Výzkum > Strukturální a systémová diagnostika > VA3: Simulace těžké havárie JE nové generace

VA3: Simulace těžké havárie JE nové generace

Skupinu zařízení spadající do kategorie těžkých havárií tvoří tři zařízení. Zařízení LOCA (Loss of coolant accident), gama ozařovna a vysokonapěťová zkušebna. Tato zařízení tvoří komplex, který je schopný vystavit zkoušené zařízení takovým podmínkám, které by nastaly v případě těžké havárie na jaderné elektrárně, nebo samostatně.

Zařízení LOCA hraje zásadní roli v bezpečnosti provozu jaderných elektráren, a to zejména v havarijním režimu. V obestavbě jaderného reaktoru (kontejmentu) se nachází celá řada zařízení pracujících na elektrickém principu. Nejčastěji napájecí kabely čerpadel, snímačů, komunikační kabely atd. Ty musí být schopné fungovat nejen v běžných podmínkách, ale i v případě nestandardní události. Jedním z nejhorších případů, takové události, je únik chladiva z primárního okruhu do kontejnmentu.

Aby mohla být zaručena funkčnost takovýchto zařízení, je nutné testovat jejich provoz v podmínkách odpovídajících situaci v kontejnmentu během havárie, tedy v havarijním a po-havarijním stavu. Při havárii je zařízení vystaveno vysoké radiační dávce, přítomnosti přehřáté páry o vysokém tlaku. Dále může docházet ke sprchování sprchovacím roztokem. Navíc primárním chladivem není čistá demineralizovaná voda, ale sloučenina kyseliny borité, vody, thyosíranu a dalších chemických látek způsobujících urychlení degradace izolačních materiálů. Právě ty hrají zásadní roli pro zachování funkčnosti zařízení.

Testují se nejenom nová zařízení, ale i zařízení z provozu, která dále podstoupí proces zrychleného tepelného a radiačního stárnutí odpovídající provozním podmínkám po dobu předpokládané životnosti komponenty, které jsou následně podrobeny havarijní dávce a havarijním podmínkách (právě na konci životnosti). Testovací procedura se odvíjí od typu zařízení (kabel, průchodka…), dále typu a dosahovaného výkonu reaktoru. Podle toho se odvíjí teplota, tlak, dynamika procesu havárie a chemické složení primárního chladiva.

Všechny tyto vlivy působí na primárním okruhu současně. Při testování v laboratorních podmínkách však současné působení výše uvedených degradačních faktorů (radiace, teplota, tlak, chemické vlivy) není z bezpečnostních a technologických důvodů možné. Proto se vzorky nejdříve ozáří (radiačně zestárnou na požadovanou úroveň), vystaví zvýšené teplotě. Právě zařízení LOCA testuje komponenty na jeden z těchto vlivů, a to vystavení testovaného zařízení termodynamickému šoku spojeného s chemickými vlivy.

Gama ozařovna

Primárně zařízení slouží k ozařování komponent, materiálů a vzorků při normálních a zvýšených teplotách za účelem radiačního a tepelného stárnutí tak, aby se simulovaly podmínky jejich provozu na jaderných elektrárnách. Jednou z výhod tohoto zařízení je i možnost ozařovat za kryogenních teplot, vysokých teplot a ozařování malých vzorků ve vakuu s vakuovou aparaturou či v inertní atmosféře při teplotách -196 °C až 400 °C. Aktivita kobaltového zářiče je 200 TBq. Ozařovna dále umožňuje radiačně modifikovat vlastnosti nekovových materiálů a studovat vliv záření gama na různé systémy, provádět sterilizaci zdravotnických výrobků a pomůcek, dekontaminovat různé látky (koření, živné půdy aj.), ošetřovat předměty od dřevokazného hmyzu, barvení skla apod.“

LOCA

Zařízení bude schopno podrobit zkušební tělesa termodynamickým účinkům vysoké teploty, tlaku a sprchování dezaktivačním roztokem v tlakové nádobě z nerezavějící oceli. Zařízení bude splňovat experimentální parametry – dodržet předepsané termodynamické profily, zejména skokovou změnu teploty a tlaku (viz níže), v tlakových nádobách velká-LOCA , zařízení na simulaci podmínek po výbuchu vodíku a post-LOCA. Také bude schopno rychlé automatické regulace termodynamických parametrů (zvyšování/snižování teploty/tlaku).

Zkušebními předměty mohou být jakékoliv předměty, které svými rozměry nepřesahují vnitřní rozměry zkušební nádoby (a pokud případně přesahují, lze v nádobě zkoušet alespoň jejich kritickou část), např. elektrické kabely, kabelové průchodky, kabelové spojky, menší elektrické rozvaděče, motory, těsnění, ventily, čidla, anebo jiná zařízení, pro něž se požaduje zkouška odolnosti proti účinkům výše uvedených havárií. Typickými zkušebními předměty jsou např. elektrické kabely, které je možno provléci průchodkovými otvory ve víku zkušební tlakové nádoby a během zkoušky je elektricky zatěžovat či proměřovat jejich elektrické vlastnosti.

Zkušební zařízení umožňuje provádět zkoušky odolnosti zkušebních předmětů nejen proti účinkům vysokých teplot a tlaků, ale zejména proti účinkům jejich rázového působení (proti tzv. termodynamickému šoku), a v případě elektrických kabelů, kabelových spojek, průchodek, konektorů, elektropohonů a některých dalších komponent JE i přímo prokazovat jejich funkčnost v průběhu havárie, neboť je možno měřit i jejich elektrické anebo jiné funkční vlastnosti v průběhu zkoušky.

Po skončení simulace havárie typu LOCA je zkoušený předmět přemístěn do tlakové nádoby post-LOCA, kde proběhne korozní zkouška. Je to tzv. zkouška post-LOCA nebo zkouška odolnosti vůči zaplavení spočívající v ponoření — a v případě kabelů i jejich napěťově proudového zatížení — do sprchového roztoku o předepsané teplotě a tlaku.
Součástí zařízení také bude menší komora pro simulace nadprojektových haváriích o vysokých parametrech. Hlavně pro simulaci výbuchu vodíku. Simulace výbuchu bude probíhat vystavením zkoušeného předmětu vysoce přehřáté páry, vysoce přehřátého vzduchu a dusíku. Během a po skončení testu se budou prokazovat funkční vlastnosti testovaného vzorku.

VN zkušebna

Vysokonapěťová zkušebna bude sloužit k provádění zkoušek zejména na elektrických kabelech nízkého napětí. Součástí vybavení je zejména střídavý zdroj do 30 kV a stejnosměrný zdroj do 100 kV. Zkoušky budou prováděny dle IEEE 383, NEMA WC-53 a ČSN IEC 60520-1. Provozovanými typy zkoušek budou:

  • přiložením stejnosměrného napětí,
  • přiložením střídavého napětí,
  • měření izolačního odporu,
  • měření činného (ohmického) odporu jader.

Součástí vybavení bude bazén s možností ohřevu vody pro stanovení rezistivity a izolačního odporu kabelu při vyšších teplotách.