Pätevöinnin ja riskitietoisen määräaikaistarkastusohjelman välinen yhteys
Salenius, Elina (2013)
Salenius, Elina
2013
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-12-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201312201530
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201312201530
Tiivistelmä
Tämän työn tarkoituksena on tehdä katsaus suomalaisten ydinvoimaloiden määräaikaistarkastuksiin ja niiden luotettavuuteen. Tavoitteena on määrittää, miten luotettavasti määräaikaistarkastuksissa havaitaan eri vikakokoja. Määräaikaistarkastuskohteet ovat painelaitteita, joista tässä diplomityössä keskitytään primääripiirin putkistoihin ja niissä olevien päittäishitsien tarkastukseen. Ainetta rikkomattomista aineenkoetusmenetelmistä (Nondestructive Testing, NDT) päähuomio on kiinnitetty ultraäänitarkastukseen. On ydinturvallisuuden kannalta tärkeää, että määräaikaistarkastukset on kohdistettu oikein ja tarkastuksilla havaitaan ajoissa mahdolliset viat.
Tarkastusten luotettavuus ydinvoimaloissa varmistetaan kvalitatiivisella pätevöintimenettelyllä. Teknistä perustelua ja käytännön kokeita yhdistelemällä annetaan lausunto tarkastusjärjestelmän kyvystä saavuttaa hyvä suorituskyky määräaikaistarkastuksessa. Määräaikaistarkastusten luotettavuuden kvantitatiivisesta mittaamisesta ollaan yhä enemmän kiinnostuneita. Ilmailuteollisuudessa on ollut pitkään käytössä NDT:n luotettavuuden mittaamisen työkaluna vikojen havaitsemisen todennäköisyyden (Probability of Detection, POD) määritelmä ja sen laskentamenetelmät. Jos vikakoon havaitsemisen todennäköisyys tunnettaisiin ydinvoimalan määräaikaistarkastuskohteessa, voitaisiin tietoa käyttää hyödyksi laskettaessa putkistomurtuman todennäköisyyttä. Murtumisen todennäköisyyden ja seurausvaikutusten tulo määrittää kvantitatiivisesti riskin, jonka perusteella määräaikaistarkastuksia voi kohdentaa riskitietoisesti.
Ydinvoimalaitosympäristössä vikojen havaitsemisen todennäköisyyden tilastollisesti tarkka määritys on osoittautunut haasteelliseksi. Laskentaa varten saatavilla oleva aineisto koostuu pätevöinnin käytännön kokeista. Pätevöintiaineisto ei sisällä määrältään ja laadultaan riittävästi vikoja. Tiedossa on kuitenkin vaadittava suorituskyky, joka tarkastajan pitää saavuttaa vikoja tarkastaessaan. Jos tarkastajan suorituskyky ei ole tarpeeksi hyvä, hän ei saa tehdä määräaikaistarkastuksia ydinvoimalaitokselle. Diplomityössä käytetään tutkimusmenetelmänä Qualification Helper -laskentatyökalua, jonka avulla voidaan kvantifioida pätevöintiä. Työkalun avulla voi määrittää luottamusvälin alaraja havaitsemisen todennäköisyydelle eri pätevöinneissä, eli voidaan määrittää millainen vian havaitsemisen todennäköisyys pätevöinnillä voidaan vähintään osoittaa. Alarajakäyrä on suorituskyky, jonka omaava tarkastaja ei erittäin todennäköisesti pääsisi pätevöintikokeesta läpi. Tulokset esitetään porrasfunktiona, jossa havaitsemisen todennäköisyys on määritetty havaitsemistavoitteen suuruisille ja sitä suuremmille vioille. Aineistona on käytetty käynnissä olevien ydinvoimalaitosten primääripiirin putkistojen ja Olkiluoto 3 paineistimen yhdyslinjan päittäishitsien tarkastusten pätevöintejä. Käyrä muodostetaan pelkkien sokkokokeiden perusteella, joten avoimet kokeet ja tekninen perustelu nostavat lopullista havaitsemisen todennäköisyyttä suuremmaksi.
Tarkastusten luotettavuus ydinvoimaloissa varmistetaan kvalitatiivisella pätevöintimenettelyllä. Teknistä perustelua ja käytännön kokeita yhdistelemällä annetaan lausunto tarkastusjärjestelmän kyvystä saavuttaa hyvä suorituskyky määräaikaistarkastuksessa. Määräaikaistarkastusten luotettavuuden kvantitatiivisesta mittaamisesta ollaan yhä enemmän kiinnostuneita. Ilmailuteollisuudessa on ollut pitkään käytössä NDT:n luotettavuuden mittaamisen työkaluna vikojen havaitsemisen todennäköisyyden (Probability of Detection, POD) määritelmä ja sen laskentamenetelmät. Jos vikakoon havaitsemisen todennäköisyys tunnettaisiin ydinvoimalan määräaikaistarkastuskohteessa, voitaisiin tietoa käyttää hyödyksi laskettaessa putkistomurtuman todennäköisyyttä. Murtumisen todennäköisyyden ja seurausvaikutusten tulo määrittää kvantitatiivisesti riskin, jonka perusteella määräaikaistarkastuksia voi kohdentaa riskitietoisesti.
Ydinvoimalaitosympäristössä vikojen havaitsemisen todennäköisyyden tilastollisesti tarkka määritys on osoittautunut haasteelliseksi. Laskentaa varten saatavilla oleva aineisto koostuu pätevöinnin käytännön kokeista. Pätevöintiaineisto ei sisällä määrältään ja laadultaan riittävästi vikoja. Tiedossa on kuitenkin vaadittava suorituskyky, joka tarkastajan pitää saavuttaa vikoja tarkastaessaan. Jos tarkastajan suorituskyky ei ole tarpeeksi hyvä, hän ei saa tehdä määräaikaistarkastuksia ydinvoimalaitokselle. Diplomityössä käytetään tutkimusmenetelmänä Qualification Helper -laskentatyökalua, jonka avulla voidaan kvantifioida pätevöintiä. Työkalun avulla voi määrittää luottamusvälin alaraja havaitsemisen todennäköisyydelle eri pätevöinneissä, eli voidaan määrittää millainen vian havaitsemisen todennäköisyys pätevöinnillä voidaan vähintään osoittaa. Alarajakäyrä on suorituskyky, jonka omaava tarkastaja ei erittäin todennäköisesti pääsisi pätevöintikokeesta läpi. Tulokset esitetään porrasfunktiona, jossa havaitsemisen todennäköisyys on määritetty havaitsemistavoitteen suuruisille ja sitä suuremmille vioille. Aineistona on käytetty käynnissä olevien ydinvoimalaitosten primääripiirin putkistojen ja Olkiluoto 3 paineistimen yhdyslinjan päittäishitsien tarkastusten pätevöintejä. Käyrä muodostetaan pelkkien sokkokokeiden perusteella, joten avoimet kokeet ja tekninen perustelu nostavat lopullista havaitsemisen todennäköisyyttä suuremmaksi.