ČEZ, a. s.
EGP Invest, spol. s r.o.
Jaderná elektrárna Dukovany
ŘEŠENÍ NÁSLEDKŮ VNĚJŠÍCH UDÁLOSTÍ – EXTRÉMNÍ VÍTR
Autor prezentace: Datum:
Ing. Radek Pazdera, Ing. Michaela Blahová 4.10.2010
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
OBSAH
1. Úvod 2. Varianty koncepčního řešení 3. Technická řešení perspektivních variant 4. Vyhodnocení 5. Závěr
2
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Identifikační údaje
Objednatel a investor: Termín: Stupeň dokumentace: Zpracovatel:
ČEZ, a.s., Jaderná elektrárna Dukovany 03-04/2010 Studie – odborná pomoc EGP Invest, spol. s r.o., Uherský Brod
Projektový tým
Ředitel společnosti: Hlavní inženýr projektu: Vedoucí projektant:
Ing. Petr Sláčala, MBA Ing. Jan Benešík Ing. Radek Pazdera
Spolupracovali:
Ing. Josef Nekolný Ing. Pavel Kukla Ing. Martin Lukavec Ing. Jiří Káfuněk Ing. Helena Malíková Ing. Josef Hamšík Ing. Bohumil Cejpek
3
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
1. Úvod
studie řešení dopadů působení extrémního meteorologického jevu – „Extrémní vítr“ rychlost větru dle nejnovějších požadavků MAAE je 60,6 ms/s (doba návratu 10000 let) technická opatření vedoucí k bezpečnému odstavení reaktorových bloků v důsledku působení IU „Extrémní vítr“
1.1 Výchozí stav
dosud zpracované analýzy – posouzení (EGP 2000,2001 – Ing. David,CSc., Ing. Lukavec, Ing.Malý) nejslabší článek z hlediska působení „extrémního větru“ – chladící věže chladící věže vyhovují pouze na zatížení „Projektový vítr“ - rychlost 38,4 m/s (doba návratu 100 let) posouzení na „Extrémní vítr“ 51,9 m/s - lokálně překročena únosnost 2,3 krát při rychlosti větru výrazněji přesahující 50m/s by mohlo dojít došlo ke kolapsu věží prostor s možností zasažení pádem trosek – 40 m od obvodu chladících věží
1.2 Předpokládané následky iniciační události „Extrémní vítr“
vážné poškození nebo destrukce objektů, které nejsou na jeho působení dimenzovány, zejména chladící věže, vedení linek 400 kV a 100 kV, sifony chlazení TVD všech tří systémů celková ztráta koncového jímače tepla po odstavení rektorů
1.3 Cíl studie
vytipovat provozní soubory a objekty, které musí zajistit bezpečné odstavení a dochlazení reaktoru při působení extrémních klimatických jevů bezpečné odvádění zbytkového tepla z reaktorů v hodnotě 27 MWt / dvojblok
4
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Havárie chladících věží ve Ferrybridge (1964) 5
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
2. Varianty koncepčního řešení
varianty technických opatření umožňující bezpečné odstavení a dochlazování reaktorů následné vyhodnocení technické a ekonomické náročnosti nutnost splnění požadavků na jadernou bezpečnost - bezpečnostního systému
2.1 Zodolnění stávajících chladících věží – V2
umožňuje zachovat odvádění zbytkových tepel při odstavování bloků stávajícími systémy zodolnění 2 chladících věží na každý dvojblok – jsou na ně přivedeny všechny 3 větve TVD doplnění uzavíracích armatur do potrubí TVD k věžím, které nebudou zodolňovány z dlouhodobého hlediska nutno zajistit doplňování okruhu TVD o ztráty v okruhu vzniklé odparem
2.2 Výstavba nových ventilátorových věží – V3
navržena jedna ventilátorová chladící věží pro každý systém TVD na každém HVB tři ventilátorové chladící věže pro každý HVB jsou pak spojeny do jednoho technologického celku
2.3 Hybridní nebo suchá chladící věž – V5
hybridní chladící věž – využívá kombinaci suchého a mokrého chlazení suchá chladící věž – používá výhradně suchý způsob chlazení v principu se jedná o alternativu ventilátorových chladících věží
2.4 Vychlazovací sprchové bazény pro TVD – V4
minimální rozměr bazénu 25 x 50 x 3,5 m na každý systém TVD z prostorových důvodů nelze takovéto objekty umístit do areálu elektrárny, umístění vně areálu by vyvolalo prakticky neřešitelné problémy
6
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
2.5 Chlazení R-bloků EDU doplňováním surové vody z ČSJ – V1
předpoklad : destrukce chladících věží, poškození potrubí TVD, následuje rozlévání TVD do okolí CHV vznik rozlivného jezera, doplňování ztrát TVD z vodní nádrže Mohelno zodolnění celého řetězce objektů pro dodávku surové vody : ČSJ-vodojem-ÚCHV-CČS I a II zabezpečení zajištěného napájení II. kategorie pro čerpadla VD400, nutné spuštění do +2hod. od IU
rizika : objekty nebyly projektovány jako bezpečnostní, umístění mimo chráněný areál EDU stav hladiny a okolí vodní nádrže se zalesněnými břehy po působení větru o rychlosti 218 km/h značně problematické splnění požadavků na objekty a provozní soubory - bezpečnostní systém
7
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
3. Technická řešení perspektivních variant 3.1 Zodolnění stávajících chladících věží
hyperbolické chladící věže typu ITTERSON 125 nutná technická opatření : posouzení a zodolnění na Ev plášť a sloupy chladících věží teplosměnné plochy CHV sifony na TVD u CHV Statické posouzení konstrukce CHV
Prostorový model MKP SW STARDYNE
Obr. rozdělení výsledných tlaků při extrémním větru na vnější plášť CHV [kN/m2]
8
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Obr. tvar a průběh celkové deformace od zatížení extrémním větrem [m] 9
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Obr. poměr využití vertikální tahové únosnosti pláště CHV v prostém tahu
10
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Návrh zesílení konstrukce pláště CHV
Obr. rozmístění dvojic zesilujících pásů v horizontálním řezu pláštěm CHV 11
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
POLOŽKA
HODNOTA
JEDNOTKA
celková hmotnost oceli S235
8140
kg
celková hmotnost oceli S355
441760
kg
počet šroubů / svorníků
48960
ks
celková délka jádrových vrtů pro svorníky ø 22mm
10446
m
Tab. přibližný výkaz výměr pro zesílení pláště CHV pomocí pásů z ploché oceli tř. S235 a S355 (pro 1 CHV)
NEREZOVÁ OCEL
MEZ KLUZU fy [Mpa]
MEZ PEVNOSTI fu [Mpa]
HMOTNOST [kg]
1.4306, 1.4307
220
520
721534
1.4301
230
540
690163
1.4401, 1.4404
240
530
661406
Tab. přibližná hmotnost materiálu pro alternativní zesílení pláště CHV pomocí pásů z nerezové oceli (pro 1 CHV)
12
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Zesílení sloupů
Obr. schéma statického zesílení průřezu šikmých sloupů POLOŽKA
MNOŽSTVÍ
JEDNOTKA
torkretový beton C30/37 XC4 pro obetonování sloupů a lokální rozšíření pláště
190
m3
přídavná výztuž sloupů 10 505 (R)
176951
kg
jádrové vrty a kotvení výztuže R14 do betonu tl. 18mm
333
m
jádrové vrty a kotvení výztuže R25 do betonu tl. 30mm
537
m
Tab. rámcový výkaz výměr pro statické zesílení šikmých sloupů (1 CHV)
13
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
3.2 Výstavba nových ventilátorových věží
ventilátorová věž typu CTF 140/III se 3 buňkami celkový chladící výkon 96 MWt (3 x 27 + rezerva – trojnásobné jištění–bezpečnostní systém) celkový příkon s rezervou 390 kW zabezpečené napájení II. kat. s příslušných sekcí rozměry : 12,0 x 36,0 x 8,0 m
Obr. ventilátorové věže 14
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
Technologická opatření
připojení na rozvod TVD a čerpací stanici aramaturní šachty pro odstavení přívodů k CHV
Stavební část
umístění mimo dosah pádu trosek CHV odolnost seismická odolnost na extrémní meteo jevy
Obr. výřez ze situace
15
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
4. Vyhodnocení 4.1 Hodnotící kriteria
Jaderná bezpečnost, umístění uvnitř chráněné zóny: 30 %
Cena díla – investiční náklady: 10 %
hodnocení z pohledu vlivu realizace na potřebu snížení výkonu HVB, odstávek dotčených technologických zařízení
Náklady v dlouhodobějším horizontu (20 let): 15 %
náročnost technického řešení, vlastní proveditelnost, doba realizace
Ovlivnění provozu, nutnost odstávek, snížení výkonu: 25 %
rozpočtové náklady v podrobnosti studie, stanovené na základě předběžných orientačních cen, místy stanovených odborným odhadem
Technická proveditelnost, časové hledisko: 10 %
hodnocení z hlediska jaderné bezpečnosti, požadavků bezpečnostního systému
hodnocení z pohledu zahrnutí i odhadnutých nákladů na údržbu v časovém horizontu 20 let
Možnost opětovného uvedení elektrárny do provozu: 10 %
vyjadřuje míru složitosti a předpokládané časové a finanční náročnosti pro opětovné uvedení do provozu
16
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
4.2 Vyhodnocení Bodové hodnocení jednotlivých variant řešení
1 2 3 4 5 6
Jaderná bezpečnost, umístění uvnitř chráněné zóny Cena díla - investiční náklady Technická proveditelnost, časové hledisko Ovlivnění provozu, nutnost odstávek, snížení výkonu Náklady v dlouhodobějším horizontu (20 let) Možnost znovuuvedení do provozu Celkové hodnocení
Hybridní věže
Varianta 5
Varianta 4
Varianta 3
Rozlivné bazény
Hodnotící kritérium
Ventilátorovoé chl.věže
Č.
Zodolnění chl.věží
Varianta 1
1 bod – nejhorší 10 bodů - nejlepší
Varianta 2
Chl.surovou vodou z ČSJ
Váha Barva kritéria hodn. váha hodn. váha hodn. váha hodn. váha hodn. váha grafu % bod / bod / bod / bod / bod /
30 10 10
1 5 3
0,30 0,50 0,30
10 6 7
3,00 0,60 0,70
10 5 8
3,00 0,50 0,80
1 3 3
0,30 0,30 0,30
7 4 6
2,10 0,40 0,60
25 15 10
7 4 1
1,75 0,60 0,10
5 5 8
1,25 0,75 0,80
9 5 2
2,25 0,75 0,20
2 2 1
0,50 0,30 0,10
9 5 2
2,25 0,75 0,20
100
3,55
7,10
7,50
1,80
6,30
17
Řešení následků vnějších událostí – extrémní vítr
5. Závěr, vyhodnocení
technické, bezpečnostní, ekonomické prověření a vyhodnocení 5 variant opatření umožňující bezpečné odstavení R-bloků EDU na následky IU „Extrémní vítr“ Bodové hodnocení jednotlivých variant řešení
Technická proveditelnost, časové hledisko Cena díla - investiční náklady 3,000
Možnost znovuuvedení do provozu
2,500 2,000
Náklady v dlouhodobějším horizontu (20 let)
1,500
Ovlivnění provozu, nutnost odstávek, snížení výkonu
1,000 0,500
Jaderná bezpečnost, umístění uvnitř chráněné zóny
0,000
Var. 1
Var. 2
Var. 3
Var. 4
Var. 5
Vybrané varianty doporučené pro další rozpracování :
Výstavba nových ventilátorových chladící věží pro TVD (V3) 2. Zodolnění stávajících chladících věží (V2) 1.
18