Поддръжка на подземни тръбопроводи и резервоари в АЕЦ

Поддържането на целостта и безопасността на подземната тръбопроводна инфраструктура и резервоари в ядрените централи гарантира надеждността на оборудването и опазването на околната среда.

През годините в редица ядрени централи са възниквали изтичания на радиоактивни материали от подземни структури, които са водели до замърсяване на подземните води. Например в 45 от 65 централи в САЩ са регистрирани течове или разливи на тритий над 740 Bq/L в някакъв момент от експлоатацията им. Въпреки че не са идентифицирани рискове за общественото здраве и безопасност, проучванията на тези събития повдигат въпроса за устойчивостта на централите на корозия на подземните тръбопроводи и потенциалните въздействия, които тя може да окаже върху населението и компонентите на околната среда.

Проектният живот на повечето ядрени централи обикновено е между 30 и 40 години. Съществуват обаче икономически ползи от удължаването на този оперативен живот (в повечето случаи до 60 или повече години) и отлагане на дейностите по извеждане от експлоатация.

Това означава, че подземните тръбопроводни системи и резервоари често трябва да останат функциониращи за период, значително по-дълъг от първоначално определения им проектен живот. Следването на няколко програми, например за периодична инспекция и изпитване, мониторинг и прогнозна и корективна поддръжка, спомага за подходящо управление на стареенето на подземните структури.

Управлението на стареенето на подземни тръбопроводи и резервоари е по-трудно, отколкото на надземните системи. Достъпът за рутинно наблюдение и поддръжка е по-затруднен и скъп, което намалява броя на възможностите за засичане, ограничаване и отстраняване на проблемите. Внедряването на добре планирана система за управление на стареенето позволява оптимизиране на инспекциите, свеждане на разходите до минимум и същевременно поддържане на мониторинг с достатъчен обхват на конкретните системи.

Разходите за отстраняване на замърсявания, транспортиране и обезвреждане на замърсена почва, свързани с течове, могат да достигнат значителни размери. Благодарение на ефективна програма за управление на стареенето могат да бъдат редуцирани или елиминирани неизправностите, водещи до разливи или течове на радиоактивни материали в ядрените централи.

Катодната защита на металните структури е от критична важност за поддържането на минимални разходи през целия жизнен цикъл на всички съоръжения, намиращи се в корозивна среда.

Тръбопроводна инфраструктура

Разликите между подземната тръбопроводна мрежа в ядрени централи и тази в конвенционалните промишлени предприятия са значителни. Тръбопроводите за пренос на нефт и газ обикновено са прави, дълги и електрически изолирани, като инфраструктурата им е относително проста.

Тръбите в ядрените централи се отличават с различни конструкционни материали, често по-малка дължина, широк диапазон от големини на диаметъра и гъста инфраструктура. В допълнение, поради съображения за безопасност те са електрически свързани и заземени. За да се контролират механизмите на стареене в ядрените електроцентрали, трябва да се отдели специално внимание на условията, в които се намират тръбите, на състоянието на покритията им и на избора на подходящи техники за инспекция.

Подземните тръбопроводи и резервоари в ядрените централи се използват в редица приложения за пренос и съхранение както на течности, така и на газове. Някои от приложенията им са в: системи за гориво и масло (за дизелови генератори, смазочни системи и др.); газови системи (за водород, въглероден диоксид, азот, въздух); водни системи (питателна вода, деминерализирана вода, питейна вода, вода за пожарозащита); канализационни, дренажни, колекторни системи; системи за пренос на химикали (хлориране, дехлориране, рециклиране на бор); електрически системи с подземни структури; други специфични приложения – системи за радиоактивни отпадъци, продухване на охладителни кули.

Инспекция

Инспекцията на подземни тръбопроводи и резервоари, за да се определи дали има деградация от страната на почвата, е трудна, ако не и невъзможна. Изключително трудно е да се осъществи и инспекция от вътрешната страна на подземна тръба, която да предостави доказателства за състоянието на външната повърхност. В много от случаите единственото практично решение е мониторингът на компонентите/системите. Регулярно трябва да се правят обхождания по продължение на подземните тръбопроводи, за да се търсят признаци за теч.

Когато подземните системи включват и резервоари, водомери или измервателни уреди за налягане, те също могат да бъдат следени за определяне на промени в системните условия, които биха могли да предоставят допълнителни доказателства за възникнал теч или друг проблем.
Когато има теч от подземен тръбопровод, източникът му може да бъде труден за определяне, достъп и ремонт.

Пробивите в подземната тръбопроводна мрежа мога да представляват предизвикателство за ядрената безопасност. В допълнение, течовете от подземни тръбопроводи, съдържащи радиоактивни или други опасни флуиди, по своята същност са неконтролирани изпускания в околната среда, които могат да бъдат в нарушение на условията на лиценза на централата.

Инспекцията, мониторингът и оценката на състоянието са ключови елементи на ефективните програми за управление на стареенето. Данните, получени в резултат от тези дейности, могат да служат като базова линия за оценка на значимостта по отношение на безопасността на всяка една повреда и за изготвяне на програмите за инспекция по време на експлоатация и стратегиите за поддръжка.

Поддръжка

Организацията за поддръжка има основна роля в управлението на стареенето на подземните тръбопроводи и резервоари в ядрените централи. Тя отговаря за ежедневното изпълнение на дейностите по поддръжка и ремонт на тези съоръжения, детайлното следене на състоянието им и даването на препоръки за подобрението му.

Неправилната поддръжка или подмяна на части може да повиши риска от деградация на тръбите. Например увеличаването на изходния ток от токоизправителя на системата за катодна защита може да доведе до нарастване на потенциала за генериране на паразитни токове, които да увредят намиращите се в близост други метални структури.

Възможните стратегии за поддръжка включват експлоатация до възникване на неизправност, прогнозна или корективна поддръжка.
В зависимост от материала техниките за предотвратяване и ограничаване на повредите на подземни тръбопроводи и резервоари могат да включват смяна на самия материал, нанасяне на външни антикорозионни покрития, прилагане на катодна защита и подмяна на качеството на използваната закривка.

Отново материалът определя вида на дейностите по инспекция например електромеханична верификация на ефективността на катодната защита, безразрушително оценяване на дебелината на тръбните или резервоарните стени, хидростатично тестване на тръбопроводите и визуални инспекции от външната страна на тези структури, когато това е възможно.

В допълнение към непосредственото ремонтиране на подземните тръби и резервоари, ако рискът от възникване на неизправност е неприемливо висок, се препоръчва да се предприемат мерки за ограничаване на условията, водещи до деградация и последствията от нея. В практиката може да не е много просто да се разграничи неприемлив от приемлив риск от повреда, като се има предвид, че изборът от подходи в действителност отчита богат набор от фактори например разходи и леснота на внедряване на мерките.

Профилактичната поддръжка може да се разглежда като проактивна намеса, когато някаква дейност се прилага преди повредата да е станала явна. Проактивният контрол на състоянието е подходящ за ядрени съоръжения, тъй като е важно производителността да се поддържа над определена функция за безопасност и да се сведат до минимум разходите през целия жизнен цикъл. Съществуват различни стратегии за прогнозна поддръжка. Тя трябва да включва периодични, профилактични и планирани дейности.

Периодичната поддръжка включва сервизиране, подмяна на части, мониторинг или изпитване на предварително определени времеви периоди, работни цикли или режими. Често подмяната на части не е сред възможните опции за подземните тръби и резервоари. Мерките за предотвратяване на деградацията както от вътрешната, така и от външната им страна включват подмяна на конструкционния материал с по-устойчив.

Прогнозната поддръжка е форма на профилактичната, която се изпълнява непрекъснато или регулярно на интервали в зависимост от наблюдаваното състояние (т. е. поддръжка въз основа на състоянието). Резултатите от такива дейности могат да създадат необходимост от изпълнение на планирани дейности по поддръжка, например обновяване или подмяна на система, структура или компонент.

Някои от методите за профилактична поддръжка за подземни тръбопроводи и резервоари в ядрени централи включват катодна защита, анализ на почвата и водите, почистване на вътрешността на тръбопровода, детекция на течове и мониторинг на покритията и облицовките. Сред мерките за предотвратяване на деградацията откъм флуида са обработка на водата, почистване и облицоване.

Разграничението между профилактична и корективна поддръжка невинаги е ясно. Например подмяната на деградирал участък от повърхността на подземна тръба може да бъде и профилактична, и корективна дейност. Подмяната едновременно коригира наблюдаваното състояние и възстановява първоначалната дебелина на стената и проектния експлоатационен живот на подменения участък.

Решението за подмяна или ремонт след проведена инспекция трябва да бъде взето въз основа на прогнозирания или необходимия проектен живот. Оценка на годността за експлоатация ще покаже дали даден дефект (изтъняване на стените, напукване, механична повреда, влошаване на състоянието на облицовка или покритие и др.) е допустим до извършването на следващата инспекция, или дали е необходим ремонт или подмяна и кога следва да бъдат предприети тези дейности.

Подмяна

Представлява форма на корективната поддръжка, която се счита за последната алтернатива за подземните тръбопроводи и резервоари в ядрените централи, след като се установи, че стратегиите за ремонт биха били неефективни. Цялостна подмяна обикновено не се извършва поради разходите за откриване на съоръженията. Изборът на материал за подмяната се определя въз основа на съвместимостта с работната среда, определените експлоатационни условия, историята на материала по отношение на корозия и деградация и др.

Най-честата практика включва изрязване и подмяна на корозирал или увреден сегмент от тръбопровод. В този случай потокът по линията трябва да бъде прекъснат, след което тръбопроводът трябва да се източи и изреже. За да не се стига до прекъсване на основния поток, може да се инсталира байпасна линия. Тъй като подмяната на тръби включва изрязване и отстраняване на част от линията, ако отстраняването не се извърши правилно и внимателно, могат да бъдат увредени съседни тръби и да се стигне до теч.