Turvallisuuden kannalta tärkeitä järjestelmiä syöttävien akustojen kuormituksen selvitys ja hallinta Loviisan voimalaitoksella

Abstract

Ydinvoimalaitosohjeiden muutoksesta johtuen Loviisan voimalaitoksen turvallisuuden kannalta tärkeitä järjestelmiä syöttävien akustojen kapasiteetit tarkistettiin. Selvityksen perusteella yksi akustojärjestelmä tuli mitoittaa uudestaan. Uudestaan mitoitettavat akustot syöttävät Loviisa 1:n automatiikka- ja säätölaitteita. Uusi toiminta-aikavaatimus on moninkertainen aiempaan toiminta-aikavaatimukseen verrattuna. Akustojen uudestaan mitoitusta varten otettiin tässä työssä käyttöön uusi aiempaa tarkempi mitoitusmenetelmä muuttuvalle kuormalle. Työssä käytettyä prosessia voidaan hyödyntää myös muiden akkujärjestelmien mitoituksessa. Näyttötyön toinen osio piti sisällään uuden akkukuormien hallintajärjestelmän suunnittelun ja implementoinnin, koska nykyisessä toimintamallissa oli nähty kehittämisen tarvetta.

Näyttötyö tehtiin Fortum Engineering and Projects osastolla. Työn tilaaja oli Loviisan voimalaitos. Tutkimuksen päätavoite oli luoda uusi kuormien hallinta- ja dokumentointijärjestelmä. Uudestaan mitoitettavaa akustoa käytettiin esimerkkinä uuden mitoitusmenetelmän testaamisessa. Näyttötyö oli kvalitatiivinen tutkimus, joka tehtiin toimintatutkimuksena. Työssä hyödynnettiin Benchmarking:a vertaamalla miten toisilla ydinvoimalaitoksilla akkujen mitoitus on tehty. Tietolähteitä yhdistämällä kehitettiin uusi prosessi akkujen mitoitusta varten. Uutta vaaditun akkukapasiteetin määrittämissä oli kuormasta tehtävä tarkka analyysi toiminta-ajan suhteen, josta rakentui kuormitusprofiili. Kuormitusprofiilin avulla voidaan optimoida akku mahdollisimman sopivan kokoiseksi, jotta mitoituksesta ei tulisi ylikonservatiivinen. Työtä varten selvitettiin peruskuorman lisäksi alkutapahtuman aiheuttamat lisäkuormat ja niiden kestoajat. Akkujen huollettavuus ja laitoksen käytettävyys olivat uudestaan mitoituksessa myös huomioitava.

Akkukuormien hallintajärjestelmän suunnittelun ja toteutuksen tavoitteena oli luoda mahdollisimman yksinkertainen, selkeä, luotettava ja avoin dokumentointijärjestelmä. Järjestelmä tehtiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Kuormien dokumentoinnin lisäksi ohjelma laskee kuinka paljon ylikapasiteettia järjestelmässä on ja sitä voidaan käyttää myös suunnittelun apuna akkujen mitoituksessa.

Uudet akustot mitoitettiin näyttötyössä luodun prosessin avulla ja uusi kuormien hallintajärjestelmä otettiin käyttöön onnistuneesti.

Due to the change in the nuclear power plant instructions, the capacities of the batteries that supply the systems important for the safety of the Loviisa power plant were revised. On the basis of the survey, one battery system had to be re-dimensioned. This battery system supplies Loviisa 1's automation and control equipment. The new operating time requirement is multiple times compared to the previous operating time requirement. For the re-dimensioning of the batteries a more accurate design method for a changing load was introduced. The new process can also be utilized in the measurement of other battery systems. The second part of the screening process included the design and implementation of a new battery load management system, as there was a need for development in the current operating model.

The screening work was done at the Fortum Engineering and Projects department. The subscriber was Loviisa power plant. The main objective of the study was to create a new load management and documentation system. The screening work was a qualitative research that was conducted as an action study. Benchmarking was used in the work by comparing how other battery dimensioning have been made with other nuclear power plants. By combining data sources, a new process for the sizing of batteries was developed. The new requirement for the required battery capacity had to be subjected to a precise analysis of the load on the operating time, from which a load profile was built. The load profile allows optimization of the battery to the best possible size so that dimensioning is not over-conservative. In addition to the basic load, the additional loads and duration of the initial event were studied for the work. The maintainability of the batteries and the usability of the plant had to be observed.

The goal of designing and implementing the battery load management system was to create a simple, clear, reliable, open and transparent documenting system. The system was created using the Microsoft Excel spreadsheet program. In addition to documenting battery loads, the program calculates how much overcapacity is available in the system and it can also be used to help designers in battery sizing.

The new batteries were dimensioned using a new process created in this research and the new load management system was successfully implemented.