Dne 12. března 2011 došlo v jaderné elektrárně Fukušima II k vážné havárii, která významným způsobem ovlivnila konstrukci, výstavbu i provoz jaderných elektráren na celém světě. Jaderná elektrárna Fukušima II byla vybudována v letech 1976–1986 a obsahuje 4 bloky, každý o výkonu 1100 MW. 11. března 2011 zasáhlo východní pobřeží Japonska zemětřesení o síle 9,0 Richterovy stupnice. Následné tsunami s vlnami vysokými až 38 metrů způsobilo obrovské škody. V elektrárně Fukušima II byly zaplaveny nouzové dieselgenerátory, zajišťující chlazení reaktorů při rozpadu veřejné sítě. Následkem toho došlo ve dnech 12.–15. března postupně k havárii na 1., 2. a 4. bloku, kde vlivem přehřátí vybuchl nahromaděný vodík. Hned po této události nařídila Mezinárodní organizace pro atomovou energii provedení zátěžových zkoušek (stress testů) všech provozovaných jaderných elektráren. V České republice tyto testy proběhly již v roce 2011 a jejich výsledky jsou obsaženy v Národní zprávě o zátěžových zkouškách jaderných elektráren. V rámci Evropské unie byla vytvořena Vysoká skupina zástupců evropských dozorů nad jadernou bezpečností (ENSREG), která v roce 2012 na základě výsledků zátěžových testů uložila jednotlivým státům EU zpracovat tzv. „Národní akční plány k posílení jaderné bezpečnosti“. Národní akční plán pro Českou republiku zpracoval Státní úřad pro jadernou bezpečnost a k 31. prosince 2012 jej předal Evropské komisi. Národní akční plán (NAcP) posílení jaderné bezpečnosti jaderných zařízení v České republice ukládá (mimo jiná opatření) instalaci záložních dieselgenerátorů pro případ úplné ztráty elektrického napájení. Na tomto místě je třeba říci, že zabezpečené napájení jaderných elektráren před rokem 2011 nebylo v žádném případě podceňováno. Každý reaktorový blok je vybaven (v případě výpadku obou linek veřejné sítě) třemi nouzovými dieselgenerátory, přičemž pro bezpečný provoz stačí jeden (redundance 1 + 2). K nouzovému napájení lze použít blízkou vodní elektrárnu. Ani toto několikanásobné jištění nebylo shledáno dostačujícím. Kontrolní orgány zejména poukazovaly na potřebu externího zdroje stlačeného vzduchu při startování nouzových dieselgenerátorů, a také jejich umístění v bezprostřední blízkosti reaktorové budovy a těsnou návaznost na její elektroinstalaci. Cílem tedy bylo zajištění alternativních zdrojů při ztrátě všech projektových zdrojů napájení elektrárny doplněním nové náhradní sítě a nových zdrojů střídavého napájení v souladu s technickými požadavky JE. Řešením je instalace autonomního zdroje, který je pro zvýšení své odolnosti maximálně vzdálen od stávajících havarijních zdrojů i od napojení na vnější síť. Výkon je dostatečný pro spuštění a napájení definované sestavy spotřebičů. Parametry a stupeň odolnosti tohoto zdroje zajistí dlouhodobou provozuschopnost vybraných spotřebičů v rozsahu potřebném pro zabránění eskalace ztráty napájení bloku primárního okruhu do těžké havárie. Dieselgener átorov á stanice BS1® (Blackout Station ) Všechny uvedené požadavky Národního akčního plánu splňuje dieselgenerátorová stanice BS1®, kterou vyvinula a dodala společnost Zeppelin CZ s. r. o. Dieselgenerátorová stanice BS1® je koncipována jako mobilní nadzemní elektrické zdrojové soustrojí, které po osazení na základy v místě určeném pro provoz splňuje technické i bezpečnostní požadavky. Základním prvkem BS1® je dieselgenerátor osazený robustním dieselovým motorem Caterpillar C175-20 se synchronním generátorem 6300 V/4000 kVA. Hmotnost celé stanice BS1® je cca 190 tun. Pro zajištění mobility a snadné instalace je dieselgenerátorová stanice BS1® instalována v pěti speciálních kontejnerech. Účelem vlastních kontejnerů je ochránit a zabezpečit – funkčně zcela soběstačným a nezávislým způsobem – vnitřní technologii dieselgenerátorové stanice proti extrémním vnějším vlivům (seismicita, ostatní vnější extrémní vlivy přírodního původu, letící předměty generované účinky větru nebo tornádem, účinky vnějších vlivů vyvolaných činností člověka v místě instalace, jakož i kombinaci uvedených vlivů). Do sestavy technologických zodolněných kontejnerů je provedena zástavba kompletní stanice BS1® včetně veškerého příslušenství a pomocných systémů. Parametry a konstrukční řešení kontejnerů zaručují dlouhodobou provozuschopnost a odolnost proti extrémním vnějším vlivům. Sestava kontejnerů obsahuje: » zdrojový kontejner s dieselgenerátorem, včetně výfukového potrubí a tlumiče výfuku » kontejner chladicího systému » technologický kontejner (NN a VN rozvodna, palivový systém) » dva ochranné kryty proti extrémním vlivům na straně sání a výtlaku chladicího vzduchu. Dieselgenerátorová stanice BS1® může pracovat naprázdno, do ostrovní sítě ( stanice plní svou hlavní bezpečnostní funkci), paralelně se sítí nebo v klidu (horká rezerva). Systém chlazení a dod ávky paliva BS1® Dieselgenerátorová stanice BS1® je vybavena dvěma chladicími okruhy – okruhem chlazení motoru a okruhem chlazení plnicího vzduchu (AC). Oba okruhy jsou oddělené, vybavené výměníky kapalina/vzduch s nuceným prouděním vzduchu a jsou umístěny v chladicím kontejneru. Chladicí vzduch je nasáván čelní stěnou kontejneru čtyřmi nezávislými ventilátorovými jednotkami (redundance 3 + 1). Provozní nádrž motorové nafty o jmenovitém objemu 7 m3 je umístěna v technologickém kontejneru v části pro palivové hospodářství a vystačí pro cca 10 hodin provozu při jmenovitém výkonu. Elektrick á část BS1® Elektrická instalace dieselgenerátorové stanice BS1® má tři napěťové hladiny: » startovací obvody 24 V – soustava čtyř elektrických startérů a dvou bateriových skupin » obvody NN, za normálního provozního stavu napájené z vnitřní sítě elektrárny, v případě blackoutu napájené z generátoru, transformátoru 6 / 0,38 kV a rozvaděče vlastní spotřeby. Transformátor je suchý, zalévaný ve vnitřním provedení, se seismickou odolností. Rozvaděč fázování je určen pro napájení nedůležitých obvodů v BS1® . Dále je určen pro fázování DG na síť při testech se zátěží, ovládání nedůležitých čerpadel, měření teplot ložisek, hladiny a teploty paliva a výstup některých veličin na velín. » obvody VN – základní napájecí bod zabezpečených spotřebičů bloku v napěťové soustavě 6 kV IT; Při návrhu elektrické části dieselgenerátorové stanice BS1® byl v maximální možné míře uplatněn požadavek zadavatele na jednoduchost řešení, s minimem elektronických, případně procesorových komponent. Hlavní část rozvaděče je řešena reléovou technologií, otáčky ventilátorů se neřídí frekvenčními měniči, ale přepínáním vinutí atd. Provozní spolehlivost Spolehlivostní analýza dieselgenerátorových stanic BS1® byla zpracována na základě podkladů Zadávací dokumentace, metodiky Zeppelin CZ vyvinuté ve spolupráci s matematickým ateliérem InSophy při spolehlivostní analýze energocentra NZ2®, statistik poruchovosti klíčových komponent z více než 3000 provozovaných záložních zdrojů a motorů Caterpillar v letech 1991–2013 a podkladů dodavatelů subdodávek. Do spolehlivostní analýzy byly zahrnuty všechny dosud známé informace o jednotlivých komponentech a způsobech jejich provozu. Požadavek na spolehlivost startu na vyžádání a převzetí zátěže 99 % byl překročen na výslednou hodnotu 99,909 % Vysoké spolehlivosti DGS lze dosáhnout výběrem nejkvalitnějších komponentů, ale tento postup má svá omezení. Vyšší stupeň spolehlivosti lze dosáhnout redundancí kritických prvků. V neposlední řadě je nezbytnou součástí spolehlivostního programu kvalitní a pravidelná diagnostika. Závěr Dieselgenerátorové stanice BS1® byly instalovány v roce 2014 na jaderných elektrárnách společnosti ČEZ a. s. v Temelíně a Dukovanech. V každé elektrárně jsou instalovány dva kusy BS1® a od 1. 1. 2015 jsou v rutinním provozu. Vývoj a výroba dieselgenerátorových stanic BS1® byl jedním z nenáročnějších projektů, který společnost Zeppelin CZ za více než dvacet let existence řešila. Nejen z hlediska technických parametrů, provozní spolehlivosti, seismické, klimatické a EMC odolnosti a odolnosti proti extrémním vnějším vlivům, ale také množstvím předpisů, norem a zákonů, které je třeba při dodávkách pro tak náročného zákazníka, jakým je provozovatel jaderné elektrárny, bezpodmínečně dodržet. Ing. Karel Kuchta, CSc. Zeppelin CZ s. r. o. Divize Energetické systémy
