A Paksi Atomerőmű további üzemidő-hosszabbítása lehetőségének vizsgálataiban fontos szerepet játszanak a sok szempont elemzésén alapuló szerkezetintegritási számítások
A Diszlokációk a mérnöki gyakorlatban munkacsoport – amely az MTA Műszaki Tudományok Osztálya Anyagtudományi és Technológiai Tudományos Bizottsága keretében működik – ez évi második ülését március 2-án, hétfőn tartotta. Az ülés fő napirendi pontját Fekete Tamás, a HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont csoportvezetője, Nagyméretű energetikai nyomástartó rendszerek szerkezetintegritási elemzéseinek holisztikus koncepciója című előadása jelentette. A témakör számos, szakmailag érdekes kérdését érintő előadást élénk szakmai konzultáció követte.
Az előadás videófelvétele az alábbi linken érhető el:
Fekete Tamás előadása – 2026-3-2.mp4
A munkacsoport ülésén még a következő napirendek témáit is érintettük:
2). A műszaki egyetemi tananyagok mesterséges intelligencia alapú kidolgozásával kapcsolatos munka előrehaladásának áttekintése.
Erre vonatkozóan írásos előterjesztés készül a március végi értekezletre, amelyet az értekezlet előtt megküldünk.
3). Tájékoztató az Orován Egon és Polányi Mihály munkásságának ápolása céljából létrejött al-munkacsoport munkájának előrehaladásról.
Erre vonatkozóan Dobránszky János tartott egy rövid beszámolót az eddigi adatgyűjtés eredményéről, és jelezte, hogy a következő értekezletre elkészít egy írásos javaslatot.
Az ezeket a napirendi pontokat érintő témákban közvetlenül Dobránszky Jánosnál, a munkacsoport titkáránál lehet érdeklődni.
Fekete Tamás szakmai önéletrajzát és előadásának összefoglalóját az alábbiakban olvashatják.
Fekete Tamás
HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont,
H-1121 Budapest,
Konkoly-Thege Miklós út 29–33.
Fekete Tamás 1992-ben csatlakozott a HUN-REN Energiakutató Központ jogelődjéhez, az MTA KFKI Atomenergia Kutatóintézethez, ahol nagyméretű atomerőművi főberendezéseket biztonsági szempontból kiemelten érintő üzemzavari eseményeknek, az igen gyors, biztonsági kényszerhűtés által kiváltott nyomás alatti hőütés (angolul Pressurized Thermal Shock PTS) számításaival foglalkozott. Az energetikai nagyberendezések PTS-elemzései céljukban és felépítésükben nagymértékben hasonlítanak az autóiparban elterjedt törésszimulációkhoz, csak a PTS-számítások mindig a feltételezett üzemzavarok idején várható, komplex, termomechanikai terheléseket követik, továbbá a berendezések méreteiből és a szerkezeti anyagok öregedéséből származó rideg viselkedésre való hajlamuk miatt már a kezdetektől fogva figyelembe vették a törésmechanikai szempontokat is. A PTS-elemzésekből nőttek ki az energetikai nagyberendezések biztonságát a teljes életcikluson követő, szerkezetintegritási elemzések.
Fekete Tamás az utóbbi három évtizedben számos, ipari PTS-projektet vezetett.
Két évtizede foglalkozik a nagyméretű erőművi főberendezések szerkezetintegritási számításainak alapját képező módszertan továbbfejlesztésével. Ennek legfontosabb eredménye egy, a modern, kontinuum termodinamikára alapozott módszertani keretrendszer.
Eredményeit nemzetközi folyóiratokban és nemzetközi konferenciákon ismertette.
Fekete Tamás előadásának összefoglalója
Az előadás címe: Nagyméretű energetikai nyomástartó rendszerek szerkezetintegritási elemzéseinek holisztikus koncepciója
A villamosenergia-ipar hatékony, az élő környezetet kímélő és biztonságos működtetése korunk civilizációjának egyik égető problémája, amelyre a műszaki tudományok képviselőinek mielőbb megoldást kell találniuk. Az utóbbi két évtizedben igen gyors ütemben terjedő időjárásfüggő energiatermelés mértéke – mint a nap- és a szélenergián alapuló létesítmények teljesítménye – lényegében vezérelhetetlen, és ez a helyzet várhatóan rövid és közepes időtávon fenn fog állni. A villamosenergia hálózat stabilitásának biztosításában kiemelt szerepet játszanak az atomerőművek, melyek túlnyomórészt a nyomott vizes reaktor technológiájára épülnek. E technológia lényege az, hogy a megfelelő magokból hasadási folyamatok eredményeként kiszabaduló neutronok vízben történő fékezésén alapuló hőtermelés nagy nyomáson, 12–17 MPa, és meglehetősen nagy hőmérsékleten, 300–350 °C, tartott, igen nagy méretű nyomástartó rendszerekben zajlik.
Ezek a rendszerek mind az üzemeltetés és a védelmi rendszer működése, mind az emberi élet védelme és az egyéb élő környezet biztonsága szempontjából létfontosságúak. A ma üzemelő atomerőművi blokkok túlnyomó részét legalább 4–5 évtizede tervezték – a biztonságvezérelt tervezési filozófia szellemében – korlátozott élettartamra, a működési/üzemeltetési és biztonsági szabályzatok akkori elvárásainak megfelelően, a tudományos és szakmai ismeretek akkortájt elfogadott szintjén.
Az atomerőművi blokkok eddigi generációinak működtetése során szerzett tapasztalatok azt mutatták, hogy a nagy méretű nyomástartó rendszerek biztonságos élettartamát nem önmagában a hosszú idejű üzemeltetés hatására bekövetkező öregedés, hanem az öregedés, a szerkezeti anyagok hibái és az extrém túlterhelésekkel szembeni tűrőképesség együttesen határozza meg. Az ilyesfajta élettartam-vizsgálatokra dolgozták ki a technológiai üzemzavarokat törésmechanikai elemzésekkel követő szerkezetintegritási számításokat, amelyek a hőtranszport-, a termomechanikai szilárdsági és a törésmechanikai elméletek gyengén csatolt rendszeréből képzett sémákra épülnek. A számításokat megalapozó diszciplináris modellek nagyrészt a termodinamika és a kontinuummechanika 19. század végén, a törésmechanika a 20. század közepe táján kidolgozott elméleti ismereteire épülnek, amelyek felett, az újabb ismeretek birtokában, mára eljárt az idő.
A nagyméretű nyomástartó rendszerek jövőbeli szerkezetintegritási számításaihoz az utóbbi években megtörtént egy új – holisztikus koncepción alapuló – módszertani keretrendszer kifejlesztése. Az új módszertan az általános filozófiára, az általános rendszerelméletre, a modern, nemegyensúlyi termomechanikára és az abba integrált törésmechanikai elméletre, a „törésmechanika nemlineáris mezőelméletére” épül. A módszertan fejlesztése során kiemelt figyelmet kapott az, hogy az új elméleti keretrendszer visszafelé kompatibilis legyen a régi módszertan alapját képező elméleti modellekkel, azaz olyan általánosításokat tartalmazzon, ami a régi modellek érvényességi tartományán belül azokkal összeegyeztethető eredményekre vezet. Ehhez egy ősrégi – és mégis új –, a filozófia magvát képező tudásszerzési módszernek, az analitikus módszernek, a mai korba adaptált változatát használtuk. Az analitikus módszer gyökerei az ókorba, az antik görög filozófia megalkotása előtti időkbe nyúlnak vissza. A filozófiát Platón éppen az analitikus módszer írásba foglalásával teremtette meg. Az analitikus módszer – néhány éve kidolgozott – modern változata absztrakt szinten modellezi és támogatja a holisztikus rendszerszemléletet, ezért adekvát elméletfejlesztési módszernek tekinthető, ami nem mondható el a ma általánosan használt hipotetikus-deduktív módszerről.
Az új koncepción alapuló keretrendszer egyfelől termodinamikai kontextusba helyezi a törésmechanikát – bevezetve az inhomogén anyagokra is érvényes, tehát nem útfüggetlen (!), J-integrált –, megteremtve annak lehetőségét, hogy a nagyméretű, jelentős igénybevételt okozó technológiai paraméterekkel működtetett nyomástartó rendszerek jövőbeli szerkezetintegritási számításaiba integrálják a komplex, termodinamikailag konzisztens öregedési, károsodási és törési modelleket. Ezek az újítások, az előzetes várakozások szerint, közepes időtávon jelentősen növelni fogják az elemzések megbízhatóságát, támogatva ezzel az atomerőművi blokkok élettartamának meghosszabbítását a hosszú élettartamok – várhatóan a ≈ 80–100 üzemév – tartományába.