Las tensiones por presión son tensiones inducidas en recipientes que contienen materiales presurizados. La carga es proporcionada por la misma fuerza que produce la presión . Las tensiones térmicas existen siempre que hay gradientes de temperatura en un material. Diferentes temperaturas producen diferentes expansiones y someten los materiales a tensiones internas. Este tipo de tensión es particularmente notable en los mecanismos que operan a altas temperaturas que son enfriados por un fluido frío. Estas tensiones pueden estar compuestas por tensión de tracción , que es tensión que surge de fuerzas que actúan en direcciones opuestas que tienden a separar un material, y tensión de compresión, que es la tensión que surge de las fuerzas que actúan en direcciones opuestas que tienden a juntar un material. Estas tensiones, de naturaleza cíclica, pueden provocar fallas por fatiga de los materiales.
La vasija de presión del reactor y las tuberías, por el contrario, están sujetas a grandes variaciones de carga, pero la frecuencia del ciclo es baja; por lo tanto, la alta ductilidad es el requisito principal para el acero. En algunos casos, se utilizan mangas térmicas, como boquillas de pulverización y líneas de compensación, para minimizar las tensiones térmicas. Los límites de la tasa de calentamiento y enfriamiento se basan en el impacto en la vida de fatiga futura de la planta. Los límites de calentamiento y enfriamiento aseguran que la vida de fatiga de la planta sea igual o mayor que la vida operativa de la planta. Además, las modificaciones del diseño de la planta incluyen, por ejemplo, el calentamiento de los tanques o sumideros de agua del Sistema de enfriamiento del núcleo de emergencia (ECCS) para reducir la diferencia de temperatura entre el agua inyectada y el material de RPV.
Un problema de seguridad que es un problema a largo plazo provocado por el envejecimiento de las instalaciones nucleares es el choque térmico presurizado (STP) . PTS es el impacto experimentado por un recipiente de paredes gruesas debido a las tensiones combinadas de un cambio rápido de temperatura y / o presión.
Referencia especial: Informe de estado del recipiente a presión del reactor, NRC de EE. UU. NUREG-1511. Oficina de Regulación de Reactores Nucleares Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU., Washington, 1994.
Límites de presión y temperatura (P / T)
Los límites de presión y temperatura (P / T) son curvas límite definidas en la especificación técnica de la planta. Cada curva de límite P / T define una región aceptable para el funcionamiento normal. 10 CFR 50, Apéndice G, requiere el establecimiento de límites P / T para los requisitos específicos de tenacidad a la fractura del material de los materiales límite de presión. Los límites de PT se derivan sobre la base de análisis de mecánica de fractura elástica lineal (LEFM). En estos análisis, la temperatura mínima necesaria para asegurar márgenes adecuados contra la falla del RPV se determina en función de la presión.
Los P / T se basan en las limitaciones de tensión de la cabeza y la vasija del reactor y la necesidad de evitar la rotura por fragilidad de la vasija y la cabeza del reactor. El uso habitual de las curvas es una guía operativa durante las maniobras de calentamiento o enfriamiento, cuando se monitorean las indicaciones de presión y temperatura y se comparan con la curva aplicable para determinar que la operación está dentro de la región permitida. Las curvas utilizadas por las operaciones también incorporan error instrumental para garantizar un margen de seguridad adecuado. Debido a los efectos debilitantes de la irradiación de neutrones, la curva MPT se desplazará hacia la derecha durante la vida útil del núcleo para explicar el aumento de la fragilidad o la disminución de la ductilidad.
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