ČEZ, a. s. EGP Invest, spol. s r.o. Jaderná elektrárna Dukovany ŘEŠENÍ NÁSLEDKŮ VNĚJŠÍCH UDÁLOSTÍ EXTRÉMNÍ VÍTR Autor prezentace: Ing. Radek Pazdera, Ing. Michaela Blahová Datum: 4.10.2010
OBSAH 1. Úvod 2. Varianty koncepčního řešení 3. Technická řešení perspektivních variant 4. Vyhodnocení 5. Závěr 2
Identifikační údaje Řešení následků vnějších událostí extrémní vítr Objednatel a investor: ČEZ, a.s., Jaderná elektrárna Dukovany Termín: 03-04/2010 Stupeň dokumentace: Studie odborná pomoc Zpracovatel: EGP Invest, spol. s r.o., Uherský Brod Projektový tým Ředitel společnosti: Ing. Petr Sláčala, MBA Hlavní inženýr projektu: Ing. Jan Benešík Vedoucí projektant: Ing. Radek Pazdera Spolupracovali: Ing. Josef Nekolný Ing. Pavel Kukla Ing. Martin Lukavec Ing. Jiří Káfuněk Ing. Helena Malíková Ing. Josef Hamšík Ing. Bohumil Cejpek 3
1. Úvod studie řešení dopadů působení extrémního meteorologického jevu Extrémní vítr rychlost větru dle nejnovějších požadavků MAAE je 60,6 ms/s (doba návratu 10000 let) technická opatření vedoucí k bezpečnému odstavení reaktorových bloků v důsledku působení IU Extrémní vítr 1.1 Výchozí stav dosud zpracované analýzy posouzení (EGP 2000,2001 Ing. David,CSc., Ing. Lukavec, Ing.Malý) nejslabší článek z hlediska působení extrémního větru chladící věže chladící věže vyhovují pouze na zatížení Projektový vítr - rychlost 38,4 m/s (doba návratu 100 let) posouzení na Extrémní vítr 51,9 m/s - lokálně překročena únosnost 2,3 krát při rychlosti větru výrazněji přesahující 50m/s by mohlo dojít došlo ke kolapsu věží prostor s možností zasažení pádem trosek 40 m od obvodu chladících věží 1.2 Předpokládané následky iniciační události Extrémní vítr vážné poškození nebo destrukce objektů, které nejsou na jeho působení dimenzovány, zejména chladící věže, vedení linek 400 kv a 100 kv, sifony chlazení TVD všech tří systémů celková ztráta koncového jímače tepla po odstavení rektorů 1.3 Cíl studie vytipovat provozní soubory a objekty, které musí zajistit bezpečné odstavení a dochlazení reaktoru při působení extrémních klimatických jevů bezpečné odvádění zbytkového tepla z reaktorů v hodnotě 27 MWt / dvojblok 4
Havárie chladících věží ve Ferrybridge (1964) 5
2. Varianty koncepčního řešení varianty technických opatření umožňující bezpečné odstavení a dochlazování reaktorů následné vyhodnocení technické a ekonomické náročnosti nutnost splnění požadavků na jadernou bezpečnost - bezpečnostního systému 2.1 Zodolnění stávajících chladících věží V2 umožňuje zachovat odvádění zbytkových tepel při odstavování bloků stávajícími systémy zodolnění 2 chladících věží na každý dvojblok jsou na ně přivedeny všechny 3 větve TVD doplnění uzavíracích armatur do potrubí TVD k věžím, které nebudou zodolňovány z dlouhodobého hlediska nutno zajistit doplňování okruhu TVD o ztráty v okruhu vzniklé odparem 2.2 Výstavba nových ventilátorových věží V3 navržena jedna ventilátorová chladící věží pro každý systém TVD na každém HVB tři ventilátorové chladící věže pro každý HVB jsou pak spojeny do jednoho technologického celku 2.3 Hybridní nebo suchá chladící věž V5 Řešení následků vnějších událostí extrémní vítr hybridní chladící věž využívá kombinaci suchého a mokrého chlazení suchá chladící věž používá výhradně suchý způsob chlazení v principu se jedná o alternativu ventilátorových chladících věží 2.4 Vychlazovací sprchové bazény pro TVD V4 minimální rozměr bazénu 25 x 50 x 3,5 m na každý systém TVD z prostorových důvodů nelze takovéto objekty umístit do areálu elektrárny, umístění vně areálu by vyvolalo prakticky neřešitelné problémy 6
2.5 Chlazení R-bloků EDU doplňováním surové vody z ČSJ V1 předpoklad : destrukce chladících věží, poškození potrubí TVD, následuje rozlévání TVD do okolí CHV vznik rozlivného jezera, doplňování ztrát TVD z vodní nádrže Mohelno zodolnění celého řetězce objektů pro dodávku surové vody : ČSJ-vodojem-ÚCHV-CČS I a II zabezpečení zajištěného napájení II. kategorie pro čerpadla VD400, nutné spuštění do +2hod. od IU rizika : objekty nebyly projektovány jako bezpečnostní, umístění mimo chráněný areál EDU stav hladiny a okolí vodní nádrže se zalesněnými břehy po působení větru o rychlosti 218 km/h značně problematické splnění požadavků na objekty a provozní soubory - bezpečnostní systém 7
3. Technická řešení perspektivních variant 3.1 Zodolnění stávajících chladících věží hyperbolické chladící věže typu ITTERSON 125 nutná technická opatření : posouzení a zodolnění na Ev plášť a sloupy chladících věží teplosměnné plochy CHV sifony na TVD u CHV Statické posouzení konstrukce CHV Řešení následků vnějších událostí extrémní vítr Prostorový model MKP SW STARDYNE Obr. rozdělení výsledných tlaků při extrémním větru na vnější plášť CHV [kn/m 2 ] 8
Obr. tvar a průběh celkové deformace od zatížení extrémním větrem [m] 9
Obr. poměr využití vertikální tahové únosnosti pláště CHV v prostém tahu 10
Návrh zesílení konstrukce pláště CHV Obr. rozmístění dvojic zesilujících pásů v horizontálním řezu pláštěm CHV 11
POLOŽKA HODNOTA JEDNOTKA celková hmotnost oceli S235 8140 kg celková hmotnost oceli S355 441760 kg počet šroubů / svorníků 48960 ks celková délka jádrových vrtů pro svorníky ø 22mm 10446 m Tab. přibližný výkaz výměr pro zesílení pláště CHV pomocí pásů z ploché oceli tř. S235 a S355 (pro 1 CHV) NEREZOVÁ OCEL MEZ KLUZU f y [Mpa] MEZ PEVNOSTI f u [Mpa] HMOTNOST [kg] 1.4306, 1.4307 220 520 721534 1.4301 230 540 690163 1.4401, 1.4404 240 530 661406 Tab. přibližná hmotnost materiálu pro alternativní zesílení pláště CHV pomocí pásů z nerezové oceli (pro 1 CHV) 12
Zesílení sloupů Obr. schéma statického zesílení průřezu šikmých sloupů POLOŽKA MNOŽSTVÍ JEDNOTKA torkretový beton C30/37 XC4 pro obetonování sloupů a lokální rozšíření pláště 190 m 3 přídavná výztuž sloupů 10 505 (R) 176951 kg jádrové vrty a kotvení výztuže R14 do betonu tl. 18mm 333 m jádrové vrty a kotvení výztuže R25 do betonu tl. 30mm 537 m Tab. rámcový výkaz výměr pro statické zesílení šikmých sloupů (1 CHV) 13
3.2 Výstavba nových ventilátorových věží ventilátorová věž typu CTF 140/III se 3 buňkami celkový chladící výkon 96 MWt (3 x 27 + rezerva trojnásobné jištění bezpečnostní systém) celkový příkon s rezervou 390 kw zabezpečené napájení II. kat. s příslušných sekcí rozměry : 12,0 x 36,0 x 8,0 m Obr. ventilátorové věže 14
Technologická opatření připojení na rozvod TVD a čerpací stanici aramaturní šachty pro odstavení přívodů k CHV Stavební část umístění mimo dosah pádu trosek CHV odolnost seismická odolnost na extrémní meteo jevy Obr. výřez ze situace 15
4. Vyhodnocení 4.1 Hodnotící kriteria Jaderná bezpečnost, umístění uvnitř chráněné zóny: 30 % hodnocení z hlediska jaderné bezpečnosti, požadavků bezpečnostního systému Cena díla investiční náklady: 10 % rozpočtové náklady v podrobnosti studie, stanovené na základě předběžných orientačních cen, místy stanovených odborným odhadem Technická proveditelnost, časové hledisko: 10 % náročnost technického řešení, vlastní proveditelnost, doba realizace Ovlivnění provozu, nutnost odstávek, snížení výkonu: 25 % hodnocení z pohledu vlivu realizace na potřebu snížení výkonu HVB, odstávek dotčených technologických zařízení Náklady v dlouhodobějším horizontu (20 let): 15 % hodnocení z pohledu zahrnutí i odhadnutých nákladů na údržbu v časovém horizontu 20 let Možnost opětovného uvedení elektrárny do provozu: 10 % Řešení následků vnějších událostí extrémní vítr vyjadřuje míru složitosti a předpokládané časové a finanční náročnosti pro opětovné uvedení do provozu 16
Varianta 1 Chl.surovou vodou z ČSJ Varianta 2 Zodolnění chl.věží Varianta 3 Ventilátorovoé chl.věže Varianta 4 Rozlivné bazény Varianta 5 Hybridní věže 4.2 Vyhodnocení Bodové hodnocení jednotlivých variant řešení 1 bod nejhorší 10 bodů - nejlepší Řešení následků vnějších událostí extrémní vítr Č. Hodnotící kritérium Váha Barva kritéria hodn. váha hodn. váha hodn. váha hodn. váha hodn. váha grafu % bod / bod / bod / bod / bod / 1 Jaderná bezpečnost, umístění uvnitř chráněné zóny 30 1 0,30 10 3,00 10 3,00 1 0,30 7 2,10 2 Cena díla - investiční náklady 10 5 0,50 6 0,60 5 0,50 3 0,30 4 0,40 3 Technická proveditelnost, časové hledisko 10 3 0,30 7 0,70 8 0,80 3 0,30 6 0,60 Ovlivnění provozu, nutnost odstávek, snížení 4 výkonu 25 7 1,75 5 1,25 9 2,25 2 0,50 9 2,25 5 Náklady v dlouhodobějším horizontu (20 let) 15 4 0,60 5 0,75 5 0,75 2 0,30 5 0,75 6 Možnost znovuuvedení do provozu 10 1 0,10 8 0,80 2 0,20 1 0,10 2 0,20 Celkové hodnocení 100 3,55 7,10 7,50 1,80 6,30 17
5. Závěr, vyhodnocení Řešení následků vnějších událostí extrémní vítr technické, bezpečnostní, ekonomické prověření a vyhodnocení 5 variant opatření umožňující bezpečné odstavení R-bloků EDU na následky IU Extrémní vítr Bodové hodnocení jednotlivých variant řešení Technická proveditelnost, časové hledisko Cena díla - investiční náklady 3,000 2,500 Možnost znovuuvedení do provozu 2,000 1,500 Náklady v dlouhodobějším horizontu (20 let) 1,000 Ovlivnění provozu, nutnost odstávek, snížení výkonu 0,500 0,000 Jaderná bezpečnost, umístění uvnitř chráněné zóny Var. 1 Var. 2 Var. 3 Var. 4 Var. 5 Vybrané varianty doporučené pro další rozpracování : 1. Výstavba nových ventilátorových chladící věží pro TVD (V3) 2. Zodolnění stávajících chladících věží (V2) 18