2008. Június 4-5. – Aranyhomok Hotel, Kecskemét

Atomerőművi gőzfejlesztő hőátadó cső vizsgálatok az USA-ban és Pakson

Czibula Mihályvezető mérnök

Paksi Atomerőmű Zrt.Anyagvizsgálati Osztály

4. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban Szakmai Szeminárium

2

Gőzfejlesztő hőátadó csőA gőzfejlesztőkön keresztül valósul meg az aktív zónában keletkező hőmennyiség szekunder körbe – a turbinák felé – történő átadása.

A radioaktív primerköri hőhordozó a hőátadó csövek belsejében áramlik.

A hőátadó csövek integritása kiemelt fontosságú.

A primerköri víz szekunderkörbe jutásának következményei:– Szekunder kör elszennyeződése– Primer hűtőközegvesztés– Üzemzavari védelmi mechanizmusok indulása– Nem tervezett blokkleállás– Környezeti es humán radioaktív terhelés– Elhúzódó visszaindulás, milliárdos nagyságrendű anyagi kár

Normál üzemi paraméterek (VVER-440):– Primerköri nyomás 123 bar– Melegági hőmérséklet 297 °C– Szekunderköri nyomás 46 bar– Gőz hőmérséklet 260 °C

A hőátadó csövek romlását átlyukadás / törés előtt detektálni kell.

Vizsgálat tárgya

3

Bab

cox

& W

ilco

x17

7FA

Wes

tin

gh

ou

se(M

odel

F, E

, D

, 2

4,

27

, 3

3,

44

, 5

1..

.)F

ram

ato

me

, M

itsu

bis

hi,

Co

cke

ril

Co

mb

ust

ion

En

gin

eeri

ng

Ser

ies

67, 2

81

5, 3

41

0,

Sys

tem

80

VV

ER

VV

ER

-440

, VV

ER

-10

00

csövek száma 15531 5005 - 11012 (Series 67) 2604 - 5626 (Model F) 5536 (440)-10978

átmérő / falv. 15,9 / 0,94 mm 19 / 1,22 mm 19 / 1,09 mm 16 / 1,4 mm

db / reaktor 2 2-3 (Maine Yankee) 2-4 4-6

anyagminőség Inconel 600 Inconel 600, 690 Inconel 600, 690 08H18N10T

Gőzfejlesztő alaptípusok

4

Gőzfejlesztő hőátadó cső tömörtelenségből induló események az USA-ban és Pakson

Pakson az egy gőzfejlesztőre számított megengedett 5 l/óra szivárgást meghaladó eseményt még nem regisztráltak, hőátadó cső törés nem történt.

USA üzemzavarok:

Eseményéve

Atomerőmű Indulás éve Típus Állam Mennyiség Törés / szivárgás

1975 Point Beach 1 1970 W 44F Wisconsin 473 l/perc Törés

1976 Surry 2 1973 W 51F Virginia 1250 l/perc Törés

1979 Prairie Island 1 1974 W 51 Minnesota 1476 l/perc Törés

1982 Ginna 1969 W 44 New York 2385 l/perc Törés

1987 North Anna 1 1978 W 51 Virginia 2271 l/perc Törés

1989 McGuire 1 1981 W D2-1 North Carolina 1893 l/perc Törés

1993 Palo Verde 2  1986 CE Sr. 67 Arizona 910 l/perc Törés

2000 Indian Point 2  1973 W 44 New York 380 l/perc Törés

Üzemzavarok

5

Combustion EngineeringAzonosított romlási mechanizmusok

– Kopás (wear) – rezgésgátlóknál (AVB), távtartóknál

– Primer oldali feszültség korrózió (PWSCC) – a felső kollektorfali behengerléseknél (Maine Yankee)

– Kristályközi / feszültségkorrózió (IGA/SCC) – a sludge pile zónában, távtartók alatt, struktúrákban, belső csövek ívein, a felső kollektorfali behengerléseknél

– Falvastagság vékonyodás (thinning) – a sludge pile zónában, távtartók alatt

– Pont és lyukkorrózió (pitting) – a sludge pile zónában

Romlási mechanizmusok

13,3%

73,3%

6,6%

53,8%

6,6%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

thinning wear pitting iga/scc pwscc

iszap(sludge pile)

6

WestinghouseAzonosított romlási mechanizmusok

– Pont és lyukkorróziók (pitting) – a sludge pile zónában

– Kristályközi / feszültségkorrózió (IGA/SCC) – a távtartók alatt, a sludge pile zónában, illetve szabad csőszakaszokon, kollektor behengerlések nyitott réseinél

– Primer oldali feszültség korrózió (PWSCC) – behengerléseknél, a belső csövek íveiben (Series 51)

– Kopás (wear) – előmelegítők környezetében (baffle plates), és a rezgésgátlóknál

– Fáradás (fatigue) – a felső távtartóknál

– Benyomódások (denting) – távtartók alatt (Angra 1 SCC a benyomódásokon)

– Falvastagság vékonyodás (thinning) – a sludge pile zónában, hideg ág perifériáin

Romlási mechanizmusok

16,1%

67,7%

4,6%

46,3%

53,0%

2,0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

thinning wear pitting iga/scc pwscc fatigue

7

Babcock & WilcoxAzonosított romlási mechanizmusok

– Kristályközi / feszültségkorrózió (IGA/SCC) – a felső távtartók alatt, alsó és felső behengerlési résekben

– Fáradás (fatigue) – szabad csőszakaszon, elsősorban a felső régióban

– Erózió (impingement) – a külső kerületi csöveken, a 9. távtartón és felette

– Kopás (wear) – felső távtartók alatt

– Benyomódások (denting) – távtartók alatt

Romlási mechanizmusok

87,5%

50,0%

87,5%

37,5%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

wear iga/scc fatigue impingement

vibráció

8

100,0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

iga/scc

VVER-440Azonosított romlási mechanizmusok

– Kristályközi / feszültségkorrózió (IGA/SCC) - távtartók alatt, magnetit lerakódás fészkekben, ritkábban szabad csőszakaszon

– Benyomódások (denting) – távtartók alatt

Romlási mechanizmusok

9

Korrózió Mechanikai károsodás

Elvékonyodás

Thinning

Pont-korrózió

Pitting

Kristályközi /feszültségkorrózió

IGA/SCC

Primer oldali feszültség korrózió

PWSCC

Fáradás

Fatigue

Kopás

Wear

Erózió

Impingement

Babcock & Wilcox x x x x

Combustion Engineering x x x x x

Westinghouse x x x x x x

VVER-440 x

Romlási mechanizmusok

Romlási mechanizmusok összefoglalása gőzfejlesztő típusok szerint

A GF hőátadó cső meghibásodások csak az USA-ban eddig 8 komoly üzemzavarhoz és számtalan nem tervezett leálláshoz vezettek.

A csőtörések és szivárgások megelőzésére az EPRI 1981-ben kiadta gőzfejlesztő vizsgálati irányelveit, aminek eredményeképpen 1993-ra az 1981 előttiekhez képest 2%-ra csökkent az évi hőátadó cső hibából eredő nem tervezett leállások száma.

A felsorolt romlási mechanizmusok okozta meghibásodások miatt világszerte körülbelül 77 atomerőműben cseréltek illetve cserélnek gőzfejlesztőt.

10

Pressurized Water Reactor Steam Generator Examination Guidelines Rev. 6

Célja egy atomerőmű specifikus gőzfejlesztő vizsgálati program kidolgozásának segítése, az USA ban kidolgozott programok sztenderdizálása:

• Meghatározza a tulajdonosi és mérnöki felelőségeket.• Vizsgálati ciklusidő és terjedelem meghatározó algoritmusokat definiál választhatóan:

• determinisztikus alapokon• tapasztalati (kockázati) alapokon

• Megköveteli a gőzfejlesztő teljeskörű értékelését úgymint:• romlási folyamatok értékelését• visszatekintő értékelést - az alkalmazott követelményrendszer múltbani megfelelőségéről• előretekintő értékelést - az alkalmazott követelményrendszer várható jövőbeni megfelelőségéről az

alkalmazott megfelelőségi kritériumok és ismert romlási folyamatok figyelembevételével.• primer-szekunder szivárgás értékelés

• Vizsgálórendszerrel szemben támasztott követelmények:• vizsgálati technikák minősítése - műhibákon és valós kivágott csöveken• a detektálás valószínűségének és méretezési bizonytalanságának meghatározása• vizsgálati technika - mérési feladat összerendelések meghatározása

• Értékelő személyzettel szemben támasztott követelmények - SSPD kidolgozása

Folyamatosan beépíti a nukleáris ipar tapasztalatait, ezidáig megjelent kiadások: 1981, 1984,1988, 1992, 1996, 1997, 2002

Szabályozás

11

Manipulátor vezérlő 2 2 2 2 8

Szonda cserélő 2 2 4

Adat ellenőrző 1+1 2

Kalibráció ellenőrző 1+1 2

Vizsgálat irányító 1 1

Pirmary értékelő 4 4 4 4 16+2

Secondary értékelő 4 4 4 4 16+2

Resolution értékelő 2 2 2 2 8

Független értékelő 1 1 2

Összesen 66/46

Manipulátor vezérlő 4 4 4 4 16

Szonda cserélő 4 4 8

Adat ellenőrző 2+2 4

Kalibráció ellenőrző 2+2 4

Vizsgálat irányító 2 2

Pirmary értékelő 8 8 8 8 32+4

Secondary értékelő 8 8 8 8 32+4

Resolution értékelő 4 4 4 4 16

Független értékelő 2 2 4

Összesen 132 / 92

Erőforrások

12

3 3 3

78

11

5

7

34

0

2

4 43

6

8

6

8

23

2

0 01

0 01

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00

5

10

15

19

69

19

70

19

71

19

72

19

73

19

74

19

75

19

76

19

77

19

78

19

79

19

80

19

81

19

82

19

83

19

84

19

85

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

94

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

0

20

40

60

80

100

Abszolút érték

Kumulált érték

104 működő reaktor

Stagnálás

Atomerőmű blokk indulások az USA-ban 1969-től napjainkig

13

2008-ban beérkezett új atomerőművi blokk pályázatok az USA-ban 2008. 04. 23-i állapot

elfogadva feldolgozás alatt

A jövő

14

Köszönöm a figyelmet!