Erfarenheter och resultat från Energiforsk Betongtekniskt program, kärnkraft. Monika Adsten, SSM:s forskningsdagar 20 november 2015

Transkript

1 Erfarenheter och resultat från Energiforsk Betongtekniskt program, kärnkraft Monika Adsten, SSM:s forskningsdagar 20 november 2015

2 Energiforsks kärnkrafttekniska forskningsprogram Betong Omvärldsbevakning Vibrations ENSRIC Safety related I&C systems

3 Intressenter

4 Betongprogram kärnkraft Mål: Lösa problem Bygga upp kompetens Fokusområden : Reaktorinneslutning Kylvattenkanaler och -tunnlar Polymera material Omfattning ca 4,5 Mkr/år Styrgrupp med representanter från kärnkraftverken och SSM Viktig mötesplats Ny etapp

5 Forskningsområden Spännkablar i reaktorinneslutningar Fukt- och temperaturanalyser Korrosion av armering i betong Oförstörande provningsmetoder Materialegenskapsanalyser Avancerade beräkningsmetoder

6 Resultat från några projekt

7 Climatic Conditions Inside Nuclear Reactor Containments Projektledare: Mikael Oxfall, Vattenfall/LTH Industridoktorandprojekt sedan 2010, disputation 2016 Mätning av temperatur och fukthalt inne i reaktorinneslutningen Variation över året Hur skiljer sig olika inneslutningar? Hur långt har uttorkningen gått och hur ser det ut framåt? Hur påverkar olika fuktnivåer betongen samt konstruktionen i sin helhet? Mätsystem för långtidmätning av fukt och temperatur i betong

8 Mätning och modellering In situ långtidsmätning av fyra svenska kärnkraftverk. - Jämförelse inom vardera inneslutning - Variationer och likheter mellan de olika verken. Analys av betong från Ringhals 4 för framtagande av materialmodeller för fukttransportmodellering

9 Varför är detta viktigt? Betongens fuktnivåer påverkar Egenskaper, t.ex. strålskyddsförmåga Förändring över tid t.ex. krympning och krypning De flesta nedbrytningsmekanismer är fuktberoende Risk för ytkondensation Viktig pusselbit för analys av inneslutningens funktion och beständighet Modell för prediktion av framtida fuktnivåer och beskrivning av inneslutningarnas fukthistorik har arbetats fram - Resultaten visar att uttorkningen inte har gått så långt som tidigare modeller förutspådde

10 Anchor Bolts for Nuclear Power Plant Application (Design and Assessment) Doktorand: Rasoul Nilforoush, Luleå University of Technology Handledare: Prof. Lennart Elfgren and Dr. Martin Nilsson (LTU) Mål Bestämma lastkapaciteten hos infästningar Undersöka hur armering, provkroppsgeometri och storleken på infästningens huvud inverkar Förväntat resultat Beräkningsmodeller som är mer tillförlitliga och mindre konservativa Varför är detta viktigt? Dagens modeller och regelverk är baserade på resultat från försök på oarmerad betong Reviderade modeller kan användas för att undersöka om en infästning klarar en större last eller om den behöver förstärkas. SSM Research Conference, Stockholm, 2015

11 Load [KN] Load [kn] Beräkningsresultat Load [kn] Load [KN] Kapaciteten ökar med ökad tjocklek på provkroppen och med större huvud på infästningen 800 h ef =300 mm, medium head 800 h ef =300 mm, H=3.0 h ef H=1.5hef H=2.0hef 200 H=3.0hef H=5.0hef Code 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 Displacement [mm] 400 Small head 200 Medium head Large head Code 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 Displacement [mm] Armering ökar kapaciteten. Sprickor minskar kapaciteten med 30% h ef =300 mm, H=2.0 h ef h ef =300 mm, H=2.0 h ef Uncracked concrete Cracked concrete Code (Uncracked) Code (Cracked) rasoul.nilforoush@ltu.se 200 Reinforced Unreinforced Code 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Displacement [mm] Uncracked reinforced concrete ,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Displacement [mm] Cracked Pre-cracked reinforced reinforced concrete concrete SSM Research Conference, Stockholm, 2015

12 Instrumenterad bomknackning med videostöd Projektmedarbetare: Peter Ulriksen, Peter Jonsson LTH Teknisk Geologi Intressenter: Energiforsk Betongprogram Kärnkraft samt SBUF Bomknackning är en allmänt accepterad metod att lokalisera delaminering Problem: Metoden är subjektiv och ger ingen dokumentation

13 Hur kan vi få en metod som är objektiv och väl dokumenterad? Projicera rutnät med projektor Detektera den kraft som träffar ytan och det svar som fås vid träff (position, ljud, kraft, ytans hastighet) Digital fotografering av ytan Projicera resultatet kontinuerligt Muntlig information kan läggas till

14 Utrustning Projektion sker från sidan så att operatören inte skymmer Bilden. Fotografering sker från en punkt rakt framför ytan.

15 Projicering av rutnät och resultat Inför varje slag tänds en ny markering. En syntetisk röst meddelar om data är OK Alt 1) Hammare + Mikrofon Alt 2) Hammare med kraftgivare + hastighetssensor (geofon)

16 Instrumentering av spännkablar i F2 Projektledare: Peter Lundqvist, Vattenfall Tre spännkablar byttes ut 2014 och de nya instrumenterades med: Lastceller (med temperaturgivare) under aktiva förankringar Töjningsgivare både längs en kabel och vid förankringarna Syftet är att mäta spännkrafterna under hela uppspänningen samt under resten av inneslutningens livslängd, för att bl.a. bestämma: Friktions- och låsförluster Noggrannhet hos mätning med domkraft Långtidsförluster Lastcell Töjningsgivare

17 Instrumentering av spännkablar i Forsmark 2 - Resultat från mätningar under uppspänning Friktionsegenskaper har bestämts vilket är till nytta vid installation av nya kablar Spännkraftsmätningar med domkraft överskattar generellt den inlåsta kraften Förluster vid låsning samt inlägg av mellanlägg för systemet har kvantifierats Mätning under uppspänning med lastcell

18 Instrumentering av spännkablar i Forsmark 2 - Resultat från långtidsmätningar Förlusterna efter drygt 1 år är mellan 1 2 % Majoriteten (>80%) av förlusterna utvecklades under de första 2 månaderna Omgivande temperatur påverkar lastcellerna och måste mätas för att kunna separera temperatureffekter från förluster i spännkraft Långtidsmätning med lastcell

19 FoU-Arena Barsebäck Förstudier: Forskningsprogram kring spännkablar Status och utvärdering av metoder för att mäta fukthalt Status och utvärdering av metoder för icke-förstörande provning

20 Mer om Betongprogrammet Hemsida ( inom kort) Alla rapporter är fritt nedladdningsbara Seminarieverksamhet Kraftindustrins Betongdag hålls årligen Tekniska seminarier Nyhetslista mejla till