Innovative Fernüberwachungslösungen für die Wartung von Candu-Reaktoren
Die einzigartigen Wartungsanforderungen von CANDU-Reaktoren
CANDU-Reaktoren, ein in Kanada entworfener Schwerwasserreaktor, unterscheiden sich grundlegend von Leichtwasser-Konstruktionen. Anstelle eines einzigen großen Druckbehälters verwenden sie Hunderte von horizontalen Brennstoffkanälen in einem Calandria mit Schwerwassermoderator. Dieser verteilte Kern, kombiniert mit On-Power-Betankung, bietet eine hervorragende Neutronenwirtschaft und Kraftstoffflexibilität, schafft aber auch Wartungsherausforderungen, die bei anderen Reaktortypen nicht zu finden sind. Brennstoffkanäle müssen auf Kriech-, Verformungs- und Strumpffederverschiebung überprüft werden. Tausende von Druckrohren, Zufuhrrohren und Dampferzeugerrohren erfordern eine periodische Bewertung.
Die schiere Anzahl von Schweißnähten, Ventilen und rotierenden Geräten stellt die einer Leichtwasseranlage in den Schatten.
Die Komplexität wird noch durch die Strahlungsumgebung erhöht. Tritium, das durch Neutronenabsorption in schwerem Wasser entsteht, wandert in Kohlenstoffstahlsysteme und schafft eine Kontaminationsgefahr, die das Personal extrem kontrolliert in den Reaktorgewölbe- oder Primärkühlkreislauf eindringt. Traditionelle manuelle Inspektionen beinhalteten umfangreiche Planung, Schutzanzüge, Dosisverfolgung und begrenzte Zeitfenster. Selbst Routineaufgaben wie die Überwachung von Vibrationen auf einer Primärwärmetransportpumpe erforderten eine sorgfältige Planung. Das Ergebnis waren entweder konservative Wartungsintervalle, die die Kosten erhöhten, oder umgekehrt verzögerte Erkennung von beginnenden Ausfällen, die zu erzwungenen Ausfällen eskalierten.
Die Industrie hat lange versucht, die menschliche Präsenz in stark bestrahlten Gebieten zu minimieren und gleichzeitig den Datenreichtum zu erhalten, der für eine erweiterte Zustandsbewertung erforderlich ist. Die Fernüberwachung hat sich als natürliche Antwort herausgestellt, indem Materialwissenschaft, Telekommunikation und künstliche Intelligenz genutzt werden, um das Diagnosezentrum an einen Schreibtisch zu bringen, anstatt einen Arbeiter in eine Gefahrenzone zu bringen. Die spezifischen Wartungsanforderungen können in mehrere Schlüsselbereiche unterteilt werden:
- Kriechkanalintegrität: Creep und Durchhängen von Druckrohren, Strumpffederwanderung und Hydridblasebildung erfordern periodische Messungen.
- Wärmetransportsystem: Pumpen, Ventile und Dampferzeuger benötigen Vibrationsanalyse, Leckerkennung und thermische Leistungsüberwachung. Lagerverschleiß in Primärpumpen kann sich auf Ausfälle des gesamten Systems ausbreiten, wenn er nicht frühzeitig erkannt wird.
- Moderator und Calandria: Schwerwasserchemie, Deckgasreinheit und strukturelle Alterung der Calandriaschale müssen verfolgt werden.
- Kabel- und Leitungssysteme: Alterungsisolierung, Verbindungswiderstand und Integrität der Brandschutzbarriere sind sicherheitskritisch. Verschlechterte Kabel können zu Fehlfunktionen des Sicherheitssystems führen oder verhindern, dass wichtige Signale den Kontrollraum erreichen.
- Hilfssysteme: Kühlwasser, Luftbehandlung und Brandunterdrückungsausrüstung erfordern alle eine Zustandsüberwachung, um die Zuverlässigkeit der Anlage insgesamt zu gewährleisten.