Energia & Voimantuotanto Höyryventtiilin vaihtaminen ydinvoimalassa
Ei mikä tahansa venttiili Höyryventtiilin vaihtaminen ydinvoimalassa on haasteellinen tehtävä. Ruotsalaisessa Forsmarkin ydinvoimalassa yhden reaktorin höyryventtiilien vaihto tuli ajankohtaiseksi kesällä 2009. Venttiilien vaihto edellyttää auditoijan osallistumista kolmantena, riippumattomana osapuolena. Yhteistyökumppanikseen Forsmark valitsi Inspectan. Yhteistyössä varmistetaan, että uudet venttiilit täyttävät kaikki lakisääteiset ja tekniset vaatimukset, joiden avulla taataan järjestelmän turvallisuus, käyttövalmius ja toiminnan kannattavuus. 2
Forsmarkin ydinvoimala Forsmarkin ydinvoimala on yksi Ruotsin tärkeimmistä sähköntoimittajista, ja sen liikevaihto on noin 360 miljoonaa euroa. Forsmarkin kolme kiehutusvesireaktoria tuottavat vuosittain noin 25 terawattituntia (TWh) energiaa, mikä vastaa yhtä kuudesosaa koko Ruotsin vuosittaisesta energiankulutuksesta. Kesällä 2009 ydinvoimalan huolto joutui haastellisen tehtävän eteen, kun kakkosreaktoriin piti vaihtaa kaksi höyryventtiiliä. Nämä eivät ole mitä tahansa venttiilejä. Kaksi tonnia painava, tilaustyönä valmistettu venttiili on voimalan olennainen osa, jonka pitää täyttää tiukat lakisääteiset määräykset ja tekniset standardit. Auditoijalla täytyy olla riittävästi kokemusta ja tietoa, jotta järjestelmän turvallisuus, käyttövalmius ja toiminnan kannattavuus voidaan varmistaa. 3
Haaste Ei mikä tahansa venttiili Turvallisuus on etusijalla kaikissa tilanteissa Turvallisuus on aina etusijalla Forsmarkin ydinvoimalassa, toteaa Tor Svensson, Forsmark Kraftgruppin rakennusosaston mekaanisesta ja lämmöntuotannon hydraulisesta kuormituksesta vastaava päällikkö. Kahden reaktorin asennustapa on hyvä esimerkki suoritetuista varotoimenpiteistä. Reaktorissa on 160 mm:n paksuinen teräskuori, joka sijaitsee useita metrejä paksun, betonista valetun ilmatiiviin rakennuksen sisässä. Tätä rakennelmaa ympäröi rakennuksen ulkokuori, valtava betonikuutio, jollaisena voimala näkyy ulospäin. Kaikissa tilanteissa turvallisuus on etusijalla, painottaa Svensson. Ydinreaktori on oikeastaan suuri kattila. Kun kotona keität vettä vedenkeittimellä, keittämiseen tarvittava energia toimitetaan talouteesi sähkönä. Me tuotamme Forsmarkissa sähköä vedenkeitintäsi varten, ja meidän energialähteemme on fissioituva uraanin isotooppi U-235. Ei mitä tahansa venttiilejä Meidän pitää tietenkin pystyä sulkemaan höyryvirta perushuoltoa varten tai mahdollisen toimintahäiriön yhteydessä, Tor Svensson selittää. Tämän vuoksi järjestelmässä pitää olla vaativaan käyttöön suunnitellut venttiilit: venttiilien pitää kestää ylikuumennetun höyryn muodostama valtava energiamäärä, ja ne on pystyttävä sulkemaan sekunnin murto-osassa. Forsmarkissa ei käytetä vakiomallisia palloventtiilejä, vaan tilaustyönä tehtyjä venttiilejä, jotka painavat kaksi tonnia ja maksavat satoja tuhansia euroja kappaleelta, kertoo Svensson. Venttiilit ovat voimalan ja sen turvajärjestelmän olennainen osa, ja venttiilien pitää toimia tarvittaessa välittömästi. Tämä tekee vaihtamisesta erityisen monimutkaista: siinä noudatetaan erittäin tiukkaa menettelyä, johon kuuluu sekä yrityksen sisäisiä että ulkoisia toimintoja. Tasainen höyryvirta, 1,5 tonnia höyryä sekunnissa Ydinreaktiossa vapautuu valtava määrä energiaa. Reaktio saa ydinreaktorin sisällä olevan veden kiehumaan ja tuottaa valtavan määrän korkeapaineista höyryä. Höyry johdetaan turbiiniin läpimitaltaan 400 mm:n putkea pitkin tasaisena virtana, jonka määrä on 1,5 tonnia sekunnissa. Höyryä syötetään turbiiniin 70 baarin paineella ja 280 C:n lämpötilassa jokainen sekunti ympäri vuorokauden. Höyryn muodostama energia saa höyryturbiinin pyörimään. Turbiiniakseliin kytketty generaattori tuottaa sähköä 20 000 voltin jännitteellä, joka nostetaan jännitteenmuuntimessa 400 000 volttiin ennen sen siirtämistä eteenpäin. Tämän jälkeen höyry muutetaan lauhduttimessa jälleen nestemuotoon, vedeksi joka johdetaan takaisin reaktoriytimeen. Tasaisen höyryvirran määrä on 1,5 tonnia sekunnissa, mikä vastaa keskikokoisen perheauton painoa. Tämän vuoksi järjestelmässä on käytettävä raskaaseen kuormitukseen sopivia venttiilejä. Tor Svensson, Forsmarks Kraftgrupp 4
Ratkaisu Useiden vuosien suunnittelujakso Forsmarkissa vaihdettiin kakkosreaktorin kaksi höyryventtiiliä kesällä 2009. Toimenpidettä suunniteltiin vuosien ajan, ja siinä noudatettiin SSM:n (Ruotsin säteilyturvallisuusviranomainen) määrittämää, standardin mukaista kaavaa. Työ aloitettiin arvioimalla kaikki vaatimukset, kertoo Svensson. Otimme huomioon erilaiset kuormitukset, käytettävät materiaalit ja niiden kestävyyden. Tutkimme hitsaukset ja kävimme läpi pitkän luettelon muita osatekijöitä. Näin varmistettiin, että toimimme SSM:n vaatimusten mukaisesti. Useat Forsmarkin ydinvoimalan osastot osallistuivat toimenpiteeseen ja laajan dokumentaatioaineiston laadintaan, jonka valtuutetut työntekijät allekirjoittivat. Tämän jälkeen riippumaton, SWEDAC:n valtuuttama yritys, tutki dokumentaation. Inspecta on yksi harvoista yrityksistä, joilla on siihen tarvittava kelpoisuus. Nykyisin yrityksemme tekee tiivistä yhteistyötä Inspectan kanssa. Inspectalla on tärkeä rooli Koko toimenpiteen ajan on käynnissä varmistusmenettely, joka takaa, että kaikki tehdään sataprosenttisesti oikein, kertoo Mikael Lorentzon, suunnittelukatselmuspäällikkö Inspecta Nuclear -yksiköstä. Hän aloitti venttiilien vaihtoon liittyvät työtä varmistamalla Inspectan muiden asiantuntijoiden kanssa, että Forsmarkin esitys oli täysin SSM:n vaatimusten mukainen. Tämä vaatii ammattitaitoa, kokemusta ja standardien ymmärtämistä sekä yksityiskohtien tulkitsemista. Useiden viikkojen työn jälkeen Inspecta oli valmis allekirjoittamaan kaikki tarvittavat asiakirjat. Näiden asiakirjojen perusteella valittiin ydinvoimaloiden venttiilien valmistamiseen erikoistunut tavarantoimittaja, ja prosessissa voitiin siirtyä seuraavaan vaiheeseen. Ydinvoimalan käynnistyslupa Forsmark ja Inspecta tarkistavat venttiilinvalmistajan tiloissa, että venttiilin laatu vastaa vaatimuksia viimeistä yksityiskohtaa myöten. Olemme mukana venttiilin valmistuksessa, testaamisessa ja seurannassa, teemme tarkastuksia ja uudelleentarkastuksia ja varmistamme, että kaikki toimii oletetulla tavalla, kertoo Tor Svensson. Mikael Lorentzon jatkaa: Kun venttiilit on asennettu, Inspecta tarkastaa kaikkien vaatimusten täyttymisen yksityiskohtiaan myöten, jotta voimme allekirjoittaa vaadittavat asiakirjat toimenpiteen päätteeksi. Tämän jälkeen ydinvoimala voidaan käynnistää. Inspecta on yksi harvoista yrityksistä, joilla on tähän toimenpiteeseen tarvittava pätevyys. Jatkamme tiivistä yhteistyötä Inspectan kanssa. Tor Svensson, Forsmarks Kraftgrupp 5
Tulos Turvallisuuden, käyttövalmiuden ja tuottavuuden varmistaminen Vaihdon jälkeen venttiilit ovat normaalikäytössä, jolloin Forsmark ja Inspecta valvovat niiden toimintaa ja tekevät niille uusia tarkastuksia ja auditointeja. Venttiilien valvontaan sitoudutaan koko niiden käyttöiäksi, mikä varmistaa järjestelmän turvallisuuden, käyttövalmiuden ja kannattavuuden. Kun seuraavan kerran asetat kattilan liedelle, voit ajatella sitä valtavaa työmäärää, jota sähköntuotanto vaatii venttiilien vaihdon pienintä yksityiskohtaa myöten. Ydinvoimalateollisuudessa venttiilitkään eivät ole mitä tahansa venttiilejä. 6
Inspectan toimipaikat Tietoja Inspectasta SUOMI Espoo Harjavalta Helsinki Hämeenlinna Joensuu Jyväskylä Kemi Kotka Kouvola Kuopio Lahti Lappeenranta Oulu Pietarsaari Pori Raahe Rauma Rovaniemi Savonlinna Seinäjoki Tampere Turku Vaasa Vantaa Varkaus Ylivieska NORJA Arendal Bergen Kongsberg Kristiansand Mosjøen Sandnessjøen Sarpsborg Stavanger Stokke Ålesund TANSKA Aalborg Hadsten Kööpenhamina Kolding Nr. Nebel Odense Ringsted RUOTSI Falun Gävle Jönköping Kalmar Karlstad Kiiruna Luulaja Malmö Mölndal Göteborg Mörrum Norrköping Oskarshamn Skellefteå Skövde Sundsvall Tukholma Täby Uddevalla Uumaja Vänersborg Västerås Växjö Örebro Örnsköldsvik Östersund VIRO Tallinna LATVIA Liepaja Riika Valmiera Ventspils LIETTUA Kaunas Klaipeda Panevėžys Vilna Vilkaisu viimeiseen 30 vuoteen osoittaa, että Inspecta on kasvanut sekä luonnollisesti että yritysostojen kautta Suomessa, Ruotsissa, Latviassa, Virossa, Norjassa, Tanskassa ja Liettuassa. Lisäksi Inspectan kattava, globaali verkosto tavoittaa asiakkaat kaikkialla maailmassa. Inspectan pääkonttori sijaitsee Helsingissä ja yrityksellä on yli 1 200 työntekijää, yli 50 000 asiakasta ja 130 miljoonan euron vuotuinen liikevaihto (2009). 7
CS-ENPNUC-FI-WW_101001 Pääkonttori Inspecta Group Oy PL 113 00181 Helsinki Puh. 010 521 600 Faksi 010 521 6211 Käyntiosoite Porkkalankatu 13 G 00180 Helsinki www.inspecta.fi Group headquarters Inspecta Group Oy, Helsinki, Finland