Autokláv pro korozně mechanické zkoušky
ÚJV Řež patří mezi pilíře provozu české jaderné energetiky – její komplexní odborná podpora umožňuje Dukovanům a Temelínu bezpečně posouvat původní projektovou životnost až na 80 let. Bez jakých technických a administrativních kroků se dlouhodobý provoz jaderných bloků neobejde a jaký význam mají pro tyto procesy diagnostické metody, programy řízeného stárnutí, moderní monitorovací technologie a mezinárodní know-how, to shrnuje v textu specialista Miroslav Žamboch.
Proces zavádění LTO: Od studie ke strategii
Jako každé technické zařízení jsou i jaderné elektrárny projektovány na předem stanovenou dobu provozu. Na základě potřeb ekonomiky, ekologické vstřícnosti energetiky a průmyslu celkově, a vzhledem ke stávajícím zkušenostem z provozu JE, se napříč všemi zeměmi provozujícími komerční jaderné reaktory objevil požadavek provozovat elektrárny za hranici jejich původní projektové životnosti – tedy realizovat LTO provoz elektráren (LTO – Long Term Operation). Ta sice nikdy neznamenala pevný limit, ale představuje hranici pro řadu analýz, kontrol, údržby i investic.
Splnit toto zadání má tedy dvě základní roviny: Technickou a administrativní. Prakticky se jedná o implementaci souboru technických, analytických, diagnostických, a licenčních činností, kterými musí provozovatel průběžně prokazovat, že elektrárna i v rámci LTO splňuje bezpečnostní požadavky a má dostatečné rezervy pro další bezpečný provoz.
Prvním krokem při zavádění LTO je strategické rozhodnutí o dalším provozování, které vychází z takzvané technickoekonomické (TE) studie dlouhodobého provozu. ÚJV Řež se podílela na TE studii pro elektrárnu Dukovany, a to jak na prvotní studii v období 2006–2008, tak na její aktualizaci v letech 2014–2016, a dále spolupracovala s provozovatelem ČEZ i na TE studii pro Jadernou elektrárnu Temelín. Na základě TE studií pak vlastník a provozovatel volí vhodnou periodu a strategii přístupu k LTO.
Najít slabá místa a metodicky řešit nápravu
Dalším zásadním krokem při zavádění LTO je důkladné posouzení současného systému řízeného stárnutí na elektrárně, identifikace oblastí, které vyžadují posílení a jejich zavedení do provozu. Specializované týmy ÚJV Řež proto na začátku vyvinuly přesné metodické postupy, a to na základě tzv. „dobré světové praxe“; pro ČR byl zvolen přístup rozvíjený Mezinárodní agenturou pro atomovou energii (MAAE). V dalším kroku ÚJV Řež prováděla a spolupracovala na realizaci prací podle schválených (a do řízené dokumentace elektrárny zavedených) metodických postupů. Jednalo se o pracovně a odborně extrémně náročné činnosti. Konkrétně šlo zejména o výběr příslušných zařízení pro LTO, provedení vlastní inventury aktuálního řízení stárnutí (AMR Ageing Management Review), identifikaci a přehodnocování časově omezených analýz stárnutí (TLAAs), zavedení nových potřebných programů řízeného stárnutí (AMP), správu dat a přípravu licenční dokumentace pro LTO.
Díky těmto aktivitám a postupnému předávání odborných znalostí provozovateli bloků sehrála ÚJV Řež klíčovou roli při úspěšném zavedení dlouhodobého provozu (LTO) všech bloků elektrárny Dukovany a zároveň při implementaci řízeného stárnutí v Temelíně, a to v souladu s požadavky LTO již během projektového provozu. Zároveň se také do určité míry stala vzorem pro podobné projekty na mezinárodní úrovni.
Přechodem do fáze LTO (Dukovany) a z velké části dokončenou přípravou na LTO (Temelín) podpora hlavního výrobce elektřiny v ČR v této oblasti ze strany ÚJV Řež samozřejmě nekončí.
Tlakovou nádobu reaktorů nenahradíme
Klíčové pro bezpečný a efektivní provoz jaderné elektrárny v rámci LTO jsou nevyměnitelné, případně obtížně vyměnitelné komponenty, především reaktorová tlaková nádoba (RPV) a její vnitřní části. ÚJV Řež dlouhodobě poskytuje komplexní podporu v oblasti řízeného stárnutí tlakové nádoby reaktorů a jejich vnitřních částí obou našich jaderných elektráren. Z technického hlediska to obnáší velké množství vysoce odborných činností z nejrůznějších technických oblastí, například:
- Zajištění programu monitorování radiačního a neutronového křehnutí materiálu tlakové nádoby reaktoru (návrh, výroba, montáž, transport a vyhodnocování svědečných vzorků)
- Průkazy odolnosti vůči degradačním mechanismům a dopadům stárnutí rozvíjejícím se za provozu (únava, korozní únava, křehký lom, korozní praskání pod napětím …)
- Posouzení tlakově teplotních šoků (PTS)
- Konstrukce p-T křivek
- Optimalizace provozních předpisů
- Analýzy informací z provozu, údržby a programů provozních kontrol.
Všechny tyto činnosti realizované v rámci komplexního programu řízeného stárnutí reaktorů mají za cíl zajistit a prokázat bezpečnost provozu a zbytkovou životnost.
Stavební konstrukce také pod drobnohledem
Další důležitou oblastí LTO, kde se ÚJV Řež významně angažuje, je řízení stárnutí stavebních konstrukcí jaderných elektráren v ČR. Součástí této služby je například pravidelné posuzování technického stavu podle aktuálních předpisů, provádění materiálových testů, podpora různých procesů, tvorba metodik, vývoj softwaru a numerických modelů a další práce. Specifickým případem je řízení stárnutí betonových předpjatých konstrukcí, konkrétně kontejnmentu elektrárny Temelín. Pro ten ÚJV Řež vyvinula a zavedla nový systém monitorování deformací založený na optovláknových senzorech. Tento moderní systém nahrazuje původní čidla zabudovaná do stěn ochranné obálky při výstavbě. Citlivé optovláknové senzory nyní umožňují i online sledování stavu této důležité bezpečnostní bariéry elektrárny.
Dalšími aktivitami v oblasti stavebních konstrukcí souvisejících s LTO, které se v Řeži řeší, jsou modernizace a obnova zařízení – zejména bazénů skladování paliva, hermetických uzávěrů a také předpínacího systému kontejnmentu Temelína – tj.132 předepjatých lan, která zpevňují celou železobetonovou obálku reaktorů.
Stovky kilometrů elektrické kabeláže a desítky tisíc armatur
Pro efektivní dlouhodobý provoz nejsou důležitá jen hlavní nevyměnitelná, nebo obtížně vyměnitelná zařízení, ale také zařízení, která jsou pro provoz nepostradatelná a je jich na elektrárně velké množství – jedním z typických prvků jsou kabely (kabeláž). Právě kabely a na ně navazující komponenty (konektory, průchodky, snímače) bývají dlouhodobě vystaveny synergickému působení tepla, radiace, vlhkosti a mechanického namáhání. Požadavek na hromadnou výměnu kabeláže může být rozhodující pro další ekonomickou provozuschopnost jaderné elektrárny.
ÚJV Řež už více než čtvrt století buduje program řízeného stárnutí kabelů a je v této oblasti jedním ze světových leaderů. Program řízeného stárnutí kabeláže zahrnuje ukládání referenčních kabelových vzorků do depozitů přímo v elektrárně, sledování změn vlastností kabelů v čase, monitoring pracovního prostředí (teploty, vlhkosti, dávek záření a neutronové fluence), a následné vyhodnocování zbytkové životnosti kabelů. Tento program se neobejde bez řežské akreditované laboratoře pro environmentální kvalifikaci zařízení a pro zkoušky v podmínkách normálního i havarijního prostředí, včetně simulací událostí tlakově teplotních šoků (LOCA, HELB nebo MSLB).
Dalším typem zařízení s velkým dopadem na ekonomiku provozu, a tedy efektivitu LTO, jsou armatury, jejichž populace čítá na elektrárně desítky tisíc. I tady ÚJV Řež poskytuje provozovateli klíčovou podporu. Program řízeného stárnutí armatur realizovaný v ÚJV Řež je zaměřen na přechod od periodické údržby k prediktivní údržbě, tedy na provádění zásahů podle skutečného technického stavu armatur namísto pevně stanovených intervalů. Jeho cílem je zvyšovat spolehlivost, současně snižovat provozní náklady, omezovat zbytečné zásahy a lépe plánovat údržbu při zachování požadované spolehlivosti a bezpečnosti. V rámci programu jsou měřeny vybrané elektrické a mechanické parametry pohonů, jsou dlouhodobě sledovány vybrané indikátory stavu a unikátním in-house vyvinutým softwarovým nástrojem se hodnotí provozuschopnost armatur.
Přenos mezinárodního know-how
Kromě technické podpory, jejíž vybrané oblasti byly zmíněny výše, ÚJV Řež aktivně zajišťuje přenos mezinárodního know-how v oblastech důležitých pro LTO, a to díky účasti v mnoha projektech spojených s řízením stárnutí a hodnocením životnosti. Řež zastupuje Českou republiku v MAAE, NEA/OECD a EU a také sama organizuje mezinárodní odborná setkání například v oblastí řízení stárnutí parogenerátorů, kabeláže a dalších.
Stručně řečeno, ÚJV Řež zajišťuje komplexní podporu LTO českých jaderných elektráren – od tvorby metodik a jejich zavádění, přes provádění vlastních posouzení a náročných výpočetních analýz, až po realizaci materiálových testů, diagnostických a monitorovacích aktivit a konkrétních technických zásahů včetně modernizace a servisu. A aby vše spolehlivě fungovalo v potřebném časovém horizontu mnoha desetiletí, zajišťuje kontinuální přenos mezinárodního know-how do českého prostředí. Díky tomu může česká jaderná energetika s důvěrou pokračovat do budoucnosti, kde bezpečnost provozu jaderných zdrojů zůstane na prvním místě.
Miroslav Žamboch
