Centrum výzkumu Řež s.r.o.
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
1.
SEZNAM ZKRATEK
HELB
„High Energy Line Break“ (havárie v JE vyvolaná porušením potrubí s médiem o vysoké energii)
JE
Jaderná elektrárna
LOCA
„Loss-of-Coolant Accident“ (havárie v JE vyvolaná únikem chladiva)
MSLB
„Main Steam Line Break“ (havárie v JE vyvolaná porušením hlavního
SUSEN
Sustainable Energy, Udržitelná energetika
JE
Jaderná elektrárna
VVER
Tlakovodní reaktor
H
Vodík
ČSN
Česká technická norma
2
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
2.
ÚČEL ZAŘÍZENÍ Zkušební zařízení LOCA slouží k simulaci podmínek vnějšího prostředí - teplota / tlak /
sprchování dezaktivačním roztokem, které mohou vzniknout v případě nadprojektových havárií typu LOCA (Loss-of-Coolant Accident), typu MSLB (Main Steam Line Break) nebo typu HELB (High Energy Line Break) v jaderných elektrárnách (JE) typu VVER nebo k simulaci podobných termodynamických podmínek v jiných zařízeních. Zařízení je nezbytné pro prokázání kvalifikace komponent JE (zejména kabelů) dle ČSN IEC 60780. Samotná zkouška spočívá v umístění zkušebního předmětu do tlakové nádoby a jeho vystavení podmínkám termodynamického šoku, který vzniká při náhlém roztržení potrubí s přehřátou tlakovou párou, a podmínkám, které následují po takovéto havárii (sprchování dezaktivačním roztokem). testovaný vzorek: silový kabel
Vlastnosti po simulaci provozního stárnutí + havarijní dávka
Počáteční vlastnosti + havarijní dávka
Termodynamická simulace projekt./nadprojekt. nehody na urychleně zestárnutém kabelu po havarijní dávce (stand LOCA )
Parní tlaková
post-LOCA
zkouška
Vlastnosti po simulaci LOCA
Termodynamická simulace projekt./nadprojekt. nehody na kabelu nestárnutém po havarijní dávce (stand LOCA )
Parní tlaková zkouška
post-LOCA
IEEE
IEEE
IEEE
• Zkouška převíjením na trn o průměru 40 D za pokojové teploty • Vizuální prohlídka
• Během LOCA kabel sprchován havarijním roztokem • Během LOCA je kabel zatížen jmenovitým napětím (max. 400 V) a jmenovitým proudem (max. 3 × 35 A) • Během LOCA i post-LOCA se průběžně sleduje změna izolačního odporu žil a pláště • Před ukončením post-LOCA
3
• Krátkodobá zkouška izolací žil zvýšeným napětím • Měrný vnitřní odpor žil (ve vodě 23 °C, T) • Tažnost a pevnost
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
3.
KLASIFIKACE ZAŘÍZENÍ Z HLEDISKA RADIAČNÍ OCHRANY Zařízení LOCA nespadá do působnosti vyhlášky č.307/2002 Sb. o radiační ochraně
4.
ZÁKLADNÍ FUNKCE Zařízení musí být schopno podrobit zkušební tělesa termodynamickým účinkům vysoké
teploty, tlaku a sprchování dezaktivačním roztokem v tlakové nádobě z nerezavějící oceli. Zařízení musí splňovat experimentální parametry - dodržet předepsané termodynamické profily, zejména skokovou změnu teploty a tlaku (viz níže), v tlakových nádobách velkáLOCA , zařízení na simulaci podmínek po výbuchu vodíku a post-LOCA. Zařízení musí být schopno rychlé automatické regulace termodynamických parametrů (zvyšování/snižování teploty/tlaku).
Zkušebními předměty mohou být jakékoliv předměty, které svými rozměry nepřesahují vnitřní rozměry zkušební nádoby (a pokud případně přesahují, lze v nádobě zkoušet alespoň jejich kritickou část), např. elektrické kabely, kabelové průchodky, kabelové spojky, menší elektrické rozvaděče, motory, těsnění, ventily, čidla, anebo jiná zařízení, pro něž se požaduje zkouška odolnosti proti účinkům výše uvedených havárií. Typickými zkušebními předměty jsou např. elektrické kabely, které je možno provléci průchodkovými otvory ve víku zkušební tlakové nádoby a během zkoušky je elektricky zatěžovat či proměřovat jejich elektrické vlastnosti.
Zkušební zařízení umožňuje provádět zkoušky odolnosti zkušebních předmětů nejen proti účinkům vysokých teplot a tlaků, ale zejména proti účinkům jejich rázového působení (proti tzv. termodynamickému šoku), a v případě elektrických kabelů, kabelových spojek, průchodek, konektorů, elektropohonů a některých dalších komponent JE i přímo prokazovat jejich funkčnost v průběhu havárie, neboť je možno měřit i jejich elektrické anebo jiné funkční vlastnosti v průběhu zkoušky.
Po skončení simulace havárie typu LOCA je zkoušený předmět přemístěn do tlakové nádoby post-LOCA, kde proběhne korozní zkouška. Je to tzv. zkouška post-LOCA nebo
4
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
zkouška odolnosti vůči zaplavení spočívající v ponoření — a v případě kabelů i jejich napěťově-proudového zatížení — do sprchového roztoku o předepsané teplotě a tlaku. Součástí zařízení také bude menší komora pro simulace nadprojektových haváriích o vysokých parametrech. Hlavní využití bude pro simulaci výbuchu vodíku. Simulace výbuchu bude probíhat vystavením zkoušeného předmětu vysoce přehřáté páry, vysoce přehřátého vzduchu a dusíku. Během a po skončení testu se budou prokazovat funkční vlastnosti testovaného vzorku.
V místnosti je k dispozici plynová přípojka, elektrická zásuvka 3f 400 V s Pmax= 2x100 kW (jedna pro LOCA druhá pro post LOCA). Jednotlivé součásti musí být navzájem plně kompatibilní a musí společně zajišťovat celkovou provozuschopnost a plnou funkčnost zařízení jako celku. Celé zařízení musí mít prohlášení o shodě.
4.1
Hlavní součásti zařízení LOCA
TLAKOVÉ NÁDOBY Tlaková nádoba LOCA •
V = 1-10 m3
•
Tmax=270-320 °C
•
pmax,(abs) =20 - 112 bar (tlak na mezi sytosti)
•
médium: přehřátá pára, sytá pára, voda, sprchovací roztok
•
životnost: 40 let + pasport
•
sprcha pro postřik uvnitř nádoby
•
průchodky ve víku pro kabely
•
možnost nepřetržitého provozu po 7 dní
Tlaková nádoba pro simulaci výbuchu H2 •
tvar, objem: 1-3 m3
5
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
•
Tmax=320 – 550 °C
•
pmax,(abs) =20 - 112 bar (tlak na mezi sytosti)
•
médium: pára, parovzdušná směs, voda, dusík, sprchovací roztok
•
průchodky ve víku pro kabely
Tlaková nádoba post-LOCA •
V = 1-10 m3
•
Tmax=150-250 °C
•
pmax,(abs) =10-20 bar
•
medium: přehřátá pára, sytá pára, voda, sprchovací roztok
•
životnost: 40 let + passport
•
průchodky ve víku pro kabely
•
možnost nepřetržitého provozu po 60 dní
Tlaková nádoba malá-LOCA - nebude v dodávce •
nebude v dodávce, o připojení se rozhodne v budoucnu
•
v projektu se musí se počítat s případným připojením
•
kotel musí být dimenzován i pro tuto malou LOCA nádobu
•
předpokládané parametry V = 0,3 - 0,5 m3, Tmax=160 - 220 °C , pmax,(abs) =5 - 10 bar
•
medium: přehřátá pára, sytá pára, voda, sprchovací roztok
PŘÍSLUŠENSTVÍ Kotel pro LOCA •
elektrika/plyn - dle projektu (určí dodavatel)
•
dimenzování na souběžné maximální provozy: LOCA + komora pro simulaci výbuchu H2 + post-LOCA
•
automatická regulace
6
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
Zdroj tepla pro post-LOCA •
elektrika/plyn - určí dodavatel
•
společný s LOCA
samostatný - určí dodavatel (výkon takový, aby byl umožněn
paralelní chod LOCA i post-LOCA na mezních hodnotách teploty a tlaku) •
dimenzování na maximální provozy: post-LOCA
•
automatická regulace
Zdroj horkého vzduchu pro komoru simulující podmínky po výbuchu H2 •
dimenzování na maximální provoz simulace výbuchu H2
Přehřívák páry •
pro přehřátí páry/vzduchu na požadované parametry - určí dodavatel
Chladič páry •
pro řízené ochlazování páry/vzduchu v testovacích nádobách - určí dodavatel
Akumulátor páry, armatury, potrubí, měření •
určí dodavatel
•
místní a dálkové měření
Sprchovací systém •
nerezová nádrž na sprchovací roztok
•
možnost odčerpání sprchového roztoku (smíseného s kondenzátem) a opětovného použití pro sprchování
Regulace Řízení musí být automatické a musí regulovat parametry páry v LOCA komoře dle zadaných termodynamických profilů, nastavených softwarově obsluhou. Limitní parametry termodynamických profilů jsou uvedeny v příloze. Bude-li automatická regulace při termodynamickém šoku nedostačující, musí být možno přepnout na manuální řízení.
7
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
Měření Požadované místní a dálkové měření pro LOCA a post-LOCA komoru: • tlak •
teplota
•
hladina
•
průtok páry
HARDWARE A SOFTWARE Software •
software pro regulaci/měření LOCA o rozdělení LOCA/ post-LOCA o termodynamický profil: p, T, čas do jednoho grafu o rozdělení LOCA/ post-LOCA o LOCA komora: p, T, mpáry, hladina o sprcha: m, čas o vzduch: m, p, T o textový/grafický výstup o propojení excel
•
vše napsáno ve vhodném programu (nejlépe v LabView + zdrojový kód kvůli dalším budoucím úpravám)
•
software pro regulaci/měření post-LOCA o termodynamický profil: p, T, čas do jednoho grafu o post-LOCA komora: p, T, hladina o textový/grafický výstup o propojení excel
Hardware •
Řídící počítač pro ovládání LOCA
•
Řídící počítač pro ovládání post-LOCA
•
Počítač pro dálkové měření na LOCA: PC
•
Počítač pro dálkové měření post-LOCA : PC
8
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
•
Přenosný počítač: Notebook pro místní elektrické měření
NAPÁJENÍ TESTOVANÝCH ZAŘÍZENÍ Střídavý zdroj napětí a proudu: •
Možnost nastavit jak napětí, tak proud nezávisle na napájeném zařízení
•
3f rozsah napětí 0-700 V
•
Proudy, dva rozsahy 0-7 A a 7-100 A
•
Ovládání manuální
•
Možnost připojení k notebooku přes vhodné rozhraní
•
Software umožňující okamžité sledování proudu, napětí a svodového proudu ze zdroje
Stejnosměrný zdroj: •
Napětí 0-100 V
•
Proud 0-10 A
OSTATNÍ •
Buben pro navíjení kabelů
•
Možnost vložení 2-3 pater do nádoby LOCA i post-LOCA pro uložení zařízení
•
Podpěrný mechanismus pro kabely z průchodek
•
Destilační aparatura pro destilaci vody cca 100l/hod
9
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
ORIENTAČNÍ NÁČRTEK ZAŘÍZENÍ LOCA
10
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
ORIENTAČNÍ NÁČRTEK ZAŘÍZENÍ POST-LOCA
11
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
ORIENTAČNÍ SCHÉMA ZAŘÍZENÍ PRO SIMULACI VÝBUCHU H 2
12
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
13
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
UMÍSTĚNÍ ZKUŠEBNÍHO ZAŘÍZENÍ
TERMODYNAMICKÝ PROFIL LOCA
14
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
Hodnoty teploty a tlaku páry v LOCA komoře musí dodržet termodynamický profil. Termodynamický profil se skládá z následujících fází: •
předehřev
•
termodynamický šok
•
provoz na teplotní špičce
•
fáze ochlazování.
Graf 1: Příklad termodynamického profilu pro LOCA
Předpokládané max. hodnoty: •
Tmax=270-320°C
•
pmax,(abs) =20 - 112 bar (tlak na mezi sytosti)
15
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
TERMODYNAMICKÉ PROFILY H2 KOMORA Hodnoty teploty a tlaku přehřáté páry/vzduchu v komoře musí dodržet předepsaný termodynamický profil. Termodynamický profil se skládá z následujících fází: •
předehřev
•
teplotní skok
•
provoz na teplotní špičce
•
fáze ochlazování
•
dohřev
Graf 2: Příklad termodynamického profilu pro simulaci výbuchu vodíku Předpokládané max. hodnoty:
16
Příloha č. 1: Indikativní požadavky na zařízení
•
Tmax=270-320 °C
•
pmax,(abs) =20 - 112 bar (tlak na mezi sytosti)
TERMODYNAMICKÝ PROFIL POST-LOCA V nádobě post-LOCA se udržuje konstantní teplota a tlak.
Graf 1: Příklad termodynamického profilu pro post-LOCA
Předpokládané max. hodnoty: •
Tmax=150-250 °C
•
pmax,(abs) =10 - 20 bar
17
