ÚJV Řež: řízené stárnutí kabelů a český úspěch v USA

• Foto

Americký Institut pro výzkum elektrické energie (Electrical Power Research institute – EPRI) tak ocenil dlouholetou práci české laboratoře, díky které jsou jaderné elektrárny po celém světě schopny garantovat vysokou úroveň bezpečnosti provozu. EPRI je mezinárodně uznávaná nezisková organizace, zaměřená na řešení a sdílení výzkumných projektů elektrárenských firem. Společnost ČEZ je členem jaderného sektoru EPRI od roku 2011. ÚJV Řež se, jako dceřiná společnost ČEZ, podílí na těchto aktivitách významnou měrou.

V České republice se program řízeného stárnutí kabelů provádí v souladu s nejlepší světovou praxí. Právě proto se experti EPRI, na základě zhodnocení činností na jaderných elektrárnách Dukovany a Temelín, rozhodli ocenit české techniky udělením prestižního ocenění „Nuclear Technology Transfer Awards“ za rok 2016. Veškeré aktivity by byly jen akademickým výzkumem, kdyby nebyly aplikovány v praxi. Proto byl, společně s ÚJV Řež, oceněn i zástupce provozovatele jaderných elektráren společnosti ČEZ, a. s., Ing. Petr Kos.

Řízené stárnutí kabelů zahrnuje především testování kabelů v extrémních podmínkách jaderných elektráren. Úkolem laboratoře je predikovat, jak dlouho mohou být kabely bezpečně používány při působení kombinace extrémně nepříznivých podmínek - vysokých či nízkých teplot, vysokého tlaku, zvýšené radioaktivity, projektových i nadprojektových havárií.

Laboratoř pomáhá zákazníkům z celého světa a nové ocenění podtrhuje mezinárodní uznání, kterého se dostává českým vědcům a technikům v oblasti bezpečnosti jaderné energetiky.

U TÉTO PŘÍLEŽITOSTI JSME SE ZEPTALI NA VÍCE INFORMACÍ PRÁVĚ ING. VÍTA PLAČKA Z DIVIZE INTEGRITA A TECHNICKÝ INŽENÝRING ÚJV ŘEŽ

Co pro vaši laboratoř znamená cena EPRI?
Ocenění od Institutu pro výzkum elektrické energie si velmi vážím a myslím, že za celou laboratoř mohu říci, že je pro nás obrovskou odměnou za vyvinuté úsilí a zároveň motivací k další práci. Pravidelné kontroly veškerého vybavení i řízené stárnutí kabelů jsou klíčovými prvky bezpečné jaderné energetiky a já jsem velice rád, že naše laboratoř může k bezpečnému provozu nejen českých jaderných elektráren významně přispívat. Cena byla udělena za implementaci programu řízeného stárnutí kabelů na českých jaderných elektrárnách.

V čem spočívá unikátnost tohoto programu?
Především v hodnocení stavu bezpečnostních kabelů a stanovení jejich životnosti při zachování všech jejich bezpečnostních funkcí a to i v případě havárií. Je za tím velké úsilí a ohromné množství práce, které započaly již v roce 1996. Rozsah prací lze odvodit i od faktu, že bezpečnostních kabelů je na českých jaderných elektrárnách skoro sto tisíc kusů! Navštěvuji pravidelně jaderné elektrárny ve světě, znám dobře jejich programy řízeného stárnutí. Takový rozsah a způsob, jak to děláme v ČR, ale nikde ve světě nemají. Takže mě moc potěšilo, že nás EPRI vyznamenalo a dává nás za vzor pro celý svět včetně nukleárních velmocí, jakými jsou USA či Francie. Mluvím v množném čísle, protože druhým příjemcem ceny je společnost ČEZ, kde se tento program implementuje a hlavně aktivně využívá.

Má technický stav kabelů tak významný vliv na bezpečnost jaderné elektrárny?
Zásadní, když si uvědomíme, že kabelové systémy na jaderných elektrárnách musí zabezpečovat bezporuchový přenos elektrické energie v ovládacích (řídících), kontrolních, napájecích a jiných obvodech v extrémních podmínkách, kterým budou po dobu životnosti jaderné elektrárny vystaveny. Jedná se o páteřní systémy, protože kabely propojují všechna elektrická zařízení a vyskytují se úplně všude, po celé elektrárně. U bezpečnostních systémů jsou požadavky na kabely velmi náročné. Musíme mít naprostou jistotu, že budou plnit požadované funkce za všech možných stavů a to i na konci doby provozu jaderné elektrárny po 60 letech provozu. Ty nejdůležitější dokonce musí obstát i při havárii a při po-havarijní fázi.

Co tedy testování kabelů pro jadernou energetiku obnáší?
Aby byla jistota, že kabely bezpečnostních systémů budou opravdu spolehlivě fungovat, musí se zkoušet, kvalifikovat. Kvalifikace je sled náročných zkoušek, kdy se simuluje dlouhodobý provoz a degradační mechanismy způsobující stárnutí kabelů. Mezi takové degradační mechanismy patří vždy minimálně ionizující záření, dlouhodobá zvýšená teplota, vliv mechanického namáhání jako je simulace manipulací, možných pohybů při zemětřesení a podobně. Kabel zrychleně zestárneme na ekvivalent předpokládané doby provozu, kupříkladu 40 let. Takto zestárnutý kabel dále podrobíme simulaci havárie jaderné elektrárny. Kabel musí vše vydržet a po celou dobu fungovat. To se ověřuje měřením jeho vlastností. Na pohled to vypadá jednoduše, ale zkoušky jsou opravdu velmi náročné, spousta vzorků se musí nechat zestárnout a provedených měření je hodně. Pro tyto zkoušky je potřeba naprosto jedinečné zařízení. Simulování havárií na jaderných elektrárnách umí v současnosti jen několik laboratoří ve světě.

Kolik času zabere testování určitého typu kabelů, než mohou být certifikovány pro použití v jaderné elektrárně?
Typicky očekávaná doba provozu bezpečnostního kabelu na jaderné elektrárně je 40 až 60 let. Úkolem kvalifikace je zestárnout kabel v laboratořích tak, aby byl v kratší době ve stejném stavu, v jakém bude po dlouhodobém provozu na elektrárně. Kvůli spolehlivosti výsledků se doba stárnutí v laboratoři nemůže příliš urychlovat. Takže nejběžnější délka kvalifikace kabelů od přejímky v laboratoři až po vydání závěrečné zprávy je většinou jeden rok.

Dá se vůbec, jen na základě testů, určit životnost kabelů, když žádný z testů netrvá po dobu srovnatelnou s jejich potřebnou životností?
Dá, protože se používají procesy zrychleného stárnutí. Ty jsou založeny na dlouhodobě ověřených a validovaných modelech. Výjimkou je simulace havarijních stavů, kde se nic neurychluje. Tak, jak je definovaný průběh možné havárie, tak se i přesně simulace provádí. Vše se dělá podle mezinárodních standardů a doporučení Mezinárodní agentury pro atomovou energii. Standardy se pravidelně revidují a zlepšují podle nejnovějších vědeckých poznatků. Je nutno zdůraznit, že vše okolo jaderných elektráren je pod velmi bedlivou kontrolou státních dozorů i veřejnosti.

Liší se nějak v jednotlivých zemích, s nimiž spolupracujete, požadavky na kabely z hlediska stárnutí?
Ano. Ve většině zemí se na kvalifikační zkoušky používá výborně napsaná norma IEEE 383. Požadavek výrobce je zkoušky co nejvíce urychlit a pokud možno změkčit kritéria, aby se zkouška zlevnila a kabely měly větší šanci vyhovět. Z hlediska bezpečnosti jsou ale požadavky obrácené. Je tedy vždy potřeba najít vhodný kompromis. I proto mají některé země ještě lokální upřesňující procesy. Typicky to bývá faktor urychlení. Třeba severské země nedovolují zkoušky urychlit nad definovaný limit, i za cenu, že vše trvá déle. Ve Švýcarsku vyžadují navíc zkoušku dlouhodobého zatopení kabelu při zvýšené teplotě a tlaku a ve Francii mají specifické požadavky na simulaci působení ionizujícího záření. A tahle by se dalo pokračovat i u dalších zemí, pro které v ÚJV Řež děláme kvalifikace: Jižní Korea, Japonsko, Finsko, Ukrajina a podobně.

Malé nahlédnutí do laboratoře
Řízené stárnutí kabelů není zdaleka jedinou činností Zkušební laboratoře oddělení Radiační chemie a kvalifikace na prostředí ÚJV Řež, a. s. Zabývá se také kvalifikací zařízení pro použití v jaderných elektrárnách, a to včetně simulací podmínek těžkých havárií a ověřování správného fungování zařízení během těchto simulací. Laboratoř tak testuje kromě elektrických kabelů také motory, konektory, kabely z optických vláken, senzory či vzorky tepelné izolace.

K dalším úkolům Zkušební laboratoře patří průběžný výzkum a spolupráce na mezinárodních projektech, tedy především programech OECD, EU a Mezinárodní agentury pro atomovou energii. Mezinárodní spolupráce je klíčová, protože sdílení poznatků přispívá k udržení bezpečnosti jaderných elektráren jak v ČR a Evropě, tak mimo ni.

Autor

• (red)