu titik terpanas lilitan. Hal ini tidak ditentukan oleh kenaikan suhu rata-rata. Masa pakai reaktor inti udara tipe kering dihitung berdasarkan hukum masa pakai Montsingey. Dalam rumus di atas, T adalah masa pakai bahan isolasi; A adalah konstanta (ditentukan berdasarkan tingkat ketahanan suhu bahan isolasi yang digunakan dalam reaktor); θ adalah konstanta, sekitar 0.88; θ adalah suhu kerja aktual bahan isolasi. Untuk semi logaritma θ=f (lnT) dari hukum waktu hidup Monteschinger, diperoleh garis lurus yang memuat konstanta arah (-1/ ), seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini adalah hubungan fungsional antara waktu hidup lilitan (tingkat ketahanan panas lilitan A, B, dan H) dan suhu kerja lilitan.
Setiap bahan isolasi memiliki nilai perubahan suhu yang tetap. Selama periode statistik tertentu, jika suhu titik terpanas lilitan reaktor lebih rendah dari suhu maksimum yang dibolehkan dari bahan isolasi yang digunakan, bahan isolasi akan menua secara perlahan dan masa pakainya akan diperpanjang. Sebaliknya, penuaan isolasi semakin cepat dan masa pakainya semakin pendek. Untuk seluruh masa pakai reaktor, perpanjangan atau pemendekan masa pakai isolasi ini merupakan kompensasi untuk masa pakai tersebut. Nilai perubahan suhu yang mengurangi masa pakai setiap bahan isolasi hingga setengah atau dua kali lipat adalah tetap dan tidak berubah. Nilai perubahan suhu adalah 8 derajat untuk Kelas A, 8-10 derajat untuk Kelas B, dan 12 derajat untuk Kelas H. Karena Δ θ=8 derajat A-level. Oleh karena itu, hukum masa pakai Montessori juga dikenal sebagai hukum 8 derajat, dan kelas H secara umum disebut sebagai hukum 12 derajat.
Singkatnya, setiap bahan insulasi memiliki toleransi suhu insulasi maksimumnya sendiri. Ketika suhu titik terpanas dari lilitan reaktor melebihi suhu maksimum absolut, bahan insulasi akan cepat terkarbonisasi dan kehilangan sifat insulasi dan mekanisnya. Oleh karena itu, jika reaktor sering beroperasi di bawah beban berlebih, perlu berkonsultasi dengan produsen selama pemesanan dan mempertimbangkan kondisi kerja beban berlebih yang sering terjadi selama desain untuk memastikan masa operasi reaktor yang diperlukan.