ZKOUŠKY OCHRANNÉ OBÁLKY JADERNÉ ELEKTRÁRNY TEMELÍN

Článek Ing. Válka uvádí základní údaje o konstrukci a materiálech předpjaté železobetonové konstrukce ochranné obálky JETE (údaje je možné popisovat pro jednu obálku, protože jsou na obou blocích, kromě několika detailů, shodné).

I když projekt stavebních konstrukcí jaderných objektů JETE je ruský, byl dopracován českou projektovou organizací - Energoprojektem Praha. Především ochranná obálka (= kontejnment) byla ještě posouzena podle československých (nyní českých) norem a to jak pro zatížení, tak i pro navrhování (ČSN 73 0035, ČSN 73 1201). Při výpočtech bylo dále přihlíženo k požadavkům předpisů pro jaderné elektrárny Mezinárodní agentury pro atomovou energii IAEA i předpisů platných v USA (ASME, ANSI).

Požadavky na kontrolu jakosti a zařazení kontejnmentu do kategorie vybraných zařízení vychází z “Vyhlášky ČSKAE č. 436/1990 Sb. o zajištění jakosti vybraných zařízení z hlediska jaderné bezpečnosti jaderných zařízení” (v současné době nahrazena Vyhláškou SÚJB č. 214/1997 Sb.) a zařazení do kategorie vyhrazených zařízení z “Vyhlášky ČÚBP č. 76/1989 Sb., k zajištění bezpečnosti technických zařízení v jaderné energetice”.

Betonářské práce a předpínání byly prováděny a kontrolovány podle ČSN 73 2400, ČSN 73 2401 a souvisejících norem, např. při betonáži bylo odebráno 830 ks krychlí a 81 ks trámečků pro zkoušky betonu. Rozsah kontrol byl předepsán v programu kontrol a dokumentaci dle vyhlášek ČSKAE a ČÚBP.

(podrobnější údaje - viz. článek Ing. Válka).

Kontejnment je monolitická dodatečně předpjatá železobetonová konstrukce, z betonu třídy B 40 o objemové hmotnosti 2 350 kg.m³ a vodotěsnosti V 8. Spodní deska má tloušťku 2,40 m, válcová část o vnitřním průměru 45,00 m má stěny tloušťky 1,20 m; kopule vetknutá do masivní římsy má tloušťku stěny 1,10 m (viz. obr.1 a obr.2).

Hlavními zkouškami, které prověřují pevnostní a těsnostní funkci kontejnmentu jsou integrální zkoušky přetlakem vzduchu. Výchozí hodnotou je tlak tzv. “maximální projektové nehody” (MPN). MPN je havárie, při které by došlo k roztržení potrubí primárního okruhu o Æ  800 mm a jeho obsah by expandoval do vnitřního volného objemu kontejnmentu (paroplynná směs). Hodnota tlaku, která se používá jako podklad pro stanovení zkušebních parametrů, je tlak na počátku MPN, ačkoli okamžitě po zvýšení tlaku zasáhnou havarijní systémy, které postupně snižují tlak i teplotu v kontejnmentu. I při velmi konzervativním přístupu, tzn. že je funkční pouze jeden ze tří provozních bezpečnostních systémů, dojde k vyrovnání tlaku uvnitř kontejnmentu s atmosférickým do 6-ti hodin.

volný vnitřní objem kontejnmentu: 60 000 m³

tlak na počátku MPN v kontejnmentu: 500 kPa

teplota na počátku MPN v kontejnmentu: 150 ^oC

Poznámka: Hodnoty parametrů MPN vypočtené Energoprojektem Praha jsou nižší, tj. tlak v kontejnmentu na počátku MPN 351 kPa, teplota 128 ° C. Pro výpočty a zkoušky byly použity vyšší hodnoty dle ruského projektu, tj. na straně bezpečnosti.

Pevnostní funkce kontejnmentu se prověřuje podle zásad ČSN 73 2030 - “Zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí”. Zkušební postupy podle této normy odpovídají postupům americké normy pro zkoušení betonových kontejnmentů jaderných elektráren, tj. ASME CC-6000 “Structural Integrity Test of Concrete Containment Structures”.

Při zkoušce se měří poměrné deformace betonu, napětí v betonářské výztuži, posun stěn válce a vrchlíku kopule, teplota konstrukce, úroveň předpínací síly v kabelech a kontroluje se vznik a velikost trhlin na vnějším betonovém povrchu obálky.

Pro měření poměrných deformací betonu, napětí v betonářské výztuži, posunu stěn válce a teplot se používají 2 systémy strunových tenzometrů, které jsou trvale zabetonované ve stěnách válce a kopule (kromě čidel měřících posun stěn). Základní systém je s ruskými čidly (210 ks) a doplňkový systém s českými čidly (42 ks). Čidla jsou osazena v 5-ti svislých řezech na 9-ti výškových úrovních. Nad rámec ruského projektu byly, po dohodě s českým generálním projektantem (EGP Praha), doplněny na konstrukci další 2 trvalé systémy měření. První je systém nálepkových odporových tenzometrů pro měření velikosti předpínací síly všech předpínacích kabelů, instalovaný na každé kotvě, tj. 2 x 96 skupin pro válec a 2 x 36 pro kopuli. Druhý je systém magnetoelastických čidel, rozmístěných v několika místech na vybraných kabelech, umožňující sledovat velikost předpínací síly po jejich délce. Tyto 4 trvalé měřící systémy byly naistalovány při výstavbě obálky a používají se nejenom při zkoušce, ale i k trvalému sledování úrovně předpětí za provozu elektrárny.

Při integrální předprovozní zkoušce přetlakem (460 kPa), se pro monitorování konstrukce používá ještě měření posunu stěn válce na kótě 36,90 m a vrchlíku kopule induktivními snímači a měření poměrných deformací vnitřní ocelové výstelky v úrovni 36,90 m a 59,85 m nálepkovými odporovými tenzometry. Dodavatelem tohoto měření byla katedra stavební mechaniky, Fakulty stavební ČVUT Praha.

Pevnostní zkoušky integrity kontejnmentu (P-ZIK) byly prováděny v těchto termínech: na 1. HVB (hlavním výrobním bloku) od 25.12.1998 do 9.1.1999, na 2. HVB od 10.12.2000 do 24.12.2000. S pevnostní zkouškou se prováděla současně vždy i zkouška těsnostní. Na přípravě a provádění pevnostní zkoušky se podíleli pracovníci ČEZ-ETE, EGP Praha, VSB, a.s., VSB-D3 (generální dodavatel stavební části ETE), ČVUT Praha - Fakulty stavební, Zakládání staveb Praha, a.s., a dalších spolupracujících firem. Organizaci a řízení zkoušky zajišťovali pracovníci ČEZ-ETE, odboru zkoušek integrity kontejnmentu.

Před zahájením zkoušek bylo nutné prověřit hermetičnost kontejnmentu lokálními zkouškami těsnosti (viz. těsnostní zkouška kontejnmentu), aktuální stav předpětí konstrukce, zkontrolovat stav betonové konstrukce (zkoušky pevnosti betonu tvrdoměrem Schmidt, zakreslení trhlin) a zkontrolovat stav vnitřní ocelové výstelky. Projektant EGP Praha provedl výpočet teoretických hodnot měřených veličin pro jednotlivé zatěžovací stupně.Tlakování konstrukce se provádělo z nízkotlaké kompresorové stanice, která je v areálu elektrárny. Tlakování probíhalo v 5-ti zatěžovacích stupních, na přetlaky 70 kPa, 180 kPa, 290 kPa, 400 kPa a 460 kPa. Diagram tlakování při P-ZIK na 1. HVB ETE je na obrázku č.3. Zvýšení tlaku o 5% před každým stupněm kromě 70 kPa (špičky na grafu), bylo požadováno z bezpečnostních důvodů, delší prodlevy na přetlaku 400 kPa a 70 kPa byly pro měření těsnosti kontejnmentu. Na každém zatěžovacím stupni bylo provedeno posouzení naměřených hodnot podle kriterií ČSN 73 2030 a programu zkoušky, tj. podle kriteria mezního stavu použitelnosti. Vyhovující výsledek je podmínkou pro tlakování na další zatěžovací stupeň. Po úplném odtlakování (vyrovnání tlaku v kontejnmentu s tlakem atmosférickým), bylo provedeno podrobné vyhodnocení zkoušky z hlediska mezního stavu použitelnosti a mezního stavu únosnosti. Hodnoty naměřené všemi systémy i výsledky vizuálních kontrol byly předány projektantovi k podrobnému rozboru a posouzení.

Pro informaci uvedu několik příkladů z hodnocení naměřených hodnot z kontejnmentu 1. HVB: viz tabulka 1. a 2.:

1 – Napětí v betonářské výztuži (bezmomentová oblast) v kPa

2 – Posun válce na kótě 36,90 m a vrchlíku kopule v mm

1. Napětí v betonářské výztuži (bezmomentová oblast) v kPa:

2. Posun válce na kótě 36,90 m a vrchlíku kopule v mm:

3. Trvalé deformace (posuny) - viz. také obrázek č. 4 a 5:

Těsnostní funkce kontejnmentu se prověřuje v souladu s projektem, tj. lokálními zkouškami těsnosti s použitím metod podle morem ŠN 401500 až ŠN 401506 a integrální zkouškou. Dodatek úvodního projektu umožnil pro integrální zkoušku i lokální zkoušky převzít také zásady americké národní normy “ANSI/ANS-56.8-1994 - “American Nacional Standard for Containment System Leakage Testing Requirements”, která určuje požadavky americké jaderné společnosti na zkoušky těsnosti systému ochranné obálky.

Podrobný popis konstrukčních řešení všech prvků na hranici hermetické zóny, metod individuelních lokálních zkoušek těchto prvků (“uzlů hermetizace”), instrumentace a postupů při integrální zkoušce (tlakování celého kontejnmentu, stabilizace, garantované měření, kalibrace měřící metody, atd.), je materiál na samostatný článek.

“Přípustná míra netěsnosti kontejnmentu” je velikost úniku za dobu 24 hodin při MPN (tj. při působení přetlaku max. 6 hodin) a je rovna 0,1% celkové hmotnosti obsahu paroplynné směsi v hermetickém prostoru na počátku havárie, tj. při maximálním projektovém havarijním přetlaku 0,4 MPa a teplotě 150° C. Z této definice je odvozena tzv. “zkušební míra netěstnosti”, tj. velikost úniku při podmínkách zkoušky, kdy po ustálení tlakových a teplotních poměrů v kontejnmentu, probíhá garantované měření po dobu 24 hodin. Výsledek zkoušky je vyhovující, pokud změřená hodnota je rovna nebo menší než zkušební míra netěsnosti, nebo po přepočtu přípustná míra netěsnosti.

Kontejnment 1. HVB splnil kriterium hermetičnosti (těsnosti) s 10-krát lepším výsledkem a kontejnment 2. HVB s 5,5-krát lepším výsledkem.

Výsledky pevnostních i těsnostních zkoušek ochranné obálky obou bloku JETE prokázaly vysokou úroveň výstavby i montáží konstrukcí a zařízení na hranici hermetické zóny.

Tyto výsledky jsou nejlepší zprávou pro občany v okolí elektrárny, ale i ostatní v ČR, Rakousku a SRN, protože prokazují, že ani v případě maximální projektové nehody (pravděpodobnost jejího vzniku je velmi malá a zřejmě k ní po dobu životnosti elektrárny ani nedojde), nebude ohroženo okolí elektrárny. Myslím si, že povinností poctivých a profesionálních novinářů a redaktorů všech médií, je tuto dobrou zprávu rozšiřovat. Mohu říci, že mi jako technikovi nejvíce vadí, když ke zprávě o vlivu JETE na životní prostředí, na které pracovalo 74 odborníků všech potřebných profesí z vysokých škol. výzkumných ústavů, projekčních a odborných organizací, jsou v tisku uveřejňovány především názory takových “odborníků” jakou je na př. učitelka jazyků paní Kuchtová (Jihočeské matky), nebo dalšího učitele pana Pu hringra z Rakouska. O dalších “odbornících” z ČR, Rakouska nebo SRN se ani nechci zmiňovat.Doufám, že můj článek přispěje k lepší představě o konstrukci kontejnmentu na JETE a o přístupu pracovníků k jejich výstavbě i zkoušení, a současně i k tomu, aby všichni, pro které mají význam prokazatelné skutečnosti, měli další informace o elektrárně Temelín. Pro ty, kteří práci 74 českých odborníků nazvou nesmyslem, nemohu ale zřejmě udělat nic, protože ty by zajímaly pouze špatné zprávy a ty skutečně nemám.

Ing. Pavel Vojta
autorizovaný inženýr pro zkoušení a diagnostiku staveb