Rolls-Royce: průkopník v jaderném SKŘ (Systémy kontroly a řízení)

Již od počátku komerční výroby energie z jaderných zdrojů je společnost Rolls-Royce průkopníkem ve vývoji vysoce výkonných a spolehlivých technologií pro řídící a bezpečnostní systémy s velmi dlouhým životním cyklem. Již více než 50 let společnost Rolls-Royce navrhuje, vyrábí, instaluje a udržuje špičková řešení pro bezpečnostní SKŘ a přispívá k bezpečnému provozu více než 150 jaderných bloků po celém světě. To zahrnuje všechny bloky ve Francii, více než 40 bloků v Číně a reaktory VVER ve střední a západní Evropě (Dukovany, Mochovce, Loviisa aj.).

Díky půl století zkušeností v dané oblasti vyvinula společnost Rolls-Royce kompletní řadu vlastních analogových a digitálních bezpečnostních systémů SKŘ, návazně polní instrumentaci pro měření fyzikálních veličin (tlak, teplota, koncentrace bóru, intenzita neutronového toku) a především řešení dlouhodobé podpory provozovatelů jaderných zařízení v průběhu celého životního cyklu. Společnost zaměstnává více než 550 lidí ve Francii (Grenoble), Číně (Peking a Shenzhen) a České republice (Praha).

Ohlédnutí se po 15 letech provozu bezpečnostních systémů SKŘ Spinline^®

V roce 2000 byl v Dukovanech zahájen devítiletý program modernizace SKŘ, jehož cílem byla náhrada původních bezpečnostních analogových systémů SKŘ novými digitálními systémy SKŘ, s použitím moderní bezpečnostní platformy Rolls-Royce, Spinline^®. Projekt modernizace byl úspěšně dokončen v rámci plánovaného rozpočtu a harmonogramu. V květnu 2005 byl uveden do provozu první blok (blok 3) a další bloky postupně následovaly. 15 let po modernizaci 3. bloku fungují bezpečnostní systémy SKŘ JE Dukovany s použitím digitální platformy Spinline^® Rolls-Royce velmi dobře. V rámci tohoto projektu modernizace bylo nainstalováno 175 rozvaděčů elektro, které obsahují takřka 5000 komponent (karty, napájecí zdroje atd.). Po 15 letech provozu je více než 95 % původně instalovaných komponent na svém původním místě a pouze malá část byla vyměněna za náhradní dily. Dlouhodobý provoz tedy prokázal vysokou spolehlivost technologie Rolls-Royce, kterou pomáhá udržovat také smlouva o dlhouhodobé podpoře (Smlouva LCM), podepsaná před 10 lety mezi společnostmi Rolls-Royce, ČEZ a I&C Energo, navazující na záruční dobu projektu.

Tato Smlouva LCM pokrývá služby dlouhodobé podpory jako jsou:

• Dodávky a opravy náhradních dílů
• Monitorování zastarávání jednotlivých komponent daného SKŘ, řízení dodavatelského řetězce a životního cyklu součástek a výrobních prostředků nezbytných pro výrobu požadovaných elektronických karet, van, detektorů neutronů atd.
• Řešení zjištěného zastarávání spočívající buď v kvalifikaci ekvivalentních součástek, nebo v návrhu a vývoji nové komponenty s ekvivalentní funkcí (obvykle u elektronických karet) případně ve vytvoření dostatečné zásoby součástek či komponent, aby byla pokryta potřeba pro nadcházející roky
• Odborná podpora umožňující řešit technické otázky provozu, navrhovat efektivní řešení zjištěných odchylek s využitím znalostí z dlouhodobého provozu dalších elektráren vybavených technologií Spinline^®
• Zajištění odborné přípravy výkonných pracovníků na obou stranách pro usnadnění generačního přenosu znalostí
• Pravidelná přítomnost pracovníků dodavatele v JE Dukovany, pravidelné osobní schůzky na technické a řídicí úrovni

Díky vysoce kvalitní a robustní technologii, smlouvě LCM, kvalifikované údržbě firmou I&C Energo a vysoké kvalitě práce ČEZu digitální bezpečnostní systémy SKŘ za 15 let provozu nikdy neselhaly. Nedošlo k žádným výpadkům výroby ani poruchám z důvodu závady systému Spinline^® a nedošlo k žádnému nevyžádanému zapůsobení bezpečnostních funkcí!

Skutečných případů požadavků na aktivaci bezpečnostních systémů Spinline^® nebylo mnoho, protože provoz v Dukovanech je na vysoké úrovni, nicméně můžeme se podívat na dvě události, které se v minulosti na JE Dukovany odehrály, jako na skutečnou demonstraci práce bezpečnostního systému Spinline^® a jeho vynikajícího fungování v komplikovaných přechodových procesech, kdy rozvoj PIU (projektová iniciační událost) byl v reálnem průběhu znásoben poruchami jiných zařízení a automatů než Spinline^®, případně nevhodnou ruční manipulací.

Odstavení trubín, působení RCS (řídicí systém reaktoru) a RLS (automatická limitace výkonu)

3.6.2008 došlo k neúmyslnému uzavření hlavní uzavírací armatury na chladící smyčce č.4 v reaktoru bloku B2. Spinline^® působil podle projektu: reguloval tlak v HPK (hlavním parním kolektoru) a snižoval výkon reaktoru. Pokud tepelný výkon převýšil dovolenou mez, došlo k působení RLS (HO 3).

Přechodový proces vedl ke snížení hladiny v PG4 a současně k uzavírání regulačních ventilů na napájecí vodě. Operátor to vyhodnotil jako poruchu řídicího obvodu RV na nominálním výkonu, a proto je ručně otevřel zpět na nominální hodnotu.

V okamžiku zjištění skutečné příčiny odlišného chování hladiny v PG4 bylo na korekci již pozdě. Lokální ochrany parogenerátoru vypnuly rychlozávěrné ventily obou turbín z důvodu vysoké hladiny v PG 4.

RCS snížil výkon reaktoru na odpodvídající hodnotu. Nedošlo k působení HO1 (signál na odstavení reaktoru), a tak mohl být blok v krátké době znovu připojen k síti. Spinline^® systém zapůsobil správně, selektivně a odpovídajícím způsobem omezil výkon reaktoru.

Zapůsobení signálu ESFAS při ostrovním provozu jaderné elektrárny Dukovany

3. srpna 2006 došlo k závadě v elektrické rozvodné síti a Jaderná elektrárna Dukovany přešla do ostrovního provozu. Výkon všech bloků se musel snížit z plného výkonu 1760 megawattů na pouhou čtvrtinu během několika sekund. 

Jednotlivé turbíny v otáčkové regulaci adekvátně měnily otevření regulačních ventilů TG. RCS přizpůsoboval výkon reaktoru oběma TG v režimu T. Ve dvou případech působil RLS (HO-3).

Přestože 3. blok zvládl přechod do ostrova, došlo po 5 minutách k jeho odpojení od sítě z důvodů zapůsobení technologických ochran, které zavřely RZV obou TG. Během přechodového děje došlo k poklesu napětí na 3DA11 a jeho výpadku z důvodů neúspěšného AZR (vadné relé).

Tato událost způsobila vážné problémy v sekundárním okruhu. Ventily PG RLxxSO2 zamrzly v nominální poloze. To při sníženém odběru páry způsobilo růst hladin v PG. Zásahy operátora společně s činností automatik SKŘ se promítly do velkých změn jak hladin v PG, tak i tlaků v HNK. Při splnění podmínky P_{lib. 1/2 HNK} ≤ 4,9 MPa po dobu 5 s zasáhl ESFAS - Roztržení HNK nebo HVK. Podle projektu došlo k vypnutí jedoucích havarijních napájecích čerpadel a signál SAS – N rozdělil HNK a HVK. Velmi důležité bylo působení RLS. Jeho správná činnost zamezila přenosu problémů ze sekundárního do primárního okruhu a výkon reaktoru byl bezpečně snižován. Během tohoto komplikovaného přechodového procesu fungovaly všechny ovládací a ochranné funkce Spinline^® správně na všech 4 blocích. Blok 3 byl odstaven technologickou ochranou PG, Spinline^® správně snížil výkon zbývajících 3 bloků na úroveň vlastní spotřeby.

František Švéda, vedoucí odboru SKŘ v Dukovanech řekl: „Kontinuální technická podpora specialistů firmy Rolls-Royce je kvalitní a v dostatečném rozsahu. Část jejich týmu hovoří česky, což velmi usnadňuje vzájemné vztahy: je snadné jim po telefonu vysvětlit, v čem je problém, okamžitě rozumějí, a navíc je jejich reakční doba po požadavku velmi krátká. Jako vedoucí odboru SKŘ mohu potvrdit, že stávající nastavení vzájemných vztahů má pro provoz EDU jednoznačně pozitivní přinos.“

V roce 2020 zahájil ČEZ společně s Rolls-Roycem program definování strategie udržování Spinline^® v Dukovanech do roku 2045. Po analýze jsme dospěli k závěru, že je možné udržovat původní architekturu systému a část původního vybavení Spinline^® GEN III až do konce životnosti zařízení. U jiné části bude výhodnější ji nahradit novou generací Spinline^®, aktuální GEN IV. Obě generace, GEN III a GEN IV, jsou plně kompatibilní a mohou společně pracovat, což umožňuje plynulý přechod mezi generacemi.

Strategie budoucí modernizace bezpečnostních SKŘ na EDU byla definována po zhodnocení možných alternativ společně s ČEZ, včetně plánu a priorit. Modifikace budou prováděny krok za krokem během odstávek v příštích deseti letech. Aby bylo možné zahrnout i úpravy programového vybavení, byla letos podepsána s ČEZ nová smlouva na úpravy SW Spinline^®, doplňující smlouvu LCM.

Spinline - dobrá volba pro dlouhodobý provoz

Spinline^® je moderni digitální technologie Rolls-Royce vhodná jak pro nové instalace, tak pro modernizace stávajících řídicích a bezpečnostních systémů používaných v jaderných elektrárnách.

Byla speciálně navržena pro implementaci bezpečnostních funkcí nejvyšší třídy 1E a kategorie A (IEC-61226). V průběhu dlouholetého vývoje se stala nejmodernějším bezpečnostním řešením schopným plnit náročné požadavky moderních jaderných elektráren po dobu minimálně 30 let po uvedení do provozu.

Již od první verze těží platforma Spinline^® z pravidelných inovací, které představují investice v řádu desítek milionů eur tak, aby plně vyhovovala požadavkům na projekty modernizace stávajících a výstavby nových bloků po celém světě.

Díky tomuto vývoji a prostřednictvím smluv o dlouhodobé podpoře pokrývajících 80 jaderných reaktorů po celém světě podepsaných s řadou významných zákazníku, jako EDF ve Francii, Fortumem ve Finsku a ČEZ v České republice, se Rolls-Royce jako výrobce zavázal k poskytování podpory pro platformu Spinline^® minimálně do roku 2050.

Jana Kubínová
Customer Business manager