VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta stroního nženýrství Energetcký ústav Ing. Petr Koláček OPTIMALIZACE RADIAČNÍ OCHRANY V JADERNÉ ELEKTRÁRNĚ OPTIMIZATION OF RADIATION PROTECTION AT NUCLEAR POWER PLANT ZKRÁCENÁ VERZE PHD THESIS Obor: Konstrukční a procesní nženýrství Školtel: Prof. Ing. Oldřch Matal, CSc. VUT-FSI, Brno Oponent: Prof. Ing. Jozef Lpka, DrSc. STU-FEI, Bratslava Doc. RNDr. Mroslav Doložílek, CSc. VUT-FSI, Brno Ing. Aleš John ČEZ-EDU Datum obhaoby: 27. 2. 2002
KLÍČOVÁ SLOVA nákladově přínosová analýza, ALARA, radační ochrana, fnanční ekvvalenty dávek, 1.blok Jaderné elektrárny Temelín, radační ozáření KEYWORDS Cost-Beneft Analyss, ALARA, Radaton Protecton, Dose Equvalents, TEMELIN - 1 REACTOR, Radaton Doses Práce e uložena na oddělení pro vědu a výzkum FSI VUT v Brně Petr Koláček, 2002 ISBN 80-214-2095-2 ISSN 1213-4198
Obsah 1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 5 2 ZÁKLADNÍ POJMY A CÍL PRÁCE 6 3 ZVOLENÉ METODY ZPRACOVÁNÍ 7 4 HLAVNÍ VÝSLEDKY PRÁCE 9 4.1 Řešení Systému ALARA 9 4.1.1 Příprava personálu 9 4.1.2 Vstupní data 10 4.1.3 Nový mechansmus ALARA 10 4.1.4 Výsledky 14 4.1.5 Hodnocení 15 4.2 Valdace a aplkace Systému ALARA 15 4.2.1 Použtí Systému ALARA v Jaderné elektrárně Dukovany 15 4.2.2 Realzace Systému ALARA v Jaderné elektrárně Temelín 18 5 ZÁVĚR 19 6 LITERATURA 21 7 SUMMARY 22 8 AUTOROVO CURICULUM VITAE 23
1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY V současnost sou zdroe onzuícího záření běžnou součástí řady průmyslových a medcínských odvětví. Kromě svého poztvního významu však tyto zdroe představuí pro personál okolní obyvatelstvo možné nebezpečí. To znamená, že exstue rzko negatvních zdravotních následků ozáření. Oblast, která se zabývá kontrolou ozáření, snížením č zamezením následků ozáření pro zaměstnance, držtele povolení, obyvatelstvo a žvotní prostředí, e všeobecně nazývána radační ochrana. Uvedené rzko musí být opodstatněné, menší než stanovená hodnota a mnmální (resp. optmální). Otázkou však e stanovení optmální hodnoty ozáření. Přesně řečeno, ak lmtovat ozáření pracovníků, aké se maí vynakládat náklady na ochranné pomůcky, ak má být provedeno stínění, akou volt třídu spolehlvost komponentů zařízení, kolk pracovníků se má čnnost zúčastnt, do aké míry se má provádět dekontamnace, aká má být prováděna dagnostka atd. Hledání vhodného řešení e označováno ako optmalzace radační ochrany. Optmalzací radační ochrany e myšlen systém, který stanovue takové podmínky práce v prostředí se zdro onzuícího záření, že sou splněny následuící podmínky [1]. veškerá rzka ozáření osob v souvslost s čnnostm prováděným se zdro onzuícího záření musí být opodstatněná přínosem pro společnost,. ozáření všech osob musí být tak nízké, ak e rozumně možné př uvážení hospodářských a společenských hledsek,. osobní dávky (ndvduální kolektvní) musí být nžší, než sou stanovené lmty Takto formulovaný přístup e označován ako prncp ALARA (z anglčtny: As Low As Reasonably Achevable) [1], což e ným slovy optmalzace radační ochrany. Rozumí se í postupy k dosažení a udržení takové úrovně radační ochrany, aby rzko ohrožení žvota, zdraví osob a žvotního prostředí bylo tak nízké, ak lze rozumně dosáhnout př uvážení hospodářských a společenských hledsek. [2] Bylo navrženo několk různých postupů. Jedná se například o postupy nazývané Tolerance rzka, Analýza efektvnost využtí nákladů, Nákladově přínosová analýza, 5
Dferenční nákladově přínosová analýza, Rozšířená nákladově-přínosová analýza. Poslední z nch e zároveň stanoven závaznou vyhláškou SÚJB č. 184/1997 Sb. [2] pro prokazování rozumně dosažtelné úrovně radační ochrany. Společným rysem všech uvedených postupů sou následuící hledska: 1) hodnotí ednotlvé čnnost zolovaně, bez vzáemných vazeb, 2) neumožňuí poskytnout současný průkaz rozumně dosažtelné úrovně radační ochrany pro soubor čnností, 3) nezohledňuí společenský požadavek na maxmální úrovně kolektvní efektvní dávky, 4) nevytváří celkový systém uplatňování optmalzace radační ochrany z hledska organzačního členění a nformačních toků. 2 ZÁKLADNÍ POJMY A CÍL PRÁCE Pro formulac cíle práce e nutné uvést neprve následuí nové defnce. Čnnost e každá aktvta v aderné elektrárně, která e realzována za určtým účelem. V této prác sou na mysl čnnost realzované v kontrolovaném pásmu. Varanta (čnnost) e postup, kterým e čnnost realzována, e charakterzována konkrétním pracovním postupem, použtím konkrétních opatření radační ochrany a velkostí a dstrbucí čerpání osobních dávek. Systém ALARA e optmalzační systém radační ochrany, který zahrnue všechny složky a fáze optmalzace, včetně celé organzační struktury, která se na uplatňování optmalzace podílí. Proces ALARA e optmalzační proces radační ochrany, př němž sou navrhována opatření radační ochrany. Tato opatření sou hodnocena a e nalezeno a prezentováno optmální řešení chápané ako rozumně dosažtelná úroveň radační ochrany. Proces ALARA e částí Systému ALARA. Mechansmus ALARA e optmalzační mechansmus radační ochrany, kdy sou zvažovány výhody a nevýhody navrhovaných opatření. Mechansmus ALARA e částí Procesu ALARA. Hlavním cílem práce e vytvoření funkčního systému, enž by dokázal optmalzovat radační ochranu v provozu aderné elektrárny. Cíle práce sou následně zaměřeny do dvou oblastí, a to: a) teoretcká analýza problematky se zahrnutím legslatvních podmínek s návrhem vhodného řešení a b) praktcká aplkace výsledků navrženého řešení se zohledněním požadavků plynoucích ze specfky aderné elektrárny. 6
Každý, kdo využívá adernou energ nebo provádí čnnost vedoucí k ozáření, e povnen dodržovat takovou úroveň radační ochrany, aby rzko ohrožení žvota, zdraví osob a žvotního prostředí bylo tak nízké, ak lze rozumně dosáhnout př uvážení hospodářských a společenských hledsek [3]. Cílem této práce e nalezení takového Systému ALARA, který by stanovl uvedenou úroveň radační ochrany, resp. prokázal, že této úrovně bylo dosaženo. Stanovená úroveň musí být určena se zřetelem na hospodářskou a společenskou přatelnost. Neprve budou popsány funkce, ež budou dále hodnoceny z hledska požadovaného Systému ALARA. Je hledán takový Systém ALARA, který nalezne taková opatření radační ochrany x 1, x 2,..., x n, že bude platt pro soubor -tých prací E (x1, x 2,...x n ) eoptm, kde e optm e optmální hodnota kolektvní efektvní dávky pro soubor -tých prací a F (x1, x 2,...x n ) f max, kde f max e hospodářsky přatelná hodnota provozních nákladů na zaštění radační ochrany souboru -tých prací. Systém musí být schopen prokázat, že každé né řešení opatření radační ochrany není optmální. Nalezené řešení musí splňovat všechny výše uvedené podmínky společenské přatelnost. V teoretckém rozboru budou provedeny analýzy obou zkoumaných funkcí a používaných ALARA mechansmů. Tento mechansmus e hlavní součástí systému ALARA. S ohledem na společenskou přatelnost nemůže vést Systém ALARA ke zvýšení celkové kolektvní efektvní dávky. Závěry analýz budou použty ako východsko pro návrh systému, který bude tvořen formulací zkoumaných funkcí a ALARA mechansmem. Vše bude zasazeno do organzačního rámce s nastaveným vazbam. Návrh vlastního rámce vychází z autorových praktckých zkušeností a specfk Jaderné elektrárny Dukovany a Jaderné elektrárny Temelín. 3 ZVOLENÉ METODY ZPRACOVÁNÍ S ohledem na současný stav řešené problematky, požadavky platné legslatvy v České republce a cíl práce byl vytvořen ucelený nový Systém ALARA včetně úpravy mechansmu. V první část práce e provedeno vytvoření Systému ALARA a v část druhé e realzována eho valdace ve čtyřech stupních, a to na edné čnnost, dále na hypotetckém souboru čnností a 7
konečně na reálném souboru čnností. Na závěr e popsána realzace Systému ALARA v podmínkách ČEZ-ETE. Pro vytvoření nového mechansmu e využta formulace stanovení fnančních nákladů opatření radační ochrany -té čnnost F = s 1 x 1 + s 2 x 2 +... + s n x n. (3.1) Pro vyádření celkových nákladů -té varanty -té čnnost e využto vyádření nákladově přínosové analýzy. J-tá varanta e charakterzována celkovým náklady P, pro něž platí P = F + D, (3.2) kde F sou fnanční náklady na opatření radační ochrany první varanty -té čnnost a D e fnanční ekvvalent kolektvní efektvní dávky -té čnnost. Fnanční vyádření D kolektvní efektvní dávky -té čnnost e stanoveno vyhláškou SÚJB č. 184/1997 Sb. [2]: = 4 a= 1 Y a D R S N E, (3.3) kde součntel S a nabývá níže uvedených hodnot, N a e počet osob a-té skupny vykonávaící -tou prác, R Y e koefcentem nflace, Y e posledním dvočíslím roku, k němuž byl tento koefcent stanoven a E a e průměrná hodnota efektvní dávky ednotlvce a-té skupny obdržená př -té čnnost. Zároveň platí základní podmínka lmtování osobních dávek, že efektvní dávky musí být menší než základní lmty pro pracovníky se zdro stanoveným vyhláškou SÚJB 184/97 [2]. Součntel S a, má ndex, který nabývá hodnot 1, 2, 3 nebo 4 a odpovídá číslu oblast, které sou níže specfkovány [2]: 1) bude-l průměrná efektvní dávka v rozsahu 0 až edna desetna základních lmtů, e použt součntel S 1 = 500 000 Kč.Sv -1, 2) bude-l průměrná efektvní dávka v rozsahu edné desetny až tří desetn základních lmtů, e použt součntel S 2 = 1 000 000 Kč.Sv -1, 3) bude-l průměrná efektvní dávka vyšší než tří desetny základních lmtů, e použt součntel S 3 = 2 500 000 Kč.Sv -1, 4) dode-l k ozáření v důsledku radačních nehod, e použt součntel S 4 = 5 000 000 Kč.Sv -1. Převedení hodnoty kolektvní efektvní dávky na fnanční náklady e hlavním znakem nákladově přínosové analýzy, která však může mít né způsoby vyádření (např. [4]). a a 8
Toto vyádření vychází z rozšířené nákladově přínosové analýzy. Jako optmální varanta P,optm e chápáno řešení s nenžší hodnotou provozních nákladů vyádřené pomocí nákladově přínosové analýzy ako P,optm 1 2 n { P, P,... P } = mn, (3.4) kde P sou provozní náklady -té varanty -té čnnost. Tento vztah zároveň vyadřue přatelnost hospodářských hledsek. Míra společenské přatelnost e vyádřena formulací z vyhlášky SÚJB č. 184/97 Sb. [2], a to ae a < a N N E, (3.5) kde N a e počet osob a-té skupny vykonávaící čnnost -tou varantou a E a e průměrná hodnota efektvní dávky ednotlvce a-té skupny obdržená př -té varantě, kde >1. a a1 a1 4 HLAVNÍ VÝSLEDKY PRÁCE Výsledky práce sou rozděleny do dvou částí - řešení Systému ALARA a valdace a realzace systému na hypotetckých praktckých úlohách. 4.1 Řešení Systému ALARA Systém ALARA e, ednoduše řečeno, posloupnost kroků, které umožňuí strukturovaný přístup k problému č k rozhodnutí. Tento nový systém e rozvržen do pět etap. Jsou m příprava personálu, vstupní data, mechansmus ALARA, výsledky a hodnocení. Blokové schéma e uvedeno na obrázku 4.1. 4.1.1 PŘÍPRAVA PERSONÁLU Každý pracovník absolvue kurz pro samostatnou prác v kontrolovaném pásmu [2]. Tuto přípravu zašťue Centrum přípravy a vzdělávání, Brno [5, 10]. Teoretckou přípravou personálu, který se podílí na ednotlvých etapách Systému ALARA, e také pověřeno Centrum přípravy a vzdělávání, Brno. 9
Obrázek 4.1 Blokové schéma Systému ALARA Systém ALARA Příprava personálu (kaptola 4.1.1) Proces ALARA Vstupní data Zpětná vazba Výběr čnnost (podkaptola 4.1.2. část 1) Nalezení varant (podkaptola 4.1.2. část 2) Mechansmus ALARA Mechansmus ALARA (kaptola 4.1.3) Výsledky (kaptola 4.1.4) Hodnocení (kaptola 4.1.5) 4.1.2 VSTUPNÍ DATA Vstupní data zahrnuí údae, které sou podkladem pro rozhodovací mechansmus. Charakterzována sou následuícím oblastm: 1) výběr čnností, 2) nalezení varant, a) provozní náklady varant a b) kolektvní efektvní dávky varant. 4.1.3 NOVÝ MECHANISMUS ALARA Autorem vytvořený mechansmus vychází ze vztahů (3.1) až (3.5). Hlavním přínosem e současné hodnocení více čnností a ech varant. Proto e nutno náklady na radační ochranu předpokládané kolektvní efektvní dávky 10
přsoudt konkrétní čnnost a varantě eího povedení. Převedení na varanty e ádrem nového řešení. Nechť l-tý pracovník obdrží př -té varantě -té čnnost efektvní dávku E l. Pak kolektvní efektvní dávka -té varanty -té čnností E e modfkován ako E = E l. (4.1) l Fnanční ekvvalent kolektvní efektvní dávky -té varanty -té čnnost D vychází ze vztahu (3.3) a e autorem modfkován pro -tou varantu -té čnnost, takže = 4 a= 1 Y a a D R S N E, (4.2) kde E a e předpokládaná průměrná efektvní dávka pracovníka př -té varantě -té čnnost zařazeného do a-té kategore a N a e předpokládaný počet pracovníků př -té varantě -té čnnost zařazených do a-té kategore. Neboť platí, že a E al = N a E, (4.3) l kde E al e předpokládaná efektvní dávka l-tého pracovníka př -té varantě -té čnnost zařazeného do a-té kategore. Dosazením (4.3) do (4.2) vznká modfkovaný původní vztah pro fnanční ekvvalent kolektvní efektvní dávky -té varanty -té čnnost ako = 4 D R YSa E al. (4.4) a= 1 l Nechť e vybrán časový nterval reprezentuící období, pro něž sou plánovány čnnost a e hledána optmální podoba opatření radační ochrany, nebol průkaznost dosažení rozumně dosažtelné úrovně radační ochrany plánovaných čnností v daném časovém období (vzhledem k orentac na práce v období odstávek eví se vhodným časovým ntervalem období kalendářního roku). Fnanční náklady na radační ochranu sou vyádřeny následuícím vztahem. Nechť F sou fnanční náklady -té varanty -té čnnost a x 1, x 2,... x n sou opatření radační ochrany včetně nákladů na prác. Pak podle (3.1) 11
F = s 1 x 1 + s 2 x 2 +... + s n x n, (4.5) kde s 1, s 2,... s n sou koefcenty kvanttatvního vyádření množství x 1, x 2,... x n příslušné -té varantě -té čnnost. Počet varant -té čnnost e n, přčemž vždy první e mplctní (dosud používaná). Odlšnost nového mechansmu od mechansmů uvedených v lteratuře spočívá v hodnocení souboru prací, ež budou realzovány ve zvažovaném časovém období. Nechť exstue soubor n prací, kdy -tou prác lze provést n varantam označeným. Pak -tá čnnost provedená -tou varantou e označena ako C. v 1 2 n Řetězcem čnností e označena n-prvková množna C = { C1, C2,... C n }, kde e prvek množny {1, 2,... n }. Nechť sou vytvořeny všechny možné řetězce čnností a ech varant v uvedeném časovém období. Způsob tvorby řetězců e patrný z tabulky 4.2. Počet řetězců n v e n n v = Π n. = 1 Tudíž v e prvek množny {1, 2,... n v }. Pro fnanční náklady na radační ochranu v-tého řetězce v F podle (3.14) platí, že v k f F = r k F = f s x, (4.6) kde k e pro každé prvkem množny {1; 2;... n }. Potom v-tý řetězec e chápán ako v-tá kombnace { 1 ; 2 ;... n } s opakováním. Koefcent f vyadřue kolkrát -tá čnnost proběhne ve vybraném časovém ntervalu. Obdobně e defnována kolektvní efektvní dávka v-tého řetězce v E ako v r k E = f E, (4.7) kde k E e kolektvní efektvní dávka k -té kombnace -té čnnost. Součet fnančních ekvvalentů kolektvních efektvních dávek modfkací (4.7) a po dosazení (4.4) platí, že v D e v D = f 4 k k D = f R S E. (4.8) a= 1 Y a a 12
Celkové provozní náklady v P (3.2) ako pro v-tý řetězec čnností sou vyádřeny podle v v v P= F+ D. (4.9) Pro aktuální řetězec čnností sou celkové provozní náklady 1 P vyádřeny ako 1 1 1 P= F+ D. (4.10) Protože e společensky nepřatelné úmyslně zvyšovat ozáření z důvodu ekonomckých úspor, e zavedena další nová podmínka, která vybere takové řetězce v různé od 1, že pro ně platí v E 1 E. (4.11) Tato úprava e možná, neboť na řetězec čnností lze nahlížet ako na čnnost ednou složenou z řady suboperací. Tímto sou vybrány pouze takové řetězce, echž celková kolektvní efektvní dávka e stená nebo menší, než u dosavadně používaných varant. Následně sou vybrány pouze takové řetězce v, pro něž platí, že V P 1 < P. (4.12) Pokud tuto podmínku žádné v nesplňue, e optmálním řešením čnností ve zvažovaném časovém období, ehož celkové náklady sou o P, použtí vždy prvních varant uvažovaných čnností a platí tedy o P= 1 P. Pokud exstue aspoň edno v, pak optmální řešení radační ochrany uvažovaného souboru čnností e řetězec čnností, pro ehož celkové náklady o P platí, že o v P = arg mn P. (4.13) Tento vztah, který e obdobou (3.4) znamená pro vybranou kombnac některou z následuících vlastností: kolektvní osobní dávky řetězce čnností sou stené a fnanční náklady sou menší, než u aktuálně používaného řetězce čnností, kolektvní osobní dávky řetězce čnností sou menší a fnanční náklady sou stené, než u aktuálně používaného řetězce čnností, kolektvní osobní dávky řetězce čnností sou menší nebo stené a fnanční náklady sou menší, než u aktuálně používaného řetězce čnností, v 13
kolektvní osobní dávky řetězce čnností sou menší a fnanční náklady sou větší, než u aktuálně používaného řetězce čnností, avšak fnanční zvýšení e menší než fnanční ekvvalent ušetřených dávek (což e stuace, kdy má držtel povolení ze zákona povnnost tuto úpravu provést). Nechť e předpokládána úloha, že z důvodů především prestžních (což sou v současné společenské stuac důvody často významněší než ekonomcké) e potřeba snížt celkovou roční kolektvní efektvní dávku (KED), a to o hodnotu KED vůč hodnotě 1 E. Př takovéto úloze se většnou edná o řetězec čnností pro následuící rok. Úloha odpovídá na otázku, aké náklady e třeba na toto snížení kolektvní efektvní dávky vynaložt a které čnnost a akým způsobem změnt. Následně sou vybrána všechna v taková, že pro ně platí 14 v E 1 E KED. (4.14) Pokud exstue aspoň edno v, pak optmální způsob řešení radační ochrany uvažovaného souboru čnností e řetězec čnností, pro ehož celkové náklady o P platí vztah (4.13). Nechť nalezené v=x. Pak hodnota F, pro nž platí x 1 F= F F, (4.15) představue fnanční náročnost opatření radační ochrany, pro snížení kolektvní efektvní dávky o KED. Úloha e velce významná a pokrývá velké spektrum možných vznklých stuací, kdy z důvodů možných mmořádných stuací s neplánovaným ozářením budou ntenzvně hledány postupy, které povedou ke snížení kolektvní osobní dávky ve zbývaícím čase kalendářního roku. Na významu taktéž optmalzační postup nabude v okamžku proednávání varant prodloužení proektové žvotnost elektráren. Na základě tohoto nového autorova návrhu byl frmou EDU SOFTWARE vytvořen program Optmalzace čerpání osobních dávek. Verze 1.2. [11] Vytvořený program byl odladěn na zvolených příkladech uvedených v kaptole 4.2. Pro eho valdac bylo využto srovnání s programem OPTI-RP [6] využívaícím nákladově přínosovou analýzu. Celý mechansmus byl publkován v [12]. 4.1.4 VÝSLEDKY Po spuštění programu vede výpočet k: a) rozumně dosažtelné úrovn radační ochrany,
b) řešení na požadovanou úroveň KED, c) posouzení vhodné technky, d) snížení a stanovení celkových fnančních nákladů na radační ochranu a e) podpoře plánování kolektvní efektvní dávky. 4.1.5 HODNOCENÍ Po realzac čnností (neen nově realzovaných, ale po mechansmu ALARA nezměněných) e provedeno přehodnocení údaů a výpočet e realzován pro další časový nterval. Hodnoceno e snížení kolektvní efektvní dávky a fnančních nákladů na radační ochranu. Snížení těchto hodnot e prezentováno ako přínos Systému ALARA. 4.2 Valdace a aplkace Systému ALARA V rámc zavedení a použtí autorem zpracovaného nového Systému ALARA byl zvolen čtyřstupňový postup. Neprve byl Systém použt na příkladě uvedeném v lteratuře podle [7]. V druhém stupn byl zvolen hypotetcký příklad souboru čnností. Bylo provedeno srovnání s řešením doporučeným v [7]. Srovnání prokázalo, že pro použtí na edné čnnost e dosahováno shodných výsledků. Př souboru čnností sou však výsledky původního mechansmu správněší. Třetím krokem bylo zkušební použtí Mechansmu ALARA na soubor prací na parních generátorech 3.bloku JE Dukovany (vz kaptola 4.2.1). Posléze bylo přkročeno k zavedení tohoto nového Systému ALARA v JE Temelín (vz kaptola 4.2.2). 4.2.1 POUŽITÍ SYSTÉMU ALARA V JADERNÉ ELEKTRÁRNĚ DUKOVANY Ve třetím stupn byl nový Systém ALARA aplkován na plotní proekt v Jaderné elektrárně Dukovany, a to na souboru prací realzovaných na třetím bloku na parních generátorech. Aplkace opět obsahue srovnání s programem OPTI-RP [6]. Postup byl aplkován v ČEZ-EDU v roce 2000 a přspěl ke snížení kolektvní efektvní dávky provozních nákladů. Další varanty byly stanoveny pro pět čnností C1 až C5. C1 Provedení kontrol v II.O PG dle požadavků programu zaštění akost C2 Montáž hladnového separátoru C3 Demontáž prmárních vík horkého a studeného kolektoru PG C4 Výměna horní část horkého kolektoru PG 4 (1YB14W01) C5 Dekontamnace plošn horkého a studeného kolektoru PG př kontrolách manpulátory KWU a UNIKOP 15
Tabulka 4.1 Charakterstka varant čnností C1, C2, C3, C4, C5 kde f e četnost, x sou cenou ednotky určtého opatření radační ochrany, s e počet těchto ednotek použtých na příslušné varantě, F e cena opatření radační ochrany, E e kolektvní efektvní dávka, D e fnanční ekvvalent kolektvní efektvní dávky a P sou celkové náklady (tedy součet F a D) Název: C1 Název: C2 Název: C3 Varanta: 1 Varanta: 1 Varanta: 1 x [Kč] s [-] x [Kč] s [-] x [Kč] s [-] x 1 = 1000 1 x 2 = 500 25 x 2 = 500 36 x 3 = 80000 1 F [Kč] 1000 F [Kč] 18000 F [Kč] 92500 E [msv] 5,5 E [msv] 1,5 E [msv] 0,5 D [Kč] 16053,7 D [Kč] 4378,3 D [Kč] 291,9 P [Kč] 17053,7 P [Kč] 22378,3 P [Kč] 92791,9 Název: C4 Název: C5 Varanta: 1 Varanta: 1 x [Kč] s [-] x [Kč] s [-] x 1 = 1000 32 x 2 = 500 1,5 x 2 = 500 0 x 5 = 100 1 x 4 = 2000 0 x 6 = 500 0 F [Kč] 32000 F [Kč] 850 E [msv] 0 E [msv] 0 D [Kč] 0 D [Kč] 0 P [Kč] 32000 P [Kč] 850 Název: C1 Název: C2 Název: C3 Varanta: 2 Varanta: 2 Varanta: 2 x [Kč] s [-] x [Kč] s [-] x [Kč] s [-] x 1 = 1000 0 x 2 = 500 1 x 2 = 500 0 x 3 = 80000 0 F [Kč] 0 F [Kč] 500 F [Kč] 0 E [msv] 9,0 E [msv] 0,5 E [msv] 5 D [Kč] 26269,8 D [Kč] 291,9 D [Kč] 14594,3 P [Kč] 26269,8 P [Kč] 791,9 P [Kč] 14594,3 Název: C4 Název: C5 Varanta: 2 Varanta: 2 x [Kč] s [-] x [Kč] s [-] x 1 = 1000 0 x 2 = 500 0,5 x 2 = 500 1 x 5 = 100 0 x 4 = 2000 1 x 6 = 500 1 F [Kč] 2500 F [Kč] 750 E [msv] 0 E [msv] 0 D [Kč] 0 D [Kč] 0 P [Kč] 2500 P [Kč] 750 16
Jednotlvé položky opatření radační ochrany v tabulce 4.1 sou: x 1 cena hodny práce ednoho montéra Vítkovc: 1000 Kč x 2 - cena hodny práce ednoho pomocného pracovníka Vítkovc a cena práce pracovníka radační kontroly provozu: 500 Kč x 3 cena dekontamnačních prací PG x 4 cena plastové fole velké x 5 cena čstcích prostředků x 6 cena plastové fole - malé V tabulce 4.1 sou pod označením (Varanta 1) uvedeny charakterstky varant pět čnností doposud používaných. Pod označením (Varanta 2) sou charakterstky autorem navržených varant. Tabulka 4.2 Řetězce v C podle varant čnností Řetězec Čnnost v E v C C1 C2 C3 C4 C5 [msv] 1 C 1 1 1 1 1 7,5 2 C 1 1 1 1 2 7,5 3 C 1 1 1 2 1 7,5 4 C 1 1 1 2 2 7,5 5 C 1 1 2 1 1 12 6 C 1 1 2 1 2 12 7 C 1 1 2 2 1 12 8 C 1 1 2 2 2 12 9 C 1 2 1 1 1 6,5 10 C 1 2 1 1 2 6,5 11 C 1 2 1 2 1 6,5 12 C 1 2 1 2 2 6,5 13 C 1 2 2 1 1 11 14 C 1 2 2 1 2 11 15 C 1 2 2 2 1 11 16 C 1 2 2 2 2 11 17 C 2 1 1 1 1 11 18 C 2 1 1 1 2 11 19 C 2 1 1 2 1 11 20 C 2 1 1 2 2 11 21 C 2 1 2 1 1 15,5 22 C 2 1 2 1 2 15,5 23 C 2 1 2 2 1 15,5 24 C 2 1 2 2 2 15,5 25 C 2 2 1 1 1 10 26 C 2 2 1 1 2 10 27 C 2 2 1 2 1 10 28 C 2 2 1 2 2 10 29 C 2 2 2 1 1 14,5 30 C 2 2 2 1 2 14,5 31 C 2 2 2 2 1 14,5 32 C 2 2 2 2 2 14,5 17
Algortmus programu Optmalzace čerpání osobních dávek sestaví řetězce čnností z tabulky 4.1 ako kombnace různých varant ech provedení. V tabulce 4.2 sou popsány řetězce v C podle varant čnností. Potom sou vybrány pouze ty řetězce z tabulky 4.2, ež se vyznačuí kolektvní efektvní dávkou stenou č menší než řetězec číslo 1 ( 1 C), ehož kolektvní efektvní dávka e 7,5 msv. Vybrány sou řetězce ( 1 C, 2 C, 3 C, 4 C, 9 C, 10 C, 11 C, 12 C). Jednotlvé řetězce a číselné charakterstky sou uvedeny v tabulce 4.3. Tabulka 4.3 - Přehled vybraných řetězců a ech hodnot Řetězec v C v E [msv] v P [Kč] 1 C 7,5 165073,9 2 C 7,5 164973,9 3 C 7,5 134573,9 4 C 7,5 134473,9 9 C 6,5 143487,5 10 C 6,5 143387,5 11 C 6,5 113987,5 12 C 6,5 113887,5 Výsledkem optmalzačního procesu bylo pro rok 2000 doporučení změnt u čnností 2, 4 a 5 provedení prací. Předpokladem bylo snížení KED o 1 msv a současně snížení nákladů o 29.600 Kč. Během generální opravy 3. bloku v roce 2000 byly aplkovány všechny tř nově navržené varanty řešení. Očekávaného snížení kolektvní efektvní dávky bylo dosaženo a skutečnou hodnotou bylo 1,2 msv. Výsledkem nákladově přínosové analýzy podle [7] e provést změnu u čnností 2, 3, 4 a 5. Rozdíl vůč výsledku nového Mechansmu ALARA e pouze u čnnost číslo 3. Rozdíl e tedy ve 20% rozhodnutí čnností. Přetí výsledku tohoto mechansmu by však vedlo k nárůstu celkové kolektvní efektvní dávky o 3,5 msv. To e ovšem s ohledem na požadavek nezvyšování kolektvní efektvní dávky nepřatelné. 4.2.2 REALIZACE SYSTÉMU ALARA V JADERNÉ ELEKTRÁRNĚ TEMELÍN Nevýznamněší přínos této práce e užtí teoretckého řešení problému v novém Systému ALARA v Jaderné elektrárně Temelín. Užtí nového Systému ALARA e dokumentováno v [13] a [8]. Nový Systém ALARA byl prezentován před zástupc mse OSART v řínu 2001 ako ofcální a hlavní způsob řešení optmalzace radační ochrany v Jaderné elektrárně Temelín. Mechansmus ALARA e realzován pomocí programu [11]. 18
V současné době obsahue soubor 71 sledovanou čnnost, nebo-l e nyní hodnoceno 48 řetězců posuzovaných čnností. I když e Jaderná elektrárna Temelín v období aktvního spouštění (1. blok), přesto byly aplkací nového Systému ALARA sníženy kolektvní efektvní dávky [18]. 5 ZÁVĚR Cílem dzertační práce byla teoretcká analýza optmalzace radační ochrany (ALARA) se zahrnutím legslatvních podmínek platných v České republce a praktcká aplkace výsledků teoretckého řešení se zohledněním požadavků plynoucích ze specfky aderné elektrárny a hospodářské a společenské přatelnost. Byl proveden teoretcký rozbor problematky ALARA. Byla provedena analýza známých algortmů (technk), které prováděí výběr realzace čnností. Výsledkem analýzy byla volba rozšířené nákladově přínosové analýzy pro nový Systém ALARA, což odpovídá návodu vyplývaícímu z vyhlášky SÚJB č. 184/1997 Sb. Autorem byl vyvnut nový Systém ALARA, který zahrnue přípravu personálu, zpracování vstupních dat, mechansmus ALARA, formulace výsledků a byl defnován způsob hodnocení výsledků. Součástí řešení e nový vývoový dagram programu Optmalzace dávek [11], který e schopen zpracovat databáz údaů a nalézt optmální řešení radační ochrany a provádění čnností, který byl zaveden do praxe. Pomocí tohoto programu bylo v dsertační prác (kaptola 5) provedeno řešení příkladu doporučeného lteraturou [4], dále školského příkladu a skutečných čnností prováděných na parních generátorech 3.bloku Jaderné elektrárny Dukovany. Doporučená opatření, která byla výsledkem ALARA analýzy, byla na Jaderné elektrárně Dukovany v roce 2000 přata k praktckému využívání. Na základě požadavků ČEZ a.s. byl systém ako celek zaveden v Jaderné elektrárně Temelín. Práce detalně rozebírá strukturu navrhovaného systému a možnost, které se př eho vytvoření a použtí nabízeí. Především řeší úlohu optmálního provedení radační ochrany. Dalším výsledkem e nalezení optmálního provedení radační ochrany př předem zadané kolektvní efektvní dávce, č stanovení celkových nákladů na radační ochranu. Díky vazbě varant na stené koefcenty (ednotkové ceny materálů, práce, přístroů etc.) lze kdykolv změnt tyto hodnoty a opět v krátkém čase nalézt optmální řešení. Podstatným významem e zcela nové řešení, které odpovídá požadavkům zákona č. 18/97 Sb. a vyhlášky SÚJB č. 184/1997 Sb. a e společensky a ekonomcky přatelné. 19
Navržený systém byl srovnán se standardně užívaným programem v rámc EU. Výsledkem srovnání e skutečnost, že nový systém dosahue ekonomcky a společensky přatelněších výsledků a e sladěn s legslatvou České republky. Zároveň poskytue řešení př zadání cílové kolektvní efektvní dávky. Obecným cílem e zvyšovat radační bezpečnost v aderných zařízeních. Toho lze dosáhnout en postupným, dlouhodobým vzděláváním pracovníků, využíváním nových postupů a vyhodnocováním výsledků čnností. V tomto lze spatřt smysl této práce. Závěrem e třeba zdůraznt, že Systém ALARA může být užtečným pomocníkem př rozhodování, ale nelze zapomínat, že př rozhodování pouze napomáhá, nc víc. Nemůže sám o sobě rozhodnutí provést. Konečná odpovědnost totž zůstává na člověku, který přímá rozhodnutí. Seznam zkratek: ALARA As Low As Reasonably Achevable ČEZ-EDU Elektrárna Dukovany, ČEZ a.s. ČEZ-ETE Elektrárna Temelín, ČEZ a.s. EU Evropská une JE aderná elektrárna JEZ aderně energetcké zařízení KED kolektvní efektvní dávka NRPB Natonal Radaton Protecton Board (Velká Brtáne) PG parní generátor RC regonální centrum RMS Dálkový systém radační kontroly (použtý v ČEZ-ETE) SÚJB Státní úřad pro adernou bezpečnost ÚVVVR Ústav pro výzkum, výrobu a využtí radonukldů 20
6 LITERATURA [1] Recommendatons of the Internatonal Comsson on Radologcal Protecton, report ICRP n.26, Ann. ICRP 1 (3). ICRP Oxford 1977. [2] Vyhláška 184 SÚJB ze dne 24. července 1997 o požadavcích na zaštění radační ochrany. Sbírka zákonů České republky. [3] Zákon 18 ze dne 24. ledna 1997 o mírovém využtí aderné energe a onzuícího záření a o změně a doplnění některých zákonů. Sbírka zákonů České republky. [4] Stokell P.J., Croft J.R., Lochard J., Lombard J.: EUR 13796 - Alara: From theory towards practce. Luxembourg 1991. [5] Háek R.: Výcvkový program přípravy pracovníků se zdro onzuícího záření. Výcvkový program ŠKVS, Brno. ČEZ,a.s. Praha 1997. [6] Lefaure C., Scheber C., Croft J.: OPTI-RP. Verse 1.0. Kontrakt č. F13P CP920033. Počítačový program. CEPN/NRPB. [7] Oudz, A., Croft, J. R., Fleshman, A. B., Lochard, J., Lombard, J., Webb, G. M.: What s ALARA? CEPN Report No. 100, Report to the CEC, September 1986. Oxford 1986. [8] Vokálek J.: Program zaštění akost ev. č.: 27.08.01 Řízení radační ochrany v ČEZ-ETE. ČEZ-ETE. Temelín 2000. [9] Křvánek R.: Studní proekt výukového programu prncpu ALARA v podmínkách provozu VVER. Dplomová práce FS VUT. Brno 1994. Publkace autora [10] Koláček P.: NPP staff tranng n theory of radaton protecton. Proc. of the: 1st Internatonal Symposum on Safety and Relablty Systems of PWRs and BWRs. May 22-26, 1995. Brno. [11] Koláček P., Kadlec R.: Optmalzace čerpání osobních dávek.(optmcod) Počítačový program. ČEZ. Brno 2000. [12] Koláček P.: Řešení postupu prokázání rozumně dosažtelné úrovně radační ochrany použtý v Jaderné elektrárně Temelín. Bezpečnost aderné energe. (přato k vydání) [13] Koláček, P.: Pracovní postup ev. č.: 27.08.01.01 Implementace prncpu ALARA. ČEZ-ETE. Temelín 2000. [14] Koláček P.: Radační bezpečnost a radační kontrola. Skrpta ČEZ, a.s. Brno 1998. [15] Koláček P.: Radační bezpečnost a radační kontrola pro JE VVER 440. Skrpta ČEZ, a.s. Brno 1998. [16] Koláček P.: Radační bezpečnost a radační kontrola pro JE VVER 1000. Skrpta ČEZ, a.s. Brno 1998. [17] Koláček P.: Implemantaton of ALARA Prncple at the Nuclear Power Plant Temeln. Proc. of the 4 th Internatonal Symposum on Safety and Relablty Systems of PWRs and VVERs. Brno May 14-17, 2001. Brno, (ISBN 80-238- 7405-5) 21
[18] Koláček P., Hak J., Vokálek J.: ALARA prncple mplementaton on the Temeln NPP. Proc. of the XXIV.Days of Radaton Protecton, conference proceedngs. Demänovská dolna. November 26-29, 2001, (ISBN 80-88806-26-27) 7 SUMMARY Ths thess deals wth theoretcal analyss of radaton protecton optmzaton (ALARA), whch conforms to the legslaton accepted by the Czech republc. It nvolves the practcal applcaton of theoretcal soluton wth regards to specfc requrements for nuclear power plants and acceptable from economc and socal pont of vew. The new ALARA system, ncludng ALARA tool, was establshed based on the present stuaton of the ALARA prncple, Czech legslatve requrements and the thess am. Whle the frst part contans the new ALARA system, n the second part ths system s appled. The author created a procedure of securng reasonably achevable level of radaton protecton, whch s n full complance wth the requrements of the act 18/97 Coll. (so called atomc act of the Czech Republc). Ths procedure s called the ALARA system and t conssts of fve components: - preparaton and educaton of personnel - nput data - ALARA tool - results - evaluaton The personnel preparaton s done t two levels of schoolng. All workers who enter the Temeln NPP controlled area are traned n the frst level. The specal course of ALARA n the second level s for ALARA experts. Both types of courses are realzed by the author n Czech nuclear power plants. Input data nclude the ALARA tool database. They are dstrbuted n followng areas: selectng of actvtes, determnng of varants, costs of radaton protecton equpment of varants, and collectve effectve dose of varant. The new ALARA system s based on extended cost-beneft analyss, but t s substantally modfed. All varants of actvtes are evaluated smultaneously. The algorthm for comparson of ndvdual combnatons of all varants mentoned s provded. These combnatons represent all possbltes for realzaton of a collecton of actvtes durng a tme perod consdered. Usng the perod between two starts of refuelng s evdent. The am s to fnd such a combnaton that meets the followng two requrements: 22
The same or lower value of the tme perod by collectve effectve dose (CED) reached by presently used performance of actvtes. The mnmum of the overall costs,.e. the total of the radaton protecton costs and of the health detrment costs (CED). The am s to fnd reasonably achevable level of radaton protecton, soluton for gven CED, evaluaton of a good practce and a CED plan support. The reducton of CED and radaton protecton costs s apprecated. The lowerng of these values s presented as a beneft of the ALARA system. The developed ALARA system was appled on the ndvdual standard example and the hypothetcal collecton of fve actvtes. As a proof of ts functonalty the ALARA system was appled n the actual actvtes performed durng the overhaul of the steam generators at the Dukovany NPP. As a result of the ALARA analyss, the recommended measures were used at Dukovany NPP n 2000. A new orgnal procedure on the reasonably achevable norm of radaton protecton was mplemented n the Temeln NPP. The man result of ths thess s the new ALARA system beng fully n lne wth the requrements of act 18/97 Coll. and regulatory gude 184/97 Coll. and t s socally and economcally acceptable. The new system was compared wth the OPTI-RP. The new ALARA system reaches better results from the pont of vew of socal and economc acceptablty. 8 AUTOROVO CURICULUM VITAE V r. 1988 úspěšně zakončl studum na Fakultě aderného a fyzkálního nženýrství ČVUT Praha, obor aderné nženýrství - dozmetre. Během studa na FJFI se podílel na rozvíení metod použtí a vyhodnocení chemckých dozmetrů, na nchž pracoval ž v době střední školy v Bofyzkálním ústavu ČSAV v Brně. Absolvoval prax v ÚVVVR Praha a spolupracoval s Výzkumným ústavem klncké a expermentální onkologe v Brně př řešení úlohy kolmace vysokoenergetckých svazků. Po ukončení školy nastoupl do závodu Chrana Incentrum do funkce vědecko-výzkumného pracovníka. Zde pracoval na problémech spoených s přpravovanou výrobou elektronových urychlovačů. Ve stené funkc pracoval od r. 1989 ve Výzkumném ústavu energetckých zařízení Brno, kde se zabýval bezdemontážní dagnostkou rotačních stroů JE Dukovany, Jaslovské Bohunce a Mochovce. Od r. 1991 pracue na Školcím a výcvkovém středsku aderně energetckých zařízení Brno (ŠKVS JEZ) ve funkc výcvkového nženýra. Specalzue se na problematku radační bezpečnost a radační kontroly, e spoluautorem 23
modulového systému přípravy personálu aderně energetckých zařízení a koncepce přípravy personálu radační bezpečnost a radační kontroly JE. Úzce spolupracue s pracovšt na ČEZ-EDU a ČEZ-ETE, především s ohledem na nové způsoby měření onzuícího záření v JE a př aplkac prncpu ALARA. V r. 1992 absolvoval školení skupny C v ŠKVS JEZ a o rok pozdě ukončl doplňkové pedagogcké studum na VUT Brno, v r. 1993 zahál doktorandské postgraduální studum na VUT Brno na téma Optmalzace radační ochrany. Je autorem a spoluautorem učebních textů z oblast radační bezpečnost a radační kontroly a scénářů výukových flmů. Absolvoval kurs specalstů systému RMS v USA a ČEZ-ETE nutného pro zaštění přípravy specalstů radační ochrany pro JE VVER 1000. V r. 1997 absolvoval ve Velké Brtán kurs radační ochrany. V roce 1998 absolvoval roční prax v ČEZ-EDU ve funkcích technk radační bezpečnost směny a technk dozmetrckých laboratoří. V roce 2000 absolvoval roční prax v ČEZ-ETE ve funkc technk radační kontroly provozu. Od roku 1998 e garantem školení pro vstup do KP ČEZ-EDU a od 1.10.1999 pro KP ČEZ-ETE. Je garantem odborné přípravy vybraných pracovníků se zdro onzuícího záření podle vyhlášky SÚJB č.146/1997 Sb. V roce 2001 se stal členem celostátní odborné zkušební komse SÚJB pro oblast velm významných zdroů a odborné zkušební komse př Regonálním centru SÚJB Brno. 24