W obliczu planów budowy elektrowni atomowej w Polsce warto zapoznać się z wytycznymi dotyczącymi stosowanych przy tej budowie materiałów.
Z artykułu dowiesz się:
- jakie regulacje i normy powinna spełniać stal do zastosowań jądrowych;
- jakie różnice regulacyjne występują w przepisach amerykańskich i francuskich;
- na co powinni zwrócić uwagę dostawcy stali do takich zastosowań.
Znowelizowany Program Polskiej Energetyki Jądrowej (PPEJ) zakłada budowę w Polsce kilku bloków energetycznych o łącznej mocy od 6 do 9 GWe w okresie do 2043 roku, przy czym uruchomienie pierwszego bloku elektrowni jądrowej pierwotnie planowano na rok 2033 [1], ale już wiadomo, iż w wyniku różnego rodzaju opóźnień termin zakończenia budowy przesuwa się co najmniej o dwa lata. Pierwsza wielkoskalowa elektrownia jądrowa z trzema blokami powstanie na Pomorzu i będzie oparta o technologie amerykańskiej firmy Westinghouse z reaktorem wodnym ciśnieniowym typu AP1000, zaś budowa będzie realizowana przez konsorcjum firm Westinghouse i Bechtel. Prace przygotowawcze na terenie budowy już trwają, a konsorcjanci przystąpili do tworzenia łańcucha dostaw, w tym wśród dostawców lokalnych.
Moc budowanej na pomorzu elektrowni wyniesie pomiędzy 3 a 4 GWe, więc do planowanych przez PPEJ 6-9 GWe jeszcze sporo brakuje, co sugerowałoby, iż ciągle istnieje możliwość budowy w Polsce innych reaktorów typu PWR (ang. pressurized water reactor) o mocy 1000-1650 MW netto, w tym koreańskiego reaktora APR-1400 firmy KHNP lub francuskiego EPR firmy EDF.
Przepisy ASME
Projekt elektrowni jądrowej z reaktorem AP1000 powstał wiele lat temu i uzyskał licencję w USA, a zatem bazuje na regulacjach i przepisach amerykańskich. Skutkuje to tym, iż wymagania dotyczące stali stosowanych podczas produkcji urządzeń ciśnieniowych oraz rurociągów wyspy jądrowej związanych z bezpieczeństwem jądrowym, jak również stali do wykonania powiązanych z nimi konstrukcji wsporczych i modułowych, są ujęte w odpowiednich sekcjach przepisów ASME B&PVC (ang. American Society of Mechanical Engineers Boiler and Pressure Vessel Code) oraz normach ASTM (ang. American Society for Testing and Materials).
Przepisy ASME są również w dużej mierze stosowane w projekcie koreańskim z reaktorem APR-1400. Z kolei projekt francuski z reaktorem EPR bazuje na przepisach AFCEN (fr. Association Française pour les règles de Conception, de construction et de surveillance en exploitation des matériels des Chaudières Electro Nucléaires, co w języku angielskim brzmi jako: French Association for the rules governing the Design, Construction and Operating Supervision of the Equipment Items for Electro Nuclear Boilers), które odwołują się do wymagań odpowiednich sekcji tych przepisów oraz norm typu EN lub EN ISO.
W dalszej części artykułu zestawiono więc wymagania techniczne i jakościowe zarówno według „jądrowych” przepisów amerykańskich, jak i francuskich, a także przytoczono niektóre gatunki stali stosowane przez poszczególnych dostawców technologii jądrowych.
Stale na urządzenia obiegu pierwotnego
Do urządzeń obiegu pierwotnego, niezależnie od technologii, zawsze zaliczany jest zbiornik reaktora jądrowego (ang. reactor vessel), a w zależności od rodzaju reaktora także: wytwornica pary (ang. steam generator), stabilizator ciśnienia (ang. pressurizer), główne rurociągi oraz główna pompa (rys. 1). Są to najważniejsze elementy obiegu pierwotnego decydujące o długotrwałej i niezawodnej pracy elektrowni jądrowej, a zatem wymagania do materiałów podstawowych, z których są wykonywane, są ujęte w specjalnych rozdziałach przepisów ASME i AFCEN, tj. ASME Section III [2] oraz AFCEN RCC-M [3]. W przypadku przepisów ASME jest to rozdział ASME Section III, Division 1 – Subsection NB „Class 1 Components”, NB-2000 „Material”, natomiast w przypadku przepisów RCC-M jest to Section I „Nuclear Island Components”, Subsection B „Class 1 Components”, rozdział B 2000 – Materials.
Struktura przepisów ASME Section III oraz RCC-M z jednej strony jest zbliżona, ale z drugiej widać występowanie sporych różnic.
W przypadku przepisów ASME rozdział NB-2000 zawiera następujące podrozdziały:
- NB-2100 General Requirements for Material
- NB-2200 Material Test Coupons and Specimens for Ferritic Steel Material
- NB-2210 Heat Treatment Requirements
- NB-2220 Procedure for Obtaining Test Coupons and Specimens for Quenched and Tempered Material
- NB-2300 Fracture Toughness Requirements for Material
- NB-2310 Material to Be Impact Tested
- NB-2320 Impact Test Procedures
- NB-2330 Test Requirements and Acceptance Standards
- NB-2340 Number of Impact Tests Required
- NB-2350 Retests
- NB-2360 Calibration of Instruments and Equipment
- NB-2400 Welding Materials
- NB-2410 General Requirements
- NB-2420 Required Tests
- NB-2430 Weld Metal Test
- NB-2440 Storage and Handling of Welding Material
- NB-2500 Examination and Repair of Pressure-Retaining Material
- NB-2600 Material Organizations’ Quality System Programs
- NB-2700 Dimensional Standards.
