Při řešení oprav byly aplikovány poznatky mnoha oborů na světové úrovni. Získané zkušenosti a poznatky byly použity jako základ pro další vývoj oboru jaderného opravárenství, a to včetně oprav tlakových nádob reaktorů (TNR), které jsou sice nepravděpodobné, ale připravenost na ně je jednou ze základních podmínek dlouhodobého provozu.

* * * * *
Jaderné opravárenství je nedílnou součástí životního cyklu JE, přímo navazuje na úvodní a prováděcí projekt každé JE (ÚP, PP), velmi úzce souvisí s platnou legislativou, technickými předpisy a aplikovanými technickými normami daného projektu a s aktuálním stavem projektu.
* * * * *

Přístup k opravám odpovídá zatřídění příslušných SKK dle platné legislativy a projektem aplikovaných technických norem a tzv. „jaderných kódů“.
Pro dlouhodobý provoz JE jsou klíčovými komponenty primárního okruhu. Zejména se jedná o tlakovou nádobu reaktoru, parogenerátory, hlavní cirkulační potrubí, hlavní cirkulační čerpadla, kompenzátor objemu, hlavní uzavírací armatury aj. Tyto komponenty jsou zpravidla nevyměnitelné, případně. vyměnitelné za náročných technických a finančních podmínek.

Pohled na robotizované pracoviště při vývoji metody svařování materiálem Inconel FM52/52M pro opravy vnitřní plochy tlakové nádoby reaktoru

Legislativa v čs. projektu VVER
Pro pochopení přístupu v oblasti navrhování, výroby, montáže, provozu a oprav svařovaných SKK na provozovaných čs. jaderných elektrárnách je nutné znát historické podmínky čs. projektu VVER. Rozvoj československé jaderné energetiky byl založen na sovětském (ruském) projektu vodovodních energetických reaktorů typu VVER.
Mezi hlavní úkoly čs. orgánů včetně ČSKAE (Československé komise pro atomovou energii) ale i ostatních organizací, které se podílely na čs. jaderném programu, bylo vedle vývoje potřebné legislativy a koordinace rozvoje čs. jaderné energetiky zejména zajištění dodržení všech požadavků uvedených v sovětském (ruském) projektu a případně se souhlasem odpovědných sovětských orgánů (generální projektant, hlavní konstruktér) a v souladu s novými poznatky a rozvojem vědy a techniky jejich další zvýšení, upřesnění a modifikace.

Pohled na 3D navařování kavity

Technické normy projektu VVER
JE Dukovany byla uvedena do provozu v původním legislativním prostředí, v případě JE Temelín probíhala výstavba později a spuštěna byla za změněných legislativních podmínek, které však neměly dopad na projektování, konstrukci a výrobu v rámci tzv. sovětské zóny.
Pro projekt jsou např. jako součást ÚP (úvodního projektu) a PP (prováděcího projektu) závazné tyto předpisy pro projektování, konstrukci a výrobu:
• Předpisy pro výstavbu a bezpečný provoz zařízení JE, experimentálních a výzkumných jaderných reaktorů a souborů (Moskva 1973, ČSKAE: Bezpečnost JZ – Požadavky a návody č. 2/75);
• Normy pevnostních výpočtů částí reaktorů, PG, nádob a potrubí JE, zkušebních a výzkumných jaderných reaktorů a zařízení (Moskva 1973, ČSKAE: Bezpečnost JZ – Požadavky a návody č. 5/76);
• Předpisy pro kontrolu svarových spojů a návarů uzlů a konstrukcí JE, experimentálních a výzkumných jaderných reaktorů a souborů PK 1514-72 (Moskva 1972, ČSKAE: Bezpečnost JZ – Požadavky a návody 6/76, Ae 3511/Dok. z roku 1975);
• Základní předpisy pro svařování a navařování uzlů a konstrukcí JE, experimentálních a výzkumných jaderných reaktorů a souborů OP 1513-72 (Moskva 1972, ČSKAE: Bezpečnost JZ – Požadavky a návody 7/76, Ae 3510/Dok, 1975);
• a další závazné předpisy, OPB 88 (Obecná ustanovení pro zajištění bezpečnosti jaderných elektráren), OTT 87 (Armatury pro zařízení a potrubí JE. Všeobecné technické podmínky).
Při řešení oprav v českých podmínkách je nutné dodržovat požadavky platného ÚP a PP a vždy je nutné při opravách vycházet z původních požadavků na dané komponenty. Pro oblast opravárenství je nezbytné mít zpracovány technické předpisy, které budou respektovat původní požadavky projektu a budou obsahovat potřebné projektové souvislosti ve vazbě na původní ÚP/PP. Plošné použití např. aktuálně platných norem PNAEG pro výstavbu nových bloků typu VVER není možné a stejně tak nebylo možné plošně uplatňovat historické předpisy, ale musely se přejímat formou zpracování technických podmínek potřebné požadavky z těchto technických předpisů do výrobně technické a projektové dokumentace.

Historie a současnost opravného svařování
Po uvedení prvních JE do provozu zadal stát společnosti ŠKODA JS (tehdy závodu výstavby jaderných elektráren ŠKODA ZVJE) jako výrobci reaktoru úkol na vývoj jejich oprav. V té době již byly v rámci programu osvojení technologie výroby reaktorových kompletů VVER 440 a 1000 vypracovány technologie oprav vad vzniklé v průběhu výroby TNR, zejména ve svarech a návarech.

Skenování povrchu po navaření první vrstvy návaru na zkušební desku

Technologie oprav vyvinuté v poslední době
V posledním desetiletí bylo nutné vyvinout řadu oprav hlavních komponent JE Dukovany, ale i JE Temelín. Některé opravy byly aplikovány v praxi, některé byly vyvinuty pro případ jejich budoucí potřeby. Při vývoji těchto technologií bylo nezbytné aplikovat komplexní systémový přístup s využitím projektových, konstrukčních, materiálových a technologických znalostí multi-profesního zaměření.
Mezi nejzajímavější opravy patří:
• Oprava per šachty reaktoru JE Temelín;
• Oprava heterogenního svarového spoje č. 76/77 DN 1100 studené smyčky HCP parogenerátorů JE Dukovany;
• Oprava heterogenního svarového spoje odbočky primárního potrubí JE Temelín;
• Oprava vad v hrdle DN 1200 svarového spoje č. 111 parogenerátorů JE Temelín;
• Atestace přídavných materiálů řady Inconel FM 52 pro opravy TNR VVER 440 a 1000;
• Oprava výměnou horní části primárního kolektoru HCP JE Dukovany s orbitálním svařovacím automatem Polysoude;
• Opravy oběžných kol a vyjímatelných částí HCČ.

Makrostruktura opravného návaru kavity materiálem Inconel FM 52/52M

Inconel 52(M) pro opravy tlakové nádoby reaktoru
Jednou ze závažnějších oprav bylo poškození per šachty TNR JE Temelín v roce 2008. Poškození bylo jen v oblasti svarového spoje k austenitickému návaru vnitřní stěny TNR v její horní části, a proto byla oprava provedena ručně původními svařovacími materiály (metodou TIG). Tato situace mimo jiné zintenzivnila úsilí ve ŠKODA JS na dokončení atestace vhodného přídavného materiálu pro případné opravy vad zasahující do základního materiálu pod úroveň antikorozního návaru.
Na projektu se pracovalo v podstatě od roku 1998, kdy byl dokončen vývoj technologie oprav vnitřní části TNR typu VVER 440 MIG/MAG. V dalším vývojovém kroku byla vybrána metoda svařování TIG a použit svařovací materiál obchodní značky Inconel FM 52 pro opravné svařování TNR VVER 440 z oceli 15Ch2MFA. Protože tyto nádoby jsou déle v provozu, předpokládal se pravděpodobnější výskyt vad u těchto nádob. Projekt byl zakončen v roce 2004 kladným stanoviskem ITI Praha.
Mezi lety 2012 až 2016 byl realizován navazující projekt atestace svařovacího materiálu Inconel FM 52/52M pro opravy TNR typu VVER 1000 z materiálu 15Ch2NMFA v rámci podpory Ministerstva průmyslu a obchodu (MPO) a s přispěním provozovatele JE.
V rámci projektu bylo kromě provedení řady atestačních zkoušek vybudováno experimentální robotizované pracoviště s unikátními vlastnostmi on-line/off-line řízení procesu svařování při kladení jednotlivých svarových housenek do opravné kavity. Po nanesení každé svarové housenky je nutné laserovým skenerem nasnímat aktuální povrch a korigovat dráhu hořáku pro další průchod. Speciální experimentální program pro řízení vícevrstvého navařování s korekcí dráhy byl vyvinut na katedře kybernetiky ZČU (Západočeské univerzity v Plzni).
Projekt byl završen atestací přídavného materiálu a jeho schválením jako přípustného pro případné opravy TNR VVER 1000 v rámci Sekce I Svařování Normativně technické dokumentace Asociace strojních inženýrů.

Závěr
Byla nastíněna stručně problematika vývoje oprav. Opravy představují náročné a rozsáhlé práce se zapojením mnoha technických profesí. Jaderné opravárenství představuje vysoce náročnou multidisciplinární oblast vyžadující značnou podporu v oblasti materiálového a technologického výzkumu.
Pro řešení náročných oprav však neexistuje potřebná legislativa a jednoznačně definované technické kódy, jako je to běžné např. v USA a jediným garantem jaderné energetiky u nás je dle současného přístupu legislativy provozovatel se svým zajištěním projektu ve všech jeho etapách vhodnými postupy tak, aby to odpovídalo nejen platné legislativě, ale zejména základním projektovým požadavkům vycházejícím z podmínek licencování a kvalifikace jednotlivých svařovaných SKK.

TEXT/FOTO: Tomáš Soukup, Radek Konop, ŠKODA JS, a. s.