Betongtekniskt program Kärnkraft Monika Adsten Elforsk AB Programområdesansvarig Kärnkraft Manouchehr Hassanzadeh Vattenfall Research and Development Teknisk expert i Betongprogrammet
Ägs av Svensk Energi och Svenska Kraftnät Arbetar med gemensamma FoUfrågor inom elföretagens alla verksamhetsområden Beställarorganisation, 12 st anställda www.elforsk.se Konsulter Universitet Institut Tillverkare Energiföretag Myndigheter Branscher 2013-10-30 2
FoU kärnkraft, ca 9 Mkr/år Forskningsprogram: Betongteknik I&C Vibrationer Omvärldsbevakning Seminarium 20-21 januari Nyhetsbrev Enstaka projekt, t.ex. Nödelförsörjning Tillståndsprocesser Miljö Lastföljning 2013-10-30 3
Finansiärer 2013-10-30 4
Betongtekniskt program Budget ca 4,5 Mkr Utförare: Universitetsforskare Kvalificerade konsulter Ansökan till programmet: Projektförslag granskas av programstyrelse Projektidé + ansökan eller ansökan direkt Ansökningar inom prioriterade områden tas emot kontinuerligt Mall för ansökan finns på www.elforsk.se 2013-10-30 5
Vision Vision: Utgöra ett kvalificerat stöd i de byggfrågor som faller under hela den tekniska förvaltningskedjan. I högre utsträckning nyttja FoU-resurser inom industri och högskola för att stärka kärnkraftsindustrins verksamhet. 2013-10-30 6
Mål Identifiera angelägna problem som kärnkraftindustrin står inför och bearbeta dessa i form av forskningsprojekt. Ta fram verktyg, riktlinjer, utförandebeskrivningar och teknik som tillgodoser industrins och myndighetens intressen och behov. Bygga upp ledande kompetens inom området och bredda kretsen av utförare inom programmet. Medverka till att det kommer fram studenter och forskarstuderande som har genomfört arbeten inom områden som ligger nära branschens intressen. 2013-10-30 7
Prioriterade områden Reaktorinneslutning Polymera material Vattenvägar Specifika ämnesområden som gagnar ovannämnda områden: Beräkningsmodeller för beskrivning av betongkonstruktioners fysikaliska och mekaniska beteende Oförstörande provningsmetoder för bl. a. detektering av skador, gap och delamineringar kring ingjutna spännkablar och tätplåt 2013-10-30 8
Prestanda och livslängd Jontransport från betong Inget vattenutbyte 70 mm 50 mm Ursprungligt krav Reviderat krav x Vattenmättad por Mättad kalciumhydroxid lösning Vattenmättad betong Avjoniserat vatten Wetwell är byggd med armerad betong. Den innehåller avjoniserat vatten. Betongens yta är påklädd med rostfritt stål för att förhindra betongens urlakning. Urlakning sänker betongs ph, vilket minskar dess möjlighet att skydda armeringen mot korrosion.
Urlakad portlandit x 10 6, kg/(hxm 2 ) Prestanda och livslängd Urlakat djup, 60 år 30 C t ( ( M x CH C ) ) x Urlakat djup, 30 år 20 10 x 70 mm 0 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 Tid, månad Vattenmättad betong Avjoniserat vatten
Prestanda och livslängd Prestanda = Bärförmåga, täthet, täckskikt, mm. Verklig Dimensionerad Lägsta acceptabla Resterande livslängd Aktuell tid Tid 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 11
Strategi och tillvägagångssätt Detektera nedbrytning och kvantifiera nedbrytningens effekter. Identifiera skadeorsaken/orsakerna. Förutse framtida nedbrytningar. Utreda de strukturella konsekvenserna Ta fram de lägsta acceptabla prestandanivåerna. Fatta beslut om framtida åtgärder. 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 12
Utförda och pågående projekt Spännkablarnas spännkraft är viktig för reaktorinneslutningens bärförmåga och täthet. Deras uppspänning och mekaniska egenskaper bör bestämmas. De icke injekterade spännkablarnas spännkraft kan bestämmas, men arbete kvarstår att uppskatta de injekterade spännkablarnas spännkraft. PROJEKT Två doktorandprojekt om status för reaktorinneslutningar med cementinjekterade respektive icke injekterade spännkablar har utförts. Ett studie om av spänntrådars långtidsstabilitet har utförts En workshop om spännkablar anordnas 2013-11-12 Inverkan av interaktionen mellan vatten och struktur på kärnkraftverk vid seismisk analys Infästningar i betongkonstruktioner Doktorandprojekt 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 13
Utförda och pågående projekt Reaktorinneslutningens respons på mekaniska och miljörelaterade belastningar studeras. Studierna inkluderar modellering av RI, verifiering av modeller, mätning av deformationer och töjningar på verkliga RI respektive mock-up, etc. Resultaten hittills visar att det är möjligt att simulera RI:s beteende vid olika belastningsfall. Den största svårigheten är, dock, att bestämma det aktuella, spännings- och töjningstillståndet. PROJEKT Programmet har stött svenska deltagare i internationella FoU projekt: Standard problem standard exercise (SPE) on performance of containment vessel under severe accident condition. Aging of concrete and civil structures in nuclear power plants (ACCEPPT) within NUGENIA. 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 14
Utförda och pågående projekt Fukt- och temperaturtillståndet i betong och i RI påverkar spännkraften och korrosionen hos spännstål, korrosionen hos tätplåt, kondens i spalter mellan olika material samt tätheten, sprickbildningen samt kemiska reaktioner hos betongen. Resultaten hittills visar att betongens uttorkning har varit betydligt långsammare än förväntat, vilken kan ha stor inverkan på de yttre betongkonstruktionernas aktuella och framtida spännings- och töjningstillstånd. PROJEKT Förändringsprocessen i reaktorinneslutningar Climatic conditions inside nuclear reactor containments (doktorandprojekt) Gasinträngning i betong i reaktorinneslutningar 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 15
Utförda och pågående projekt Oförstörande provningsmetoder behövs för att detektera delamineringar, gap och spalter i material och mellan olika material orsakade av korrosion eller andra skademekanismer. Under vissa förhållanden kan betongskador och delamineringar upptäckas. Detekterbarheten styrs bl.a. av skadans djup och omfattning. Resultaten används för att utveckla en tids- och kostnadseffektiv inspektionsmetod. PROJEKT Litteraturstudier och test av oförstörande provningsmetoder (OFP) med tillämpningar på kärnkraftens betongkonstruktioner Impulsresponsmätningars beroende av sprickdjup Instrumenterad bomknackning med projektorstyrd avsökning Projektet är samfinansierat med SBUF för att utveckla metod och utrustning för positionering av mätpukter, bearbetning och lagring av data samt skadeanalys. 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 16
Utförda och pågående projekt Korrosion av armering i betong är bland de viktigaste nedbrytningsmekanismerna. Efter många års forskning är det fortfarande svårt att avgöra när och var korrosion uppstår. Ofta upptäcks korrosionen när den har skadat konstruktionen. Resultaten visar att de offeranoder som används för att skydda armering i vattenvägars betongkonstruktioner förbrukas betydligt snabbare än beräknat. Det har klarlagts att detta orsakas av pumpar i anslutning till vattenvägar. Vidare visar resultaten att ingjutet rostfritt stål inte utgör någon fara för armeringsstång av kolstål. Projekt Galvanisk korrosion på armering i nära anslutning till kylvattenpumpar Rostfria ståls galvaniska inverkan hos kolstål i betong med hög fukthalt/vattenmättad betong 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 17
Utförda och pågående projekt Korrosion av armering i betong är bland de viktigaste nedbrytningsmekanismerna. Efter många års forskning är det fortfarande svårt att avgöra när och var korrosion uppstår. Ofta upptäcks korrosionen när den har skadat konstruktionen. Projekt Studie av vattenlinjekorrosion på ingjuten tätplåt i cylinderväggen Korrosion på stål i betong i kylvattenvägar Katodiskt skydd av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offeranoder av zink Korrosionsskydd av bergbultar Kloridinitierad armeringskorrosion samfinansierat doktorandprojekt 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 18
Utförda och pågående projekt Projekt Utredning avseende inverkan på betong av ämnen innehållande bor Utredning avseende inverkan av salter på betong Fogband och fogmassor 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 19
Vad har uppnåtts? Programmet har identifierat de nedbrytningsmekanismer som kan påverka de nordiska kärnkraftverkens livslängd, möjliggjort utveckling av prognos- och analysmetoder. Programmet har möjliggjort för forskare och konsulter att vidareutveckla sina modeller och analysverktyg. Programmet har möjliggjort utveckling av metoder och instrument som kommer att användas för tillståndsbedömning av konstruktioner. 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 20
Kom ihåg: Att reparera en fiol kan vara mycket svårare än att bygga en Roland Wiklund fick Kungliga Musikaliska akademins medalj För tonkonstens främjande. Medaljen fick han för att han i 65 av sina 80 år ägnat sig åt att vårda och reparera känsliga och dyrbara musikinstrument, han har till och med byggt egna. Bland annat ett 20-tal fioler. DN 2012 2013-02-25 21
http://www.elforsk.se/programomraden/karnkraft/betongteknik/ 2013-10-30 Strålsäkerhetsmyndigheten 24-25 oktober 22