DEFEKTOSKOPIE ČSVTS
DÚM TECHNIKY PRAHA 1978
1978
Dům techniky ČSVTS Praha
DEFEKTOSKOPIE '78
PRAHA 1978
Obsah
str.
Úvod
5
Nový druh rentgenového papíru a jeho použití ke kontrole svarů Dr. Ing. M. Baimler, Ing. R. Pleskač
7
Fluorometalické fólie KYOKKO a jejich užití v rentgenografii Dr. Ing. M. Baimler, Ing. R. Pleskač
23
Lineární urychlovač NEPTUN 1 1 - 1 0 MeV Ing. Vladimír Maňas
35
Metodika prozařování lineárním urychlovačem Václav Jan, Jaroslav Kesl
50
Poznatky z hygieny práce při prozařování lineárním urychlovačem Ing. Lubomír Vykročil
55
Niekolko poznámok o vplyve chýb na pevnostné vlastnosti zváraných spojov Ing. Oskar Iždinský, CSc
62
Poznatky o defektoskopii v automobilkách NDR Josef Halamiček
77
Ultrazvukové vlastnosti materiálů arustenitického typu Jan Svoboda
87
Využití výpočtové techniky pro zpracování ultrazvukových nálezů Ing. Karel Rupert
1O1
Ultrazvuková defektoskopická linka ROTA 80 - NUKEM Ing. Bohumil Brodský
106
Ultrazvuková impulsová metoda jednoduché ověření systematické odchylky amplitudy echa Ing. Evžen Honců, CSc
123
Číslicový měřič tlouštky materiálu DMT - 1 Ing. Michael Schutz
134
Stanovení optimálních podmínek pro kontrolu vlastností materiálu metodou vířivých proudů Ing. Jiří Ullmann , Bořivoj Kubala
141
- 3 -
str. Problematika kontroly trubek metodou vířivých proudu průchozí cívkou Josef Solnař
149
Sledování růstu trhlin přístrojem MT - 5 na základě měření elektrického potenciálu Jaroslav Kunt
159
Metody a zařízení na zjištování kontaktního poškození rotačních ploch strojních součástí Ing. Jaroslav šnajberk
176
Některé zkušenosti s použitím přístroje POLJUS-1 k posouzení strukturně mechanických vlastností litin Ing. Jan Weiss
184
Příspěvek k možnosti ohodnocení oceli 14220 nedestruktivními metodami k zabezpečení její optimální obrobitelnosti Doc. Ing. Miloslav Samotný, CSc Ing. Vladimír Vochozka
193
Obsah halogenů a síry v kapilárních detekčních prostředcích Mojmír Věchet
203
Stanovení množství feritu v austenitických ocelích přenosným přístrojem FE - 03 Ing. Jiří Burian
211
Zkoušky těsnosti svarů tenkých plechů Václav Chovanec
219
Nedeštruktívna kontrola vybraných jadrových energetických zariadení Ing. Ján Dugát
224
Využitie metód nedeštruktívnej kontroly pri vstupnej kontrole vybraných zariadení elektrárne V - 1 Ing. Milan Herka, Ing. Martin Kunc
231
Manipulátory pre dialkovú vizuálnu kontrolu vniítornych povrchov vybraných zariadení elektrárne V - 1 Ing. Jozef Homola
239
Předprovozní a provozní prohlídky reaktorů W E R 440 Ing. Jiří Přepechal
247
Použití defektoskopických přístrojů v energetice Ing. Richard Forman
253
- 4 -
Úvod
V moderním výrobním procesu, který je zejména v posledním desetiletí charakterizován výrazným zvyšováním náročnosti výroby a kontroly její jakosti, je splnění těchto požadavků nemyslitelné bez nedestruktivního zkoušení. Nová výrobní odvětví, jako např. jaderné elektrárny nebo velké stavby různých produktovodůfmohou být úspěšně realizovány jen při důsledném využívání defektoskopických metod. To ovšem klade vysoké nároky nejen na vědecko - výzkumnou základnu, ale i na technické pracovníky v praxi, mezi nimiž defektoskopičtí odborníci zaujímají důstojné místo. Pozice pracovníků v defektoskopii je o to komplikovanější, že musí řadu specifických problémů řešit operativně sami přímo na svých pracovištích.
Celostátní defektoskopické středisko při SVtJM Praha, ve spolupráci s odbornou skupinou pro defektoskopii při Společnosti hutnické ČVTS a Domem techniky ČVTS Praha, proto pořádá každoročně pravidelný seminář " DEFEKTOSKOPIE". Cíclem těchto seminářů je umožnit rychlejší informovanost naší technické veřejnosti o výsledcích základního i aplikovaného výzkumu v tuzemsku i zahraničí a zejména pak výměnu zkušeností jednotlivých pracovníků. Proto je naší snahou, aby na semináři byly kromě přednesených odborných referátů především navázány přímé kontakty mezi defektoskopickými pracovníky a vzájemnou výměnou názorů byla dána možnost zvýšit odbornou úroveň defektoskopické služby v ČSSR jako celku.
11
Předkládáme - li Vám dnes sborník referátů semináře DEFEKTOSKOPIE 78 ", který je již letos třináctým v pořadí,
věříme* Se tato publikace se setká se čtenářským zájmem a přispěje tak svým skromným dílem k dalšímu rozvoji československé nedestruktivní defektoskopie.
Mojmír 'Věchet Celostátní defektoskopické středisko SVÚM Praha
- 6 -
LINEÁRNÍ URYCHLOVAČ NEPTUN 1 1 - 1 0 MeV
Ing. Vladimír Maňas škoda, Plzeň
Pro potřeby nedestruktivní kontroly silnostěnných dílů jaderného programu prozařovací metodou byl v o.p. škoda Plzeň uveden do provozu lineární urychlovač Neptun II, výrobek francouzské firmy CGR MeV - Orsay. 1. Základní technické parametry Maximální energie urychlených elektronů před dopadem na terčík /neměřitelná/ 10 MeV Exposiční rychlost ve vzdálenosti 1 m od terčíku v ose nehomogenizovaného svazku / neměřitelné/ - 2000 R/min Exposiční rychlost v ose homogenisovaného svazku Úhel kolimace svazku
-
800 28°
Max. rozměr ohniska
-
2 mm
R/min
Napájení : vodou, průtok 10 l/min, tlak 0,3 - 0,5 MPa 2. Princip činnosti Lineární urychlovač Neptun II je vysokofrekvenčním urychlovačem se stojatou elektromagnetickou vlnou, jejíž výhodou je možnost využití celé vysokofrekvenční energie pro urychlení elektronů. Elektromagnetická vlna o velmi vysoké frekvenci je buzena magnetronem a přiváděna vlnovodem do vlastní urychlovací struktury.Elektrony jsou emitovány elektronovou tryskou a urychlovány v urychlovací struktuře touto elektromagnetickou vlnou z počáteční energie cca 42 keV na energii max. 10 MeV před dopadem na terčík. Dopadem elektronů na wolframový ter- 35 -
čík dochází k přeměně jejich vysoké kinetické energie na energii zářivou. Svazek fotonů brzdného rentgenového záření,upraven ý kolimátorem, je homogenizován průchodem filtrem, čímž se získává rovnoměrná intenzita rtg záření v celém ozařovaném poli. Za tímto homogenizačním filtrem je umístěna ionizační komora pro dozimetrii svazku. Interakce mezi vysokofrekvenční elektromagnetickou vlnou a elektrony je možná jen za vysokého vakua. Proto je urychlovací struktura evakuovaná, odtavena a vakuum je za provozu i trvale mimo provoz udržováno iontovou vývěvou. Vzhledem k tomu, že elektrony v urychlovaném svazku mají snahu se vzájemně odpuzovat, čili způsobovat divergenci svazku, jsou umístěny podél urychlovací struktury cívky, které vytvářejí v oblasti struktury fokusační magnetické pole a zároveň eliminují vliv zemského magnetického pole. Při provozu urychlovače dochází k tepelným ztrátám. Z tohoto důvodu je nutné vlastní urychlovací strukturu, magnetron a další části ochlazovat. To je docíleno nuceným průtokem vody v primárním okruhu chlazení, kde je teplota udržována na 40°C pomocí výměníku ochlazovaného sekundárním okruhem, napojeným na běžnou vodovodní sít. Zaměřování svazku rtg záření se provádí pomocí He - Ne laseru. 3. Popis a činnost jednotlivých části 3. 1. Všeobecně Urychlovač sestává z : - vlastní hlavice urychlovače, upevněné pomocí dvou čepů v rovině těžiště na nosné teleskopické části / obr-. 1 a 2 / - provozní a napájecí jednotky / obr. 3/ - ovládacího pultu / obr. 4/ - 36 -
3. 2. Hlavice urychlovače Obsahuje urychlovací strukturu s fokusačními cívkami, kolimátorem, homogenizátorem a ionisační komorou ; dále modulátor, magnetron, vysokofrekvenční transformátor, část napájecích a jističích obvodů a okruhy chlazení. 3.2.1.Urychlovačí struktura / vlastně vlnovod s clonami/, umístěná souose s elektronovou tryskou, je vytvořena sledem 43 dutin, vyrobených z mědi o vysoké elektrické vodivosti přesným opracováním na drsnost povrchu 0,5junt' Jednotlivé dutiny vzájemně jsou spájeny a doladěny na frekvenci 2 998 MHz. Celková délka struktury je 1 508 mm. Celá soustava je vložena do trubky z nemagnetické oceli, tvořící zároveň vakuový obal a eva—9 kuována na tlak cca 1,5 x 10 Torru. Fokusace elektronového svazku se provádí soustavou cívek, zapojených do serie a umístěných tak, že tvoří tři zóny mg. pole, klesajícího ve směru svazku o hodnotách mg. indukce od 0,11 do 0,05 T. Střední vinutí je vyrobeno z měděné trubky, kterou protéká chladící voda. 3.2.2.Modulátor Jeho části jsou umístěny poblíž elekronové trysky a dodává vysokonapětové impulsy o vrcholové hodnotě 42 kV a délce trvání 4,2 s / v 50 % výšce/ s opakovací frekvencí 300 Hz a špičkovým výkonem 3,8 MW jednak elektronové trysce, jednak magnetronu. Součástí obvodů modulátoru je zpožďovací linka, vybíjená vodíkovým tyratronem přes impulsní transformátor s transformačním poměrem 8,75 do magnetronu.
- 37 -
3.2.3,Magnetron Zdrojem vysokofrekvenčního výkonu je magnetron chlazený vodou, který může dodávat špičkový výkon 1,9 MW na frekvenčním pásmu 2 992 - 3 001 MHz. Je mechanicky /změnou resonanční frekvence dutiny pomocí pístku, posouvaného elektromotorem/ laditelný v rozsahu - 4 MHz. Ladění je prováděno obvodem automatického řízení frekvence / AŘF/, který provádí porovnání vysoké frekvence detekované na výstupu magnetronu s frekvencí dodávanou přes dvě referenční dutiny prostřednictvím vazebního členu na vlnovodu, před jeho vstupem do urychlovací struktury. Kromě toho lze frekvenci dolaďovat ručně z provozní a napájecí jednotky. Magnetické pole, potřebné pro docílení rotace elektronů v magnetronu, je vytvářeno elektromagnetem, napájeným proudově stabilizovaným zdrojem, který budí magnetické pole o hodnotě 0,155 T. Výstup vysoké frekvence z magnetronu je realizován anténou. 3.2.4.Vysokofrekvenční napájecí trasa Vysokofrekvenční vazba mezi magnetroněm a urychlovací strukturou je realizována pravoúhlým, částečně ohebným vlnovodem, jehož součástmi jsou : - přechod z magnetronu do vlnovodu - isolator, jehož úkolem je zabránit návratu odražené vf. vlny směrem k magnetronu - cirkulátor / úhlový prvek/, který zajištuje jednak obsorbování odražené vf. vlny, jednak nese vazební člen regulačního obvodu frekvence / AŘF/ - přechodové okénko z hliníku r berylia, zajištující oddělení evakuovaného prostoru urychlovací struktury od plynem naplněného prostoru vysokofrekvenční napájecí trasy. Celá vysokofrekvenční napájecí trasa je naplněna - 38 -
isolačním mediem / hexafluorid síry SF g / o tlaku cca 0,5 bar. Případná výměna a doplňování plynu se provádí z tlakové lahve přes napouštěcí ventil. 3.2.5.Kolimátor Urychlovací systém generuje nedokonalý bodový zdroj záření. Kolimátor zajištuje požadovanou charakteristiku záření, definuje rozměry ozářeného pole a umožňuje měření dávky záření. Sestává z : - kolimačního tubusu s otvorem ve tvaru kužele s vrcholem na terčíku. Omezuje vrcholový úhel svazku záření na 28° - homogenizátoru vyrobeného z mědi. Jeho tlouštka v ose je 17 mm, na okraji 1 mm. Vyrovnává intenzitu záření ve směru kolmém na osu svazku a zachycuje všechny prošlé elektrony - ionisační komory, kterou je měřena okamžitá dávková rychlost i celková dávka záření předvolená na ovládacím pultě urychlovače. 3. 3. Provozní a napájecí jednotka Provozní a napájecí jednotka obsahuje : - modul vakua - modul provozní a napájecí - modul napájení s nízkým napětím - modul stabilizovaného napájení - panel signalizace - panel autotransformatoru 3.3.1.Modul vakua Zahrnuje napájení iontové vývěvy vysokým napětím 5 kV pro evakuovaní urychlovací sekce. Dále měří vakuum pomocí měření proudu iontové vývěvy ve čtyřech rozsazích na zde zabudovaném měřícím přístroji, který na pátém rozsahu měří vysoké napětí vývěvy. - 39 -
3.3.2.Provozní a napájecí modul Zajištuje funkce dozimetrické, simulování dávky,jištění a zkoušení. Obsahuje navíc generátor impulsů spouštějící modulátor. Všechny obvody jsou osazeny tranzistory a provedeny ve formě tištěných spojů / t.zv., karet/. 3.3.3.Modul napájení nízkým napětím Zahrnuje : - napájení stejnosměrným napětím 24 V a střídavým napětím 19 V - napájení stabilizovaným napětím 24 V - obvod napájení fokusačních cívek urychlovací struktury - přesycovací tlumivku žhavicího obvodu elektronové trysky k řízení žhavicího proudu v závislosti na dávkové rychlosti rtg záření 3.3.4.Modul stabilizovaného napájení Tvoří třífázový stabilizátor napětí 380 V/50 Hz « výkonem 9 kVA a s rychlostí regulace 23 msec/V. Obsahuje : - autotransformátor s motorovým pohonem - přspětový - podpětový transformátor - obvod elektronické kontroly Na předním panelu tohoto modulu je voltmetr s přepínačem, který umožňuje měřit jednotlivá fázová napětí. 3.3.5.Panel signalizace Na tomto panelu je umístěno celkem 28 kontrolních světel / z toho 5 náhradních/, která signalizují jednak poruchy / červené/, jednak přítomnost jednotlivých napájecích napětí / bílé/, dále rozsah nastaveného žhaveni elektronové trysky a rozsah nastavené frekvence / oranžové/ a nakonec kontrolní světla signalizují dosaženou dávku a exposiční čas / modré/. Kromě toho je na tomto panelu - 40 -
umístěn klíčový spínač, kterým se připojuje celý urychlovač k síti. 3.3.6.Panel autotransformatoru Obsahuje ; - autotransformator napájející primární vinutí transformátoru modulátoru. Je ovládán motorem, který se připojuje na napětí ručně tlačítky " vzrůst" a " snížení" - reléovou desku, kde jsou umístěna relé pro připojení napětí a pro spuštění urychlovače a ochranné jističe napájení 380 V. Dále obsahuje dva součtové počítače provozních hodin / žhavení a vysoké napětí/, vypínač a dvě tlačítka ručního nastavování frekvence magnetronu. 3. 4. Ovládací pult / obr. 4 / Zajistuje spouštění, nastavování exposiční dávky nebo exposičního času a kontrolu prozařovacího cyklu. Obsahuje elektromechanické počítače dávky rtg záření a exposicní doby / obojí s možností předvolby/, dále kontrolní světla, indikátor o .amžité dávkové rychlosti a světelná ovládací tlačítka. Dále je zde umístěn klíčový vypínač pro připojení spouštěcího obvodu záření na napětí a nouzový vypínač. Počítač dávky je osazen čtyřmi dekádami / 1, 10, 100, 1000/,přičemž každá z těchto dekád je dvojí a udává jednak ručně nastavenou / žádanou/ dávku záření, jednak obdrženou dávku počítanou pomocí impulsů. Obdobně je tomu u počítače exposičního času s tím rozdílem, že tento počítač je osazen pouze třemi / zdvojenými/ dekádami a to pro desetiny minuty, minuty a desítky minut. 4.
Srovnání betatronu a lineárního urychlovače Jako zdrojů vysokoenergetického rentgenového záření se - 41 -
v průmyslové defektoskopii nejčastěji využívá betatronu nebo lineárního urychlovače. V ČSSR do letošního roku byly používány výlučně betatrony, vyrobené v n.p. Laboratorní přístroje Chotutice, v poslední době pak betatrony typu Ostron, vyráběné v n.p. ZROP Ostrov nad Ohří. V následujícím se pokusíme velmi stručně poukázat na výhody i nevýhody obou zařízení z hlediska jejich použití v průmyslové defektoskopii. 4. 1. Betatron Výhody : - vysoká energie záření při malých rozměrech - relativní jednoduchost - malé rozměry ohniska - možnost konstrukce montážního / pojízdného/ provedení Nevýhody : - nízká intenzita záření 4. 2. Lineární urychlovač Výhody : - vysoká intenzita záření - větší opakovací frekvence / 300 Hz - má význam pouze pro tzv. rychlé metody defektoskopie/ Nevýhody : - značné rozměry dané především nutnou délkou urychlovací struktuty - větší rozměry ohniska - složitost zařízení - nutnost trvalého čerpání urychlovacího systému - vyšší cena
- 42 -
5.
Použitá literatura
/I/
Technická zpráva " Průmyslový Heptun 10 MeV " Thomson CSFV odd. CGR MeV, Orsay, Francie, 1977
/2/
Soubor přednášek " Technická rentgenologie" Praha 1965 T
/3/
Přednášky ing. K. Rytiny, ČSAV - ÚFP Praha na školení o lineárním urychlovači, _.-. Praha květen 1977
/4/
Cestovní zpráva ze zaškolení ve výrobním závodě CGR MeV Orsay, Francie, červen 1977
/5/
Urychlovač iontů a elektronů - SKTL Praha 1959 Šimáně č., Seidl M.
- 43 -
Obr. 1 - hlavice urychlovače
- 44 -
Obr. 2 - hlavice urychlovače
- 45 -
Obr. 3. - provozní a rapájecí jednotky
- 46 -
Obr. 4 . - ovládači pult
- 47 -
Obr. 5.
monitory televizního okruhu
- 48 -
r i
i l l 1
VO
I
ION HONORA P&ÍCHODOVÝ ÍLEN
I
"fffff
URYCHLOVACÍ STRUKTURA
UÚROJ
Obr. 6. -
BLOKOVÉ SCHEMA
Ť
1
METODIKA PROZAŘOVANÍ LINEÁRNÍM URYCHLOVAČEM Václav Jan, Jaroslav Kesl škoda, o. p., Plzeň
Při řešení otázek použití prozařovacích metod obecně je nutno vždy nejprve zpracovat metodiku zkoušení a stanovit optimální parametry snímkovací techniky. Otázkami metodiky kontroly silnostěnných materiálů se zabýval v souvislosti se zavedením betatronů v ČSSR již od r. 1950 SVtJM Praha ve spolupráci s ostatními betatronovými pracovišti v ČSSR a o metodice prozařování velmi tvrdým zářením beľtatronu bylo již napsáno mnoho publikací. Počátkem letošního roku byl uveden v o. p. škoda do provozu lineární urychlovač Neptun II s energií 10 MeV. Protože je to první lineární urychlovač v ČSSR a výrobce nedodává exposiční křivky, ani další podrobnější vídaje, bylo nutno nejprve vypracovat exposiční křivky pro jednotlivé typy filmu Agfa - Gevaert a stanovit nejvýhodnější parametry snímkovací techniky. Ve druhé etapě byly prováděny první orientační práce / související se sledováním drátkové rozeznatelnosti, drážkové rozeznatelnosti a rozeznatelnosti umělých vad/ obdobným způsobem, jako byly dříve prováděny při vypracování metodiky prozařování betatronem. Pro vypracování expdsičních křivek byl zvolen film Agfa Gevaert jako jediný dostupný materiál pro technickou radiografii. Ihned po uvedení lineárního urychlovače do provozu vypracovali pracovníci SVÚM Praha exposiční křivky pro film Agfa - Gevaert Structurix D 4. Provedli jsme proto pouze ověření exposičních křivek pro film D 4 a dále jsme vypracovali exposiční křivky pro filmy Agfa - Gevaert Structurix D 5 a D 2
- 50 -
Protože urychlovač Neptun II umožňuje měřit exposiční čas i exposiční dávku, jsou exposiční křivky vypracovány v závislosti na exposiční dávce. Je co výhodnější vzhledem ke kolísání intenzity záření lineárního urychlovače. Technické parametry při vypracování exposičních křivek : Přístroj : lineární urychlovač Neptun II Energie : naprázdno 10 MeV, efektivní 8 MeV Velikost ohniska : 2 x 2 mm Ohnisková vzdálenost : 1 500 mm Film : Agfa - Gevaert D 4, D 5, D 2 Fólie : Pb 1/05 mm Zčernání : D - 2 D - 2,5 Tlouštka materiálu: Fe 50 až 255 mm Vypracované exposiční křivky jsou znázorněny na obr. č. 1 Dále byly provedeny první orientační práce související se sledováním jakosti obrazu rádiogramu. K tomu účelu bylo použito zkušební ocelové desky tlouštky 10 mm, do které jsou vyvrtány umělé vady. Na tuto desku byly přiloženy drátkové měrky ČSN a DIN a defektometry dle ČSN. Takto získaný etalon byl prozařován společně se stavebnicově uspořádanými deskami a to v tloušťkách 50, 90, 130, 175, 220 a 255 mm oceli. Při prozařování uvedených tlouštěk byl vždy v jednom případě etalon umístěn před materiálem / blíže ke zdroji/, v druhém.případě pak umístěn ze strany rtg filmu pro objektivní posouzení jakosti obrazu rádiogramu. Provedené rádiogramy byly vyhodnoceny pouze vizuálně na negatoskopu a sledovány drátkové ä drážková rozeznatelnosti a jako pomocný ukazatel též otvorová rozeznátelnost. Jedním z dílčích výsledků, které byly dosud zpracovány, je průběh drátkové a drážkové rozeznatelnosti znázorněný na obr. č. 2. Z obrázku je patrno, že v průběhu tlouštěk 50 255 mm oceli se pohybuje drátková rozeznatelnost v rozmezí od 2 do 0,58 % prozařované tlouštky. - 51 -
Uvedené práce poskytly orientační výsledky v oblasti určení rozeznatelnosti při použití lineárního urychlovače Neptun II. Je nutno zdůraznit, že se jedná o první práce tohoto charakteru, ve kterých bude nutno podrobněji rozpracovat otázku jakosti rádiogramu a rozeznatelnosti vad.
- 52 -
n/v UNEAi
m tam VLOMC
WTPTU
EN£* t£ a VmV OF *500m*
i
3
S mm
FOUE
y w
ň. /
ě " $/
A mu.
/
/ /
f
//
/
Z v f Vy é/
/
Á
/ / 400
f
/
f
f
f
/ /
/
j
/ /
— / f/ / f
/
/ /
«
/ /
«k>
150
mm
Obr. 1 - expoziční diagram
- 53 -
/
v / A
/
IfSCŘT
FILM 1
//
k it
- *
Já , i a
¥
Obr. 2
- 54 -
POZNÁMKY K HYGIENĚ PRACE PŘI PROZAŘOVANÍ LINEÁRNÍM URYCHLOVAČEM
Ing. Lubomír Vykročil KHS Plzeň
Neustále se zvyšující nároky na kvalitu výrobků podmiňují zlepšování a zpřesňování metod kontroly. Defektoskopie, t.j. zjištování vad materiálu, je jednbu z metod kontroly, používání záření je pak jedním ze způsobů zjišťování vad. Je to tzv. rtg a gama defektoskopie. Při ní se využívá schopností záření pronikat různými látkami různou intenzitou. Množství prošlého záření se pak projeví různým zčernáním fotografického materiálu za prozařovaným objektem. Místa většino zčernání jsou v místech s nižším atomovým číslem nebo menší tlouštkou materiálu, tedy v místech vad. Se zvětšováním tlouštky prozařovaného materiálu je nutno používat záření s větší pronikavostí / s větší energií/ i větší intenzity. Původně byly používány rtg přístroje analogické lékařským, po II. světové válce nastává éra radioaktivních látek Cs, Co a jiné. Ty mají energii větší než původně používané rtg přístroje. Pro srovnání : rentgeny max 400 kV, C s 1 3 7 661 kV, C o 6 0 1,33-MeV. S tím souvisí i prozařitelná tlouštka materiálu, která je u starších rtg přístrojů asi 100 mm, u radioaktivních isotopů asi 150 mm a u urychlovačů až 500 mm Fe. Výhodou rtg záření je spojité spektrum, umožňující lepší rozlišení, zatímco radiosotopy mají převážně jednoduchá čárová spektra. Výhody obou zdrojů spojují urychlovače, které mají spojité spektrum o vysokých energiích. Záření v urychlovači vzniká podobně jako v rentgence zabržděním elektronu na katodě. Elektron je urychlen nejen potenciálním spádem, který nelze - 55 -
z konstrukčních důvodů zvyšovat přes určitou mez, ale též přítomným magnetickým a elektrickým polem. U betatronu je elektron urychlován po kruhové dráze, u lineárního urychlovače po přímkové dráze. Betatrony mohou dosáhnout vyšších energií, dnes jsou běžné konstrukce o energiích 40 MeV, pro vědecké xíčely až 300 MeV, u lineárních urychlovačů je prakticky dosažitelná hranice asi 12 MeV. Množství produkovaných fotonů je vzhledem k pulsnímu chodu betatronu podstatně menší než u lineárního urychlovače. Výtěžnost, t.j. poměr vzniklých fotonů na jeden zabržděný elektron je asi 50 %, zatímco u klasických lamp je to kolem 1%. Budeme-li se nadále zabývat hygienickými problémy na pracovištích s urychlovači, můžeme konstatovat, že výsledkem činnosti urychlovače je vznik vysokoenergetického fotonového záření o podobných vlastnostech jaké má záření rtg nebo gama a se stejně škodlivými vlastnostmi a účinky na živou hmotu. To je primární riziko těchto práčovišt. Při vlastním použití tohoto záření dochází k jeho interakci s hmotou, ke vzniku comptonovských -elektronů, dále ke vzniku neutronů reakcemi gama- neutron a k následnému vzniku uměle radioaktivních látek. Všechny tyto jevy lze zahrnout pod pojem ionisující záření se všemi škodlivými dčinky jak je známe. Ve většině států je styk s průmyslovými škodlivinami velmi přísně normován, u ionisujícího záření je tomu obdobně. Celosvětově se teoretické předpoklady a zkušenosti z praxe soustře3ují u Mezinárodní komise pro ochranu před zářením / ICRP/. Ta vydává doporučení, jež jsou pak přejímána jednotlivými státy a vydávána ve formě zákonných předpisů. V hašem případě je to vyhláška 59/72 Sb. pro ČSR a vyhláška 65/72 Sb. pro SSR. Obě mají shodný text. V této vyhlášce jsou stanoveny základní povinnosti a práva organizací a pracovníků při používání zdrojů záření a jsou zde i limitovány exposice jak při profesionálním styku pracujících se zářením, tak i exposice širokých vrstev populace, které se se zářením stýkají jako s " průmyslovým odpadem". Probereme si nyní jednotlivá rizika a způsob ochrany před nimi : - 56 -
1/ primární svazek fotonového záření - před ním je třeba v první řadě chránit obsluhu defektoskopického pracoviště a jeho okolí. První stupeň ochrany představuje již určitá směrovost záření a její dostatečná kolimace. Je to podstatný rozdíl proti používání radioaktivního zářiče, který vyzařuje do všech směrů. Se směrovostí záření u urychlovačů souvisí i kryty přímo na hlavici urychlovačů, příp. používání tubusu, které však mají význam spíše pro lékařské použití než pro defektoskopii. Hlavní cchrana před primárním svazkem je v první řadě realizována stavební úpravou celého pracoviště, jeho odstíněním od ostatních provozů ochrannými zdmi, které chrání i vlastní obsluhu. Pro konstrukci těchto zdí se používá většinou těžký beton o hmotnosti 2,35 g/cm , nepoužívá se barytový beton o hmotnosti 3,2 g/cm , protože rozdíl v iítlumu primárního záření mezi normálním betonem a barytovým h«tonem je pro energii nad 5 NeV malý a není úměrný vyšší ceně barytového betonu. Síla ochranných zdí se stanovuje pomocí tabulek, které udávají faktor zeslabení / t.j. poměr příkonu ve svazku před stíněním a za ním/, a které obsahují v sobě již i vliv faktoru hromadění pro široký svazek. Přesné výpočty jsou velmi složité a používají se pouze v případě možnosti užití výpočetní techniky. Pokud je z konstrukce pracoviště jasné, že svazek záření bude směřován pouze jedním směrem, lze v ostatních směrech provést stínění slabší, stíní se pouze proti sekundárnímu záření. Přesný výpočet je opět velmi složitý, americké předpisy používají pro výpočet stínění proti sekundárnímu záření předpoklad, že sekundár je asi 1% primárního záření, sovětské předpisy používají hodnoty 1 - 3 %. V každém případě je nutné znát úhlové rozdělení primárního svazku záření. Ochrana musí být dimenzována tak, aby bylo zaručeno, že nebudou překročeny limity exposic udávané v příloze 1 již citované vyhlášky 59/72 Sb. V praxi vychází, že ochranné zdi pro betatronová pracoviště, i pracoviště lineárních - 57 -
urychlovačů mají sílu asi 2 m. Slabým článkem ochrany bývají vstupní vrata, která bývají, z konstrukčních důvodů, slabší a dimenzována pouze na sekundární záření. Jako materiál na ně se používá buď beton nalitý do ocelové konstrukce o celkové síle asi 50 cm nebo ocel o síle 25 - 30 cm. V případě, že vrata nemají stejný ekvivalent útlumu jako okolní zdi, je nutno před nimi vymezovat prostor, ve kterém se při prozařování nikdo nesmí zdržovat. Využívá se investičně nejlevnějšího ochranného prostředku, t.j. ochrany vzdáleností. Pokud jsem měl možnost studovat některé zahraniční projekty, respektují tyto stejnou jakost ochrany pro zdi i pro vrata i za cenu jejich velké váhy, ceny a obtížnosti technického řešení manipulace s tak těžkými vraty. Zajímavý byl jeden projekt, byE v praxi nepoužitý, při kterém bylo pracoviště s urychlovačem zapuštěno asi 12 - 15 m pod podlahu haly a okolí dodatečně stíněno 3 m vysokou zdí o síle do 1 m. Pracoviště nebylo přestřešeno, ochrana jeřábových drah byla řešena pouze vzdáleností a omezením pojezdu jeřábu během prozařování. 2/ Vznik neutronů a uměle radioaktivních látek - jak již bylo řečeno, jde o reakci typu gama-n. Pro její uskutečnění je zapotřebí, aby energie fotonu dosáhla určitého prahu, který je rozdílný pro různé terčové prvky. Pod tímto prahem není reakce možná. Tyto energetické prahy jsou asi 9,3 MeV pro Sb, 9,43 MeV pro Ag 107, 10,9 MeV pro Cu 63 /projevuje se hlavně aktivací homogenizačního kužele/, 10,19 MeV pro Mn 55 a 10,75 MeV pro N 14. Jiné prvky mají ještě větší energii. Maximum výtěžku je pro všechny výše jmenované prvky větší než 14 MeV. V tomto případě se jako výhodnější projevuje menší energie fotonů z lineárního urychlovače, kdy tato energie leží bud pod energetickým prahem pro vznik neutronů a následné aktivace materiálu, nebo leží rozhodně pod prahem pro maximální výtěžek. V tom případě se v ochraně pracovníků před zářením nemusí uvažovat aktivace materiálu. Toto je v naprostém souladu i s našimi vlastními měřeními, kdy jsme zjišťovali exposiční příkony na materiálech po - 58 -
»\
prozařování betatronem československé výroby o hodnotách až do desítek mR/hod. Pro měděný homogenizační kužel až 2R/hod. U lineárního urychlovače typu Neptun o max. energii 10 MeV, nebylo možno přístrojem VAJ - 15 A naměřit žádné hodnoty expozičního příkonu. V každém případě jde o aktivaci materiálu v přímém svazku, mimo něj nemůže k aktivaci dojít. Poločasy vzniklých radioaktivních látek jsou kolem 10 minut. Z toho vyplývají i požadavky pro ochranu personálu defektoskqpických práčovišt. Je nutno zamezit pohybu personálu v nejtěsnější blízkosti ozářeného pole těsně po vypnutí urychlovače. Pro manipulaci s materiálem je vhodně používání dálkově ovládaných polohovadel, příp. složitější manipulace provádět až po určité době, kdy expoziční příkon poklesne na přijatelnou hodnotu. Tyto doby jsou vhodné zjiščovat experimentálně pro různé materiály. Rovněž centrování svazku na nové pole lze provádět podle našeho měření vcelku s minimální expozicí pracovníka i přes značnou aktivaci homogenizačního kužele. Při použití lineárního urychlovače s energií do 10 MeV tyto starosti odpadají. Hodně je diskutována otázka radioaktivních plynů N 13 a O 15. Vznik radioaktivního O 15 - práh 15,9 MeV, max. výtěžek 24 MeV je už velmi vysoký, aktivita kyslíku není příliš významná. N 13- se objevuje při běžně používaných energiích 12 MeV u betatronu. U lineárních urychlovačů s jeho vznikem nelze počítat. V každém případě tyto radioaktivní plyny mohou vznikat pouze v přímém svazku. Vzhledem k všeobecně velkým kubaturám defektoskppických kobek, je pak koncentrace těchto radioaktivních plynů tak malá, že nepůsobí hygienické potíže. K tomu přistupuje i nucená výměna vzduchu na pracovištích, která zaručuje eliminaci těchto radioaktivních plynů. Zamoření okolí vzhledem ke krátkým poločasům rozpadu a značnému rozptylu, nepřichází v úvahu. Požadavek na filtraci vzduchu odváděného z těchto práčovišt z důvodu výskytu radioaktivních plynů není tedy opodstatněn.. - 59 -
Na tomto místě je vhodné se zmínit o prašnosti na těchto pracovištích. Prašnost na pracovištích s lineárními urychlovači by měla být minimální, ne-li nulová. Prachové částice mají totiž schopnost fyzikálně na sebe vázat radioaktivní látky za tvorby tzv. horkých částic. Je to fyzikální vazba několika radioaktivních atomů na zrnu neradioaktivního prachu, jejichž biologický účinek na plieni tkáň je horší než v případě disperse samotného radioaktivního plynu nebo aerosolu. Ozařované plochy materiálu musí být proto očištěné tak, aby vznik prachu na pracovišti byl minimální. Zvláště u materiálu s vysokým obsahem Mn je nebezpečí vzniku Hn s poločasem 310 dní. Je to prvek s nejdelším poločasem,vzniklý reakcí vysokoenergetického fotonu s jádrem a emituje gama záření o energii 0,835 MeV. Ostatní zářiče, vzniklé touto reakcí, jsou beta zářiče. Pokud se týká neutronů, jejich výskyt je vázán na současný výskyt původních vysokoenergetických fotonů, vzhledem ke krátkému poločasu života neutronů. S vypnutím primárního záření neutrony velmi rychlé mizí z pracoviště, a' nepředstavují tedy hygienickou závadu. Jejich odstínění je vzhledem k použitým materiálům na odstínění fotonového záření dostatečné. 3/ Dále je nutno se zmínit, o dalších škodlivinách vyskytujících se na pracovišti s urychlovačem. Jsou to ozon, vznik ionizovaného vzduchu a elektromagnetické pols. Vznik prvních dvou je v přímé souvislosti s vysokoenergetickým fotonovým zářením urychlovače, elektromagnetické pole má vznik v použité elektronice. Elektromagnetické pole je většinou odstíněno konstrukcí elektroniky a nepředstavuje hygienické problémy, pokud uživatel nedělá neuvážené zásahy do agregátů. Toxický vliv ozonu na dýchací cesty ve vyšších koncentracích je znám i i jiných pracovišt a jeho likvidaci lze zvládnout energickým větráním. Zamoření okolí vlivem velkého - 60 -
rozptylu a rychlého rozpadu nepřichází v úvahu. 0 vlivu ionizovaného vzduchu na zdravotní stav,příp. i na psychiku člověka je dosud dosti dohadů. Těmito otázkami se zabývají samostatné obory. Ukazuje se však již nyní/ že vstup do prostoru s nadměrným výskytem ionizovaného vzduchu není zdraví příznivý a proto je důkladné odvětrání pracoviště před vstupem obsluhy zcela na místě. Závěrem lze konstatovat, že pracoviště s urychlovači pro defektoskopické účely, 1 když se používá fyzikálního agens o vysoké negativní biologické účinnosti/ lze provozovat zcela bezpečně jak pro vlastní pracovníky, tak i okolí. Celospolečenský přínos z této činnosti, citujeme-li poslední doporučení ICRP, je kladný a je v souladu s požadavky a potřebami celé naší společnosti.
- 61 -
K^^
NIEKOtKO POZNÁMOK O VPLYVE CHÝB NA PEVNOSTNÉ VLASTNOSTI ZVÁRANÝCH SPOJOV Ing. Oskár Iždinský, CSc VÚZ, Bratislava
V poslednom case poznatky o zisťovaní a pôsgČení chýb vo zvaroch zaznamenali taký vzostup, že dnes môžeme vo velkej väčšine prípadov chyby zvarov podlá typu a vejficosti kategorizovat a tým do istej miery aj určovat ich přípustnost vo zvaroch. Účelom takéhoto postupu je, aby sa aŕvárané konštrukcie j?
*
chránili proti rozšíreniu chýb, resp. ahy sa predchádzalo poruchám č i haváriám. # Chyby zvarov a to rovnako či JSe o chyby vnútorné alebo povrchové, môžeme prakticky rozdělit na dve kategórie. Na chyby plošného charakteru, napr. ná trhliny a studené spoje, resp. na chyby priestorové, na bubliny, troškové vkliíčeniny, neprievary, zápaly apod. / Pri prvej kategori^fchýb sú spravidla vytvorené velmi priaznivé podmienky pni ich äaläie rozšírenie. Rozdiely medzi ostrostou výrobnej a^síriacej sa trhliny sú zanedbatelné a tiežŕ že na špici výrobnej trhliny sa nachádza alebo pri namáhaní vzniká spLástizovaná oblast, ktorá vytvára vhodné prostredie pre jeif^lalšie šírenie /I/. Rozšírenie trhlín môže vzniknut roviufío pri statickom ako aj cyklickom namáhaní. Podmienky šírenia sú dané predovšetkým velkostou trhlín a spôsobom namáhania, plastickými vlastnostami materiálu, ako aj prostredím, v ktorom zvarový spoj pracuje /2/. priestorových chybách musia sa najskôr vyvinut trhliktoré až potom sa môžu rozšířit na celý prierez zvaru. srincípu vyplýva, že vo zvaroch namáhaných staticky, r
- 62 -
NEDEŠTRUKTÍVNA KONTROLA VYBRANÝCH JADROVÝCH ENERGETICKÝCH ZARIADENÍ Ing. Ján Dugáfc VÚJE, Jaslovské Bohunice
Úvod Defektoskopická kontrola jadrových energetických zariadení / dalej JEZ/ patrí medzi najrozšírenejšie kontroly týchto zariadení vôbec. Stretávame sa s ňou vo všetkých fázach výroby, montáže a prevádzky JEZ. Dôležitosť defektoskopickej kontroly vzrastá rovnako prudko ako sa rozvíja nová progresívna technika. Úroveň defektoskopickej kontroly musí odpovedat celkovej úrovni rozvoja techniky, lebo kontrola je dôležitou častou tvorčieho procesu vedúceho ku vzniku novej konštrukcie. Vzhladom k súčasnému rozvoju techniky a JEZ zvlášt, má kvalita konštrukcií celospoločenský význam. Havárie konštrukcií znamenajú stále väčšie finančné straty, vzrastá nebezpečie ohrozenia ludských životov. Havárie zariadení v systémoch znamenajú komplikácie spoločenského, lokálneho, štátneho a v integrovaných sústavách i mezdinárodného významu. Defektoskopická kontrola má vplyv predovšetkým na spolahlivost a životnost zariadení a je preto zrejmé, že nadobúda stále väčší význam u všetkých zariadení a u JEZ zvlášt. Úloha nedeštruktívnej kontroly JEZ Úlohou defektoskopie obecne je vylúčit vadné výrobky z prevádzky. Definovat jednoznačne, čo je vadný výrobok alebo neprípustná vada, obecne nemôžeme. Príslušné normy a predpisy, o ktoré sa môžeme opriet, sú nutně vždy konzervatívne v zrovnaní so súčastným stavom rozvoja techniky a defektoskopie. Na každý výrobok, ba ani na každú jeho čašt - 224 -
nemôžeme obecne klást rovnaké požiadavky. Požiadavka absolútne bezdefektných výrobkov je nereálna. Predimenzovanie výrobkov z titulu zvyšovania bezpečnosti je brzdou äalšieho rozvoja techniky a tu práve je nová úloha defektoskopie sledovat výrobky počas prevádzky, sledovat, obrazne povedané, život defektu. Je zrejmé, že v súčasnom pojatí je defektoskopická kontrola zložitý proces, ktorý je nutný k tomu, aby sa s plnou zodpovednosťou mohla stanovovat prevádzková schopnost jednotlivých zariadení. Rozsah nedeštruktívnej kontroly Celkovú defektoskopickú kontrolu je možné rozdělit na základné etapy, ktoré až vo svojom celku a vzájomných súvislostiach dávajú úplný prehlad o stave zariadenia. Tieto etapy sú : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Kontrola materiálu Kontrola výrobku Kontrola montážnych prác Vstupná kontrola zariadení Predprevádzková kontrola zariadení Periodické prevádzkové kontroly zariadení
Aplikovat celý kontrolný cyklus na všetky zariadenia jadrových elektrární by nebolo z časového hladiska dost dobre možné a naviac by to nebolo ani účelné. Všetkými etapami kontroly prechádzajú len zariadenia, ktoré sú z hladiska bezpečnosti a spolahlivosti obzvlášt dôležité. V oblasti JEZ sa stal zaužívaný výraz pre tieto zariadenia " vybrané zariadenia" . Pre vybrané zariadenia sa už v etape projektovania vypracováva program zabezpečenia kvality, ktorý sa v čtalších etapách realizácie JEZ postupne realizuje. Rozsah vybraných zariadení je určovaný hlavne požiadavkou zabezpečenia jadrovej bezpečnosti a spolahlivosti prevádzky. Na elektrárni V - 1 búde vstupná, predprevádzková a prevádzková kontrola provedená na nasledujúcich zariadeniach : - 225 -
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
nádoba reaktora s vekom najdôležitejšie vnútroreaktorové zariadenia hlavné cirkulačné potrubie Js 500 potrubie kompenzátora objemu Js 200 kompenzátor objemu parogenerátory hlavné cirkulačné čerpadlo hlavná uzatváracia armatúra.
Na jadrovej elektrárni v - 2 sa predpokladá previest komplexný kontrolný cyklus až na 24 zariadeniach. Mimo vybraných zariadení, sledovaných na jadrovej elektrárni V - 1, boli medzi vybrané zariadenia zaradené pomocné okruhy primárneho okruhu a niektoré dôležité zariadenia sekundárneho okruhu. Hlavná pozornost energetiky je v súčasnosti zameraná na vstupnú, predprevádzkovu a prevádzkovú kontrolu. V budúcnosti sa bude musiet rezort energetiky, ako jednoznačně zodpovedný za bezpečnú prevádzku JEZ, aktívne zapojit do -kontroly aj v etapách kontrol materiálu, výrobku a montáže. Cielom účasti prevádzkovatela vo výrobnej kontrole je prehĺbenie kvality kontrol, maximálne zníženie možnosti dodávky JEZ so skrytými vadami a kontrola dodržiavania technologickej kázne vo výrobe a montáži. Účast prevádzkovátela pri kontrole nemá a ani nemôže nahradit zodpovědnost výrobcu za kvalitu výrobku. Otázka účasti prevádzkovatela na kontrole vo výrobe nebola zatial vyriešená, preto sa naše pracovisko zameralo hlavne na vstupnú, predprevádzkovu a prevádzkovú kontrolu. Vstupná kontrola vybraných zariadení JE V - 1 sa prevádza po dodaní zariadení a sprievodnej technickej dokumentácie na stavbu. Úlohou vstupnej kontroly je potvrdenie stavu a vlastností materiálu podlá technickej dokumentácie a získanie komplexného obrazu o stave základného materiálu a zvarových spojov z hladiska velkosti, zoskupenia a orientácie vád a na základe výsledkov kontroly rozhodnut o montáži - 226 -
zariadení. Prevedenie vstupnej kontroly neruší ani ne zmeň šui
je rozsah kontroly vo výrobných závodoch a počas montáže. Rozsah a metódy vstupnej kontroly na vybraných zariadeniach sú určované poznatkami získanými pri realizácii a prevádzke JEZ a kvalitou sprievodnej technickej dokumentácie. Predprevádzková kontrola predstavuje určenie nultého východzieho stavu vybraných zariadení. Účelom predprevádzkovej kontroly je overenie kvality montážnych prác, registrácia stavu vybraných zariadení pred zahájením vlastnej prevádzky, overenie a preskúšanie správnosti a reálnosti navrhnutých metód a metodík prevádzkových kontrol a v neposlednej rade aj zácvik personálu na prevádzkové kontroly. Účelom periodických prevádzkových kontrol je sledovanie stavu základného materiálu a zvarových spojov počas .prevádzky. Rozsah a obsah periodických prevádzkových kontrol musí vychádzal zo stanoveného programu, ale pružne musí reagovat na výsledky predcházajúcich kontrol, pretože sledovanie vývoja zistených vád je jednou z najdôležitejších úloh tejto fázy kontroly. Realizácia prevádzkových kontrol je stažená vplyvom kontaminácie kontrolovaných povrchov a rádioaktívneho zamorenia priestorov, kde sú zariadenia umiestené. Táto skutočnosť si vyžaduje maximálne možné používanie dialkovo ovládaných a kontrolných prístrojov. Súčasčou prevádzkových kontrol je tiež diagnostická kontrola stavu JEZ. Podstatou diagnostických metód je nepriame sledovanie parametrov technického zariadenia počas prevádzky za účelom zistenia technického, stavu týchto zariadení, ich prevádzkyschopnosti a prepovede ich ďalšieho chovania. Informácie získané diagnostickým systémom slúžia dalej k stanoveniu podmienok prevádzky, spôsobu, rozsahu a termínu opravy zariadenia. Na JE V - 1 sa predpokladá použitie vibroakustických metód a počas predspúštacích prác a energetického spúšfcania aj meranie namáhaní vybraných komponent. - 227 -
Použité nedestruktivně kontroly Pri vstupnej,-predprevádzkovej a prevádzkovej kontrole sa používajú defektoskopické metódy vizuálne, kapilárne, magneticko - práškové, vírivé prúdy, ultrazvuk a prežaŕovanie. Vizuálne kontroly s\i robené volným okom prípadne pomocou lupy, pre kontroly vnútorných povrchov sú konštruované manipulátory s televíznym préhliadäcim zariadením. Kapilárne metódy sú používané hlavne na kontrolu zariadení z austenitickéj ocele. Pri kontrolách je potrebné vylúčič látky obsahujúce chloridy. Magnetická prášková kontrola bola aplikovaná na zariadenia z feritickej bcele. Metóda s magnetizáciou priamym priechodom prúdu bude mušie t byt. vylúčená z kontroly JEZ. Metóda vírivých prúdov sa používa hlavne na kontrolu skrutiek. Naše pracovisko vyvíja zariadenie na automatizáciu týchto kontrol. Prežaŕovanie bolo používané/hlavne pri kontrole zvarov. Vývojové práce sú zamerané hlavne na možnost aplikácie prežarovania v podmienkach vysokého radiokatívného pozadia. Ultrazvuková kontrola je hlavnou metódou pri prevádzkových kontrolách JEZ. Vývojové práce sú zamerané na automatizáciu ultrazvukovej kontroly a na aplikáciu ultrazvukovej kontroly v špecifických podmienkach JEZ. Ďalšie nedeštruktívne metódy kontrol vlastností materiálu boli zamerané hlavne na meranie tvrdosti, meranie zbytkového feritu a metalografické hodnotenie charakteru a štruktúry materiálu. - 228 -
Perspektívne smery ďalšieho zamerania v oblasti nedeštruktívnej kontroly sú hlavne neutronografia, metódy tepelných tokov, akustická emisia a otpická holografia. Základné výsledky získané na I. bloku jadrovej elektrárne V -1 Prevedená vstupná kontrola názorne ukázala nutnost prevedenia vstupných kontrol. Objavenie a odstránenie týchto defektov prispelo k úspešnému priebehu prác spojených sb spúšťaním JE V - 1. Závady sa nachádzali hlavne vo zvarových spojoch. Prevažná väčšina závad sa dala odstranit bez väčších problémov. Riešenie otázok kontroly zariadení jadrových elektrární v ČSSR Otázky zaistenia kvality zariadení jadrových elektrární boli u nás riešené v súvislosti s realizáciou elektrárne A -1. Pri výstavbe jadrovej elektrárne V - 1 došlo k äalšiemu pokroku v riešení otázok kvality a kontroly dôležitých častí primárneho okruhu. V súlade s " Uznesením Predsedníctva vlády ČSSR č.7/76" ž 15. 1.1976 bolo prikročené k systematickému zabezpečovaniu kontroly vybraných zariadení jadrových elektrární. V spolupráci s potenciálnymi výrobcami a sovietskymi špecialistami naše pracovisko spracovalo " Projekt kontroly vybraných zariadení JE V - 1 ". Tento projekt obsahuje rozsah a metódy vstupnej, predprevádzkovej a prevádzkovej kontroly vybraných zariadení z hladiska jadrovej bezpečnosti. Ďalej obsahuje zásady výberu zariadení na kontrolu, zdôvodnenie kontrolných cyklov, systém organizačného zabezpečenia prevádzania kontrol, spSsob prípravy zariadení ku kontrole, požiadavky na kontrolné metódy a základné kritéria pre hodnotenie akosti materiálov. " Projekt kontroly vybraných zariadení JE V - 1 " sa po schvá-' lení na Federálnom ministerstve palív a energetiky a československej komisie pre atómovú energiu stal základným podkladom pri realizácii kontroly vybraných zariadení jadrovej - 229 -
elektrárne V- 1. Následne boli spracované " Inštrukcie na prevedenie vstupnej kontroly zvarov a základného materiálu vybraných zariadení JE V - 1 ", ktoré obsahujú podrobný popis prevedenia jednotlivých kontrol včítane podrobného popisu potrebného prístrojového a materiálového vybavenia, ako aj nároky na pracovné kapacity. Tieto inštrukcie boli prekonzultované so zástupcami výrobných podnikov dodávajúcich zariadenia pre primárny okruh jadrovej elektrárne V - 1. Pri týchto rokovaniach bol stanovený definitívny rozsah vstupnej kontroly. Oproti pôvodnému návrhu došlo k závažným zmenám u hlavnej uzatváracej armatúry. Vlastná vstupná kontrola bola zahájená v decembri minulého roku. K dnešnému dňu bola prevedená vstupná kontrola na všetkých vybraných zariadeniach I. bloku JE V - 1 a prevádza sa vstupná kontrola vybraných zariadení II. bloku. Závěr V referáte nebolo možné širokú problematiku nedeštruktívnej kontroly JEZ rozobrat do požadovanej hĺbky. Výsledky získané pri doterajších prácach je možné zhrnut do nasledujúcich záverov : 1. Problematiku zabezpečenia kvality JEZ je nutné riešit už pri proj e kto/ani v plnej šírke 2. Zabezpečit přístupnost kontrolných miest počas prevádzky 3. Vyvinút automatizačné prostriedky pre dialkovú nedeštruktívnu kontrolu 4. Rozpracovat do realizačnej fázy nové moderné metódy nedeštruktívnej kontroly 5. Kontrolu zamerat hlavne na zabezpečenie jadrovej bezpečnosti a spolahlivosti prevádzky JEZ.
- 230 -
VYUŽITIE METÓD NEDEŠTRUKTÍVNEJ KONTROLY PRI VSTUPNEJ KONTROLE VYBRANÝCH ZARIADENÍ ELEKTRÁRNE V - 1 Ing. Milan Herka, Ing. Martin Kuna VUJE, Jaslovské Bohunice
Kontrole kvality zariadení jadrových elektrární sa vzhíadom na ich špecifické podmienky prevádzky venuje v zahraničí i u nás značná pozornost. Výrobcovia zariadení sa snažia o dosiahnutie vysokej kvality svojich výrobkov. Napriek tomu však budúci prevádzkovateí jadrovej elektrárne v záujme bezpečnosti si vyhradzuje právo preverit kvalitu dodaných zariadení -<\a stavbu pred ich montážou a tým prípadne odhalil závady v kvalite materiálu, ktoré ušli výstupnej kontrole výrobcu. V prípade elektrárne V - 1 je táto požiadavka znásobená faktom, že elektráreň nemá ''primárny okruh umiestený v ochrannej obálke - konťeimente* Vyššie hospodárske orgány preto rozhodli už počas výstavby elektráne V - 1, že na dodaných hlavných zariadeniach I. okruhu elektrárne bude overená kvalita ich zhotovenia nedeštruktívnymi metódami, vykonaním vstupnej kontroly zariadení. Pred začiatkom kontroly bol ve VÚJE vypracovaný projekt kontroly a na základe neho podrobné inštrukcie pre jednotlivé zariadenia s udaním metódy kontroly, prístrojov a časovej náročnosti. S vykonaním kontroly zariadení na stavbe boli spojené určité tažkosti. Harmonogram výstavby elektrárne pSvodne nepočítal s takouto kontrolou, preto bolo nutné priebeh kontroly časovo zosúladifc s montážnymi prácami. So zariadeniami bola dodávaná sprievodná technická dokumentácia potrebná predo- 231 -
všetkým na montáž zariadení. Údaje potrebné pre vykonanie vstupnej kontroly / napr. typy a prevedenie zvarov/ neboli v dokumentácii uvádzané a bolo ich nutné získat od zástupcov výrobcu prítomných na stavbe. Vzhladom na krátkost času, ktorý bol k dispozícii pred zahájením kontroly, nebolo možné konzultovat a zosúladit s výrobcom a dodávatelom zariadenia v ZSSR metodické postupy jednotlivých defektoskopických kontrol. Preto boli kontroly vykonávané v zmysle platných československých noriem. Výsledky kontroly zvarových spojov boli vyhodnocované podía sovietskeho predpisu PK 1514-72. Výsledky kontroly základného materiálu boli hodnotené podía technických podmienok výrobcu zariadenia. Podmienky kontroly zariadení na stavbe elektrárne boli nevýhodnejšie ako u výrobcu. Kontrolu bolo nutné urobit na hotových zariadeniach, ručne, bez možnosti nasadenia mechanizácie. Pracovníci VÚJE uskutočnili kontrolu týchto zariadení : hlavné cirkulačné čerpadlá, hlavné uzatváracie armatúry, hlavné cirkulačné potrubie, potrubie kompenzátora objemu a kompenzátor objemu. Pracovníci škoda ZVJE vykonali kontrolu reaktora a parogenerátorov. Použité kontrolné metódy Kvalita materiálu zariadení I. okruhu elektrárne V - 1 bola overená predovšetkým kontrolnými defektoskopickými metódami bez porušenia materiálu. Overenie mechanických vlastností, materiálov zariadení nebolo uskutočnené pre nedostatok experimentálneho materiálu. Pri vstupnej kontrole boli použité defektoskopické metódy na kontrolu povrchových vad : vizuálna, kapilárna, magnetická prášková, metóda vírivých prúdov a metódy jia objemovú - 232 -
kontrolu t ultrazvuk, prežarovanie. Okrem toho bolo urobené meranie tvrdosti, meranie zbytkového feritu, metalografia pomocou odtlačkov a na menšom počte vzoriek chemická analýza. Metody povrchovej kontroly Vizuálna prehliadka bola robená voíným okom, prípadne za pomoci lupy. Počas prehliadky bol povrch materiálu osvětlovaný, halogénovým reflektorom. Pomerne obtažná bola prehliadka vnútorných povrchov, hlavne potrubí, ktoré bolo nutné celé preliezat. Pre uíahčenie dalších podobných kontrol sa vo VÚJE vyvíja samohybné televízne prehliadacie zariadenie. Na kapilárnu kontrolu bol použitý československý prípravok INDIKAL. Objednané tekutiny DIFFU - THERM z Rakúska nám zatial neboli dodané. Kapilárnou metódou boli kontrolované zvary, základný materiál z austenitickej ocele a antikorózny navar. Zo súpravy INDIKAL nebol použitý prípravok INDIKAL IV pre pomerne vysoký obsah chlóru a bol nahradený liehom. Pri kontrole väčších ploch bola. použitá striekacia pišfcoí, pretože sprayové prevedenie INDIKALU spôsobovalo značné tažkosti. Vnútorné povrchy zariadení boli kontrolované v obmedzenom rozsahu pre stažeňé dýchanie v prostredí výparov indikačných tekutín. Magnetická prášková kontrola bola robená bežným postupom. Bol použitý prístroj ZS 600 s magnetizáciou priamym priechodom prúdu a prístroj TIEDE / NSR/ s magnetizáciou elektromagnetom. Na indikáciu bola použitá detekčná tekutina s čiernym práškom. Opály materiálu vzniknuté použitím prístroja ZS 600 boli zabrúsené. Metóda vírivých prúdov bola použitá na kontrolu skrutiek s využitím prístroja. DEFEKTOMETER / NSR/. Bol sledovaný výskyt povrchových trhlín pomocou priloženej sondy. Pretože - 233 -
ručná kontrola je pomerne zdĺhavá, je vo VÚJE vyvíjané zariadení na posuv skrutky pod sondou. Toto zariadenie by bolo použitelné i na prevádzkovú kontrolu. Pred meraním bol prístroj ciachovaný na etalone s umelými vadami. Metódy objemovej kontroly Prežarovanim boli kontrolované hlavné výrobné zvary / obvodové a pozdĺžne/ zariadení v závislosti na ich prístupnosti a na technických možnostiach prevedenia kontroly. Prežarovanie bolo urobené gamadéfektoskopom GAMMAMAT pomocou rádioizotopov Ir 192 a Co 60. Rentgen nebol použitý vzhíadom na značnú hrúbku steny prežarovaných materiálov / 50 - 100 mm/ a na obmedzené možnosti manipulácie s rtg prístrojom. Boli použité rtg filmy AGFA GEVAERT STRUCTURIX D 4 a D 7. Obvodové zvary potrubia 0 500 x 34 mm boli prežarované centrickým spôsobom. Pozdĺžne zvary kolien potrubia 0 500 mm o hrúbke 6O mm boli prežarované umiestnením žiariča vo vnútri, pričom nie ktoré kontroly sa prevádzali na zamontovaných úsekoch potrubia vo zvislej ploche. Obvodové zvary potrubí 0 200 x 18 mm sa podía dostupnosti prežarovali centrickým spôsobom, poprípade cez dve steny. Pozdĺžne zvary kolien hlavných cirkulačných čerpadiel o hrúbke 75 mm sa prežarovali pomocou Ir 192 aj Co 60 kvSli požiadavke sovietskych špecialistov. U týchto zvarov sa prevádzalo určovanie polohy vád pomocou šikmého prežarovania. Obvodové zvary hrdiel reaktorovej nádoby sa prežarovali centrický pomocou Co 60, pri hrúbke prežarovanej časti 110 mm. Pri posudzovaní výsledkov prežarovania vznikol problém so vzájomnou porovnateínostou prežarovania v ZSSR u výrobcu a na stavbe v ČSSR. Hlavné rozdiely boli v použitom žiariči, vo filmovom materiáli a v drStkových mierkach. V ZSSR boli použitý žiarič Co 60, v ČSSR Ir 192, filmy používal výrobca z produkcie ZSSR a rozdiel v drôtikových mierkach bol daný odlišnými normami GOST a ČSN. - 234 -
So špecialistami výrobného závodu boli pre další postup kontroly prežarovaním vzájomne dohodnuté podrobnosti metodiky, v záujme operatívneho riešenia problémov. Ultrazvukovou kontrolou boli overované zvary zariadení vyrobených z uhlíkovej ocele / parogenerátorov, kompenzátora objemu a reaktorovéj nádoby/ a základný materiál hlavného cirkulačného potrubia 0 500 mm a potrubia kompenzátora objemu o 0 200 mm z austenitickej ocele. Salej bola pomocou ultrazvuku kontrolovaná kvalita spojenia antikorózneho návaru reaktorové j nádoby a kompenzátora objemu so základným materiálom a ultrazvukovým hrú*bkomerom bola premeraná hrúbka steny materiálu jednotlivých zariadení. Na kontrolu boli použité ultrazvukové .defektoskopy USIP - 11 a USM - 2 firmy Krautkrämer a ultrazvukový hrúbkomer D - METER DM - 1. Nastavovanie prístrojov pred meraním bolo robené podía reálnych možností na mierkach z toho istého materiálu ako skúšaný kus, v ktorom boli vyhotované umelé vady s veíkostami zodpovedajúcimi najmenšej registrovanej vade a najväčšej prípustnej vade. V prípade, že nebol k dispozícii materiál na výrobu mierky, robilo sa hodnotenie vád podía AVG škál. Samotná kontrola sa prevádzala ručným spôsobom kontaktnou metódou za použitia vazelíny alebo LOVOSY ako akustického média. Pri kontrole potrubí 0 5OO mm sa kvôli lepšiemu prispôsobeniu sond povrchu potrubia výhodne používali tvarové krúžky nasadzované na sondy. Pri kontrole potrubí 0 200 mm sa používali tvarové nástavce pre uhlové sondy. Pri kontrole obvodových zvarov kompenzátora objemu, ktorý má z vnútra antikorózivny navar c hrúbke 9 mm, sa nedala robit kontrola pomocou uhlovej nondy na prvý odraz, ale len prvým lúčom kvSli odrazom od návaru. Kontrola přilnavosti antikorózivneho návaru k základnému - 235 -
materiálu a meranie hrúbky materiálu s návarom sa robilo pomocou ultrazvukového defektoskopu USIP - 11, pričom sa nastavovanie prevádzalo na etalone s návarom a přilnavost sa zisťovala zo strany základného materiálu. Pri zisEovaní charakteru závad u základného materiálu potrubia 0 500 x 34 mm sa prevádzala kontrola pomocou dvojitej sondy z vonkajšieho aj z vnútorného povrchu, kontrola jednou uhlovou sondou a kontrola dvoma uhlovými sondami : prijímač vysielač. Prevedenie ultrazvukovej kontroly predstavovalo značný časový nárok hlavne u potrubí, kde sa kontrola robila v rozsahu 100 % ručne s čelnou dvojitou sondou, pričom dĺžka kontrolovaných rúr bola okolo 220 m. V poslednej dobe obdržal VÚJE špeciálne ultrazvukové sondy na kontrolu austenických z varov. V súčasnosti prebieha overenie ich vhodnosti použitia na kontrolu materiálov zariadení elektrárne V - 1. Iné metódy Meranie tvrdosti bolo urobené priamo na stavbe na skrutkách a maticiach pomocou prenosného tvrdoměru SONODUR / NSR/, pracujúceho na principe ultrazvuku. Na laboratórnom tvrdomeri bolo urobené na jednom kuse porovnávacie meranie pro vylúčenie vplyvu povrchu skrutiek a osobnej chyby. Meranie zbytkového feritu sa previedlo na zvaroch a základnom materiál! hlavných cirkulačných čerpadiel a hlavných uzatváracích armatúr. Na meranie bol použitý alfa - fázoroeter KZE / ZSSS/, pracujúci na princípe odtrhu magnetu. Meranie bolo pomerne náročné Vzhladom na nerovinné časti meraných zariadení. V laboratórnych podmienkach bolo nutné na vzorkách urobit ciachovacie meranie pre vylúčenie vplyvu geometrie meraných častí. - 236 -
Metalografickým hodnotením bol sledovaný charakter štruktúry a velkost zrna austenitických materiálov. Hodnotenie bolo urobené pomocou odtlačkov, snímaných priamo zo zariadení. Na prípravu kontrolných miest bola použitá elektrolytická pipeta vyvinutá a vyrobená vo VÚJE. Odtlačky boli vyhodnotené v laboratórnych podmienkach. Hlavné dosiahnuté výsledky Povrchové metódy Na vonkajších, prípadne vnútorných povrchoch zariadení a antikoróznom návare boli zistené závady typu povrchových pórov, opálov od elektród ap. Všetky závady boli za prítomnosti sovietskych špecialistov odstránené zabrúsením. Ultrazvuková kontrola Na obvodových zvaroch telesa parogenerátorov bolo uhlovou sondou zjištěných niekolko závad, siahajúcich od povrchu do hĺbky asi 10 % hrúbky materiálu. Na hlavnom cirkulačnom potrubí 0 500 mm boli závady zistené dvojitou sondou. Pri overovaní charakteru vád pomocou uhlových sond sa zistilo, že ide väčšinou o plošné vady orientované rovnobežne s povrchom materiálu. Závady se postupne odstraňujú. Prežarovanie Na obvodových a pozdĺžnych zvaroch potrubia 0 500 mm II. bloku boli zistené závady charakteru trosky. Na pozdĺžnych zvaroch kolena hlavného cirkulačného čerpadla II. bloku boli zistené vady riadkovej trosky. Pri kontrole obvodového montážneho zyaru hrdlového nástavca bola zistená závada charakteru trhliny. Všetky závady na zariadeniach I. bloku boli odstránené. Ostatnými použitými metódami kontroly neboli zistené odklony od príslušných predpisov.
- 237 -
Výsledky kontroly všetkými metodami sú uvedené a archivované v protokolech. V záujme operatívnosti pri dalších opakovaných kontrolách tých istých zariadení sd výsledky spracovávané pre počítač.
Záver Na základe skúseností z použitia nedeštruktívnych kontrolných metód pri vstupnej kontrole vybraných zariadení I. bloku a čiastočne i II. bloku elektrárne V - 1 možno konstatovat, že volba a nasadenie jednotlivých kontrolných metód bolo správne. Pre zaistenie kontroly zariadení dalších elektrární pred ich montážou by bolo účelné, aby sa odběratel zúčastnil kontroly vo výrobnom závode. Tým by bolo možné rozsah vstupnej kontroly zredukovat.
- 238 -
MANIPULATORY PRE DIAĽKOVÚ VIZUÁLNU KONTROLO VNtJTORÝCH POVRCHOV VYBRANÝCH ZARIADENÍ ELEKTRÁRNE V - 1 Ing Jozef Homola VÚJE Jaslovské Bohunice
1.0
Úvod
Integrita základného materiálu, návarov a zvarových spojov vybraných zariadení jadrových elektrární je sledovaná a overovaná v rámci rozsiahleho programu zaistenia kvality. Tento program okrem iného zahrňuje systém kontrol vybraných zariadení primárného okruhu za účelom zistenia všetkých vád, ktoré by mohli ovplyvniť bezpečnosť alebo životnost prevádzkových zariadení. Medzi najdôležitejšie stupně kontrol patrí : - prevádzková kontrola realizovaná v rámci predspúštacích prác a jej účelom je určenie nultého - východzieho stavu celistvosti vybraného zariadenia pred zahájením trvalej prevádzky. - prevádzková kontrola - periodicky sa opakujúca v priebehu životnosti JE. Účelom tejto kontroly je overovafc stav integrity spolu s rozhodnutím o čtalšej schopnosti prevádzkovania spomínaných vybraných zariadení. Vyššieuvedené druhy kontrol sa výrazne lišia od kontrol podobného druhu prevádzaných v rámci výroby, montáže apod. Ku kontrolám, prevádzaným počas prevádzky pristupuje množstvo faktorov, ktoré ovplyvňujú možnosti -realizácie samotných kontrol. Sem patrí vysoká relatívna vlhkost, vysoká teplota kontrolovaných povrchov, stažený prístup a kontaminácia vybraných zariadení ako aj priestorov. Posledný menovaný faktor je najzávažnejší, pretože obmedzuje možnosti - 239 -
priamej účasti ludského činiteía vplyvom dávkových príkonov. Kontrolný personál má k dispozícii rádové minuty na prevedenie určitej operácie a pri prekročení časového limitu môže byt vyradený z kontrolného procesu na pomerne dlhu dobu. Z uvedených faktov vyplýva, že je nutné hladat spôsob, ako znížit riziko ohrozenia "zdravia a tým sa javí mechanizácia a automatizácia kontrolného procesu za použitia tzv. manipulátorov. 2.0.
Vývoj manipulátorov a Ich uplatnenie
V poslednom období stále väčšieho významu nadobúdajú pokusy nasadit do kontrolného procesu JE také zariadenia, ktoré by umožnili dialkovo sledovat celistvost vybraných komponentov primárneho okruhu. V zahraničí bolo skonštruovaných a odskúšaných niekolko typov manipulátorov vhodných na kontrolu reaktorovéj nádoby, hlavného cirkulačného potrubia ap. Najčastejšie vykonávajú tieto druhy mechanizovaných alebo automatizovaných nedeštruktívnych kontrol : -
vizuálne ultrazvukom kapilárne prežarovaním
Stupeň automatizácie alebo mechanizácie spomínaných druhov kontrol je velmi odlišný a často spočíva leň v doprave kamery alebo žiariča na miesto určenia, prípadne v jednoduchej dialkovej manipulácii. V Československu / VtfJE, ZVJE Skoda/ sa tiež začalo pracovat na vývoji jednoduchých manipulátorov v oblasti vizuálnej a ultrazvukovej kontroly s predpokladom nasadit tieto zariadenia do kontrolného procesu u jadrových elektrární typu W E R 44O. 3.0.
Manipulátory pro vizuálnu kontrolu
- 240 -
3.1.
Oblast nasadenia a súčasný stav
i
V nasledujúcich kapitolách budú podrobnejšie rozoberané špecifické problémy súvisiace s vývojom, konštrukciou a nasadením manipulátorov do kontrolného procesu. V súčasnosti sa v Československu niekolko inštitúcií / hlavne VÚJE, ZVJE/ zaoberá vývojom spomínaných manipulátorov na mechanizáciu a automatizáciu kontrolných prác v oblasti vizuálnej kon troly a v oblasti ultrazvukovej kontroly. 3.1.1
Reaktorová nádoba
Uvažuje se nasadit kombinované manipulátory na prevádzanie ultrazvukových a vizuálnych kontrol vnútorných částí reaktorovéj nádoby, vika nádoby a hrdiel nádoby. Zatial sa situácia vyvíja tak, že manipulátor pre reaktorovu nádobu bude zakúpený od niektorej zahraničnej firmy a až neskoršie sa pristúpi k vývoju čsl. typu manipulátora s výhladom použitia u dalších blokov JE. Manipulátor pre UZ kontrolu zvaru veka je vyvíjaný v ČSSR. 3.1.2
Parogenerátor
V súčasnej dobe pokračujú práce / u VÚJE/ na vývoji manipulátora pre dialkovú vizuálnu kontrolu a kontrolu tesnosti spojov parného kolektora. Skúška tesnosti predstavuje kontrolu niekolko tisíc zavalcovaných koncov trubiek pomocou luminiscenčnej metódy. Princíp tejto skúšky spočíva v tom, že voda zo sekundárnej strany pri netesnosti prenikne na primárnu stranu, kde sa dostane do styku s laminoforom a ten začne svetielkoval. Luminofor sa osvětluje ultrafialovým žiarením vlnovej dĺžky 360 mm a pozoruje kamerou pri zbytkovom osvetlení asi 20 luxov. Samotný manipulátor pozostáva z otočného štípu dĺžky asi 4 500 mm, ktorý sa otáča v rozsahu 400° okolo zvislej osi. - 241 -
Upevňuje sa na svorníky hrdla parného kolektora. Po stĺpe sa . pohybuje kamera pomocou prevodu ohybným členom, čo je v podstate oceíový perforovaný pás prierezu 0,18 x 25 mm. Televízna kamera je upevnená vo vozíku s príslušenstvom akým je osvetlenie, zrkadlo, koncové spínače apod. Poloha kamery je vyhodnocovaná za pomoci aripotu v dĺžke a za pomoci selsynov v odměre. 3.1.3
Kompenzátor objemu
Vývoj manipulátora pre kompenzátor objemu začne pravdepodobne v r. 1979 a zatia?. boli urobené štúdie možností a natienená koncepcia. Uvažuje sa taktiež s nasadením manipulátora pre diaíkovú vizuálnu kontrolu vmítorných Částí pomocou televízie. Keďže sa jedná o rozmernú nádobu / 0 2300 x 12 000 mm/ so staženým prístupom a vnútornou zástavbou, uvažuje sa o odlišnej koncepcii manipulátora. Navrhuje sa využit stávajúceho rebríka po výške kompenzátora, na ktorý by bolo možné namontovat, trvale dráhu pre pohyb kamery. Dráha pozostáva z rozrezanej trubky tvaru písmena "C", kde klinová dtážka bude slúžit pre pohon a vedenie vozíka kamery. V období revízie sa na dráhu jednoduchým spôsobom nasadí vozík s kamerou a za ním pohonný modul vo forme traktora, ktorý bude kĺbovým členom spojený s vozíkom. Prenos sily medzi dráhou, tj. klinovou drážkou a kolesami traktora bude trením. Kamera bude mat diaíovo ovládané zrkadlo, výkonné osvetlenie a objektív s transfokátorom. Ohnisková vzdialenost 30 - 150 mm umožní na obvode kompenzátora objemu dosiahnut rozlišovaciu schopnost pod 0,12 mm. 3.1.4
Hlavné cirkulačné čerpadlo a hlavná uzatváracia armatura
Uvažuje sa v blízkej budúcnosti s vývojom manipulátora i pre tieto komponenty. Pri konštrukcii sa bude věnovat väčšia pozornost skvalitneniu kontrolného procesu a zlepší - 242 -
sa spätná väzba, ktorá jednoznačne signalizuje polohu snímacej kamery, prípadne vady. Práce na týchto manipulátoroch neprekročili z kapacitných dôvodov rámec úvah. 3.1.5
Hlavné cirkulačné potrubie
Práce na manipulátore pre cirkulačné potrubie pokročili do štádia realizácie, a preto sa o ňom bližšie zmienit. Prototyp špeciálneho zariadenia / ďalej nazývaného TELEKAR/ bude slúžit na transport televíznej kamery hlavným cirkulačným potrubím 0 496 mm. Telekar možno nasadzoval pomocou prípravku bučí zo strany reaktora alebo zo strany parogenerátora. Telekar je schopný prejst všetkými priamymi úsekmi, kolenami, zvislými úsekmi mimo hlavnú uzatváraciu armatúru. Televízny uzavretý okruh umožní prehliadnuť a prípadne zaznamenal na videorekordér podozrivé povrchy, zvary apod, a porovnat ich pri prehliadke v nasledujúcej prevádzkovej odstávke. 3.1.5.1 Popis konštrukcie Základ Telekaru tvoria 3 podvozky opatrené teleskopmi, sériovými jednosmernými motormi a špeciálnymi kolesami. Podvozky sú prichytené na skelet, v ktorom sa nachádza kamera a panorámovacia hlavica. Hnacie i hnané kolesa majú po obvode valčeky, ktoré umožňujú v ostrých kolenách vykonávat kolesám zložený pohyb. Medzi dvojicami hnaných kolies sú kuželové spojky, ktoré pomocou bowdenu a lana umožňujú rozpojit samosvorný prevod hnacieho ľ^trojenstva. Dostatočný tah podvozku umožňuje tahat za sebou potrebnú kabeláž a lano. Pánoramovacia hlavica umožňuje pozorovat obvod potrubia a zároveň unáša osvetlovaciu sústavu. 3.1.5.2 Technické parametre Transportér : rychlost pohybu potrubím rychlost otáčania zrkadla
1,6 m/min 1 - 3 min/ot. - 243 -
teoretická přesnost merania dráhy přesnost orientácie hlavice
- lmm/ krátke vzd./ -5°
Televízna kamera : typ
TC- 125-SN, radiačně odolná / fy HYDROPRODUCTS/
napájenie 13 V jednosmer. skanovacia norma 625 riadkov dynamický svetelný rozsah 10 000 : 1 prahová citlivost ._ 0,1 footcandel + 1 lux ohnisková vzdialenost objektivu .... f'= 50 mm zorný uhol diagonále 17,9 zaostrovacl rozsah 275 mm - nekoneč. priemer válca 69,85 mm dlžka 499 mm operačná dĺžka 152,4 m radiačná odolnost .... 1000 hod.pri 10 R/hod.pri 1,5 MeV prevedenie vodotěsné prevádzková teplota - 25°C - 50°C 4.0
Rámcové doporučenia pre stavbu manipulátorov
4.1
Mechanická stavba
Pri návrhu nosných častí manipulátora treba brat ohlad na to, že snímacia kamera nesmie sa chviet. Rozochvený obraz velmi stažuje až znemožňuje pozorovanie. Tomuto sa dá predíst tuhou, ale nie tažkou konštrukciou. Znamená to vo velkej miere využit eloxovaných hliníkových dielov a použit odlahčenia. Taktiež veíké ramená s hmotou vyloženou na konci, majú sklon chviet sa a zhoršujú dynamické vlastnosti sústavy. 4.2.
Pohony
Zásadne sa doporučuje používat elektromotory na nízke napätie 12 alebo 24 V. Velmi dobre sa osvedčujú jednosmerné sériové elektromotory používané v automobiloch, pretože sú - 244 -
čiastočne tropikalizované, majú velký záběrový moment a možnost regulácie. Pre manipulátory ultrazvukovej kontroly sú vhodné krokové motory alebo servomotory HSM schopné trvalej prevádzky v režime štart - atop. V poslednej dobe sa vyskytli elektromotory na nízke napätie s dvojakými otáčkami, ktoré sú vhodné pre pohon snímacej kamery, pretože umožňujú rychloposuv. Takmer každý motor musí byt vybavený prevodovkou, ktorá sa musí individuálne konstruovat.Je na škodu národného hospodárstva, že výrobca elektromotorov nevyrába ku každému elektromotoru prevodovku rovnakého výkonu v modulovom prevedení ako je tomu v zahraničí. Použitie krokových motorov alebo servomotorov vyžaduje náročný dynamický výpočet, pretože by mohlo dochádzat ku strate krokov. Výhodou krokového motora je, že nepotrebuje spätnú vazbu, 4.3.
Ložiská
Doporučuje sa čo najmenej používat guličkových ložisiek, pretože sú problémy s ich utesnením. Pokial je nutné nejaké prstencové ložisko, treba použit tzv. sypané z nehrdzavejúcich guličiek. Dobrou náhradou za guličkové ložiská môžu byt nové typy samomazných tenkostenných puzdier M - DU s vrstvami polytetrafluoretylénu a pórového cínu. Tieto ložiská môžu pracovat bez akéhokoľvek mazania alebo primazávania. Pre občasný pohyb je možno volit ložiská z teflonu alebo textitu vyvareného .v oleji. 5.0
Rozlišovacia schopnost televízneho zobrazovania
Rozlišovacia schopnost televízneho obrazu je na rozdiel klasického optického zobrazovania ovplyvnená skanovaníra. Obraz je rozložený do riadkov a tým je vlastne daná teoretická rozlišovacia schopnost. Okrem bežne používanej normy 625 riadkov existujú špeciálne systémy s počtom riadkov 1 200, ktoré sa používajú hlavne na vizuálne prehliadky.
- 245 -
Obvykle sa predpisuje, aby rozlišovacia schopnost pri vizuálnej prehliadke bola pod 0,1 mm. Nie je problémom dosiahnuť menšiu rozlišovaciu schopnost, avšak na úkor zorného póla a orientácie pri pozorovaní. Na kvalitu rozlišovacej schopnosti vplýva aj hĺbka ostrosti, ktorá je podmienená velkostou relatívneho otvoru objektivu. Z toho vyplýva, že je dobré volit objektiv s ovládatelnou irisovou clonou a silnejšie osvetlenie. Inak záleží rozlišovacia schopnost na pracovnej vzdialenosti kamery a velkosti ohniskovej vzdialenosti. Velmi výhodné sa javí použitie objektívov s transfokátorom, ktoré môžu menit ohniskovú vzdialenost v rozsahu až 5 : 1. Praktické merania ukázali, že rozlišovacia schopnost pri teste na Siemensovu ružicu je 2 x horšia než teoretická. Podobne je to i u čiarových testov Foucaultových. To však neznamená, že napr. pri rozlišovacej schopnosti 0,1 mm nemôže sa zobrazit predmet 0,05 mm ak je na vhodnom pozadí. Zobrazí sa vo velikosti riadku alebo bodu podlá orientácie s nižším kontrastom. Z uvedeného vyplýva, že najväčšia pozornost pri výbere kamery musí byt venovaná pracovnej vzdialenosti, veíkosti ohniskovej vzdialenosti, výkonu osvetlenia, zaostrovacím posuvom a hĺbke ostrosti. 6.0
Záver
Vyššieuvedené poznatky sa len velmi stručne dotkli problematiky vývoja a nasadenia manipulátorov pre vizuálne kontroly. Vývoj určite bude směrovat k unifikácii týchto zariadení tak, aby boli schopné viaceiíčelového použitia. Myslí sa tým, že je reálne vyvinut kombinované manipulátory pre vizuálne prehliadky, ultrazvukové skúšanie a prežarovanie. Podía posledných zpráv zo zahraničia sa kladie veíký dôraz nielen na zníženie dávkových príkonov, ale aj na ekonomickú stránku prevádzkových odstávok elektrárne. Uvádza sa, že skrátením prevádzkovej odstávky o 1 deň možno ušetřit až 50 tis. US dolárov a práve nasadenie manipulátorov umožňuje skrátit kontrolný cyklus. - 246 -
PŘEDPROVOZNÍ A PROVOZNÍ PROHLÍDKY R E A K T O R S W E R 440 Ing. Jiří Přepechal škoda, o.p. Plzeň
Bezpečnost a provozuschopnost tlakové nádoby jaderného reaktoru lze v daném případě zredukovat na zachování její celistvosti. Tento požadavek nevylučuje provoz nádoby, ve které se vyskytují vady, protože současné výpočtové metody a znalosti chování materiálu v mezních stavech umožňují poměrně spolehlivou predikci jejich dalšího vývoje /I/. Bezpečný a bezporuchový provoz tlakové nádoby reaktoru je však podmíněn znalostmi o tom, zda se v materiálu vyskytují vady, zda za provozu rostou a zda se objevují nové. Získat tyto potřebné informace je možné nejlépe průběžným sledováním chování materiálu během celého provozu, což by měla v budoucnu umožnit metoda akustické emise, doplněná ostatními defektoskopickými metodami pro upřesnění parametrů vad. Současný stav techniky průběžnou kontrolu ještě neumožňuje a proto se provádí kontrola periodická v pravidelných intervalech při odstavení reaktoru. Periodická kontrola se provádí jak metodou akustické emise, tak i klasickými defektoskopickými metodami. Vzhledem k specifickým podmínkám daným omezenou prostorovou a radiační přístupností, je nutné provádět většinu prohlídek a zkoušek tiakové nádoby jaderného reaktoru dálkově pomocí speciálních zkušebních zařízení /2/. Periodické provozní kontrole není možné z časových důvodů podrobit celý objem materiálu tlakové nádoby. Není to ostatně také nutné, neboť vzhledem ke způsobu namáhání a technologickému a konstrukčnímu provedení existuje v různých místech nádoby různě vysoká pravděpodobnost vzniku a rozvoje vad. Současné metody analýzy napětí umožňují určit nejvíce ohrožená místa, která jsou pak zahrnuta do programu provozních - 247 -
prohlídek. Charakteristická zkoušená místa tlakové nádoby reaktoru typu W E R 440 jsou uvedena na obr. 1. Kontrolují se všechny svarové spoje, exponované oblasti antikorozního austenitického návaru a vybraná místa základního materiálu tělesa tlakové nádoby. Dále se zkouší prvky šroubového spojení tělesa s víkem, svary obalových trub systému řízení a ochrany reaktoru a některé další prvky na tělese, víku a vnitřní vestavbě . Použité nedestruktivní metody vycházejí jednak ze zkoušených míst a jednak z předpokládaného charakteru a polohy vady. S druhým uvedeným kriteriem je doposud celosvětově málo zkušeností ; nejčastěji vyslovovaným předpokladem je, že nové vady budou vznikat na povrchu. Vizuálním a povrchovým prohlídkám a zkouškám je proto ve všech programech provozních kontrol věnována velká pozornost. Druhou očekávanou charakteristikou provozních vad je jejich orientace převážně kolmo k povrchu. Při zkoušení ultrazvukem se proto věnuje pozornost tandemové metodě /3/ a také fokusovým sondám, které podle některých autorů jsou pro zjišťování vad kolmých k povrchu přímým odrazem vhodnější než nefokusované úhlové sondy /4/. Uvedená očekávaná orientace provozních vad je obecně příznivá pro zkoušení prozařováním. Aplikace této metody je však omezena velkými tloušťkami a odtud vyplývající malou citlivostí k trhlinám a také vysokým radiačním pozadím. U reaktorů W E R 440 se s prozařováním počítá.u svarů hrdel, které jsou provedeny austenitickou ocelí a nelze je zkoušet běžnou ultrazvukovou technikou. V budoucnu se však i u těchto svárů počítá s aplikací ultrazvuku s použitím úhlových sond podélných vln nebo fokusovaných úhlových sond. Použitá zkušební zařízení jsou závislá především na prostorové přístupnosti. Jaderné elektrárny W E R 440 budované v CSSR budou vybavený reaktory dvou typů, které se liší mimo jiné právě prostorovou přístupností /5/. Tlakové nádoLy reaktorů elektrány V 1 jsou přístupné z celého vnitřního povrchu, - V4S -
zatímco z vnějšího povrchu je přístup pouze ke dnu a hrdlům a to jen z velmi omezeného prostoru. Do tohoto prostoru by zásadně mohla být umístěna speciální jednoúčelová zkušební zařízení, avšak jejich montáž by vyžadovala poměrně dlouhou přítomnost lidíf kterou nelze s ohledem na malou znalost radiačních a teplotních poměrů zaručit. Tlakové nádoby reaktorů V 1 se proto budou zkoušet z vnitřního povrchu s použitím zkušebního zařízení zakoupeného v zahraničí. Vnější povrch se bude zkoušet ručně v rozsahu, jaký dovolí pracovní podmínky v příslušných prostorách. Elektrárna V 2 a další budou vybaveny reaktory, které jsou přístupné jak z vnitřního, tak i z téměř celého vnějšího povrchu. U těchto reaktorů se proto předběžně počítá se zkoušením z obou povrchů, což je v souladu se současným světovým trendem. Zařízení1pro zkoušení v oblasti hrdel z vnějšího povrchu bude sice také nutné instalovat ručně, vzhledem k dostatečně velkému okolnímu prostoru si však montáž vyžádá podstatně méně času než u reaktorů elektrárny V 1.
Je známo, že potřebná zkušební zařízení pro provozní prohlídky budou získávána postupně, a že tedy nebude možné, minimálně u prvních dvou bloků, provést předprovozní prohlídku zařízením, které bude používáno v budoucnu. Ty zkoušky, pro které nebudou k dispozici zkušební zařízení, budou proto při předprovozních prohlídkách provedeny ručně. Zkušební zařízení, tak jak budou získávána, budou vždy nejprve vyzkoušena na některém z reaktorů, který ještě nebyl uveden do provozu a potom bude provedena první provozní prohlídka na reaktorech, uvedených do provozu dříve. Takový postup není optimální, je však za daných okolností jediný možný. Ručně provedená předprovozní prohlídka nemá plný význam nulté provozní, tj. prohlídky k získání výchozích údajů pro následující provozní prohlídky. Je to však poslední kontrola kvality materiálu a svarů před uvedením reaktoru do provozu a její provedení se vyžaduje nezávisle na budoucích provozních prohlídkách. Také rozsah předprovozních zkoušek je větší, než byl u nulté provozní, protože celá řada míst reaktoru nebude po uvedení do provozu - 249 -
přístupná pro jiné zkoušky, než pro vizuální prohlídku s použitím speciální techniky. Jak bylo již výše uvedeno, některá místa se i při provozních prohlídkách zkouší a prohlíží ručně. Při předprovozních prohlídkách těchto míst musí být provedeno ověření a optimalizace zkušebních metod a postupů z hlediska zkrácení potřebných časů na nezbytné minimum při dodržení jejich předepsaných parametrů. Předprovozní a provozní prohlídky jaderných reaktorů, i když jsou prováděny jen ručně obvyklými defektoskopickými metodami a postupy, mají celou řadu specifických odlišností, které z nich vytvářejí zvláštní odvětví nedestruktivní defektoskopie. Dosavadní zkušenosti, byt malé, ukazují, že vedle speciální techniky si prohlídky a zkoušky zařízení jaderných elektráren vyžádají i specializaci defektoskopických pracovníků.
- 250 -
Literatura : /!/ Filip R. a kol.:
Projekt i razrabotka metodov i sredstv obespečenija naděžnosti korpusa reaktora pri ekspluatacii Konference Interatomenergo, Karlovy Vary, 1978
/2/ Přepechal J.:
Zařízení pro ultrazvukové zkoušení tlakových nádob jaderných reaktorů za provozu Konference Defektoskopie 77, Praha, 1977
/3/ Obraz J.:
Ultrazvukové provozní prohlídky těles tlakových nádob energet. reaktorů Jaderná energie 24, 1978, č. 1
/4/ Saglie R.:
Routine Checkout, IME C 116/74, 1974
/5/ Přepechal J. a kol.:Provozní kontrola celistvosti tlakové nádoby W E R 440 Konference Konstruční a výpočtové otázky reaktorů W E R 440, Plzeň 1978
- 251 -
•-a
m-
=5^
lit ^=.
I l (N (N I
Druh publikace: Název: Zpracoval: Počet s t r a n :
Náklad: Formát: Číslo publikace: Vydal a rozmnožil: Roky vydání:
Sborník referátů DEFEKTOSKOPIE 78 Kolektiv autorů 262
220 výtisků A5 60 - 878- 73 (1569) Dům techniky CSVTS Praha Gorkého nám. 23»Praha 1 1978
Bez jazykové úpravy DT Praha
DŮM TECHNIKY ČSVTS - PRAHA
