Česka a slovenska FEDERATÍVNI REPUBLIKA (19) POPIS VYNÁLEZU К PATENTU (21) PV 8857-84. L (22) Přihlášeno 20 11 84 274 41 1 (id (13) B2 (51) Int. Cl. 5 G 01 M 3/26 (30) Právo přednosti od 30 11-83 HU (4102/83) FEDERÁLNI ÚFIAD PRO VYNÁLEZY (40) Zveřejněno 12 09 90 (45) Vydáno JO 10 92 (72) Autor vynálezu FRIGYESI FERENC, BACSKÓ GÁB0R, PAKS (HU) (73) Majitel patentu PAKSI ATOMERQMO VÁLLALAT, PAKS (HU) (54) Způsob opakovaných integrálních zkoušek těsnosti hermetických prostor bloků atomových elektráren typu VVER-440 s lokalizační věži (57) Během měření se naplní primární okruh reaktoru vodou, podrobí se tlakové zkoušce a chladí se přirozenou cirkulací. Tlak v hermetickém prostoru se zvýší na nízkou hodnotu, s výhodou na 0,12 MPa, potom se tlak sníží. Operace se cyklicky provede, když je současně dosaženo nízkého tlaku a relativní vlhkosti menší než 70 cyklus se zastaví a tlak je stabilizován. Kontinuálně se měří množství, teplota, tlak plnicího vzduchu, jakož i tlak, teplota a relativní vlhkost v hermetickém prostoru, s výhodou po dobu 6 až 12 hodin. co CJ
1 CS 274 411 B2 Vynález se týká způsobu, s jehož pomocí lze zkoušet těsnost hermetických prostor bloků atomových elektráren typu VVER 440 s lokalizační věží. Stav bloku atomové elektrárny typu VVER 440 s lokalizační věží během poruchy a po ní je jedním z ne jdůležitějších parametrů spolehlivosti atomové elektrárny. Těsnost prostoru, v němž jsou umístěna zařízení patřící к primárnímu okruhu, případně část tohoto prostoru, představuje poslední stupen ochranného systému při provozních poruchách. To znamená, že při jakékoliv provozní poruše technologického systému není narušeno okolí. Vzhledem к odlišné koncepci doposud známých technologií není možno použít známých zkušebních metod u bloku uvedeného typu. Rovněž není možné použít prozkoušení bloků vyvinuté integrární metody zkoušení těsnosti během uvádění do provozu vzhledem к předpisům o ochraně před zářením a vzhledem к poměrům v technologii během provozu. Podle sovětských předpisů mají být tyto zkoušky prováděny s počátečním tlakem 2,5 baru po dobu 25 hodin. Nevýhodou zkoušek je vysoký počáteční tlak a dlouhá doba trvání zkoušek. * Úkolem vynálezu je vyvinout způsob vhodný pro opakované integrální zkoušení těsnosti hermetického prostoru bloků atomových elektráren typu VVER 440 s lokalizační věží. Východiskem vynálezu je poznatek, že je možno podstatně zkrátit dobu odstavení bloku, což je možné teprve tehdy, jestliže je větší část technologických systémů vyřazena z provozu a teplotní poměry uvnitř hermetického prostoru jsou příznivé. Bylo zjištěno, že je možno tyto podmínky dodržet i při naplněném stavu primárního okruhu při přirozené cirkulaci. Úkol vynálezu je splněn způsobem opakovaných integrálních zkoušek těsnosti hermetických prostor bloků atomových elektráren typu VVER 440 s lokalizační věží, jehož podstata spočívá v tom, že se primární okruh reaktoru podrobí tlakové zkoušce a naplní se za provozu přirozenou cirkulací, tlak hermetického prostoru se zvýší na nízkou hodnotu, s výhodou až na 0,12 MPa, potom se sníží, přičemž se proces cyklicky provede tak dlouho, až při nízkém tlaku poklesne současně vlhkost pod 70 %, kdy se cyklus přeruší a tlak se stabilizuje, načež se kontinuálně měří množství, teplota a tlak plnicího vzduchu a teplota, tlak a relativní vlhkost vzduchu v hermetickém prostoru, s výhodou po dobu 6 až 12 hodin. bloku. Nejdůležitější výhodou způsobu podle vynálezu je zkrácení doby odstavení zkoušeného Způsob podle vynálezu je vysvětlen pomocí funkčních závislostí, znázorněných v grafech, kde na obr. 1 je charakteristika úniku při hodnotě P 1 na obr. 2 je charakteristika úniku, jestliže - = 1,3; P 1 _, p k " '! P 1 na obr. 3 je charakteristika uniku při = 1,7; p k Pí a na obr. 4 je charakteristika úniku, když = 2,5, kde p, je počáteční tlak a p. je p k atmosférický tlak. Příklad Aby bylo možno zkrátit dobu odstavení bloku na co nejkratší dobu, je účelné provádět kontrolní měření při co nejnižším tlaku. Z toho vyplývá, že je třeba stanovit mezní hodnotu, která je pro takový tlak platná a jejíž dodržení zajistí výše zmíněné kritérium. Jako výchozí základna slouží při integrálním měření těsnosti bloku hodnoty získané během uvádění do provozu. Jak je známo, prokázala měření, že úniky ze systému leží v předepsaných mezích. Zkoušky byly provedeny při nominálních počátečních hodnotách tlaku 0,25;
2 CS 274 411 B2 0,17; 0,13 MPa, přičemž byly určeny charakteristiky úniku hermetického systému. Při volbě počátečního tlaku voleného pro opakované měření bylo žádoucí, aby rozsah parametrů příliš nekolísal, což je žádoucí i z hlediska vyhodnocení výsledků měření. Když se uváží i další hlediska, je jako zvláště výhodná hodnota počátečního tlaku. J 1 0,12 MPa. Mezní hodnota úniku, která je platná pro tento tlak, se pomocí dané charakteristiky extrapoluje dále popsaným způsobem. Úseky charakteristiky zjištěné měřením jsou proloženy regresní křivkou, jejíž rovnice je charakterizována členy reprezentujícími izotermické laminární, respe-ktive izotermické turbulentní proudění podzvukovou rychlostí. Z hlediska vynálezu je důležitý úsek křivky nominálního tlaku 0,13 MPa, protože s její pomocí lze vypočítat úniky vznikající při tlaku 0,12 MPa, to znamená hodnotu, která se má označit jako mezní hodnota. Po odvození pro aproximační funkci platí G = f L d 2 L 64 i 1, RT К -) - 1-1 (1) kde G je únik v kg/s, 2 F je prurez uniku v m, d je průměrný hydraulický průměr štěrbin v m, 1 je průměrná délka štěrbiny v m, P je tlak hermetického systému v N/m, p k je atmosférický tlak, tj. tlak vzduchu v N/m 2, R je plynová konstanta v J/kgK, T je průměrná teplota v hermetickém prostoru v K, Л je konstanta tření proudění (Nikuradze), je dynamická viskozita vzduchu v kg/ms, L je laminární index, N je turbulentní index (Nikuradze). Při použití metody nejmenších čtverců lze podloži t následujících funkcí: G = 1/2 (2). Během regrese se pak určí hodnoty konstant L a N. Zpětné vypočítání úniku je pomocí analytické reprezentace jednotlivých úseků charakteristiky získané pomocí korelace (2) možno provést následujícím způsobem: ) Lnu "SH = / * 1 EK dp Pl - p 2 I M, O), kde L SH M 1 2 je hrubá hodnota průměrného procentuálního úniku v %/den a to včetně prostorů SUZ, je hmota vzduchu uzavřeného v hermetickém prostoru v kg, je index začátku měření a je index konce měření. Hodnotu p 2 lze určit pomocí měření těsnosti bloku za použití regresní korelace, po-
120 CS 274 411 B2 pisující úbytek tlaku v prostoru v závislosti na čase za předpokladu různých časů měření. Jako výsledek výpočtů vychází následující vztah: "SH = К - ^ДГ J 1 ňt ÍTT (4), kde J K je atmosférický tlak, tj. tlak vzduchu v barech je délka měření úniku v hodinách. Výše uvedený zobecněný vztah umožňuje určení průměrné hodnoty procentuálního úniku i za poměrů, které se od poměrů při měření výchozích parametrů pro tento vztah liší. Hodnoty К 1 РК AT a K. AT P 2 JSOU uvedeny ve vztazích (1) až (4). Hodnota úniku definovaná vztahem (4) odráží stav hermetického systému během integrálních zkoušek bloku I. Jak již bylo uvedeno, je tato hodnota příznivější než přípustná hodnota, to znamená, že se jedná o menší úniky. Je tedy výhodné, aby pro opakovaná měření, prováděná při sníženém tlaku, byla takto vypočtená bezpečnější hodnota stanovena jako mezní. Tato úvaha je motivována jednak popsaným přiblížením pomocí výpočetních metod, použitou extrapolací, ale také změněnými poměry při opakovaných zkouškách, kdy například není možno lokalizační věž zbavit vodní náplně, které by mohly vést ke zvýšení chyby hodnoty určené měřením. Dále je třeba se zmínit o tom, že je možno přibližně určit hodnotu úniku, který bude při vyšším tlaku, a sice na základě změřené hodnoty pro 0,2 MPa pomocí obr. 2, 3, 4. Přepočet se provede takto: (L s ) p = 0,12 1 (Lg)p^ = (L qh ) SH p. (5) (L SH ) p 1 = 0,12 kde (L c ) S P n (L SH ) p 1 je hodnota úniku při počátečním tlaku p^ v %/d, je mezní hodnota úniku při počátečním tlaku p^ v %/d, (L s> Pl je hodnota úniku změřená při počátečním tlaku p^ = 0,12 MPa v 0,12 %/d a < L SH> P 1 je hodnota úniku při počátečním tlaku p-^ = 0,12 MPa z korelace (4) v 0,12 %/d. Na základě výše uvedeného je výhodná počáteční hladina tlaku pro opakované zkoušeni 0,12 kpa. Protože požadavky na pevnost stavební konstrukce to nevyžadují, je nepotřebné provádět integrální zkoušku těsnosti pří hodnotě tlaku, na kterou je prostor dimenzován každých 5 let. Při navrhované úrovni tlaku je doba trvání zkoušky včetně přípravných technologických prací 24 hodin. Dále je třeba určit, kdy je v době odstavení bloku provádění opakovaných zkoušek těsnosti účelné. Během odstavení bloku by se měla provádět opakovaná zkoušení po skončení revize.
4 CS 274 411 B2 Je potřeba určit takový časový okamžik, při kterém teplotní poměry v hermetickém prostoru jsou příznivé, většina technologických systémů je mimo provoz a při němž je možno co nejlépe dodržet předpisy týkající se ochrany před neviditelným zářením. Výše uvedené podmínky je možno splnit během'uvádění bloku do provozu po tlakové zkoušce při 0,4 MPa při naplněném stavu primárního okruhu a na provozu při cirkulaci chladiva. Technologické systémy je třeba uvést do výchozího stavu. Výchozí stav technologických systémů patřících к primárnímu okruhu je následující. V zařízení reaktoru a prostoru reaktorové šachty je reaktor sestaven, napjněn a odvzdušněn. Zkontroluje se spojení mezi tyčemi a pohony a točivý moment pohonu. Obslužná plošina horního bloku a tepelná izolace jsou umístěny na patřičných místech. Čidla polohy pohonu, čidla teploty uvnitř tlakové nádoby a čidla pro měření neutronového toku, respektive měřicí clony, jsou připojena. Všechna potrubí v prostorech šachty pro chladicí meziokruhy jsou instalována. Všechny konektory související s měřením teploty reaktoru a neutronového toku, jakož i konektory pro indikaci polohy a silnoproudé konektory jsou zasunuty v příslušných zásuvkách. Kontrola těsnosti primárního okruhu tlakem 0,4 MPa je s úspěchem ukončena. Průchody mezi šachtou reaktoru a okolím jsou uzavřeny hermetickými prvky a umístěny na svých místech. Ochranný zvon je umístěn na šachtu reaktoru a utěsněn. Prostor reaktoru a šachty číslo 1 jsou vyprázdněny do provozního stavu a systém pro kontrolu těsnosti prostoru reaktoru a šachty číslo 1 je vymontován. Potrubí primárního okruhu je naplněno chladivem, odvzdušněno, dvě smyčky se účastní přirozené cirkulace. Hlavní cirkulační čerpadla jsou naplněna chladivem, odvzdušněna a odpojena od napájení. Parogenerátory jsou jak na primární, tak na sekundární straně naplněny chladivem, dva z nich se zúčastní přirozené cirkulace. Kompenzátory objemu jsou naplněny chladivem a odvzdušněny. Topná tělesa kompenzátorů objemu jsou odpojena. Systém čištění chladiva primárního okruhu je naplněn chladivem a provozní náplní a je odvzdušněn. Přitom jsou uzavřeny první elektrická armatura po dochlazovači - první větev, první elektrická armatura za filtrem - první větev, první elektrická armatura za zásobníkem pryskyřice - první větev, první elektrická armatura po dochlazovači - druhá větev, první elektrická armatura za filtry - druhá větev a první elektrická armatura za zásobníkem pryskyřice - druhá, větev. Potrubí umístěná v hermetickém prostoru systému olejového hospodářství hlavních cirkulačních čerpadel a zásobník pro znečištění, průsekový olej systému mazání hlavních oběhových čerpadel jsou uzavřeny. Systém pro chemickou úpravu je vyprázdněn. V uzavřeném stavu se nacházejí hermetické armatury potrubí směřujícího ve směru čisticího systému chladiva primárního okruhu a elektrické armatury umístěné vedle hermetických armatur a ručně uzavíratelné armatury potrubí vedoucích do centrály pro ventilační recirkulaci. Chladicí meziokruh pro systém mazání hlavních cirkulačních čerpadel je naplněn. Přitom jsou uzavřeny elektrická armatura v předběžné větvi ve stěně hermetického prostoru a dvě elektrické armatury ve zpětné větvi. Chladicí meziokruh pohonů je naplněn. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Chladicí systém skladu a meziskladu paliva jsou naplněny. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Vysokotlaký havarijní chladicí systém aktivní zóny se nachází v provozním stavu vzhledem к mechanické, elektrické i řídicí části. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Hydroakumulátory jsou naplněny až po jmenovitou úroveň a jsou od primárního okruhu odděle-
5 CS 274 411 B2 ny elektrickými šoupátky. Nízkotlaký havarijní systém chlazení aktivní zóny se nachází v provozním stavu z hlediska mechanických, elektrických i řídicích částí. Hermetické armatury systému, jakož i elektrické armatury systému na přívodních vedeních do boxů i mezi boxy a tepelnými výměníky havarijního chladicího systému jsou uzavřeny. Systém pro redukci tlaku hermetického prostoru je v provozním stavu jak z hlediska mechanických a elektrických, tak i řídicích částí. Hermetický prostor je naplněn prostřednictvím potrubí třetího systému stlačeným vzduchem. Hermetické armatury obou provozních systémů jsou uzavřeny. Hermetické armatury třetího systému jsou během naplnování stlačeným vzduchem otevřeny, zatímco první uzavírací armatury potrubí před a za čerpadlem, které jsou během naplňování pod tlakem, jakož i hlavní ventily vedení, přenášejících impulsy měřeni tlakových a hmotnostních poměrů, jsou uzavřeny. Systém řízení pro doplnování vody a boru se nachází v provozním stavu. V primárním okruhu je udržován tlak, s výhodou 4 až 5 bar, pomocí čerpadel, které odčerpávají chladivo, prostřednictvím tlakového kolektoru pomocných čerpadel. Během případného doplňování chladiva musí být odpovídající armatury otevřeny. jsou Systém čistého kondenzátu se nachází v provozním stavu. Hermetické armatury systému uzavřeny. Dusíkové hospodářství je v provozním stavu. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Armatury umístěné bezprostředně na obou stranách hermetické stěny, které uzavírají potrubí procházející hermetickou stěnou, která obsahuje místo hermetických armatur armatury s normálním režimem, jsou rovněž uzavřeny. Systém pro spalování vodíku a čištění plynu je rovněž v provozu. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Vysokotlaký systém pro odběr vzorku je v provozním stavu. Hermetické armatury systému, jakož i v nich nalézající se elektricky ovládané armatury, jsou uzavřeny. Odběry vzorků, které jsou předepsány příslušnými předpisy, lze z hermetického prostoru odebírat během naplnování, respektive vyprazdňování. Systém organizovaných úniků se nachází v provozním stavu. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Systém speciální kanalizace je v provozu a hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Systém odluhu parogenerátoru se nachází v provozním stavu. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Nádrže systému pro lokalizaci havárie jsou naplněny až po nominální úroveň borovou vodou v předepsané koncentraci. Přepážky nádrží jsou otevřeny. Hermetické armatury systému jsou uzavřeny. Systém havarijního vodního ochlazování je v provozu. Výměníky, které jsou umístěny v hermetickém prostoru, a které jsou chlazeny vodou bezpečnostního systému, se nalézají pod tlakem, který vytváří čerpadla chladicí vody bezpečnostního systému, a sice tak, že výstupní armatury jsou uzavřeny, čímž je zařízení chráněno vůči případným škodám způsobeným dilatací vody. Vysokotlaký pneumatický systém se nachází v provozním stavu pod jmenovitým tlakem a zajištuje uzavřený stav hermetických armatur. Dozimetrický systém je v provozu. Vedení, sloužící к odběru vzorků, jsou uzavřena příslušnými elektromagnetickými ventily. V mimořádném případě je možno integrální zkoušky těsnosti přerušit a otevřít příslušné automatické ventily dozimetrického systému, a uvést tak dozimetrický systém do provozu. Systém chladicí vody je v provozním stavu. Tepelné výměníky nalézající se v hermetickém prostoru musí být pod tlakem příslušných čerpadel a sice tak, že výstupní armatury jsou
CS 274 411 B2 é uzavřeny. Je přísně zakázáno uzavřít vodu v tepelných výměnících! Výchozí stav technologických systémů v sekundárním okruhu je následující. Hlavní parní kolektory jsou podle návodu na obsluhu systému ve stavu zajištujícím chlazení reaktoru prostřednictvím dvou parogenerátorů. Armatury jsou nastaveny podle příslušných odstavců návodu na obsluhu. Chladicí systém je v provozu a účastní se na chlazení reaktoru. Armatury jsou nastaveny podle příslušných pokynů návodu na obsluhu. Systém napájení parogenerátorů se nachází ve stavu odpovídajícím příslušným pokynům v návodu na obsluhu a zajištuje chlazení reaktoru pomocí dvou parogenerátorů. Armatury systému horké vody v hlavní provozní budově jsou uvnitř hermetického prostoru uzavřeny. Stav systému topné vody není určen. Hasicí vodní systém se nachází v provozním stavu. Nízkotlaký pneumatický systém se nachází během zkoušek těsnosti v provozu, prostor je naplňován pomoci vedení určených pro naplnění hermetického prostoru. Na plnicí vzduch jsou kladeny následující kvalitativní požadavky: Teplota má být 20 až 25 C a obsah oleje má být méně jak 5 mg/m' 5. Výchozí stav ventilačních systémů a zařízení je následující. Ventilátory čisticího systému recirkulace hermetických prostorů jsou tak, jak to odpovídá textu, odděleny, hermetické uzávěry před a za filtry jsou otevřeny. V provozním tlakovém systému hermetického prostoru jsou hermetické armatury systému uzavřeny. Průchody hermetickou stěnou systému údržby hermetického prostoru jsou uzavřeny hermetickými uzávěry. Hermetické armatury odsávacího údržbového systému hermetického prostoru jsou uzavřeny. Výchozí stav řídicích zařízení je následující. Výpočetní systém pro řízení bloků se nachází v provozním stavu a to s výjimkou těch měření, která byla úmyslně před měřením úniku vypnuta. Výpočetní systém je v provozním stavu z důvodu snímání a vyhodnocení výsledků měření těsnosti hermetického prostoru. Před začátkem měření je třeba vyřadit měřiče tlaku s velkou citlivostí, nebot by mohly být během zkoušek poškozeny. Výchozí stav elektrických zařízení je následující. Během testu je třeba odpojit ventilátory recirkulačního čisticího systému hermetického prostoru a ventilátory ventilačního systému pro údržbu v hermetickém prostoru. Dále jsou odpojena topná tělesa -kompenzátoru oběhu a hlavní cirkulační čerpadlo. Stav prvků hermetické přepážky je následující. Montážní otvory otevřené během údržby je potřeba podle plánu umístit na původní místa a provést na nich lokální kontrolu těsnosti. Jestliže během údržby byly opravovány další prvky narušující hermetičnost prostoru nebo byly upravovány, rovněž je třeba na nich provést kontrolu těsnosti. Pro uspořádání měřicího systému je k opakovaným integrálním zkouškám těsnosti třeba mít к dispozici výsledky měření teploty napájecího vzduchu, množství napájecího vzduchu, tlaku napájecího vzduchu, tlaku v hermetickém prostoru, teploty v hermetickém prostoru, a to na 61 místech za použití trvale umístěných přístrojů a vlhkosti vzduchu v hermetickém prostoru, měřené na 10 místech za použití trvale umístěných přístrojů, přičemž výsledky měření jsou vyhodnocovány předem připraveným programem. Po výše popsaných přípravných pracích proběhne měření tak, jak je uvedeno dále.
7 CS 274 411 B2 Technologická zařízení a systémy se uvedou do výchozího stavu. Počátek zkoušky musí být povolen. Nízkotlaká kompresorová stanice pro plnění hermetického prostoru je v provozním stavu. S povolením vedoucího zkoušek těsnosti jsou zapnuty kompresory nízkotlakého systému, plnění hermetického prostoru se uvede v činnost a provádí se až do tlaku 0,12 MPa. Tlak v hermetickém prostoru je měřen pomocí měřicího systému. Po dosažení tlaku 0,12 MPa v hermetickém prostoru je tlak redukován zpět na atmosférický tlak a děj se opakuje tak dlouho, dokud relativní vlhkost vzduchu hermetického prostoru neklesne pod 70 Jestliže tlak v hermetickém prostoru má hodnotu 0,12 MPa a relativní vlhkost vzduchu není vyšší než 70 %, stabilizuje se v hermetickém prostoru tlak. Tlak v hermetickém prostoru je možno považovat za stabilní teprve tehdy, jestliže při hodnotě 0,12 MPa je rozdíl mezi dvěma po sobě následujícími měřeními maximálně 2 4. Po stabilizaci tlaku v hermetickém prostoru je potřeba zahájit měření úniku z hermetického prostoru. Měření se provádí 6 až 12 hodin. Jestliže měření skončí pozitivním výsledkem, je vzduch z hermetického prostoru vypuštěn. Jestliže únik na základě vyhodnocených výsledků měření překračuje povolenou hodnotu, pak musí být tlak v hermetickém prostoru opakovaně zvýšen na 0,12 MPa a je třeba přezkoušet vnější hermetickou obálku a prvky v této hermetické obálce s cílem nalezení závady. P Ř E D M Ě T V Y N Á L E Z U Způsob opakovaných integrálních zkoušek těsnosti hermetických prostor bloků atomových elektráren typu VVER 440 s lokalizační věží, vyznačující se tím, že se primární okruh reaktoru podrobí tlakové zkoušce a naplní se za provozu přirozenou cirkulací, tlak hermetického prostoru se zvýší na nízkou hodnotu, například až na 0,12 MPa, potom se sníží, přičemž se proces cyklicky provádí tak dlouho, až při nízkém tlaku poklesne současně vlhkost pod 70 \, kdy se cyklus přeruší a tlak se stabilizuje, načež se kontinuálně měří množství, teplota a tlak plnicího vzduchu a teplota, tlak a relativní vlhkost vzduchu v hermetickém prostoru, například po dobu 6 až 12 hodin. 4 výkresy
CS 274 411 B2 К, К 2 х10 Obr. 1
CS 274 411 B2 К 2 хю 5 Obr. 2
CS 274 411 B2 К, Obr. 3
Kí CS 274 411 B2