39ª Reunión Anual de la SNE Reus (Tarragona) España, septiembre 2013

Transcripción

1 Cumplimiento de la Instrucción Técnica Complementaria (ITC) a la autorización de explotación de C.N. Ascó I y II en relación a pruebas de aceptación de los sistemas de filtración de aire. Juan José Sierra Muñoz / Ramón Hernández Estrada Tecnatom / ANAV jjsierra@tecnatom.es / rhernandeze@anacnv.com Resumen La ITC 14.b para la renovación de la licencia de C.N.Ascó I y II establecía: En relación con la Guía Reguladora 1.52, Rev.3 y Guía Reguladora 1.140, Rev.2, para las unidades de filtración dentro del ámbito de estas RG, el titular deberá realizar todas las pruebas contempladas en el ASME N510 de las que no disponga constancia documental y que sean aplicables al diseño de las mismas, antes de la finalización de las siguientes recargas. (Ascó I, Recarga 22, Octubre-Diciembre 2012, Ascó II, Recarga 21, Abril-Mayo 2013). 1. INTRODUCCIÓN Dentro de las Instrucciones Técnicas Complementarias a las renovaciones de licencia de operación de las centrales nucleares españolas, los sistemas de filtración de aire son objeto de una estrecha supervisión desde el CSN. La actualización de la normativa, y el cumplimiento de los parámetros de funcionamiento de dichos sistemas, centran el alcance de los estudios requeridos. En la 37ª Reunión Anual de la SNE, TECNATOM presentó la ponencia Nuevos requisitos reguladores de los sistemas de ventilación HVAC en instalaciones nucleares españolas. En ella se puede encontrar una breve descripción de los sistemas de filtrado. Figura1. Unidad de filtración de aire típica.

2 En esta ocasión, se pretenden explicar el alcance y conclusiones de los trabajos realizados en C.N.Ascó en el período transcurrido entre Febrero 2012 a Mayo de 2013, para dar cumplimiento a la ITC 14.b. En dicho período, TECNATOM ha ejecutado las pruebas de aceptación de todos los sistemas de filtración de aire de C.N.Ascó I y II, de acuerdo con la normativa ASME N , tal como requieren la Guía Reguladora 1.52, rev. 3, Design, testing and maintenance criteria for engineered-safety feature atmosphere cleanup system air filtration and adsorption units of light-water-cooled nuclear power plants para sistemas relacionados con la seguridad, y la Guía Reguladora 1.140, rev. 2, Design, testing and maintenance criteria for normal ventilation exhaust system air filtration and adsorption units of light-water-cooled nuclear power plants para sistemas no relacionados con la seguridad. Si bien únicamente se requería la repetición de aquellas pruebas de las que no se dispusiera constancia documental, los responsables de MIP de la planta establecieron como objetivo conservador la ejecución del alcance total de pruebas. Además de la ITC 14.b, otros apartados instan a C.N. Ascó al uso de la normativa ASME AG en la implantación de modificaciones de diseño, y de la normativa ASME N para la inspección periódica, de los sistemas de tratamiento de aire. En la siguiente figura se puede ver un cuadro resumen de la normativa aplicable a sistemas de filtración, y de ventilación en general, en el ámbito nuclear. Figura 2. Estándares aplicables a sistemas nucleares de tratamiento de aire. 2. ALCANCE SISTEMAS AFECTADOS Los trabajos ejecutados para el cumplimiento de la ITC 14.b han afectado a 23 sistemas de C.N. Ascó I y II, con un total de 39 unidades de filtración de aire. Los sistemas se pueden clasificar de dos formas: - Por su relación con la seguridad de la planta: o Funcionamiento en caso de emergencia. Sistema de Sala de Control (unidades 81A04-A/B).

3 Sistema de Edificio de Combustible (unidades 81A29-A/B). Sistema de Edificio de Combustible (unidades 81A29-A/B). Sistema de Edificio de Penetraciones Eléctricas/Mecánicas (unidades 81A16-A/B). Sistema del Centro de Apoyo Técnico (CAT) (unidad 84A21). o Funcionamiento en operación normal. - Por su función: Sistema de Áreas Activas de Edificio de Control (unidades 81A15- A/B/C). Sistema del Edificio Auxiliar (unidades 81A22-A/B/C). Sistema de Locales de Residuos del Edificio Auxiliar (unidad 81A26). Sistema de Purga del Edificio de Contención (unidad 80A10). Sistema de Filtrado del Edificio de Contención (unidades 80A06-A/B). Sistema del Vapor de Cierres del Condensador (unidad 82A09). Sistema de Bombas de Vacío del Condensador (unidad 82A10). Sistema del Taller de Descontaminación (unidad 53A002 para Grupos I y II). o Presurización con aire filtrado: sistemas de sala de control y del CAT. o Recirculación con filtración: sistema del recinto de contención. o Extracción de aire potencialmente contaminado para mantener áreas en depresión: el resto de sistemas. En la siguiente tabla se detallan las unidades dentro del alcance, con los datos básicos de caudal y configuración, que permiten dar una visión más precisa del trabajo realizado. Tabla 1. Alcance. Sistemas afectados. Grupo Sistema Caudal 1er banco HEPA Banco carbón 2º banco HEPA I y II 81A04-A cfm 2 bancos en serie 3 bandejas I y II 81A04-B cfm 2 bancos en serie 3 bandejas I y II 81A29-A cfm 8 filtros 24 bandejas 8 filtros I y II 81A29-B cfm 8 filtros 24 bandejas 8 filtros I y II 81A16-A cfm 10 filtros 30 bandejas 10 filtros I y II 81A16-B cfm 10 filtros 30 bandejas 10 filtros

4 I y II 84A cfm 2 bancos en serie 3 bandejas I y II 81A15-A cfm 5 filtros 15 bandejas 5 filtros I y II 81A15-B cfm 5 filtros 15 bandejas 5 filtros I y II 81A15-C cfm 5 filtros 15 bandejas 5 filtros I 81A22-A cfm 30 filtros 88 bandejas -- I 81A22-B cfm 30 filtros 88 bandejas -- I 81A22-C cfm 30 filtros 88 bandejas -- II 81A22-A cfm 30 filtros 88 bandejas -- II 81A22-B cfm 30 filtros 88 bandejas -- II 81A22-C cfm 30 filtros 88 bandejas -- I y II 81A cfm 4 bandejas I y II 80A / cfm 40 filtros 126 bandejas -- I y II 80A06-A cfm 15 filtros 45 bandejas -- I y II 80A06-B cfm 15 filtros 45 bandejas -- I y II 82A cfm I y II 82A cfm 3 tolvas en serie de 2 cada una 3 tolvas en serie de 2 cada una -- 53A cfm 6 filtros 18 bandejas 6 filtros 3. PRUEBAS SEGÚN ASME N Esta normativa viene empleándose en C.N Ascó para la realización de las pruebas de fugas y de eficiencia periódicas de los sistemas de filtrado, desde que adoptara voluntariamente la Rev.3 de la Guía Reguladora El resto de instalaciones españolas, o mantienen la versión de 1975 en sus licencias, o están en proceso de revisión de las mismas para incorporar la versión de A continuación se explica brevemente en qué consisten las pruebas de aceptación según ASME N510, indicando aquellas que además tienen carácter periódico Inspección visual Se requiere una inspección visual del sistema antes de cada serie de pruebas incluidas en la norma, y abarca la inspección integral de la unidad de filtración y de los componentes asociados: housing, instrumentación local, bastidores y elementos de fijación de los filtros, separadores de humedad, calentador, prefiltros, filtros HEPA, banco de adsorción, compuertas y conductos de baipás (si lo hubiera), manifolds (si son permanentes) y estado general tras la finalización de la serie de pruebas. Por lo tanto, se trata de una inspección periódica que se realiza con una frecuencia mínima de 2 años, que es la frecuencia establecida por la normativa.

5 3.2. Prueba de capacidad estructural del housing Es una prueba de aceptación que tiene por objeto la comprobación de que el housing es lo suficientemente rígido como para evitar deformaciones permanentes al someterse a la presión de capacidad estructural, definida en la fase de diseño por encima de la presión máxima de operación Prueba de fugas del housing Es una prueba de aceptación que tiene por objeto la medida de la fuga del housing a la máxima presión de operación del sistema, es decir, la máxima presión a la que puede encontrarse mientras que realiza su función. El criterio de aceptación varía del 0,1% al 1% del caudal nominal del sistema, en función de si es un sistema relacionado con la seguridad, y de clase de la fuga, que depende de la zona (contaminada o no) en la que se ubica el sistema, y de la posición relativa del housing respecto del ventilador. Es decir, se tiene en cuenta la dirección de la fuga y si se trata de una fuga de aire potencialmente contaminado. En C.N.Ascó, se ha empleado un criterio de aceptación general de 0,1% del caudal nominal. La periodicidad establecida por planta para los sistemas relacionados con la seguridad es de 6 años, en lugar de los 10 años requeridos por la normativa Prueba de capacidad de caudal Consiste en la medida de caudal del sistema, comprobando que éste se encuentra dentro del +/- 10% respecto del nominal. Una medida de caudal es obligatoria antes de cualquier prueba de fugas de los bancos de filtros. La prueba de aceptación consiste en comprobar que con filtro limpio, y con filtro colmatado, el ventilador del sistema es capaz de dar el caudal especificado. La máxima presión de colmatación viene definida por la suma de las presiones diferenciales máximas permitidas de los diferentes elementos de la unidad de filtración, es decir, cuando se requiere su sustitución. En la mayoría de los ocasiones, la máxima presión de colmatación no está relacionada con la máxima colmatación esperada en caso, por ejemplo, de un accidente. De esta forma, existe un margen de maniobra para poder sustituir elementos filtrantes antes de finalizar su vida útil, garantizando que en caso de accidente se mantengan los caudales de filtración de aire requeridos Prueba de distribución de caudal Es una prueba de aceptación que tiene por objeto la comprobación de que ningún filtro de un banco tiene un paso de caudal fuera del +/-20% respecto de la media Prueba de uniformidad de mezcla aire-aerosol Es una prueba de aceptación que tiene por objeto la validación de los puntos de inyección y de medida de concentración aguas arriba del banco de filtros, de forma que se garantice que toda la sección del banco de filtros es sometida a una concentración adecuada de trazador durante la prueba de fugas del mismo (ningún filtro debe someterse a una concentración que difiera en más de un +/-20% respecto de la media). Igualmente

6 se comprueba que la sección de medida de concentración aguas arriba permite una muestra representativa. En este punto, se ha requerido el diseño de manifolds de inyección en aquellas situaciones donde no había distancia suficiente entre el puerto de inyección y el banco de filtros a probar. Si bien en la normativa existe una guía no mandatoria sobre el diseño de estos dispositivos, es la experiencia la que permite dimensionar, configurar y definir la localización adecuada de los manifolds para conseguir uniformidades de concentración adecuadas. Una característica de la mayoría de unidades de filtración de C.N. Ascó, que dificulta cumplir con este punto, es la presencia de configuraciones back to back, es decir, bancos en serie sin acceso intermedio, como en el caso del primer banco de filtros HEPA y el banco de carbón, que obliga a la instalación de grandes manifolds en el interior del housing para la prueba del segundo banco de filtros HEPA. Mediante el uso de estos dispositivos se ha conseguido cumplir con los criterios de uniformidad en un metro de separación entre inyección y muestreo, en secciones de varios metros de lado Prueba de fugas de bancos de filtros HEPA y de carbón Son pruebas de aceptación y periódicas que se realizan para garantizar la ausencia de caminos de baipás en los bancos de filtros ya instalados. Se han realizado pruebas individuales de cada banco de filtros en serie. Estas pruebas se vienen realizando periódicamente en todos los sistemas de C.N. Ascó y en el futuro se emplearán como mejora los medios desarrollados durante los trabajos de cumplimiento de la ITC 14.b. Cabe destacar que, si bien la revisión 3 de la R.G y la revisión 2, de la R.G no requieren la prueba a fugas de los bancos de filtros HEPA situados tras los bancos de carbón, esta prueba se mantiene en las especificaciones de la planta Otras pruebas que se vienen realizando Otras pruebas de aceptación y periódicas incluidas históricamente en el programa de pruebas: - La prueba eléctrica y mecánica de los calentadores de las unidades de filtrado. - Los ensayos de muestras de carbón en laboratorio para la determinación de su eficiencia. 4. PLANIFICACIÓN Y DESARROLLO El requisito establecido en la ITC era su cumplimiento a la finalización de las paradas de recarga 22ª para el Grupo I (Septiembre 2012), y la 21ª para el Grupo II (Mayo 2013). Los trabajos comenzaron en febrero de 2012 con la realización de un walk-down en el que se revisaron los sistemas con el siguiente alcance: - Inspecciones visuales de los sistemas. - Revisión de la localización de puntos de medida de caudal.

7 - Revisión de los puntos de inyección y muestreo de trazadores para las pruebas de fugas de los bancos de filtros. - Definición de las localizaciones apropiadas de manifolds de inyección. - Definición de requisitos de aislamiento de sistemas para la realización de pruebas de fugas en housings. - Definición de requisitos de servidumbres para la realización de las pruebas. - Realización de un programa preliminar teniendo en cuenta los requisitos de operabilidad durante la ejecución de las pruebas. A continuación se inició el diseño y fabricación de un primer manifold para el sistema de Penetraciones Eléctricas y Mecánicas, que tras su validación, dada la configuración y dimensiones del sistema, daría las pautas de diseño para el resto. MIP de C.N. Ascó emitió procedimientos específicos por prueba y sistema. Las pruebas se iniciaron en el Grupo I, con el objetivo de que solo quedaran pendientes de realizar durante la parada de recarga los sistemas que por condiciones de operación o por requisitos de prueba, debían ser realizados obligatoriamente en parada: - Purga de Contención (80A10). - Filtrado de Edificio de Contención (80A06-A/B). - Extracción de vapor de Cierres del Condensador (82A09). - Extracción de bombas de Vacío del Condensador (82A10). El objetivo se cumplió antes de la finalización de la 22ª parada de recarga, diez meses después del comienzo del proyecto. Aunque, fuera del alcance de este proyecto, se indica que en Junio-Julio de 2012, se realizaron las primeras pruebas periódicas (a los 6 años de la prueba base) de medida de infiltraciones (aire sin filtrar) en las envolventes de las salas de control de los Grupos I y II. Con la experiencia acumulada en Grupo I, dieron comienzo en Enero de 2013 los trabajos correspondientes a Grupo II. Dado que el volumen de trabajo era el mismo que para Grupo I, pero se disponía de cinco meses, se reforzó el equipo de trabajo. Los trabajos finalizaron según programa. El apoyo entre MIP de C.N. Ascó y TECNATOM, así como la profesionalidad y flexibilidad del personal participante, permitieron la ejecución en tiempo y forma del programa de pruebas de la ITC, así como de las pruebas periódicas requeridas durante la operación y paradas de recarga de la planta. 5. MEDIOS EMPLEADOS Un total de 14 técnicos de TECNATOM han participado en las diferentes fases de los trabajos, apoyados por personal de MIP de C.N. Ascó.

8 Se emplearon técnicas estándar, basadas en los trazadores habituales en este tipo de pruebas: - Aerosol DOP para pruebas de filtros de alta eficiencia (HEPA). - Refrigerante R-123 para pruebas de filtros de adsorción de iodos (carbón activado). Adicionalmente a las técnicas habituales de medida de caudal basadas en anemometría, durante las paradas de recarga se realizaron medidas de caudal con gas trazador en las unidades de filtrado del recinto de contención, sistemas que no disponen de conductos para la realización de medidas convencionales con anemómetro. 6. CONCLUSIONES Los resultados han servido para: - Redefinir límites operativos de los sistemas, como es el caso de la pérdida de carga máxima por colmatación de filtros. - Mejorar la ejecución de las pruebas periódicas de fugas de los filtros, principalmente con la redefinición de los medios y puntos de inyección de los trazadores para garantizar la prueba a fugas de la totalidad del banco de filtros. - Establecer criterios de mantenimiento e inspecciones periódicas. En el apartado 14.c de las ITC, se insta a C.N.Ascó para que modifique su programa de pruebas periódicas, e incluya en el mismo los requerimientos de la norma ASME N511, 2007, In-service testing of nuclear air treatment, heating, ventilation and air conditioning para todos los sistemas relacionados con la seguridad. Los plazos para cumplir con este requisito han sido los mismos que para el apartado 14.b, de pruebas de aceptación, y la ejecución del programa se llevará a cabo a lo largo de los próximos años, de acuerdo con las periodicidades establecidas. - Definir posibles modificaciones de diseño para la mejora de los sistemas. AGRADECIMIENTOS Al equipo de profesionales y compañeros de MIP de C.N. Ascó y TECNATOM, por el trabajo realizado. REFERENCIAS - Instrucciones Técnicas Complementarias del CSN asociadas a la renovación de la autorización de explotación de C.N.Ascó I y II. - Especificaciones Técnicas de C.N.Ascó I y II. - Regulatory Guide 1.52, Rev3 y Regulatory Guide 1.140, Rev.2. - ASME N , Testing of Nuclear air treatment systems. - ASME N , In-service testing of nuclear air treatment, heating, ventilating, and air conditioning systems.