Съединените Щати са принудени да затворят двата блока на АЕЦ «Сан-Онофре», защото, проблемите с техните парогенератори, се оказаха прекалено сериозни. Този факт свидетелства за новите проблеми, с които са се сблъскали разработчиците, клиентите и експлоататорите на вертикалните парогенератори, използвани на западните АЕЦ.

Затапване и замяна

Вертикалните парогенератори (ВПГ) на ядрените паропроизвеждащи установки (ЯППУ) с PWR са сложни технически устройства, най-важният елемент на които е топлообменната тръба.

Този елемент трябва да издържа (наред с целия набор от механични фактори) на корозионни въздействия от външната (IIконтур) и от вътрешната (I контур) страна. Проблеми се явяват и в конструктивните решения на закрепването и дистанцирането на тези елементи в тръбните дъски и по дължината им.

При изборът на материал за тези елементи трябва да се отчитат всичките тези фактори и, както показва опитът, се оказва сложна задача. Практически всички ВПГ не успяват да отработят целия проектен срок за експлоатация.

Първоначалният избор на материал за топлообменните тръби (ТОТ) на ВПГ – сплав 600 с високо съдържание на никел се оказа крайно неудачен,  което наложи ВПГ с такива ТОТ да се подменят масово преди изтичане на проектния срок за експлоатация. Но и преходът към сплав 690TT също не стана решение на проблема за създаването на надежден и дълго-живеещ ВПГ.

Така във Франция ускореното виброизносване на тръбите на ВПГ от сплав 690TT доведе до масово затапване (1500) ТОТ през 2008 година и вземането на решение за замяната на 44 парогенератора на 11 енергоблока с електрическа мощност по 1300 MW.

Критичната точка на проблема в САЩ беше през януари 2012 година, когато масово вибрационно износване на метала на ТОТ беше установен на нови ПГ едновременно на двата блока на АЕЦ «Сан-Онофре».

Втори блок беше планово спрян на 9 януари 2012 година, когато при проверката на ПГ бяха открити голямо количество дефектни ТОТ. На 31 януари трети блок беше спрян поради масови протечки през ТОТ в ПГ между IиII контур. Важно е да се отбележи, че и на двата блока се касае за нови, наскоро подменени парогенератори (втори блок беше пуснат на 13 април 2010 година, а трети блок – на 18 февруари 2011 година).

Наскоро бяха публикувани данни за количеството на затапените ТОТ – 510 на втори блок (после допълнително още 5 броя) и 807 на трети блок.

Последва продължително проучване с привличането на експлоатиращата организация, производителя, регулатора, трети фирми,независими експерти, политици и обществени организации. В резултат на това през юни 2013 година беше взето решение за затваряне на централата.

Проблемите в Сан-Онофре произтичат от грешки в процедурите

Както е установено в хода на разследването,операторът на централата компанията SCE съвместно с производителят на ПГ японската корпорация «Mitsubishi Heavy Industries» (MHI) са прибягнали при проектирането и производството на парогенераторите за замяна към опростена процедура на контрол от страна на регулиращия орган.

Тук е приложена така наречената опция «Like-for-Like», когато демонтираното оборудване се заменя с подобно. В този случай обемът за съгласуване с надзорния орган значително се съкращава.

В действителност, новите парогенератори са се оказали с голям набор от различия от старите. Били са изменени: геометрията на тръбния сноп, броят, материалът и геометричните характеристики на ТОТ; Конструкцията за закрепване на ТОТ и тръбните дъски; площта на топлообменната повърхност, обемът на работното тяло във втори контур и много още.

Във вътрешния документ на MHI с номер L5-04GA564 (2012 година) се описва основният принцип, съгласно който японската корпорация е подходила към изработването на парогенераторите – да съблюдава минималният набор от изисквания в техническото задание (материали, диаметър на тръбите, стъпката и мощността), а останалите да се подберат самостоятелно с цел да се минимизира вибрационното износване.

Американският регулатор (NRC) се е съгласил с мнението на SCE и MHI за това, че внесените изменения са несъществени, и че замяната на ПГ може да се извърши по опцията «Like-for-Like». Но обемът на обосноваването на внасяните изменения се е оказал недостатъчен, и по мнението на редица независими експерти това е станало причина за ускореното дефектиране на ВПГ в АЕЦ «Сан-Онофре» след сдаването им за експлоатация.

Професор Hirsh (University of California, Santa Cruz) на брифинг в NRC, организиран на 7 февруари 2013 година за обсъждане на ситуацията в Сан-Онофре, директно обвини регулатора и заяви “Регулиращата система на NRC се нуждае от ремонт”.

Депутатите в американския парламент Ed Markey и Barbara Boxer издигнаха още по-тежко обвинение. Според тях, SCE и MHI още преди въвеждането им в експлоатация са знаели за недостатъците на доставените ПГ, обаче не са обърнали на това съответното внимание.

Във вътрешният отчет UES-20120254, Rev.0 (2012 год) корпорацията MHI твърди, че е предупредила клиента за възможни проблеми и е предлагала да се изпълнят компенсиращи мероприятия. Все пак, в същият отчет се потвърждава, че експлоатацията на доставените парогенератори е допустима.

Подобни проблеми има и с други ВПГ в САЩ

Коренната причина за възникването на проблема с ВПГ на АЕЦ «Сан-Онофре», според мнението на експертите на регулатора, е станала грешката, допусната от проектантите при изчисленията, а именно – грешка до 3-4 пъти при разчитането на скоростите на движението и паросъдържанието във втори контур.

До сега няма достоверно обяснение, по какъв начин е станала грешката в разчетите при използването на стандартните кодове ATHOS и FIT-III. Въпросът за обстоятелствата за възникването на грешката беше ясно формулиран в доклада с предложението за рестартиране на втори блок (издаден в Лондон през 2012 година) и в запитването към NRC от обществената организация «Citizens Oversight Projects» (август 2012 година).

Тогава беше ясно доказано, че дефектите на ТОТ в Сан-Онофре са се получили в резултат на така нареченото явление «tube-to-tube» – с други думи, директен контакт между топлообменните тръби. В конструкцията на парогенераторите подобно явление е недопустимо поради съвършено очевидни причини (повишено износване) и беше избягнато в западните парогенераторни проекти още преди настъпването на газовата пауза в развитието на ядрената енергетика.

През февруари 2012 година на съвещание в EPRI е било с тревога отбелязано, че на ВПГ в американските АЕЦ с ТОТ от сплав 690TT нарастват проблемите, а именно – откриват се множество индикации при първите проверки и количеството им расте при следващите проверки.

През юли 2012 година на съвещание в EPRI се появи информация за откриване на явлението «tube-to-tube» на 2 американски централи, освен на АЕЦ «Сан-Онофре», и на АЕЦ «Окони».

Но през август миналата година се появиха сведения за това, че това явление е забелязано на 6 енергоблока, като доставчиците на ПГ за тези блокове са различни, тоест, проблемът е свързан с особености на производствения процес (технологията) на самите производители на оборудването.

Изводи по техниката и технологията на проблема

Събитията на АЕЦ «Сан-Онофре» и появяването на отдавна забравеното явление «tube-to-tube» на шест блока в САЩ позвояват да се направят определени изводи от технически характер.

Изборът на сплав 690TT като материал за ТОТ на новите парогенератори предназначени за замяна на старите се оказа не напълно обоснован. В частност не е било отчетено съотношението на механичните свойства на тръбите и дистанциращите елементи. Вследствие на това тръбите от тази сплав имат повишена склонност към вибрационно износване. Заслужава да се добави, че в един от по-старите вътрешни отчети на EPRI се посочва високият коефициент на вибрационно износване за комбинацията на сплав 690 и неръждаема стомана SS410, обаче този документ не е бил взет под внимание от американския ядрен отрасъл.

Производителите и потребителите са забравили уроците от първата вълна на ядреното строителство, от които следва – за ВПГ критичен фактор е геометрията на тръбния сноп и дистанциращите елементи.

Така, MHI е избрала за АЕЦ «Сан-Онофре» U-образна конфигурация за горната част на тръбния сноп вместо “квадратното сгъване” при оригиналните ПГ, базирайки се на своя технологичен опит, който се състои в това, че U-образното прегъване се реализира по-просто, такъв тръбен сноп се закрепва по-лесно, а контролът също е опростен.

Опитът на CE, който е проектирал оригиналните ПГ и е използвал прави участъци при прегъването за допълнително закрепване, както и опитът на корейската фирма DOOSAN, произвеждаща ПГ за OPR-1000 и APR-1400, не е бил взет под внимание. Освен това, нито MHI, нито клиентът, нито американските регулатори са обърнали са обърнали внимание на факта, че всички ПГ, произведени от MHI за японските АЕЦ, след замяната са изпитвали вибрационно износване в зоните на огъване на тръбния сноп.

При анализа на причините за възникване на дефектите в ПГ на АЕЦ «Сан-Онофре» не са отчетени различията в режимите на експлоатация на втори и трети блок. За такива различия съобщават обществените организации позовавайки се на източници от средите на персонала на централата. Това означава, че регулаторните органи и ръководствата на енергийните компании в САЩ са загубили обратната връзка с персонала – тоест, с тези хора, които непосредствено участват в експлоатацията на блоковете на АЕЦ.

Не се отделя особено внимание на мащабите на проблемите с ВПГ. Между другото, анализът на информациите за дефектите и индикациите за ТОТ ясно показва, че на ПГ с голяма мощност проблемите имат голяма тежест. Това е особено важно, като се има предвид, че за проекта AP-1000 са предвидени парогенератори с голяма мощност.

Общи изводи

Американските експерти в резултат на изследването на събитията на АЕЦ «Сан-Онофре» открито заговориха за криза в ядрения отрасъл на САЩ.

Наблюдава се криза в регулаторния орган (NRC е разрешила без необходимите за това основания да се използва опцията «Like-for-Like» за АЕЦ «Сан-Онофре»).

Наблюдава се криза в проектирането. Така например, компанията CE, отговаряща в САЩ за проектиране на парогенераторите, вече не съществува. Като неин правоприемник се изявява «Westinghouse», който, на първо място, се намира под чуждестранен контрол, а на второ място, сама се отказва от участие в проектирането на парогенераторите предназначени за замяна.

Наблюдава се също криза в производството. САЩ нямат собствени производствени мощности за ПГ. На американските компании се налага да използват услугите на азиатски производители, а те, както се вижда от приведените по-горе примери, изповядват други подходи при производството на оборудване за АЕЦ.

Tags: АЕЦ Сан-Онофре, ВПГ