Implantación de la guía del NEI Rev. 1a-A en ANAV

Transcripción

1 Implantación de la guía del NEI Rev. 1a-A en ANAV Ferran Tarrasa, Isabel Mach, Cristina Martínez ANAV Asociación Nuclear Ascó-Vandellòs II 1 Antecedentes En 2008, el CSN envió a las centrales nucleares españolas una Instrucción Técnica, en la que se requería un análisis de aplicabilidad de la NRC Generic Letter sobre acumulación e intrusión de gases en sistemas de seguridad, la cual desencadenó una serie de actuaciones, tanto físicas (modificaciones de diseño), como procedimentales, en C. N. Ascó y C. N. Vandellòs II. Esta Generic Letter se centraba en los sistemas de inyección de seguridad de alta y baja presión, evacuación del calor residual y rociado de contención. En dicha GL, y para cada uno de estos sistema, se solicitaba una revisión de las bases de licencia, bases de diseño, pruebas y acciones correctoras necesarias para asegurar que la acumulación de gases en los mismos se mantiene por debajo del valor que pueda poner en cuestión la operabilidad de dichos sistemas y que se toman las acciones correctoras necesarias en caso de identificar condiciones adversas. La Figura 1 muestra un esquema con las actividades requeridas para la resolución de la GL Fig. 1 Esquema de actividades requeridas para la resolución de la GL Tras este ejercicio se llevaron a cabo distintas modificaciones de diseño para instalar nuevos venteos o recolocar venteos existentes, optimizar los procedimientos de llenado y venteo de sistemas y se desarrolló un programa de vigilancia periódica de presencia de gas en áreas críticas, con estrictos criterios de aceptación para garantizar la operabilidad de las distintas bombas de los sistema incluidos en el alcance.

2 Adicionalmente, se llevó a cabo una revisión técnica similar para el sistema de agua de alimentación auxiliar, en el ámbito del SER Rev. 1 Gas intrusión in safety systems para identificar localizaciones críticas de acumulación de gas, posiciones de válvulas de venteo y revisión de procedimientos de llenado y venteo. 2 Objetivo A principios de 2014, una nueva Instrucción Técnica del CSN solicita analizar el documento NEI Rev.1a-A Guidelines for Effective Prevention and Management of System Gas Accumulation. Esta instrucción requiere identificar aquellos aspectos de la guía del NEI no tratados en la GL , ampliar el número de sistemas evaluados a aquellos que sean necesarios para asegurar la refrigeración continua del núcleo, o la prevención de liberación de material radiactivo, tanto los relacionados con la seguridad, como los no relacionados con la seguridad, si así se considera necesario y, finalmente, requiere establecer un plan de acción para dar cumplimiento, para los sistemas en el alcance, a lo solicitado en la nueva guía. El objetivo de la presente ponencia es describir el enfoque dado en ANAV a la mencionada instrucción técnica, describiendo el plan de acción elaborado para dar cumplimiento con la nueva guía. 3 Estructura y contenido de la guía del NEI Rev. 1a-A Los distintos apartados del NEI Rev. 1a-A permiten abordar, de manera sistemática, la definición del alcance de sistemas y la identificación de potenciales problemas derivados de la acumulación de gas en los distintos sistemas identificados en el alcance. A modo de resumen, las distintas fases a cumplimentar son las siguientes: a) Identificación de los mecanismos de intrusión de gas. Cada instalación debe elaborar una lista específica de fuentes que podría resultar en la intrusión y acumulación de gas en sistemas que contienen fluido b) Selección de sistemas en el alcance. Están incluidos aquellos sistemas que ya estaban en el alcance de la GL , sistemas relacionados con la seguridad que son susceptibles a la acumulación de gas o que provocarían consecuencias adversas significativas si la intrusión de gas no se detectara y sistemas soporte de los anteriores. c) Localizaciones críticas, puntos de acumulación de gas. Se deben identificar los potenciales puntos de acumulación de gas, si hay algún mecanismo de intrusión aplicable. Adicionalmente, se debe valorar si estas localizaciones requieren de monitorización periódica. d) Identificación de los límites de diseño, en cuanto a acumulación de gas. Se debe revisar la documentación de diseño para identificar si existen límites previamente establecidos para la acumulación de gas en sistemas. e) Procedimientos de llenado y venteo. Los procesos de llenado y venteo son un potencial mecanismo de intrusión de gas en cualquier sistema y, por lo tanto, se deben revisar estos procedimientos, con lo criterios indicados en la guía del NEI, para garantizar que los sistema quedan lo suficientemente llenos como para realizar sus funciones. f) Actividades de mantenimiento. Dado que cualquier actividad de mantenimiento que reduzca el inventario de un sistema es, también, un potencial mecanismos de intrusión de gas, se deben enlazar estas actividades de mantenimiento con una correcta

3 recuperación del sistema, con los adecuados procedimientos de llenado y venteo, tras intervención. g) Monitorización de gas. En este apartado no solo se incluye la monitorización de localizaciones críticas que así los requieran (apartado (c)), sino también una potencial monitorización de precursores de la intrusión de gas, variables de proceso que puedan anticipar, o revelar, un mecanismo activo de intrusión de gas. h) Límites operacionales y determinaciones de operabilidad/funcionalidad. Para aquellos sistemas cuyo límite de diseño sea la ausencia de gas, si no se justifica adecuadamente un límite superior, la presencia de gas puede constituir un reto a la operabilidad/funcionalidad del mismo y requerir de una evaluación para determinar que el sistema sigue siendo capaz de cumplir con su función. La misma situación puede darse cuando un límite es superior a cero, pero dicho límite se ha excedido. i) Formación. A pesar de que la formación en los mecanismos de intrusión y acumulación de gas, así como en las técnicas de prevención y monitorización de gas, ya se abordaron en la GL , la nueva guía del NEI vuelve a destacar la necesidad de desarrollar módulos de formación en la gestión y prevención de la intrusión/acumulación de gas. En el programa de acciones correctivas que se derivará de estos análisis pueden incluirse modificaciones en los procedimientos de llenado y venteo, generación de programas de monitorización de gases, determinación de criterios de aceptación para localizaciones críticas, modificaciones de diseño para la eliminación o mitigación de mecanismos de intrusión o para la mejora de los procesos de llenado y venteo, etc 4 Plan de acción en ANAV En ANAV, se está revisando el alcance de los sistemas evaluados con la GL , para incorporar nuevos sistemas. Sobre estos últimos, se está definiendo un plan de actuación que incluye, pero no se limita a, la revisión de las bases de licencia y de diseño, la experiencia operativa, la generación de diagramas de elevaciones, el análisis de los mecanismos de intrusión aplicables a los distintos sistemas, la determinación de los potenciales puntos de acumulación y la inspección en campo de venteos y tramos de tuberías horizontales. En los siguientes apartados se discute con más detalle el alcance las distintas actuaciones. 4.1 Definición de alcance y mecanismos de intrusión A partir de la información contenida en la guía del NEI se ha elaborado un formulario para documentar la inclusión o exclusión de sistemas a analizar en el ámbito de la IT del CSN, identificándose también los potenciales mecanismos de intrusión. En este formato se identifica si el sistema está en el alcance de la GL , o si el sistema está relacionado con la seguridad, o si es requerido para la refrigeración del núcleo, o si previene de la liberación de radiactividad en caso de accidente, si la respuesta es negativa en todas las preguntas, se descarta del alcance, pero si alguna de las respuestas es positiva, y el sistema no estaba en el alcance de la GL , se inicia un cribado sistemático para identificar si el sistema es susceptible a la intrusión de gas. Para ello se dispone de una lista de chequeo para verificar si el sistema puede estar afectado por alguno de los siguientes mecanismos: Llenado y venteo inefectivo Fugas desde acumuladores Fugas desde el sistema del refrigerante del reactor

4 Gases disueltos emitidos al pasar de alta presión a baja presión Gases disueltos emitidos al pasar de baja temperatura a alta temperatura Drenajes, realineamiento de sistemas, procedimientos de mantenimiento deficientes y fallos al seguir procedimientos Fallos de indicadores de nivel Fugas a través de válvulas, incluyendo fugas a través de válvulas cerradas en serie Fugas a través de válvulas de venteo, cuando la presión interior es menor que la presión exterior Temperaturas iguales, o superiores, a la temperatura de saturación, correspondiente a la menor presión del sistema Fugas, o transferencia de calor, a través de válvulas de aislamiento, cuando la temperatura a un lado de la válvula es superior a la temperatura de saturación del otro lado Vórtices en fuentes de aspiración o gas introducido desde fuentes de aspiración Deficiencias de diseño que pueden contribuir a la intrusión de gas durante condiciones accidentales Malfunciones en tanques de expansión Fugas a través de membranas en amortiguadores de presión Enfriamiento de una sección aislada de tubería El conocimiento de los ingenieros de sistemas acerca de los distintos sistemas es clave para la correcta identificación de los potenciales mecanismos de intrusión y es de destacar que cualquier sistema estará expuesto a la intrusión de gas por llenados y venteos inadecuados, o por drenajes, realineamiento de sistemas o procedimientos de mantenimiento deficientes. Si un sistema está en el alcance y tiene, al menos, un mecanismo de intrusión, se analiza en una segunda fase para determinar si se requiere la identificación de puntos altos locales en el sistema, la verificación de la correcta posición de venteos, el establecimiento de monitorización, criterios de aceptación de presencia de gas a la aspiración o descarga de bombas, etc Tras un primer análisis, los sistemas incluidos en el alcance, en las centrales de Ascó y Vandellòs, adicionalmente a los ya incluidos por la GL son: Sistema de agua de alimentación auxiliar, (el cual ya se analizó en el ámbito del SER Rev. 1) Sistema de refrigeración de la piscina de combustible gastado Sistema de refrigeración de componentes Sistema de agua de servicios esenciales Sistema de adición de ácido bórico, incluyendo las conexiones con las bombas de carga Líneas de otros sistemas que conectan con la aspiración de las bombas de carga Sistema de refrigeración del generador diésel de emergencia Todos estos sistemas cumplen alguno de los criterios de inclusión, tienen algún mecanismo de intrusión de gas y presentan potenciales consecuencias adversas significativas. Como se ha indicado anteriormente, tras este cribado, los sistemas en el alcance se analizan desde el punto de vista de potenciales fallos debido a la intrusión de gas, pudiendo excluirse algún sistema adicional.

5 A modo de ejemplo puntual, en C. N. Ascó, cada uno de los dos trenes independientes del sistema de agua de servicios esenciales es un sistema abierto, cuyas bombas verticales (2 bombas del 100% de capacidad) aspiran del pozo de una torre de refrigeración. Con esta configuración se pueden establecer los siguientes argumentos para excluirlo de ulteriores análisis: Estas bombas verticales, si disponen de la sumergencia mínima recomendaba por el fabricante, tendrán la altura suficiente en la aspiración para garantizar su correcto funcionamiento, excluyéndose la formación de vórtices que podrían llevar aire a la aspiración de la bomba. Esta sumergencia mínima se vigila de acuerdo a las Especificaciones Técnicas de Funcionamiento, con lo que no se identifican mecanismos de intrusión creíbles en la aspiración de la bomba. Con la configuración de tuberías en C. N. Ascó, el cuerpo vertical de la bomba, así como el tramo de tubería comprendido entre la descarga de la bomba y la primera válvula de retención se vaciará hacia el pozo de refrigeración, una vez que la bomba se detenga, con lo que, en cada arranque, una importante cantidad de aire se introduce en el sistema, aguas abajo de la bomba. Dado que el sistema es abierto, al retornar el agua a la parte superior de la torre de refrigeración, siempre que el sistema no tenga válvulas cerradas en el camino de flujo, la experiencia demuestra que esa importante cantidad de gas a la descarga de la bomba no presenta problemas de golpes de ariete en el sistema. Por lo tanto, dado que (1), al garantizar la sumergencia mínima, no hay mecanismo de intrusión de gas hacia la aspiración de la bomba y (2), la experiencia demuestra que importantes cantidades de gas son admisibles a la descarga de la bomba, se podría descartar el sistema de agua de servicios esenciales de ulteriores análisis y, como acción adicional, únicamente se podrían llegar a revisar los procedimientos de llenado, venteo y puesta en servicio. 4.2 Diagramas de elevaciones e inspecciones en campo Para todos los sistemas que no puedan excluirse definitivamente, se están elaborando diagramas de elevaciones. Estos gráficos ya se elaboraron para los sistemas en el alcance de la GL y han demostrado ser una herramienta muy valiosa para identificar los potenciales puntos de acumulación de gas y como una gran ayuda a las rondas de inspección de venteos y pendientes de sistemas, para comprobar que dichos venteos están situados en los puntos donde sean más efectivos. De acuerdo a la guía del NEI Rev. 1a-A y a la anterior GL , los potenciales puntos de acumulación de gas se suelen asociar a: Tuberías con configuración de U invertida Cambiadores de calor Válvulas Localizaciones de venteo Líneas con derivaciones Orificios restrictores Válvulas de alivio Reductores Interfases con otros sistemas El diagrama de elevaciones es aquel diagrama funcional de un sistema donde, a diferencia de un diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID), las dimensiones verticales está en escala

6 real y, además, se indican las dimensiones de las tuberías horizontales. El criterio seguido en ANAV es el de representar la identificación de cada tubería y también la longitud total en horizontal, pero no las longitudes parciales entre accesorios o elementos en tramos horizontales. En vertical las longitudes vienen dadas por las elevaciones de proyecto, que se indicarán en cada codo vertical, así como en una escala vertical a la izquierda del plano. Por lo tanto, la información contenida es intermedia entre un P&ID y los diagramas isométricos, no obstante, al disponer de la representación de todo un sistema en un solo plano, la representación es mucho más útil para el análisis de puntos altos y puntos de acumulación así como para las inspecciones en campo, que no realizar las mismas con toda una colección de isométricos en mano. En la Figura 2 se representa el diagrama de elevaciones del sistema de evacuación de calor residual de C. N. Ascó I. Fig. 2 Diagrama de elevaciones del sistema de evacuación de calor residual de C. N. Ascó I Tras el análisis de los potenciales puntos de acumulación de gas, las inspecciones en campo permitirán corroborar que los venteos que ya existen por diseño están situados correctamente, para ello también se requiere de una revisión de pendientes de tuberías horizontales. Con la experiencia acumulada durante el desarrollo de los trabajos ejecutados para dar cumplimiento a la GL , ANAV considera que, para esta determinación de pendientes, no se requiere metrología láser (laser scanning), sino el uso de técnicas más simples, tales como nivel de burbuja y/o niveles ópticos por vasos comunicantes, así como técnicas de ultrasonidos (UT) para dimensionar las burbujas residuales tras llenado y venteo. 4.3 Revisión de procedimientos de llenado, venteo y puesta en servicio El siguiente paso del plan de acción es la revisión de los procedimientos de llenado, venteo y puesta en servicio, con el objetivo de verificar:

7 (1) que se emplean todos los venteos disponibles, (2) que el proceso de llenado y venteo sigue el orden lógico desde las cotas inferiores, hasta las cotas superiores, analizando las distintas fuentes de agua disponibles para el llenado del sistema y (3) que el llenado es efectivo, realizando medidas de acumulación de gas mediante UT en distintos puntos altos. Una completa lista de comprobación de requisitos a verificar en los procedimientos de llenado y venteo ya se elaboró en el marco de la respuesta a la GL , y está misma lista es la que se empleará para la respuesta a la guía NEI Rev. 1a-A. Si el llenado y venteo no es totalmente efectivo, o hay configuraciones no venteables, ni siquiera mediante venteos dinámicos, se debe analizar la necesidad de resituar los venteos existentes, o instalar venteos adicionales, en función de la cantidad de gas residual acumulado y de las potenciales consecuencias adversas debidas a la presencia de gas en la aspiración o descarga de bombas. Estas necesidades se incorporarán al programa de acciones correctivas de la central, como futuras modificaciones de diseño. 4.4 Monitorización periódica En función de los mecanismos de intrusión y de las potenciales consecuencias adversas, se debe establecer una monitorización periódica de presencia de gas, en las localizaciones críticas, para garantizar que, durante el ciclo, se asegure la operabilidad de las bombas de los sistemas en el alcance. Para cumplir este último aspecto se requerirá la definición de criterios de aceptación, más allá de los cuales se establezca que el sistema no está lo suficientemente lleno como para cumplir con sus funciones de seguridad. No obstante, debe indicarse que, si los únicos mecanismos de intrusión son los asociados al llenado y venteo de los sistemas, realineamientos y puesta en servicio, y los procedimientos empleados para ello son efectivos en cuanto a minimizar o eliminar la presencia de gas, no se requerirá una monitorización periódica en ninguna localización del sistema. 4.5 Revisión de bases de licencia, bases de diseño y experiencia operativa Adicionalmente a la revisión de los distintos sistemas, en todos los aspectos indicados en los apartados anteriores, la guía del NEI requiere de una revisión de las bases de licencia y bases de diseño para identificar si existen límites de diseño a la presencia de gas. En principio, si no se indica ningún límite, el límite de diseño sería el de no presencia de gas. Por supuesto, dado que este criterio puede no cumplirse en muchas localizaciones, cobra interés definir otros límites de diseño, mayores que cero, los cuales aseguren que el sistema está suficientemente lleno para realizar sus funciones. Estos límites se podrán establecer en función de cálculos, pruebas en campo, experiencia operativa propia o ajena, o análisis de ingeniería; tal y como se ha realizado, por ejemplo, en el sistema de agua de servicios esenciales de C. N. Ascó, donde, sin necesidad de cálculos alternativos, se puede justificar la presencia de una gran cantidad de gas en el sistema, sin que impacte en la operabilidad del mismo, aunque en las bases de diseño no se indique ningún límite de diseño. Adicionalmente, se requiere revisar la experiencia operativa para identificar nuevos mecanismos de intrusión de gas no considerados, sucesos de intrusión de gas que hayan resultado en inoperabilidades o indisponibilidades de sistemas, sucesos de intrusión de gases

8 en otros modos distintos de la operación a potencia, sucesos de intrusión de gas en distintos sistemas y sucesos que hayan requerido de un incremento en la frecuencia de monitorización. 5 Conclusiones La hoja de ruta elaborada por ANAV para responder a la guía del NEI Rev. 1a-A, tras la definición del alcance de sistemas incluye: (1) Revisión de bases de licencia y bases de diseño de los sistemas en el alcance (2) Revisión de experiencia operativa (3) Análisis de los mecanismos de intrusión y de localizaciones críticas de diseño, con el uso de diagramas de elevaciones (4) Análisis de las consecuencias de tener gas en las aspiraciones y las descargas (5) Verificación en campo de venteos y pendientes. Estudio de localizaciones críticas tras revisión de pendientes. (6) Revisión de los procedimientos de llenado y venteo (7) Monitorización inicial para verificar efectividad de los procedimientos (8) Plan de monitorización periódica (si aplica) (9) Acciones de mejora incorporadas al programa de acciones correctivas con su planificación, incluyendo aspectos de formación De acuerdo a los criterios de la guía del NEI, el cribado inicial de sistemas ha excluido a todos los sistemas, excepto: Sistema de agua de alimentación auxiliar, (el cual ya se analizó en el ámbito del SER Rev. 1) Sistema de refrigeración de la piscina de combustible gastado Sistema de refrigeración de componentes Sistema de agua de servicios esenciales Sistema de adición de ácido bórico, incluyendo las conexiones con las bombas de carga Líneas de otros sistemas que conectan con la aspiración de las bombas de carga Sistema de refrigeración del generador diésel de emergencia habiéndose iniciado la generación de los diagramas de elevaciones de estos sistemas. La identificación de los sistemas en el alcance y el plan de acción deben transmitirse al CSN a principios de 2015, para cumplir con la instrucción técnica recibida en ANAV a principios del presente año. Todas estas tareas facilitarán el análisis y la mejora de los procedimientos de llenado y venteo, así como el establecimiento de localizaciones donde monitorizar una potencial acumulación de gas, con criterios de aceptación, si así se considera necesario. Con ello, se prevendrá de manera más eficaz los posibles incidentes relacionados con la acumulación de gas en sistemas de seguridad.