Důvěřuj, ale prověřuj – hlavně v jádře

V jaderné energetice platí „bezpečnost především“. I proto se vlastník a provozovatel obou českých jaderných elektráren ČEZ rozhodl vzít důležité kontroly materiálů do vlastních rukou. Pořídil dvě nová zařízení pro rozšíření kontrol v materiálové laboratoři v Tréninkovém a realizačním centru. Zařízení v souhrnné ceně pěti miliónů korun umí změřit obsah plynů v kovovém materiálu a jeho tvrdost. Dosud některé z klíčových materiálových kontrol dělali dodavatelé, nyní je budou dělat vlastní pracovníci.

Kolik dusíku obsahuje konkrétní ocel? Kolik vodíku obsahují svarové spoje? To jsou příklady parametrů, které dokáže změřit speciální přístroj – spalovací analyzátor. V zařízení o velikosti většího akvária se maximálně dvougramový vzorek nejprve spálí a následně vysoce citlivé detektory změří plyny, které spálením materiálu vznikly. U kovového materiálu se analýzy zaměřují hlavně na dusík, u svarů pak na vodík. Jejich koncentrace může mít vliv na pevnost a životnost materiálu. „Kvalitní materiál je klíčový pro spolehlivý a bezpečný provoz. Nespoléháme se pouze na certifikaci od výrobce, ale sami si kvalitu materiálu ještě ověřujeme. Tento typ speciálních kontrol nám dosud zajišťovali dodavatelé, nově je máme ve vlastních rukou,“ vysvětlil Bohdan Zronek, člen představenstva ČEZ a ředitel divize jaderná energetika.

Způsob měření

Vlastní měření trvá pouhé dvě minuty. Předchází mu ale několikahodinová kalibrace zařízení a příprava vzorku. Kalibrovat se musí před každým použitím. To samozřejmě kontrolu prodlužuje, ale je to důležité z hlediska přesnosti výsledků. Princip měření umožňuje široký rozsah měření. Před analýzou se vzorek zváží a umístí na spodní elektrodu. Uzavřený systém vstupu pece se propláchne nosným plynem a brání tomu, aby se do pece dostal atmosférický plyn (kyslík a dusík).

Zařízení obsahuje výkonnou impulzní pec (8,5 kW) a vysoce citlivé NDIR detektory a detektory tepelné vodivosti, které spolehlivě detekují koncentrace prvků od nízkého obsahu v ppm až k vysokým procentům. Dusík a vodík jsou detekovány v elementární formě v detektoru tepelné vodivosti. Analyzátor využívá jako nosný plyn helium (volitelně argon). (NDIR čidla jsou založena na principu absorpce infračerveného záření o specifické vlnové délce molekulami CO₂. V měřicí komůrce je zdroj infračerveného záření a detektor. Čím více molekul CO₂ se nachází ve vzduchu v měřicí komůrce, tím méně infračerveného záření dopadne ze zdroje na detektor. Signál z infračerveného detektoru se pak zesílí a přepočítá na koncentraci CO₂ v ppm.)

Grafitový kelímek, kam se vkládá vzorek, je v impulsní peci odplyněn pro snížení možného znečištění (např. zbytkový vodík). Vzorek, který je vhozen do vstupního otvoru, je uzavřen v komoře a po ustálení proudu nosného plynu je uvolněn do kelímku, kde se roztaví. Reakcí uhlíku (v grafitovém kelímku) a kyslíku (ve vzorku) vzniká oxid uhelnatý. Vodík se uvolňuje v molekulární formě. Analyzované plyny následně procházejí filtrem a trubicí Schuetzeho činidla, které přeměňuje CO na CO₂, zatímco vodík zůstává ve své původní formě. CO₂ je měřen infračervenými detektory a poté chemicky odstraněn. Následně se obsah vodíku stanoví v detektoru tepelné vodivosti. 

Předpokládá se, že technici udělají na zařízení ročně kolem dvou stovek kontrol. Ty se týkají především ocelového materiálu, ze kterého je vyrobeno potrubí a důležitá zařízení jaderné elektrárny. Specialisté kontrolují hlavně vlastní materiál, ale služby Tréninkového a realizačního centra mohou využít i externisté mimo ČEZ. 

Marek Sviták