STRUCTURING, FORM and CONTENT of CONCLUSIVE DOCUMENTATION for SELECTED TECHNOLOGICAL EQUIPMENTS of NUCLEAR POWER PLANTS

Transkript

1 STRUCTURING, FORM and CONTENT of CONCLUSIVE DOCUMENTATION for SELECTED TECHNOLOGICAL EQUIPMENTS of NUCLEAR POWER PLANTS Struktura, forma a obsah průkazné dokumentace pro vybraná technologická zařízení jaderných elektráren Jaromír Svoboda KRÁLOVOPOLSKÁ RIA, akciová společnost Okružní 19a, Brno, CZ ABSTRAKT Příspěvek se zabývá požadavky na průkaznou dokumentaci vybraných zařízení jaderných elektráren z hlediska legislativy a dozorných orgánů, dále potom optimální strukturou průkazné dokumentace. Vzhledem ke skutečnosti, že legislativa stanovuje pouze rámcové požadavky na dokumentaci a analýzy, nabízí Královopolská RIA stručné shrnutí svých zkušeností v uvedených oblastech, neboť požadovaná průkazná dokumentace se po všech stránkách vymyká zvyklostem a pravidlům pro standardní průvodní technickou dokumentaci. Zkušenosti Královopolské RIA vyplývají z uskutečněných dodávek, projektů a technických pomocí pro jaderné elektrárny v ČR a SR (Mochovce, Jaslovské Bohunice, Temelín, Dukovany) a další jaderná zařízení v zahraničí. 1. ÚVOD Na vybraná technologická zařízení jaderných elektráren jsou kladeny zvýšené požadavky z hlediska bezpečnosti a spolehlivosti při normálních provozních podmínkách, narušení normálních provozních podmínek, havárii eventuálně při seizmické události. Z těchto důvodů jsou technologická zařízení členěna do bezpečnostních tříd a seizmických kategorií. Jeden z konkrétních odrazů zvýšených požadavků na uvedená technologická zařízení je požadovaná úroveň pevnostních analýz, průkazů životnosti a seizmické odolnosti. Navíc zde přistupuje problém dokladování provedených analýz a jejich výsledků eventuálně z nich vyplývajících doporučení pro provoz zařízení. Průkazná dokumentace má za úkol prokázat a dokladovat způsobilost vybraného zařízení pro jeho využití v jaderné elektrárně z hlediska pevnosti, životnosti a seizmické odolnosti. Průkazná dokumentace dále slouží jako základní pramen informací o daném zařízení jaderné elektrárny pro jeho bezpečné provozování, modifikace, rekvalifikace, opravy, prodlužování životnosti apod. Průkazná dokumentace musí být pro zajištění svých cílů zpracována přehledně, srozumitelně a dostatečně podrobně a stejně tak dostupně uložena a archivována, aby kdykoliv během technického života zařízení mohla být použita nebo doplňována. 1

2 2. LEGISLATIVA Povinnost provádět výše zmíněné analýzy pevnosti, životnosti a popř. seizmické odolnosti je uvedena v celé řadě zákonů a vyhlášek. Například lze uvést [1], [2], [3], [4] a [5]. Pro ilustraci citujme např. [4] 7 (Kvalita vybraných zariadení) odst. (2) (Technická dokumentácia obsahuje) čl. a) výpočty a výsledky výpočtov na preukázanie odolnosti vybraného zariadenia voči seizmicite a účinkom prostredia při všetkých skúšobných, prevádzkových a projektom uvažovaných havarijných podmienkach. Dále potom také [4] Príloha č. 4 odst. I (Požiadavky na technickú dokumentáciu vybraných zariadení Technická dokumentácia zahŕňa) c) výsledky výpočtov vypracovaných podľa technických noriem, technických podmienok, prípadne podľa nových poznatkov vedy a techniky. Z legislativy ČR stojí za pozornost např. [6] a to zejména Příloha č. 1 (Technické požadavky na speciálně navrhovaná vybraná zařízení) odst. 2, kde je diskutované problematice věnováno několik stránek. Na závěr poznámek k legislativě je nutno zdůraznit, že každé zařízení na jaderné elektrárně vč. vybraných musí plnit také legislativní požadavky na nejaderné zařízení. 3. METODIKA Jedním z nezbytných předpokladů existence kvalitního systému průkazné dokumentace je vytvoření komplexní metodiky pro tvorbu a aktualizaci průkazné dokumentace. Metodika je článek doplňující iniciativu státu v oblasti jaderné bezpečnosti tedy legislativu a dále systém technických norem tak, aby průkazná dokumentace skutečně plnila svůj účel v oblasti jaderné bezpečnosti. Hlavní důvody pro vybudování komplexní metodiky: 1) Legislativa nařizující tvorbu průkazné dokumentace je příliš obecná a tudíž metodika musí příslušnou legislativu rozvinout do konkrétnější podoby; 2) Legislativa neobsahuje vazby na technické normy, bez nichž nelze průkaznou dokumentaci vytvořit; 3) Ani legislativa ani technické normy důsledně nekonkretizují obsah a formu průkazné dokumentace; 4) Dosti rozsáhlé problémy s technickými normami, které se v jiných odvětvích průmyslu řeší individuálně v závislosti na úrovni dodavatele, provozovatele (investora) popř. dozorných orgánů a to při konkrétních akcích. Nicméně tento přístup nelze v oblasti bezpečného provozu jaderných zařízení akceptovat. Struktura komplexní metodiky musí být minimálně v následujícím rozsahu: 1) Návrhová specifikace. Základní vstupní údaje pro průkaznou dokumentaci; 2) Výběr norem, předpisů a metodických postupů pro zpracování průkazné dokumentace; 3) Struktura výpočtů průkazné dokumentace v závislosti na druhu technologického zařízení, bezpečnostní třídě a seizmické kvalifikaci; 4) Výpočet pro návrh základních rozměrů (tzv. návrhový výpočet) pro tlakové a netlakové nádoby, nádrže, čerpadla, armatury a potrubní díly; 5) Zjednodušený kontrolní výpočet pro zařízení bezpečnostní třídy III a IV; 6) Kontrolní výpočet pro tlakové a netlakové nádoby bezpečnostní třídy I a II; 7) Provádění analýzy napětí a jeho hodnocení pro rozebíratelné těsnící šroubové spoje; 8) Provádění analýzy napětí a jeho hodnocení pro nádrže; 9) Provádění analýzy napětí a jeho hodnocení pro čerpadla; 2

3 10) Provádění analýzy napětí a jeho hodnocení pro armatury; 11) Návrh a posouzení podpůrných ocelových konstrukcí aparátů; 12) Výpočet potrubních systémů; 13) Návrh a posouzení podpěr a uložení potrubních systémů; 14) Návrh a posouzení nosných ocelových konstrukcí; 15) Kotvení zařízení do stavby; 16) Obecné zásady hodnocení zbytkové životnosti zařízení v průběhu provozu; 17) Nevýpočtové postupy; 18) Požadavky na použití SW pro zpracování průkazné dokumentace; 19) Požadavky na zpracování průkazné dokumentace (struktura, obsah a forma provedení); 20) Požadavky na archivaci průkazné dokumentace; 21) Požadavky na organizace a pracovníky, provádějící zpracování průkazné dokumentace. Pod kontrolním výpočtem se myslí kontrolní výpočet na statickou pevnost, životnost a seizmickou odolnost. Uvedený rozsah metodiky je pouze rámcový, členění metodiky může být jiné a rozsah větší. Každá z uvedených kapitol je samozřejmě dále členěna na řadu položek. 4. NÁVRHOVÁ SPECIFIKACE Návrhová specifikace je základním vstupním dokumentem pro zpracování průkazné dokumentace. Obsahuje nezbytné výchozí údaje o posuzovaném zařízení, jeho zatížení a režimech pro zpracování jednotlivých výpočtů průkazné dokumentace. Návrhovou specifikaci vydává držitel povolení k provozu nebo k výstavbě jaderné elektrárny nebo jím pověřená organizace. Návrhová specifikace je právním dokumentem vymezeným rámcově také v některých technických normách např. [7] a [8]. Návrhová specifikace obsahuje dva základní okruhy údajů. První z nich se týká údajů o daném zařízení, popisu jeho funkce, konstrukce, hranice, uložení, zařazení do bezpečnostní třídy a seizmickou kvalifikaci, zatížení, režimů, korozního a erozního vlivu média na materiál, stanovení přídavků k tloušťce stěny, atd. Druhý okruh stanovuje postupy a prostředky, pomocí nichž se budou provádět příslušné analýzy, hodnocení jejích výsledků, nevýpočtové postupy, experimentální zkoušky apod. První okruh údajů musí být pro každé zařízení zpracován individuálně a velmi podrobně. Zatímco druhý okruh může být u většiny zařízení zpracován velmi jednoduše a to odkazem na platnou metodiku popř. metodiky. Jeho význam vzroste v tom případě, kdy je třeba provést odchylku od metodiky popř. metodiku doplnit. Tímto způsobem vlastně metodika, která stanoví povinnost vydat návrhovou specifikaci a stanoví její povinný rozsah a členění, nabízí legální způsob změny popř. doplnění metodiky v individuálním případě jestliže si to situace vyžaduje. 5. TECHNICKÉ NORMY Problematika technických norem použitých při vystavování průkazné dokumentace je velmi komplikovaná a tvoří stěžejní část každé metodiky. Metodika stanoví nejen výběr norem doporučených k použití pro tvorbu průkazné dokumentace, ale také způsob jejich použití, doporučení eventuelně doplnění chybějících částí v normách. Problémy spojené s použitelností jednotlivých technických norem popř. problémy s doplňky a doporučeními jsou dány především následujícími skutečnostmi: 3

4 Existují normy, které jsou výslovně určeny k použití pro jaderná zařízení, např. [7] a [8]. Tyto však nepokrývají celou požadovanou oblast zařízení, pro které je vystavována průkazná dokumentace popř. nepokrývají všechny požadavky; 1) Z těchto důvodů je nutno používat také normy všeobecné platnosti popř. dokonce deklarované pouze pro nejaderná zařízení; 2) I tyto normy občas nepokrývají celou požadovanou oblast problémů; 3) Otázka použití zahraničních norem, např. [8] pro dodávky domácí provenience. Soulad norem pro výrobu, dodávku a montáž s normami pro vystavení průkazné dokumentace; 4) Otázka použitých norem pro vystavení průkazné dokumentace eventuelně samotné vystavení průkazné dokumentace u zahraničních dodávek; 5) Problémy s normami vzhledem k relativně velmi dlouhé době životnosti jaderných zařízení a v souvislosti s vývojem norem (navíc vývoj vědy a techniky v oblasti pevnostních analýz) a z toho plynoucích změn norem. Největší problémy nastávají u modifikovaných eventuálně rekvalifikovaných zařízení původně navržených a posouzených dle norem na jisté úrovni a po modifikaci popř. rekvalifikaci zařízení nastává nutnost provést posouzení dle nových norem zpravidla konzervativnějších. 6. PRŮKAZNÁ DOKUMENTACE Ke kvalitnímu vypracování průkazné dokumentace pro dané technologické zařízení je zapotřebí: 1) návrhová specifikace; 2) veškerá dokumentace, na kterou se návrhová specifikace odvolává (např. metodiky, výkresová dokumentace, technické zprávy, projekty, výpočtové zprávy, protokoly z měření, režimy, zatížení, revizní knihy atd.); 3) příslušné technické normy. Struktura, forma a obsah průkazné dokumentace se dosti liší v závislosti na typu zařízení, pro které je vypracována. Z tohoto hlediska lze zařízení rozdělit přibližně do následujících skupin: 1) Tlakové nádoby; 2) Nádrže; 3) Potrubí; 4) Čerpadla; 5) Armatury; 6) Ocelové konstrukce; 7) Zařízení hodnocená nevýpočtově; 8) Speciální případy. I přesto ale průkazná dokumentace pro jakékoliv zařízení musí vždy plnit jisté obecné požadavky, které lze shrnout do následujících bodů: 1) Průkazná dokumentace musí obsahovat naprosto přesnou identifikaci zařízení a stav posuzovaného zařízení. To znamená, že musí být uvedeny všechny použité podklady a to zejména výkresová dokumentace. Výkresová dokumentace, která není součástí průvodní technické dokumentace nebo není archivovaná na JE musí být přímo přílohou průkazné dokumentace; 2) Průkazná dokumentace má kromě jiných účelů také jeden velmi důležitý účel a to informační. Průkazná dokumentace je často nejpřesnějším zdrojem informací o daném zařízení. Jedná se zejména o konfigurace potrubních systémů, rozmístění a typy uložení, pozice a tvary podpůrných ocelových konstrukcí atd. Tato skutečnost je umocněna 4

5 zvláště u zařízení za provozu nepřístupných a to zejména projektují-li se jejich modifikace; 3) Průkazná dokumentace musí být přehledná a musí umožňovat rychlou orientaci v jejím obsahu a to i pro neodborníka v oblasti pevnostních výpočtů, neboť PD je využívaná i v jiných oblastech (např. modifikace programů provozních kontrol, tlakové zkoušky, diagnostika, modifikace zařízení atd.). Uvedené požadavky jsou kromě struktury a formy průkazné dokumentace zajištěny především kvalitním závěrem průkazné dokumentace. Tento musí kromě závěrů z oblasti pevnosti, životnosti popř. seizmické odolnosti zařízení obsahovat např. údaje o nejslabších uzlech zařízení, nápravná opatření, doporučení pro provoz zařízení, utahovací síly šroubů přírubových spojů atd; 4) Dostatečná obsahová podrobnost; 5) Srozumitelnost a jednoznačnost; 6) Průkazná dokumentace musí být vždy vystavena tak, aby umožňovala oponenturu nezávislou organizací; 7) Základem průkazné dokumentace je svazkový způsob průkazná dokumentace daného posuzovaného zařízení je uložena v jednom otevřeném a doplňovaném svazku po celou dobu životnosti zařízení; 8) U vybraných zařízení musí být vyhovující všechny předepsané výpočty. To znamená, že např. návrhový výpočet nesmí být nahrazen kontrolním výpočtem na statickou pevnost, musí být provedeny oba (je-li návrhový výpočet předepsán) a to s vyhovujícím výsledkem. Oba jmenované výpočty mají totiž jinou metodiku a jiný přístup; 9) Průkazná dokumentace je vystavena vždy na skutečné stavy, tedy v časové souslednosti je vystavena až po provedení inspekcí pomontážního stavu (po stavební zkoušce). Datum inspekce musí být uvedeno v průkazné dokumentaci. Výpočtová dokumentace přiložená do projektů, revizních knih, popř. prováděná v rámci různých studií a záměrů, nebo schvalovací dokumentace nesmí být nikdy zaměněna s průkaznou dokumentací. Skladbu jednoho svazku průkazné dokumentace lze ilustrovat např. na obsahu svazku pro tlakovou nádobu, který standardně obsahuje: 1) Přehled zpráv o výpočtech; 2) Návrhový výpočet; 3) Kontrolní výpočet na statickou pevnost; 4) Kontrolní výpočet na životnost; 5) Kontrolní výpočet na seizmická zatížení; 6) Dodatky eventuálně revize. Velmi často se podceňuje smysl přehledu zpráv o výpočtech, což v průběhu času vede k závažným problémům při práci s průkaznou dokumentací. Z dříve uvedeného plyne, že svazek průkazné dokumentace obsahuje různé výpočtové zprávy zpracované často různými organizacemi v průběhu řady let. Proto by údaje o těchto zprávách měly být postupně zapisovány do uvedeného přehledu. Jedná se např. o údaje typu název zprávy, stručný popis typu výpočtu, archivní číslo zpracovatele, zpracovatelská organizace, autoři, datum vydání atd. Každý svazek (tedy každé zařízení) má takto svou vlastní evidenci o zprávách průkazné dokumentace, které se k němu vztahují. Typy výpočtových zpráv uvedených ve svazku, mají závazný obsah a formu. Tyto jsou dány jednak technickými normami a pak dále metodikami. Zmiňme se zde pouze stručně o dodatcích. Dodatek k některé již existující výpočtové zprávě je nutno vystavit vždy, když se změní některé údaje v návrhové specifikaci. Např. změní se zatížení (tlaky, teploty, režimy, zatížení hrdel aparátu atd.), konfigurace potrubní trasy, některé potrubní komponenty a uložení, těsnění přírubových spojů, modifikace zařízení, materiál, požadavky, kvalifikace atd. Dodatek je nutno vystavit i tehdy, nemají-li změny vliv na výsledky výpočtů. O této skutečnosti musí být proveden záznam ve formě 5

6 dodatku a to odbornou firmou pověřenou držitelem povolení. Jestliže má změna popř. změny vliv na většinu výpočtové zprávy, potom se nevystavuje dodatek ale přímo revize dané výpočtové zprávy (využívá se především u průkazné dokumentace potrubních systémů). Z uvedeného plyne, že dodatků eventuálně revizí může být za života jednoho zařízení více než původních výpočtových zpráv, i proto je důsledné vedení přehledu o výpočtech pro dané zařízení nezbytností. 7. ZÁVĚR Závěrem lze říci, že úplný systém průkazné dokumentace pro vybraná zařízení je nezbytnou podmínkou pro bezpečný provoz jaderné elektrárny. Nicméně neméně důležitou podmínkou je aktualizace tohoto systému po celou dobu životnosti jaderné elektrárny (dodatky, revize). Založení systému průkazné dokumentace, jeho vybudování a aktualizace včetně vhodného systému archivace musí být řízeno specialisty držitele povolení, které je nutno průběžně školit vhodnými konzultačními firmami. LITERATURA [1] Zbierka zákonov č. 49/2006. Vyhláška Úradu jadrového dozoru Slovenskej republiky z 12. januára 2006 o periodickom hodnotení jadrovej bezpečnosti. [2] Zbierka zákonov č. 541/2004. Zákon z 9. septembra 2004 o mierovom využívaní jadrovej energie (atómový zákon) a o zmene a doplnení niektorých zákonov. [3] Zbierka zákonov č. 58/2006. Vyhláška Úradu jadrového dozoru Slovenskej republiky z 12. januára 2006, ktorou sa ustanovujú podrobnosti o rozsahu a spôsobe vyhotovovania dokumentácie jadrových zariadení potrebnej k jednotlivým rozhodnutiam. [4] Zbierka zákonov č. 56/2006. Vyhláška Úradu jadrového dozoru Slovenskej republiky z 12. januára 2006, ktorou sa ustanovujú podrobnosti o požiadavkách na dokumentáciu systému kvality držiteľa povolenia, ako aj podrobnosti o požiadavkách na kvalitu jadrových zariadení, podrobnosti o požiadavkách na kvalitu vybraných zariadení a podrobnosti o rozsahu ich schvalovania. [5] Zbierka zákonov č. 50/2006. Vyhláška Úradu jadrového dozoru Slovenskej republiky z 12. januára 2006, ktorou sa ustanovujú podrobnosti o požiadavkách na jadrovů bezpečnosť jadrových zariadení pri ich umiestňovaní, projektovaní, výstavbe, uvádzaní do prevádzky, prevádzke, vyraďovaní a při uzatvorení úložiska, jako aj kritériá pre kategorizáciu vybraných zariadení a bezpečnostných tried. [6] Sbírka zákonů č. 309/2005. Vyhláška ze dne 22. července 2005 o zajišťování technické bezpečnosti vybraných zařízení. [7] NTD A.S.I. Sekce III. Hodnocení pevnosti zařízení a potrubí jaderných elektráren typu VVER. Asociace strojních inženýrů, Praha, Brno [8] ASME BPVC Section III. Subsection NCA. General Requirements for Division 1 and Division 2. 6