Analyse van de levensduur van reactoren

De normale bedrijfstijd op lange termijn van een reactor onder nominale belasting is de levensduur van de reactor. De levensduur van de reactor wordt bepaald door het materiaal. Er zijn twee hoofdtypen materialen die worden gebruikt om reactoren te produceren: metalen materialen en isolatiematerialen. Metalen materialen zijn bestand tegen hoge temperaturen, terwijl isolatiematerialen geleidelijk hun oorspronkelijke mechanische en isolatie-eigenschappen verliezen onder hoge temperaturen, elektrische velden en magnetische velden, zoals broos worden, mechanische sterkte verminderen en elektrische storing. Dit geleidelijke proces is de veroudering van isolatiematerialen. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de mechanische en isolatie-eigenschappen van het isolatiemateriaal verzwakken; hoe hoger het vochtgehalte van isolatiematerialen, hoe sneller ze verouderen. Het isolatiemateriaal in de reactor moet bestand zijn tegen de belastingen die worden gegenereerd door de werking van de reactor en de effecten van de omgeving. De totale hoeveelheid, sterkte en duur van deze belastingen bepalen de levensduur van het isolatiemateriaal.
Deze belastingen omvatten thermische, mechanische en elektrische eigenschappen, evenals temperatuur, chemische vervuiling, stof en verschillende stralingen uit de omgeving. Door thermische effecten kunnen chemische veranderingen optreden, zoals kettingbreuk, scheidingsreacties en cross-linking reacties in de moleculaire structuur van isolatiematerialen; Aan de andere kant treedt mechanische compressiefalen op vanwege het significante verschil in thermische uitzettingscoëfficiënten tussen metalen draden en aangrenzende isolatiematerialen.
De mechanische belastingen die worden veroorzaakt door het wisselende magnetische veld dat wordt gegenereerd door de werking van de reactor, omvatten druk, spanning, rekken, trillingen, enz. Wanneer de mechanische spanning hoger is dan de kritische waarde, zal het isolatiemateriaal breken. De belangrijkste factoren die de reactor in de omgeving kunnen beschadigen, zijn hoge temperaturen en vochtigheid; Vervolgens zijn er sterke blootstelling aan licht, stof, fijn zand, rook, enz.; Daarnaast is er de invloed van organismen zoals schimmels en bacteriën, evenals de invasie van sommige dieren zoals termieten. Vooral onder buitenomstandigheden kan ultraviolette straling de veroudering van organische polymeerisolatiematerialen versnellen.
Wanneer de reactor in werking is, wordt de levensduur beïnvloed door verschillende belastingen en omgevingen die hierboven zijn genoemd, waarvan de thermische belasting en omgeving de grootste impact hebben. Omdat, terwijl voldoende mechanische en elektrische eigenschappen worden behouden, de thermische stabiliteit van de temperatuurstijging van de reactorwikkeling als een van de belangrijkste prestatie-indicatoren wordt beschouwd. Daarom worden de werktemperatuurstijgingslimieten voor reactoren die isolatiematerialen met verschillende temperatuurweerstandsniveaus gebruiken, gespecificeerd in de IEC en gerelateerde nationale normen, zoals weergegeven in de tabel. Wanneer de temperatuurstijging hoog is, neemt de warmtestroomintensiteit tijdens de werking van de reactor toe en is deze meestal ongelijkmatig, en neemt het verschil tussen de gemiddelde temperatuur en de warmste punttemperatuur ook toe.
Wanneer een reactor in werking is, dient de wikkeling ervan als zowel een thermisch medium als een warmtebron, en de temperatuur ervan volgt over het algemeen een bepaalde curveverdeling in de ruimte. Op deze manier is er een onderscheid tussen de temperatuurstijging op het warmste punt en de gemiddelde temperatuurstijging. De temperatuurstijgingslimiet van de reactorwikkeling is gebaseerd op de temperatuurstijging op het warmste punt, en de gemiddelde temperatuurstijging is een belangrijke indicator voor het evalueren van de rationaliteit en economische prestaties van het ontwerp. Er is een zekere regelmaat tussen de gemiddelde temperatuurstijging en de temperatuurstijging op het warmste punt. De thermische levensduur en isolatieschade van de isolatie van de reactorwikkeling worden bepaald door de temperatuurstijging op het warmste punt van de wikkeling. Het wordt niet bepaald door de gemiddelde temperatuurstijging. De levensduur van droge-type luchtkernreactoren wordt berekend op basis van de levensduurwet van Montsingey. In de bovenstaande formule is T de levensduur van het isolatiemateriaal; A is een constante (bepaald op basis van het temperatuurweerstandsniveau van het isolatiemateriaal dat in de reactor wordt gebruikt); θ is een constante, ongeveer 0.88; θ is de werkelijke werktemperatuur van het isolatiemateriaal. Voor de semi-logaritme θ=f (lnT) van de levensduurwet van Monteschinger wordt een rechte lijn verkregen met een richtingsconstante (-1/ ), zoals weergegeven in de afbeelding. Dit is de functionele relatie tussen de levensduur van de wikkeling (warmteweerstandsniveaus A, B en H van de wikkeling) en de werktemperatuur van de wikkeling.
Elk isolatiemateriaal heeft een vaste temperatuurveranderingswaarde. Gedurende een bepaalde statistische periode, als de warmste punttemperatuur van de reactorwikkeling lager is dan de maximaal toegestane temperatuur van het gebruikte isolatiemateriaal, zal het isolatiemateriaal langzaam verouderen en zal de levensduur ervan worden verlengd. Integendeel, de veroudering van de isolatie versnelt en de levensduur wordt korter. Voor de gehele levensduur van de reactor vormt de verlenging of verkorting van deze isolatielevensduur een compensatie voor de levensduur. De temperatuurveranderingswaarde die de levensduur van elk isolatiemateriaal met de helft of het dubbele verkort, is vast en onveranderd. De temperatuurveranderingswaarde is 8 graden voor klasse A, 8-10 graden voor klasse B en 12 graden voor klasse H. Vanwege de Δ θ=8 graad van het A-niveau. Daarom staat de Montessori-levensduurwet ook bekend als de 8-gradenwet en wordt de H-klasse over het algemeen de 12-gradenwet genoemd.
Samenvattend heeft elk isolatiemateriaal zijn eigen maximale isolatietemperatuurtolerantie. Wanneer de warmste punttemperatuur van de reactorwikkeling de absolute maximumtemperatuur overschrijdt, zal het isolatiemateriaal snel carboniseren en zijn isolatie- en mechanische eigenschappen verliezen. Daarom is het noodzakelijk om, als de reactor vaak onder overbelasting werkt, bij het bestellen contact op te nemen met de fabrikant en rekening te houden met de werkstatus van frequente overbelasting tijdens het ontwerp om de benodigde levensduur van de reactor te garanderen.