Ydinvoimalaitosten yksisuuntaventtiilien kunnonvalvonta

Abstract

Yksisuuntaventtiili on yleinen komponentti ydinvoimalaitostekniikassa. Suuren määränsä vuoksi yksisuuntaventtiilien kunnonvalvonnalla on suuri merkitys kunnossapidon kannalta. Usein venttiilin luotettavalla toiminnalla on myös merkitystä turvallisuuden kannalta. Yksisuuntaventtiileiden käytön aikaisella kunnonvalvonnalla voidaan saavuttaa taloudellisia hyötyjä ja parantaa turvallisuutta. Tässä työssä on kirjallisuuden pohjalta tutkittu kolmen menetelmän käyttöä yksisuuntaventtiilin kunnonvalvontaan. Koska venttiilit ovat tyyppihyväksyttyjä rakenteita, joiden rakenteeseen ei saa puuttua ilman uutta hyväksyntää, on tarkasteltavaksi valittu nimenomaan menetelmiä, joita voidaan käyttää ilman venttiilin rakenteen muuttamista.

Työssä on esitetty taustatietoa yksisuuntaventtiilien rakenteesta ja vikaantumismekanismeista. Työssä on kirjallisten lähteiden perusteella tarkasteltu kolmea menetelmää: Akustinen emissio, Ultraääni ja Sähkömagneettisen kentän havainnointiin perustuvat menetelmät. Menetelmien soveltuvuutta on arvioitu perustuen kirjallisuudessa esitettyihin johtopäätöksiin ja lisäksi on vertailtu eri menetelmillä saatavia hyötyjä suhteessa venttiilien tyypillisiin vikaantumistapoihin.

Työn tuloksina on arvioitu menetelmillä saatavia hyötyjä eri vikaantumistapojen suhteen. Tuloksena voidaan pitää myös tietoa siitä, että valittaessa oikeaa mittaustapaa, on tärkeää kyetä arvioimaan venttiilin mahdollisia vikaantumistapoja. Kaikilla menetelmillä voidaan saavuttaa hyötyjä ja eri menetelmillä saatavat hyödyt eroavat toisistaan. Akustinen emissio soveltuu erityisesti venttiilin mahdollisen vuotamisen valvontaan. Ultraäänen etu on siitä saatava tieto venttiilin rakenteen kunnosta ja esimerkiksi vierasesineiden havaitseminen. Sähkömagneettisilla menetelmillä voidaan saada helposti tulkittavissa olevaa tietoa venttiilin asennosta.

The check valve is a common component in nuclear power plants. Because of their large amount there is large interest from the condition monitoring and safety point of view. Condition monitoring can be cost effective and could increase safety.

This thesis presents three condition monitoring methods. Check valve needs a specific approval in nuclear power plants. Therefore, they must be monitored without modifying the valve structure.

Check valve structures, typical failures and condition monitoring methods are studied from literature. There are three significant monitoring methods: acoustic emission, ultrasonic and electromagnetic method. Each method has their weaknesses and strengths detecting different failures on different check valve types.

This thesis evaluates the benefits of the methods regarding various failure types. It is also important to understand the check valve’s failure mechanisms while choosing the proper monitoring method. All three methods are useful, but each method have their specific strengths. Acoustic emission is most suitable for leak detection. Ultrasonic method provides useful information about the condition of the valve structure. It can also be used to detect foreign objects. Electromagnetic method is suitable for detecting the position of the valve.