Programas de Gestión de Envejecimiento de Cables en C.N. Almaraz y C.N. Trillo. Resultados e importancia para la operación a largo plazo.

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1 Programas de Gestión de Envejecimiento de Cables en C.N. Almaraz y C.N. Trillo. Resultados e importancia para la operación a largo plazo. Belén Díaz de la Cruz (EEAA); María del Carmen Montero Díaz (EEAA); Marta Baladía Olmedo (CNAT) Empresarios Agrupados, A.I.E. (EEAA) / Centrales nucleares Almaraz Trillo (CNAT) C/ Magallanes, bdd@empre.es Resumen Los Programas de Gestión de Envejecimiento (PGE) de las centrales nucleares españolas, se encargan de vigilar, controlar y mitigar los efectos de envejecimiento y causas de degradación de elementos relacionados o relevantes para la seguridad. Mediante los PGE-29/1, PGE-29/2 y PGE-30 en las Centrales Nucleares de Almaraz (CNA) y Trillo (CNT), se inspeccionan cables y conexiones instalados en conexiones adversas. En el presente artículo se describen estos programas, su alcance, ensayos realizados durante las inspecciones y los resultados más relevantes obtenidos hasta ahora. Se resume además, la aplicación de los resultados a las tareas de mantenimiento de la central y su impacto a la hora de solicitar el permiso de la explotación a largo plazo. 1. INTRODUCCIÓN. LOS PROGRAMAS DE GESTIÓN DE ENVEJECIMIENTO. Los Programas de Gestión de Envejecimiento (PGEs) de las centrales nucleares, son programas encargados de vigilar, controlar y mitigar los efectos de envejecimiento y causas de degradación de elementos relacionados o relevantes para la seguridad. Las centrales nucleares llevan a cabo dentro de los planes de mantenimiento, numerosas pruebas, inspecciones y acciones tanto correctivas como preventivas. La metodología aplicada a través de los PGEs pretende no sólo complementar sino evaluar estas prácticas habituales de la central. Cada programa conlleva una serie de inspecciones que son incorporadas al Plan Base de Inspección del Sistema Integrado de Supervisión de las CC.NN. y que garantizan el funcionamiento sin deterioro de la seguridad de la central durante el periodo de vida de diseño original y en su caso, durante el periodo de vida extendida. Los planes toman como referencia la reglamentación estadounidense contenida en la regla 10 CFR 54 Requisitos para la renovación de la licencia de operación [1], en los que se sustenta la informe NUREG-1801 Informe genérico de lecciones aprendidas sobre envejecimiento [2] (denominado por sus siglas en inglés como GALL), incorporada en el NUREG-1800 Plan de revisión de las renovaciones de licencia de operación. El Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) ha incorporado la metodología incluida en estos documentos en su Instrucción Técnica IS-22 Sobre gestión del envejecimiento y operación a largo plazo de centrales nucleares [4]. El NUREG-1801 [2], describe diferentes programas modelo de gestión de envejecimiento (denominado por sus siglas en inglés como AMP) de las estructuras, sistemas y componentes (ESC) importantes para la seguridad y evalúa asimismo cuáles de ellos deben ampliarse de cara al proceso de renovación de licencia y a la operación a largo plazo de la central. 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 1 de 8

2 Cada programa modelo se explica con detalle a través de los siguientes diez puntos: 1. Alcance del programa. 2. Acciones preventivas. 3. Parámetros monitorizados o inspeccionados. 4. Detección de los efectos de envejecimiento. 5. Monitorización y tendencia. 6. Criterios de aceptación. 7. Acciones correctoras. 8. Proceso de confirmación. 9. Controles administrativos. 10. Experiencia operativa. Los PGEs de cables llevados a cabo en CNA y CNT, se corresponden con los siguientes AMPs: AMP XI. E1 - NUREG-1801 [2]: Material aislante para cables eléctricos y conexiones no sujeto a los requisitos de la calificación ambiental de 10 CFR Este programa se lleva a cabo en las CC.NN. de Almaraz y Trillo a través del PGE-29/1. AMP XI. E2 - NUREG-1801 [2]: Material aislante para cables eléctricos y conexiones no sujeto a los requisitos de la calificación ambiental de 10 CFR para circuitos de instrumentación. Este programa se lleva a cabo en las CC.NN. de Almaraz y Trillo a través del PGE-29/2. AMP XI. E3 - NUREG-1801 [2]: Cables inaccesibles no sujetos a los requisitos de la calificación ambiental de 10 CFR Este programa se ejecuta en las CC.NN. de Almaraz y Trillo a través del PGE PGE 29/1: VIGILANCIA DEL AISLAMIENTO DE CABLES Y CONEXIONES ELÉCTRICOS INTRODUCCIÓN AL PROGRAMA El PGE 29/1, se basa en los criterios establecidos en el capítulo XI. E1 del NUREG-1801 [2], habiéndose ampliado el alcance de acuerdo con los criterios establecidos en R.G Qualification of safety-related cables and field splices for nuclear power plants [5], RIS Environmental Qualification of low-voltage instrumentation and control cables [6] y la Guía de UNESA E13/IT Guía de Vigilancia del Estado de los Cables Eléctricos [7] añadiendo también cables sujetos a los requisitos de calificación de la norma 10 CFR Cualificación ambiental de equipos eléctricos importantes para la seguridad para centrales nucleares [8] y expuestos a condiciones ambientales adversas. Además, únicamente en CNT, como consecuencia de la experiencia operativa VGB-Nº [9], en la que se detectaron secreciones en los cables de PVC, se inspeccionan también las zonas del origen/destino de los cables de PVC. 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 2 de 8

3 Todos los cables, conexiones y cajas de la central incluidos en el programa son inspeccionados al menos una vez cada diez años, frecuencia suficiente según la norma, dado que el envejecimiento de los cables es un proceso lento. Las acciones a llevar a cabo por el PGE 29/1 comprenden los siguientes aspectos básicos: 1) Realización de un recorrido de inspección general ( walk-down ) por aquellas zonas susceptibles de presentar cables con problemas debido a las condiciones ambientales existentes, la agrupación de los cables o sus condiciones de instalación. La selección se realiza de acuerdo con las recomendaciones indicadas en la guía de UNESA E13/IT [7], el procedimiento de UNESA ES13/IT Procedimiento Técnico para la Selección de Circuitos y Definición del Programa de Vigilancia de Cables [10] y UNESA ES13/IT Procedimiento Técnico de Identificación de Parámetros Ambientales y de Servicio Críticos [11], analizándose las condiciones ambientales más desfavorables y teniéndose en cuenta la experiencia del personal de la central. Durante los recorridos, se realiza una inspección visual y se toman fotografías con cámara termográfica para detectar zonas o puntos calientes. 2) Una vez realizado el walk-down, se lleva a cabo una inspección in-situ, más detallada, de una muestra representativa de cables, conexiones y cajas, previamente seleccionada. A la hora de seleccionar esta muestra, se tienen en cuenta tanto resultados de inspecciones de años anteriores como los resultados del walk-down previo. Durante la inspección in-situ, en primer lugar se examinan los cables, las conexiones y cajas seleccionados, de forma visual y táctil comprobando si las cubiertas de los cables se hallan rigidizadas, decoloradas o con algún defecto. A continuación, se procede a realizar la medida de dureza con el equipo indenter y/o con el durómetro (método Shore A), dependiendo de las características del cable a inspeccionar. Una vez realizada la inspección, el responsable de ellas someterá a juicio de ingeniería las anomalías detectadas. Como ayuda para realizar este juicio de ingeniería tendrá los datos obtenidos en los ensayos de patrones envejecidos en laboratorio y el criterio descrito en el Informe Final Técnico del proyecto ES24/IF-01/1209 Aplicación de técnicas avanzadas de diagnosis de cables eléctricos de centrales nucleares [12]. 3) Los datos de las inspecciones se recogerán en una base de datos, de tal manera que permita ir comparando los datos obtenidos en sucesivas inspecciones realizadas sobre los mismos cables RESULTADOS Y MEJORAS LLEVADAS A CABO EN CNA Y CNT El programa PGE 29/1, se implantó en el año 2010 en CNA y CNT. Desde entonces se han llevado a cabo seis inspecciones en CNA (entre las dos Unidades) y cuatro en CNT, coincidentes con cada parada realizada en la Centrales. La aplicación de este programa ha permitido identificar, con carácter general en ambas centrales, las causas de envejecimiento que se indican a continuación: Focos de alta temperatura en las salas de Salvaguardia, donde se encuentran las válvulas de seguridad de vapor principal (túnel de vapor), que afectan, no sólo a los propios cables y conexiones de las válvulas sino a otros cables y conduits cercanos. Dado que estas condiciones ambientales no se pueden evitar y están dentro de las condiciones ambientales de diseño, se realiza un seguimiento del estado de los cables y conexiones afectados, 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 3 de 8

4 llevando a cabo las tareas de mantenimiento pertinentes cuando es necesario. Asimismo se ha programado la sustitución directa de algunos de estos cables cada determinado tiempo. Condiciones climatológicas a las que se encuentran sometidos los cables que discurren por la terraza del edificio SAMO. Para tratar de reducir esta situación, se evalúa la construcción de un tejadillo que proteja las bandejas de cables. Altas temperaturas recogidas tras arranque de los diesel en las cercanías de estos. Al igual que sucede con las salas de válvulas, la medida tomada es realizar un seguimiento del estado de los cables para observar su deterioro y llevar a cabo acciones correctoras cuando sea necesario. Las incidencias halladas a través de las inspecciones in-situ son por lo general valor de módulo indenter alto (lo que indica una rigidización del aislamiento del conductor) y pérdida de brillo o color de la cubierta. En aquellos casos en los que estas anomalías eran más acusadas, se ha procedido directamente a la sustitución del cable, mientras que en otros casos simplemente es necesario realizar un seguimiento más frecuente del estado del cable. 3. PGE-29/2: VIGILANCIA DEL AISLAMIENTO DE CABLES EN CIRCUITOS DE INSTRUMENTACIÓN DE ALTA TENSIÓN Y SEÑALES DÉBILES 3.1. INTRODUCCIÓN AL PROGRAMA El PGE 29/2 se basa en el capítulo XI.E2 del NUREG-1801 [2]. Como ya se ha explicado, la exposición de cables eléctricos y conexiones a ambientes adversos localizados causados por el calor, la radiación o la humedad puede ocasionar la reducción de la resistencia del aislamiento. La reducción de la resistencia del aislamiento causa un aumento de derivaciones entre conductores y de conductores individuales a tierra. Esta reducción es especialmente problemática para circuitos sensibles con señales de bajo nivel tales como los circuitos de monitorización de la radiación y de instrumentación nuclear, dado que una reducción de la resistencia del aislamiento puede contribuir a imprecisiones de la señal. Dentro del alcance de este programa se incluyen por tanto cables expuestos a ambientes localizados adversos utilizados en circuitos de instrumentación con señales, de alto voltaje y bajo nivel de intensidad. En este PGE, se emplean dos métodos para identificar la existencia de degradación por envejecimiento. En primer lugar, se evalúan los resultados de la calibración o las incidencias encontradas por los programas de pruebas de vigilancia (GAMAs), para identificar la existencia de degradación por envejecimiento de los cables. Si los cables forman parte de algún sistema no vigilado por ninguna GAMA, entonces se realizan pruebas eléctricas directas (Reflectometría (TDR), Medida de Resistencia Óhmica, Medida de Impedancia en función de la frecuencia ) RESULTADOS Y MEJORAS LLEVADAS A CABO EN CNA Y CNT. En el alcance de este programa para CNA, se incluyen los cables eléctricos y conexiones relacionados con los sistemas: NIS (Instrumentación nuclear externa), RM (Monitores de Radiación de Área y de Proceso) y Cámaras de flujo neutrónico. En CNT se incluyen los sistemas YX 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 4 de 8

5 (Instrumentación nuclear externa), YQ (Instrumentación nuclear interna del reactor) y Monitores medida de actividad. En ambas centrales, la totalidad de los cables incluidos en este programa son vigilados a través de las GAMAs, únicamente en un principio los cables pertenecientes al sistema de Monitores de Radiación de Área y de Proceso de CNA (sistema RM), iban a ser inspeccionados a través de medidas eléctricas, sin embargo finalmente se decidió crear una nueva GAMA para su vigilancia. Los resultados obtenidos de las GAMAS llegan directamente a mantenimiento de planta quien se encarga de realizar las revisiones y tomar las medidas pertinentes. Cuando no se cumplen los criterios de aceptación de las inspecciones se realiza una evaluación de ingeniería para asegurar que las funciones propias del sistema de cables se mantienen consistentes con las bases de licencia actuales. Tal evaluación ha de considerar la importancia de los resultados de las pruebas, el funcionamiento del componente, informar acerca del evento, el alcance del problema, las posibles causa de no cumplir con los criterios de aceptación, las acciones correctoras requeridas, y la posibilidad de reaparición. 4 PGE-30: VIGILANCIA DE CABLES DE FUERZA INACCESIBLES SOMETIDOS A CONDICIONES DE HUMEDAD 4.1. INTRODUCCIÓN AL PROGRAMA El PGE 30, desarrolla el programa modelo incluido en el capítulo XI.E3 del NUREG-1801 [2]. La mayor parte de los cables ubicados en las centrales discurren al menos en algún tramo de su recorrido por zonas de difícil o imposible acceso. A esta situación, hay que añadir otra circunstancia de importancia en las centrales nucleares, la humedad. Pese a que las centrales se ubican en zonas secas, en numerosas ocasiones los conductores circulan por zonas con acumulación de agua o de alta humedad, ya sea por causa del nivel freático, filtraciones a través de grietas en el hormigón, obstrucción de desagües Las condiciones de humedad aceleran el envejecimiento del aislamiento de los conductores. Es muy importante localizar las zonas de la planta donde se dan estas condiciones de humedad y qué conductores están sometidos a ellas, especialmente aquellos cuya tensión supera los 400V. Sólo así, se pueden llevar a cabo tareas de prevención y corrección que eviten el fallo de los cables por deterioro de su aislamiento. Dentro del alcance de este programa se incluyen cables de fuerza (si bien la norma indica cables con una tensión superior a 400V, en CNA y CNT por las condiciones de la planta se han considerado cables de tensión mayor o igual a 380V), de seguridad o importantes para la seguridad, que discurren bajo tierra o por ubicaciones inaccesibles y que están sometidos a condiciones de gran humedad durante periodos prolongados de tiempo. Asimismo se considera la Guía de UNESA E13/IT [7] y los procedimientos ES13/IT [10] y ES13/IT [11] para la definición de los aspectos prácticos de aplicación de este programa, complementando los requisitos genéricos del GALL. En este caso la frecuencia de inspección de cada cable debe de ser de al menos una vez cada seis años. Las inspecciones constan de dos fases: 1) Realización de una inspección visual ( walk-down ) de las zonas accesibles de los recorridos de aquellos cables que discurren por zanjas o canalizaciones subterráneas. Además de 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 5 de 8

6 estas inspecciones también están incluidos en los planes de mantenimiento de las centrales, inspecciones de recogidas de agua y limpieza en conductos y arquetas, así como drenajes de canalizaciones de cables. 2) Realización de ensayos eléctricos que permitan averiguar el estado general del aislamiento del cable. Estos ensayos, a diferencia de los realizados en el programa PGE-29/1 requieren el descargo previo del cable. La norma NUREG-1801 [2] propone como medidas más adecuadas la de Pérdidas Dieléctricas (Factor de disipación / Factor de potencia), Rigidez Dieléctrica a c.a., Descargas Parciales, Sobretensión, Reflectometría, Resistencia de Aislamiento e Índice de Polarización, Análisis de Resonancia (LIRA) u otros ensayos que considere el estado del arte en el momento de su realización. En CNA y CNT se emplean los siguientes ensayos: Reflectometría (TDR), Impedancia, Reactancia, Capacitancia, Resistencia, Factor de disipación, Factor de calidad, Ángulo de fase y Resistencia de aislamiento. Los cables de media tensión se someten a las siguientes medidas complementarias: Resistencia de aislamiento (ensayo EDA), Tangente δ/capacidad y Descargas parciales. Una vez realizada la inspección, el responsable de ellas someterá a juicio de ingeniería las anomalías detectadas. Como ayuda para realizar este juicio de ingeniería tendrá los datos obtenidos en los ensayos de patrones envejecidos en laboratorio. 3) Los datos de las inspecciones se recogerán en una base de datos, de tal manera que permita ir comparando los datos obtenidos en sucesivas inspecciones realizadas sobre los mismos cables RESULTADOS Y MEJORAS LLEVADAS A CABO EN CNA Y CNT. La inspección walk-down se realiza en las siguientes zonas, consideradas como zonas con condiciones potencialmente críticas para los cables: En CNA: Toma de agua de servicios esenciales, caseta de bombas de agua de circulación, zona de ósmosis inversa y 5º Generador Diésel, parque de transformación, zanja entre edificios accesibles por arquetas, edificio Tratamiento de Condensado-Exteriores EN CNT: MAE. Alimentación red exterior, arquetas y zanja de 220KV, Galerías W, Pretratamiento de agua bruta, Zanjas (ZK-S1), Alimentación a zona de captación, Parque de transformación En general, se trata de zonas a la intemperie o subterráneas donde penetra agua de lluvia que queda estancada y/o que se ven afectadas por la subida del nivel freático durante las estaciones más lluviosas. La primera medida correctora llevada a cabo cuando se encuentra agua estancada durante la inspección es el drenaje de la zona. Además se programan medidas preventivas como limpieza de desagües, sellado de arquetas, realización de drenajes frecuentes En general los ensayos in-situ realizados dentro de este programa devuelven valores aceptables, lo que demuestra un buen estado de los cables. En los pocos casos en los que se han hallado resultados anómalos (derivación a tierra o resistencia de aislamiento baja) se ha procedido a la revisión del cable por parte de mantenimiento de planta, quien ha llevado a cabo las acciones correctoras oportunas. 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 6 de 8

7 5. IMPORTANCIA DE LOS PGES 29/1, 29/2 Y 30 PARA LA OPERACIÓN A LARGO PLAZO DE CNA Y CNT. El CSN aprobó en 2004 el documento Condiciones para la operación a largo plazo de las centrales nucleares y más tarde, en 2009 la instrucción técnica IS-22 Sobre gestión del envejecimiento y operación a largo plazo de centrales nucleares [4]. Según estos documentos, para explotar una central nuclear más allá de su periodo de vida de diseño es necesario que quede demostrado el control del fenómeno del envejecimiento de la central, de forma que su seguridad quede garantizada. El seguimiento y control del envejecimiento, se realiza a través del Plan de Gestión de Vida. A la hora de solicitar la operación a largo plazo, las centrales deben remitir al CSN el Plan Integrado de Evaluación y Gestión del Envejecimiento (PIEGE), constituido por el Plan de Gestión de Vida, que incluirá tanto los Programas de Gestión de Envejecimiento aplicados durante el periodo de vida de diseño de la planta como los específicos para el periodo de explotación a largo plazo, y por los Análisis de Envejecimiento en Función del Tiempo (AEFTs). El Plan de Gestión de Vida, se realimenta con los informes de seguimiento que se realizan de los PGEs 29/1, 29/2 y 30, en los que se evalúan las actividades realizadas, experiencias operativas internas y externas, y se identifican propuestas de mejora en caso de ser necesario. Con esto se asegura que el envejecimiento de los cables de las centrales está adecuadamente gestionado y vigilado por las prácticas habituales de inspección, control de parámetros y mantenimiento, y que no pondrá en jaque la seguridad de la central antes del fin de su vida extendida. REFERENCIAS. [1] 10 CFR 54 Requisitos para la renovación de la licencia de operación. [2] NUREG-1801 Informe genérico de lecciones aprendidas sobre envejecimiento, Rev. 2. [3] NUREG-1800 Plan de revisión de las renovaciones de licencia de operación. [4] IS-22 Sobre gestión del envejecimiento y operación a largo plazo de centrales nucleares. [5] R.G Qualification of safety-related cables and field splices for nuclear power plants. [6] RIS Environmental Qualification of low-voltage instrumentation and control cables. [7] Guía de UNESA E13/IT Guía de Vigilancia del Estado de los Cables Eléctricos [8] 10 CFR Cualificación ambiental de equipos eléctricos importantes para la seguridad para centrales nucleares [9] Experiencia Operativa VGB-Nº , ocurrida en la Central de Unterwese la primavera del [10] UNESA ES13/IT Procedimiento Técnico para la Selección de Circuitos y Definición del Programa de Vigilancia de Cables [11] UNESA ES13/IT Procedimiento Técnico de Identificación de Parámetros Ambientales y de Servicio Críticos [12] ES24/IF-01/1209 Aplicación de técnicas avanzadas de diagnosis de cables eléctricos de centrales nucleares 42 Reunión Anual de la SNE, septiembre 2016 Página 7 de 8

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