Petr Vokáč a Lubomír Junek ze Skupiny ÚJV si na Floridě převzali prestižní cenu amerického Institutu pro výzkum elektrické energie EPRI. Ocenění do České republiky putuje za dvě technologické inovace pro provoz jaderných elektráren: nový počítačový model MAAP5 a zavedení nové metody oprav svarových spojů Weld Overlay.
Ing. Petr Vokáč s týmem oddělení Těžkých havárií z ÚJV Řež (dříve Ústav jaderného výzkumu) se společně s maďarskou jadernou elektrárnou Pakš podíleli na adaptaci programu MAAP5 (Modular Accident Analysis Program, verze 5) pro modelování průběhu těžkých havárií reaktorů typu VVER. Jeho vhodným použitím je možné dosáhnout zvýšení bezpečnosti provozu a snížení provozních nákladů jaderných bloků.
„Modelování a analýzám těžkých havárií lehkovodních reaktorů se v ÚJV Řež věnujeme už téměř třicet let. Za tu dobu se nám podařilo nashromáždit velké množství zkušeností a dat. Nová verze programu MAAP5 (Modular Accident Analysis Program) umožňuje provozovatelům stávajících i nově budovaných jaderných bloků VVER 440 a VVER 1000 lépe a rychleji navrhovat opatření pro zajištění bezpečnosti elektráren pro případ těžké havárie,“ uvedl Vokáč.
Ing. Lubomír Junek, Ph.D., ředitel Ústavu aplikované mechaniky Brno, si v USA za svůj tým převzal cenu za zavedení a kvalifikaci nové technologie oprav svarových spojů, tzv. Weld Overlay (WOL) pro jaderné elektrárny. Metoda WOL představuje způsob opravy svarových spojů postupným navařováním vrstev. „Metoda umožňuje překrytí svaru potrubí bez nutnosti řezání a lze ji využít pro opravy heterogenních spojů v náročném prostředí primárního okruhu a parogenerátoru. Používá se v USA a ve světě ji zatím zvládlo jen několik málo společností,“ upřesňuje Junek. Součástí projektu bylo také zavedení postupu WOL do české legislativy a vytvoření normativů pro návrh, aplikaci a kontroly svarů během výroby a provozu energetických zařízení. Metodu následně převzala do provozní praxe společnost ČEZ, konkrétně ČEZ ENERGOSERVIS, který bude tuto metodu aplikovat pomocí svařovacího automatu se speciální navařovací hlavicí.
Skupina ÚJV, součást Skupiny ČEZ, nebodovala na cenách EPRI poprvé. V roce 2017 Institut ocenil dlouholetou práci Zkušební laboratoře oddělení Radiační chemie a kvalifikace v oblasti řízeného stárnutí kabelů, cenu převzal Vít Plaček. Společnosti ze Skupiny ÚJV porotu oslovují především tím, že teoretické poznatky úspěšně aplikují v reálných provozech elektráren.
Společnost ČEZ je členem jaderného sektoru EPRI od roku 2011. V rámci tohoto členství získaly přístup ke znalostem EPRI i společnosti Skupiny ÚJV, které poskytují pro ČEZ technickou podporu. ÚJV Řež, Centrum výzkumu Řež, VZÚ Plzeň a Ústav aplikované mechaniky Brno (Skupina ÚJV), tak mohou využívat řady patentů a poznatků, které EPRI svým členům nabízí.
O EPRI
Nezávislá americká organizace pro výzkum energetiky a životního prostředí Electric Power Research Institute (EPRI) byla založena v roce 1973 jako neziskový subjekt a nástroj pro realizaci sdíleného výzkumu elektrárenských společností. Na práci EPRI se podílí vědci, inženýři, odborníci z akademické sféry i průmyslu. Hlavním přínosem organizace je široké sdílení a aplikace informací a poznatků souvisejících s výrobou elektřiny, včetně otázek bezpečnosti, spolehlivosti, efektivity, cenové dostupnosti, zdraví a životního prostředí. Členové EPRI zajišťují přibližně 90 procent výroby a dodávek elektřiny ve Spojených státech a mezinárodně se na její činnosti podílí více než 1000 organizací ze třiceti zemí. Aktivity EPRI se soustřeďují do čtyř oblastí: jaderná energetika, klasická energetika a obnovitelné zdroje, ochrana životního prostředí a přenosové a distribuční sítě. Jaderný sektor EPRI je členěn do deseti podprogramů, které pokrývají většinu provozních aspektů jaderných elektráren a částečně i problematiku výstavby nových jaderných zdrojů.
Bezpečnostní analýzy ÚJV Řež a program MAAP5
ÚJV Řež a. s., mateřská společnost Skupiny ÚJV, je zaměřena především na podporu bezpečného a efektivního provozu energetických zdrojů - zejména jaderných - palivový cyklus, služby při nakládání s radioaktivními odpady a projektování, včetně souvisejících inženýrských činností.
Modelování a analýzám těžkých havárií lehkovodních reaktorů se v Řeži věnují už téměř třicet let. Za tuto dobu se podařilo nashromáždit velké množství zkušeností a sestavit kvalitní vstupní modely pro běžně používané programy simulace průběhu těžkých havárií elektráren provozovaných v České republice. V ÚJV Řež pracují zejména s univerzálním simulačním programem MELCOR, který ovšem vyžaduje náročnou a vysoce odbornou definici vstupních modelů a proto je vhodný hlavně pro výzkumné organizace a technickou podporu jaderného dozoru.
Pro větší uplatnění programových simulací havárií v provozním prostředí byl pro EPRI na přelomu století vyvinut (firmou Fauske & Associates, LLC.) program MAAP - Modular Accident Analysis Program. Program je poskytován s úpravami pro požadovaný typ reaktoru. Koncoví uživatelé – provozovatelé jaderných elektráren - si pak ve vstupních datech pouze nastaví hodnoty parametrů specifických pro konkrétní simulovaný blok jaderné elektrárny a definují havarijní scénář.
Starší verze programu (MAAP4) byla používána v Řeži v rámci projektů PHARE ve verzi pro reaktory VVER-440. Zkušenosti, získané s MAAP4 a expertní znalost programu MELCOR byly v ÚJV Řež využity právě při práci na vývoji nové verze MAAP5 pro reaktory typu VVER. Přínosem ÚJV Řež bylo srovnávání výsledků vývojové verze programu MAAP5 na vybraných havarijních scénářích pro bloky typu VVER-440/213. V první fázi šlo o porovnání s archivovanými výsledky programu MAAP4 a poté s výsledky aktuálních výpočtů, získaných pomocí programu MELCOR. Porovnání s výsledky programu MELCOR bylo několikrát opakováno, vždy s novější vývojovou verzí programu MAAP5. Získané výpočty umožnily vývojářům efektivně odladit a v plánované době dokončit finální verzi programu MAAP5 pro využití v provozu jaderných bloků VVER. Program najde uplatnění zejména v oblasti zvýšení bezpečnosti provozu a modernizaci postupů a pokynů pro zvládání havarijních stavů na jaderných elektrárnách typu VVER.
Pro úspěch projektu byla zásadní spolupráce ÚJV Řež, ČEZ a maďarské jaderné elektrárny Pakš (Paksi Atomerőmű Zrt), která provozuje bloky typu VVER-440/213 a plánuje výstavbu bloků VVER-1200. Z maďarské strany se jednalo především o zajištění klíčových technických detailů provozovaných i projektovaných bloků a relevantních experimentálních dat. Odborníci z JE Pakš se, společně s ÚJV Řež, rovněž účastnili testování vývojových verzí programu.
ÚAM Brno a zavedení metody WELD OVERLAY do praxe v ČR
Ústav aplikované mechaniky Brno, s.r.o., (ÚAM Brno), člen Skupiny ÚJV, který letos slaví 60 let od svého založení, se zaměřuje hlavně na řešení provozních problémů složitých průmyslových a konstrukčních celků, které přesahují běžné znalosti a možnosti projektantů a konstruktérů.
V rámci zpřístupněné dokumentace EPRI si odborníci z ÚAM Brno měli možnost vybrat zajímavé náměty pro aplikaci v podmínkách provozu elektráren ČEZ. Jedním ze zvolených témat byl i přenos uplatnění technologie oprav svarových spojů tzv. Weld Overlay (WOL). Tato metoda umožňuje překrytí svaru potrubí bez nutnosti řezání a lze ji využít pro opravy spojů, zejména heterogenních, v náročném prostředí jaderných elektráren.
Projekt byl v několika etapách realizován od roku 2012. Jeho součástí byly nejen praktické testy a provozní zkoušky spolehlivosti metody, ale také vytvoření a akceptace normativních dokumentů, které umožnily technologii začlenit do české národní legislativy. Metoda WOL byla na základě úspěšných aplikací v roce 2018 začleněna do Normativně technické dokumentace A.S.I. pro navrhování a provozování zařízení jaderných elektráren typu VVER a stala se dalším prvkem v oblasti zvyšování bezpečnosti provozu jaderných elektráren.
