Autonomes Vorspannwerkzeug nimmt Browns Ferry den Druck

EINER der kostspieligsten Aspekte beim Betrieb eines Kernkraftwerks ist dessen Abschaltung für reguläreWartungsarbeiten oder den Brennelementwechsel.

Die Wartungskosten sind im Allgemeinen gegenüber dem Verlust an Einnahmen, die sich ergeben, weil kein Strom ins Netz eingespeist wird, vernachlässigbar. Deshalb steht für die meisten Betreiber die Kürzung der Ausfallzeiten aufgrund von Wartungs- oder Reparaturarbeiten ganz oben auf der Wunschliste.

In Browns Ferry, einem 3,4-GW-Kraftwerk mit Siedewasserreaktor in der Nähe von Decatur (USA/Alabama), führten Schließungen in der Vergangenheit und Aufrüstungen zu einer strikten Richtlinie: Sicherheit steht an erster Stelle, Geschwindigkeit an zweiter. Deshalb sind dort Möglichkeiten, Ausfallzeiten zu kürzen, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, immer willkommen.

Einer der kritischsten Aspekte der Arbeit am Reaktor von Browns Ferry, und auch in jedem anderen KKW, ist die Öffnung und erneute Abdichtung des Deckelflanschs am Reaktordruckgefäß, der eine große Anzahl von Schraubenbolzen und Muttern umfasst. Diese werden durch hydraulische Vorspannwerkzeuge mit äußerst hoher Last vorgespannt.

Diese Vorspannung ist eine gewaltige Unternehmung, da Techniker in Bereichenmit hoher Strahlungsintensität arbeitenmüssen. Die Schraubenbolzen werden vorgespannt und die Muttern so gesetzt, dass der Schraubenbolzen gedehnt wird. Bei korrekter Vorspannung sitzt der Reaktorflansch ordnungsgemäß und ist abgedichtet.

Seit 1994, als in Browns Ferry das Vierwege-Vorspannsystem für Schraubenbolzen eingeführt wurde, gab es große Fortschritte bei den Systemen zur Vorspannung dieser Bolzen. Das System Biach QD-H (Quick-Disconnect-Helical) besitzt vier Vorspannwerkzeuge für Schraubenbolzen, die auf einem kreisförmigen Karussell montiert sind, das wiederum auf den Hebeösen des Deckelflanschs sitzt. Bei jedem Durchgang können vier Schraubenbolzen angezogen werden, jeweils im 90°-Winkel zueinander, was eine optimale Lage für eine Verringerung der Belastung ergibt. Die Geräte werden danach mehrmals umpositioniert. Jedesmal werden vier Schraubenbolzen im optimalen Abstand bearbeitet, bis der Behälter wieder vollständig abgedichtet ist.

Eventuell sind Justierdurchgänge erforderlich, falls die endgültigen Dehnungswerte nicht der Spezifikation entsprechen.

Wird dieser Vorgang rasch beendet, sinken die kritischen Pfadkosten, und die Teammitglieder werden einer niedrigeren Strahlendosis ausgesetzt. Normalerweise sind zur Bedienung dieses Systems ein oder zwei Mann pro Vorspannwerkzeug sowie ein Bediener des zentralen Pumpsystems erforderlich. Dazu kommen noch
Strahlungstechniker der Anlage und Aufsichtspersonal.

Das System ist über schwere Hydraulikleitungen von den einzelnen Vorspannwerkzeugen mit einem Verteiler auf dem zentralen Karussell verbunden. Von dort laufen sie zur Steuereinheit auf der Beschickungsbühne, wo Platz sehr knapp ist.

Deshalb wollte John Blenkinsopp, bei Browns Ferry für die Beschickungsbühne zuständig, das neueste
Biach-Vorspannwerkzeug von Hydratight unbedingt ausprobieren.

„Ich möchte nicht, dass sich mein Personal verletzt. Ich würde mein Team niemals auffordern, etwas zu tun, das ich nicht selbst getan habe oder gegen das ich mich weigern würde“, meinte Blenkinsopp. „Dieses System bot mir Einsparungen bei Zeit und Personal.“

Das autonome Vorspannwerkzeug Biach SCT wurde 2006 erstmals vorgeführt und ist seit mehreren Jahren erhältlich. Doch Blenkinsopp war der erste Bediener, der das System an einem großen Behälter einsetzte in diesem Fall an einem 6,30 m großen Reaktor, der durch 92 6-Zoll-Schraubenbolzen gesichert ist.

Das SCT-Gerät beschleunigt die Vorspannung, da das Hydraulik- und das Steuersystem in das Spanngerät integriert sind, die vier Einheiten miteinander verbunden werden und dann nur ein Stromkabel zu jedem Vorspannwerkzeug läuft.

Jede Einheit kann die anderen steuern und so die Präzision der Gruppe wahren und es ist nur ein Mann zur Betreuung und zum Umsetzen erforderlich, da auch eine Steuerung für das Hebezeug vorhanden ist. Anhand des Bedienfelds an jedem Spannwerkzeug kann die Aufsichtsperson alle vier Vorspannwerkzeuge überwachen und sich vergewissern, dass alles problemlos läuft.

Im Fall von Browns Ferry wurden die vorhandenen Biach QD-H-Vorspannwerkzeuge mit SCT-Geräten nachgerüstet. Dabei wurde die Oberplatte der Spannwerkzeuge durch eine vollständige SCT-Montagegruppe ersetzt. Anstelle der zentralen Pumpeneinheit gibt es jetzt Pumpen und Steuerungen an den Spannwerkzeugen, außerdem verschwanden alle Hydraulikleitungen.

„Das SCT-Gerät spart Zeit bei der Montage des Karussells auf dem Reaktordeckel“, freute sich Blenkinsopp.

„Früher mussten wir das Karussell hereinheben, dann alle Hydraulikschläuche heranführen und anschließen. Allein das dauerte schon eine Stunde. Jetzt müssen wir nur noch ein 480-V-Kabel zu den einzelnen Vorspannwerkzeugen führen das dauert 10 Minuten.“

Das neue System spart Zeit und verringert die Verletzungsgefahr während des Spannvorgangs.

„Da die Hebesteuerung an jedem Spannwerkzeug vorhanden ist und die Kommunikationsbildschirme den Status der einzelnen Werkzeuge zeigen, sind Sicherheit und Zeitmanagement weit verbessert“, sagte Blenkinsopp.

„Teamarbeit ist unabdingbar, und alles, was das Risiko für Fehler und Verletzungen senkt, ist uns willkommen.

“Selbst mit den branchenführenden QD-H-Geräten dauerte der durch das Vorspannen der Schraubenbolzen bedingte Ausfall zweieinhalb bis viereinhalb Stunden. Doch nach einer Schulung und ersten Erfahrung mit dem neuen SCT-System beanspruchte der Spannvorgang bei Browns Ferry im Herbst 2010 nur noch 1 Stunde und 25 Minuten.

„Früher lag die Ausfallzeit bei 60 bis 90 Tagen und die Vorspannung der Schraubenbolzen nahm zwei bis drei Schichten in Anspruch“, erläuterte Blenkinsopp.

„In Anlagen ohne schnell lösbare Vorspannwerkzeuge muss das Gerät physisch auf die Schraubenbolzen geschraubt werden, und das dauert sehr, sehr lang.“

„1994 installierten wir die Biach QD-Vorspannwerkzeuge und hatten viel Erfolg damit, deshalb würde ich sie jedem empfehlen. Mit den SCT-Geräten ist die Leistung noch beeindruckender.“

Alleine die Beschleunigung des Vorspannvorgangs führt bei Browns Ferry zu Einsparungen in Höhe von 50.000 Dollar pro Stunde bei jeder Abschaltung, von der alle zwei Jahre drei planmäßig durchgeführt werden.

„Bisher hat unser Team bei jeder Abschaltung mit einem Mitglied des Hydratight-Biach-Teams zusammengearbeitet und dabei verschiedene Methoden zur Verfahrensverbesserung entwickelt“, erinnerte sich Blenkinsopp.

„Natürlich ist Sicherheit unsere oberste Priorität“, sagte er. „Für uns stehen Sicherheit und Qualität im Mittelpunkt, so dass sich der Zeitplan mehr oder weniger von selbst ergibt.

„Probleme mit der Zeitplanung treten üblicherweise dann auf, wenn Fehler behoben werden müssen. Mit den SCT-Geräten können wir die Arbeit von vornherein fehlerlos durchführen es kommt zu keinen Zeitverlusten, und wir sparen Geld.“