Ve finské JE Loviisa bude prohlížet a čistit parogenerátory speciální robot

Speciální robot pro účely inspekcí a čištění jaderných zařízení byl vyvinut finskou univerzitou aplikovaných věd (JAMK) a společností Fortum. Dálkově ovládaný robot může významně zvýšit bezpečnost práce a snížit obdržené dávky pracovníků během kontroly a údržby parogenerátorů. 

Kontrola a čištění parogenerátorů na jaderné elektrárně Loviisa probíhá každé čtyři roky a jsou plně zajištěny manuální činností pracovníků elektrárny. Tyto práce jsou prováděny v nebezpečném prostředí, které zahrnuje bezpečnostní rizika. Relativně vysoké dávky záření uvnitř parogenerátorů ještě komplikují práce při jejich údržbě.

"Začali jsme pracovat na projektu analýzy možných alternativ čištění a kontroly parogenerátorů. Bohužel však žádná existující varianta nebyla dostatečně vhodná pro tyto účely. Rozhodli jsme se tedy zahájit spolupráci s univerzitou JAMK při vývoji robota, který by dokázal provádět inspekci parogenerátorů," sdělil Ville Lestinen, manažer vývoje ve společnosti Fortum

Testování speciálního dálkově ovládaného robota pro čištění a kontroly parogenerátorů na jaderné elektrárně Loviisa v univerzitním plaveckém bazénu. Zdroj: Fortum / JAMK

Návrh, vývoj a výroba testovacího zařízení byly provedeny univerzitou JAMK v Jyväskylä. Společnost Fortum vedla projekt a zajistila odborné znalosti a zkušenosti z oblasti čištění a kontroly parogenerátorů. Návrh zařízení začal již v roce 2019 a vybavení bylo poprvé testováno již v září 2020 při roční odstávce prvního bloku jaderné elektrárny Loviisa.

"Po dlouhém rozmýšlení jsme se rozhodli pro vývoji robotického plavidla, které bude disponovat potřebným vybavením pro údržbu. Komplexní struktura zařízení a vysoké požadavky na bezpečnost významně zvýšily komplikovanost celého projektu," sdělil Jaakko Oksanen, projektový manažer pracující na univerzitě JAMK.

Během projektování byly provedeny určité změny struktury, které byly založeny na výsledcích provedených testů v plaveckém bazénu Jyväskylä. Cíle a požadavky nastavené společností Fortum byly v plné míře splněny díky optimalizaci jak materiálů, tak také vybavení robota. Po provedených testech v prostředí plaveckého bazénu bylo plavidlo použito na jaderné elektrárně Loviisa.

"Snímky horní části parogenerátoru byly velice úspěšné a kontrola stavu struktur proběhla také v pořádku. Řídicí systémy plavidla pracovaly přesně podle očekávání a bylo snadné jej manévrovat na požadované místo. V další fázi vývoje zařízení bude kladen důraz na optimalizaci tvaru zařízení a zlepšení schopnosti obeplout složité struktury uvnitř parogenerátoru," dodal Ville Lestinen.

Vývoj robota neustále pokračuje, aby byl nový model připraven na kontrolu parogenerátorů již při odstávce JE Loviisa v roce 2022.

Roboti při řešení problémů na TMI

První myšlenky na využívání robotů a dálkově ovládaných zařízení při činnostech na jaderných elektrárnách přišly po roce 1979. Hlavním impulzem byla nehoda jaderné elektrárny Three Mile Island (TMI). Od té doby se vývojáři zamýšleli nad konstrukcí zařízení, které by provádělo práce, jež jsou pro člověka považovány za příliš nebezpečné.

Šestikolový robot Rover využívaný na JE Three Mile Island. Zdroj: inis.iaea.org

Po nehodě jaderné elektrárny TMI byl vyvinut šestikolový robot Rover, který měl v první řadě získávat snímky a videozáznamy z kontejnmentu elektrárny. Následně byl tento robot vybaven speciálním vybavením, které mu umožňovalo čistit a odebírat vzorky. Robot však během svého provozu obdržel příliš vysokou dávku záření, a zůstal tak uvězněný v suterénu elektrárny.

Černobyl a "lidští roboti"

Velký zájem o dálkově ovládané technologie pro čištění a řešení problémů s radioaktivním zářením byl zaznamenán i po nehodě jaderné elektrárny Černobyl. Po černobylské nehodě bylo vyvinuto na 60 jedinečných zařízení. Velké množství těchto robotů však selhalo kvůli vysoké dávce záření, která na střeše elektrárny dosahovala hodnoty až 10 000 rentgenů za hodinu.

Speciální odklízecí robot STR-1 v Černobylu Zdroj: rovercompany.ru

"V havarované elektrárně bylo třeba vyčistit přibližně 100 tun vysoce radioaktivního materiálu. Bohužel jsme nebyli schopni dekontaminovat střechu bez použití manuální činnosti pracovníků," sdělil Yuri Semiolenko na konferenci v roce 1990.

Little Sunfish ve Fukušimě

Šest let po nehodě jaderné elektrárny Fukušima zachytil robot první snímky roztaveného paliva z jednoho z reaktorů. Přesná znalost stavu zařízení je důležitá pro dekontaminaci a čištění jaderného odpadu z elektrárny. Podle očekávání z roku 2016 budou tyto činnosti trvat přibližně 40 let. Předchozí návrhy robotů byly nedostatečné pro mapování roztavené aktivní zóny kvůli vysoké dávce záření. Speciálně pro účely mapování vnitřní části reaktorové nádoby byl vyvinutý robot jménem Little Sunfish. Tento robot dokáže proplout potrubím o průměru 14 cm, takže jej bylo možné dopravit až k aktivní zóně reaktoru.

"Při spolupráci s mezinárodním výzkumným institutem pro vyřazování jaderných elektráren z provozu jsme úspěšně vyvinuli malého robota s vysokou odolností vůči radioaktivnímu záření. Díky tomuto stroji získáme informace, které podpoří vyřazování elektrárny," informovala společnost Toshiba prostřednictvím tiskové zprávy.

Little Sunfish nenalezl žádné roztavené palivo na prvním a druhém výrobním bloku. Na třetím bloku bylo roztavené palivo již nalezeno. To postupným tuhnutím vytvořilo stalaktity, které byly zaznamenány dálkově ovládaným robotem.