Olkiluodon ydinvoimalaitoksen voimalaitosjäteluolan ja käytetyn polttoaineen välivaraston UPS-järjestelmien uusinta
Vähämäki, Tuomas (2015)
2015
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-08-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201506171430
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201506171430
Tiivistelmä
Teollisuuden Voima Oyj:n Olkiluodon ydinvoimalaitos pyritään pitämään jatkuvasti uutta vastaavassa kunnossa. Olkiluodon ydinvoimalaitoksen keskeisiä ydinlaitoksia ovat ydinvoimalaitosyksiköt Olkiluoto 1 ja 2, rakenteilla oleva ydinvoimalaitosyksikkö Olkiluoto 3, sekä käytetyn polttoaineen välivarasto ja voimalaitosjäteluola. Olkiluoto 3 lukuun ottamatta kaikki ydinlaitokset ovat olleet pääosin käytössä 80-luvulta saakka. Laitosten pitäminen uutta vastaavassa kunnossa vaatii jatkuvaa työtä, sekä järjestelmä- ja laiteuusintoja.
Tässä työssä keskitytään voimalaitosjäteluolan UPS-järjestelmän ja käytetyn polttoaineen välivaraston vaihtosuuntaajan uusintaan. Voimalaitosjäteluolan UPS-järjestelmä varmistaa luolan varavalaistuksen, telejärjestelmien, sekä automaatiojärjestelmien sähkönsyöttöä. Käytetyn polttoaineen välivaraston vaihtosuuntaaja saa sähkösyöttönsä akkuvarmennetusta tasasähköjärjestelmästä. Vaihtosuuntaaja syöttää varmennettua vaihtosähkökiskoa, jonka kuormia ovat esimerkiksi säteilynmittaus-, automaatio- ja telejärjestelmät.
Työssä käydään läpi UPS-järjestelmissä käytettyjen staattisten tasa- ja vaihtosuuntaajien rakenne ja toimintaperiaate. UPS:in energiavarastona käytetään pääsääntöisesti lyijyakkuja, joiden rakenne ja toimintaperiaate käydään läpi tässä työssä. Työssä käydään myös lyhyesti läpi polttokennon toimintaa, koska polttokennot ovat yleistyneet varmennettujen sähköjärjestelmien energialähteenä erityisesti tietoliikennesovelluksissa. Olkiluodossa on käytetty pyöriviä vaihtosuuntaajia, jotka perustuvat tasavirtamoottorin ja vaihtovirtageneraattorin yhdistelmään. Tällaiset harvinaiset UPS-ratkaisut voivat osoittautua tarpeellisiksi tulevaisuudessa, jos ydinlaitosten rinnakkaisilta UPS-järjestelmiltä vaaditaan laajempaa erilaisuusperiaatteen soveltamista.
Tämän työn aikana kerättiin käytössä olevien UPS-laitteiden tiedot, joiden perusteella laadittiin vaatimusmäärittelyt uusille laitteille. Vaatimusmäärittelyn pohjalta laitetoimittajille lähetettiin tarjouspyynnöt. Erityisesti käytetyn polttoaineen välivaraston vaihtosuuntaajan ominaisuuksiin kiinnitettiin huomiota, koska vaihtosuuntaaja on Säteilyturvakeskuksen ydinvoimalaitosohjeiden mukaisesti luokiteltu turvallisuusluokkaan 3. Suomessa kaikki ydinturvallisuusluokitellut laitteet on kelpoistettava Säteilyturvakeskuksen asettamien vaatimusten mukaisesti.
Tässä työssä keskitytään voimalaitosjäteluolan UPS-järjestelmän ja käytetyn polttoaineen välivaraston vaihtosuuntaajan uusintaan. Voimalaitosjäteluolan UPS-järjestelmä varmistaa luolan varavalaistuksen, telejärjestelmien, sekä automaatiojärjestelmien sähkönsyöttöä. Käytetyn polttoaineen välivaraston vaihtosuuntaaja saa sähkösyöttönsä akkuvarmennetusta tasasähköjärjestelmästä. Vaihtosuuntaaja syöttää varmennettua vaihtosähkökiskoa, jonka kuormia ovat esimerkiksi säteilynmittaus-, automaatio- ja telejärjestelmät.
Työssä käydään läpi UPS-järjestelmissä käytettyjen staattisten tasa- ja vaihtosuuntaajien rakenne ja toimintaperiaate. UPS:in energiavarastona käytetään pääsääntöisesti lyijyakkuja, joiden rakenne ja toimintaperiaate käydään läpi tässä työssä. Työssä käydään myös lyhyesti läpi polttokennon toimintaa, koska polttokennot ovat yleistyneet varmennettujen sähköjärjestelmien energialähteenä erityisesti tietoliikennesovelluksissa. Olkiluodossa on käytetty pyöriviä vaihtosuuntaajia, jotka perustuvat tasavirtamoottorin ja vaihtovirtageneraattorin yhdistelmään. Tällaiset harvinaiset UPS-ratkaisut voivat osoittautua tarpeellisiksi tulevaisuudessa, jos ydinlaitosten rinnakkaisilta UPS-järjestelmiltä vaaditaan laajempaa erilaisuusperiaatteen soveltamista.
Tämän työn aikana kerättiin käytössä olevien UPS-laitteiden tiedot, joiden perusteella laadittiin vaatimusmäärittelyt uusille laitteille. Vaatimusmäärittelyn pohjalta laitetoimittajille lähetettiin tarjouspyynnöt. Erityisesti käytetyn polttoaineen välivaraston vaihtosuuntaajan ominaisuuksiin kiinnitettiin huomiota, koska vaihtosuuntaaja on Säteilyturvakeskuksen ydinvoimalaitosohjeiden mukaisesti luokiteltu turvallisuusluokkaan 3. Suomessa kaikki ydinturvallisuusluokitellut laitteet on kelpoistettava Säteilyturvakeskuksen asettamien vaatimusten mukaisesti.