Ydinvoimalaitoksen termisen tehon mittaaminen ja siihen liittyvät virhemahdollisuudet

Abstract

Tässä työssä tarkasteltiin Olkiluodon ydinvoimalaitosten termisen tehon mittaamista ja laskentaa. Esimerkkilaitoksena käytettiin OL1 - laitosta. Tehon määritys ydinvoimalaitoksissa on viimevuosina ollut ajankohtainen asia, koska ruotsissa on havaittu reiluja lisensioiduntehon ylitystapauksia, joista osassa on syöttövesivirtauksen mittaus näytellyt merkittävää roolia. Veden virtausmittauksen toteutus mahdollisimman tarkalla mittausmenetelmällä on myös hankalampaa, kuin esimerkiksi lämpötila- tai painemittauksen. Tästä syystä työn mittausta käsittelevässä teoriaosuudessa keskityttiin tarkastelemaan lähinnä virtausmittausta. Termisentehon laskennan osalta tarkasteltiin sekä termisentehon käsinlaskentakaavaa, että tehonlaskentaohjelma CONDINia. Käsinlaskentakaava on laadittu sellaisia tilanteita varten, jolloin tietokoneen mittaus- ja laskentatiedot eivät jostain syystä ole käytettävissä. Normaalisti tehonmääritykseen liittyvät mittaus- ja laskentatiedot saadaan CONDIN - nimiseltä laitostietokoneelta, jonka ainoa tehtävä on kerätä laitoksen käytön kannalta oleellista mittausdataa ja laskea sen perusteella erilaisia tahonmäärityksessä tarvittavia arvoja. Ruotsin ydinvoimalaitoksilla on käytössä samantapainen CONDIN -ohjelma, kuin suomessakin. Tehonlaskennassa tarvittavien mittaustulosten virheitä tarkasteltiin mittalaitteiden kalibrointiraporttien perusteella. Koska tämä aineisto ei ollut tyypillistä virhelaskennassa käytettävää aineistoa, eli kerättyjä mittaustuloksia, tavanomaisia virhelaskennan kaavoja ei voitu käyttää. Käsinlaskentakaavan ja siinä esiintyvien vakioiden tarkastelussa huomattiin Teollisuuden Voiman käyttämissä ominaistilavuuden arvoissa virhettä. Teollisuuden Voimalle toimitettiin tieto tästä havainnosta. Mittausketjujen aiheuttama virhe koko tehonlaskentaan pysyi ennalta odotetuissa rajoissa, alle kahdessa prosentissa. Suurin sallittu teho (turvallisuusanalyyseissä käytetty)Olkiluodon laitoksilla on 102 %:a, joten 100 %:n teholla käydessään mittalaitteiden virheet huomioiden, tehon pitäisi pysyä alle tämän 102 %:n suurimman sallitun tehon.

In this thesis, measuring and calculation of thermal power in the Olkiluotos nuclear power plants were examined. The OL1 plant was used as an example. Determination of power in nuclear power plants has recently been a topical matter, because there have been cases of exceeding the licenced power in Sweden. In these cases feedwater flow measurement has played an important role. To execute waterflow measurement as accurately as possibly can also be far more difficult than for example executing temperature or pressure measurement as accurately as possible. For that reason, the part of the thesis discussing measurement theory concentrates on examining the theory of flow. In the calculation of thermal power, both the manual formula of the calculation of thermal power and the power calculation program CONDIN were examined. The manual formula has been made for the situations when measurement and calculation data from the computer is not available for some reason. Normally measurement and calculation data related to power determination is collected from a power plant’s computer called CONDIN, the only duty of which is to collect important data related to driving the power plant and to calculate values that are needed in the power determination based of the collected data. Nuclear power plants in Sweden have a similar CONDIN program to that we have in Finland. Faults of the results of the measurements needed in power calculation were examined based on the calibration reports of measuring instruments. Because this material wasn’t typical of the material used in fault estimating calculations, which is usually based on several measuring results, commonly used mathematical formulas couldn’t be used. As the manual calculation formula and its constants were examined, it was noticed that the charasteristic volume values used by Teollisuuden Voima were false. An Information about that was given to Teollisuuden Voima. The fault caused by the whole measurement chain to power calculation stayed in expected limits, under two per cent. The biggest allowed power (used in safety analyses) in Olkiluoto power plants is 102 %, so when driven with 100 % power and the faults caused by measurement equipment taken into consideration, power should stay under this biggest allowed power 102%.