Anläggningsteknik ETT NYHETSBREV FRÅN NUMMER 1 JUNI 2011 Vattenkraftföretagen, Vattenfall Vattenkraft, Fortum Generation, E.ON Vattenkraft Sverige, Skellefteå Kraft, Statkraft Sverige, Jämtkraft, Sollefteåforsens, Karlstads Energi, Jönköping Energi, har via Elforsk finansierat forskning och utveckling inom det betongtekniska området sedan början av 90-talet. 2009 avslutades den första treårsperioden av det betongtekniska programmet för kärnkraft. Detta finansieras av Vattenfall AB, Forsmarks Kraftgrupp, Ringhals, OKG, Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM), samt av Teollisuuden Voima Oy (TVO) i Finland. AMP 2010 AGEING MANAGEMENT OF NUCLEAR POWER PLANTS AND WASTE DISPOSAL STRUCTURES Under några dagar i november 2010 pågick en workshop om Ageing Management Program (AMP) av kärnkraft- och lagringsanläggningar för radioaktivt avfall. Workshopen hölls i Toronto, Kanada, med representanter från bl.a. Syd Korea; Frankrike; Sverige; Finland; USA och Kanada, för att nämna några. De betongtekniska programmen för både kärnkraft och vattenkraft löper etappvis i treårsperioder. Programmen har visat på resultat som är efterfrågade av intressenterna vilket gjort att nya treårssatsningar, 2010-2012, påbörjats. Vattenfall Research and Development (VRD) fortsätter att administrativt stödja programmens genomförande i tätt samråd med respektive styrgrupp där finansiärerna är representerade. Verksamheten syftar till att utveckla förvaltningen av vatten- och kärnkraftens betongkonstruktioner. Målet är att ta fram verktyg, riktlinjer, utförandebeskrivningar och teknik som fyller industrins behov av att kunna göra åtgärder vid rätt tid, till lägsta möjliga kostnad och till rätt kvalitet. En nyhet för Betongtekniskt program vattenkraft under perioden 2010-2012 är en utökning av programmet inriktat mot aggregatnära betongkonstruktioner som utsätts för alltmer dynamisk belastning vid förändrade driftsätt och ökat reglerkraftbehov. Vår ambition är att nyhetsbrevet ska ge ett axplock av aktuella betongprojekt av relevans för intressenterna kring Elforsks betongprogram och förmedla kontaktvägar för sådant som eventuellt är av fördjupat intresse för dig som läsare. Cristian Andersson, Elforsk (programområdesansvarig Vattenkraft) Lars Wrangensten, Elforsk (programområdesansvarig El- och värmeproduktion samt Kärnkraft Deltagarna kom från olika kompetensområden, t.ex. elproducenter, universitet, nationella forskningslaboratorier och myndigheter. Workshopens fokus var, som namnet antyder, anläggningsförvaltning och då främst med syfte på dokumentation och systematisering för att erhålla uppsikt och långsiktig planerig av förvaltnings- och underhållsarbeten. Detta är viktigt då förvaltarna måste upprätthålla anläggningarnas funktionskrav under avsedd eller ev. förlängd livslängd. Syftet med denna workshop var att sammanföra personer med olika kompetens för att diskutera samt utbyta kunskap och erfarenheter gällande dessa frågor. AMP är av stort intresse för både kärnkrafts- och lagringsanläggningar. Många i beståndet av befintliga kärnkraftsanläggningarna, runt om i världen, börjat nå sin dimensionerande livslängd (ca. 30-40 år). Då flertalet av dessa har eller skall förlänga sin verksamhetstid, blir frågan om planerat underhåll och kunskap om konstruktionernas åldrande, samt kvarvarande livslängd, avsevärt viktigare. Många elproducenter har under de senaste 10-20 åren utvecklat (ofta datorbaserade) AMP:s. Användandet av datorkapacitet (databas) underlättar informationshanteringen gällande omfattande systematisering och uppsikt över konstruktionernas åldrande och underhållsbehov. Dessa program är dessutom levande i det avseende att ny information tillkommer kontinuerligt, samt att anläggningsförvaltningen tar stöd i AMP-systemet. Som exempel på nytillskott av information, kan nedanstående nämnas: ökade kunskaper om nedbrytningsmekanismer nya provnings- och reparationsmetoder kontinuerlig uppdatering av anlägg ningens status samt planerade och utförda underhållsarbeten
Vikten av en väl fungerande och omfattande AMP är även av stor relevans för lagringsanläggningar för radioaktivt avfall. Dessa anläggningar och konstruktioner har en dimensionerad livslängd som i regel sträcker långt över andra anläggningar. I Sverige är och skall dessa dessutom vara placerade långt under markytan, vilket även bidrar till försvåringen av omfattande reparationer. Genom en väl fungerande AMP ökar förutsättningarna för att undvika omfattande reparationsbehov. För att inte behöva uppfinna hjulet på nytt, är det således viktigt för samtliga anläggningsförvaltare (inom kraftindustrin) att tar del av, och delar med sig av, sina erfarenheter och kunskaper över nations- och företagsgränserna. Workshopen i Toronto var en del av aktiviteterna inom: RILEM s tekniska kommittéer om Concrete in the context of nuclear managment och Safty of Nuclear installations NEA/CSNI/IAGE arbetsgruppen om Integrity of components and structures European Federation of corrosion arbetsgrupperna om Corroion in concrete och Nuclear corrosion Workshopen i Toronto är uppföljningen på kommittéernas och arbetsgruppernas tidigare möten: 2006 & 2009: NUCPERF workshop Long-Term Performance of Reinfor ced Concrete in Nuclear Power Plants and Waste Disposal Facilitiea 2008: NEA/CSNI workshop Aging Management of Thick Walled Concrete Structures Nästkommande workshop bygger vidare på den i Toronto och går av stapeln 2012 i Cadarach, Frankrike. Mikael Persson (Vattenfall Research and Development AB) deltog i denna workshop som en del av sitt Doktorand projekt Climatic conditions inside nuclear reactor containments se artikel i tidigare nyhetsbrev, No 2, dec 2010: http://www.elforsk.se/programomraden/karnkraft/betongteknik/nyhtsbrev/. Vid frågor eller om ni vill ta del av materialet som presenterades vid denna workshop, vänligen kontakta Mikael på: mikael.persson3@vattenfall.com Mikael Persson Vattenfall Research and Development AB
FÄLTSTATION FÖR EXPONERING AV BETONGPROV- KROPPAR I ÄLVMILJÖ Under våren 2010 avrapporterades ett Elforskprojekt (inom det betongtekniska programmet Vattenkraft) gällande projektering av en fältstation för provning av betongprovkroppar i älvmiljö, se hyperlänk: http://www.elforsk.se/programomraden/vattenkraft/rapporter/?rid=10_73_. Fältstationen är primärt tänkt att användas för utrednings- och utvecklingsarbete med inriktning mot den svenska vattenkraften, m.a.p. provning och exponering av betongreparationssystem och -material. Denna typ av provning är av stor nytta, då det många gånger har visat sig vara ett gap mellan teoretiska beräkningar (inklusive efterföljande laborativa provningar) och verkligheten. Reparationsmetoder och material som har använts har inte alltid fungerat som tänkt i fält. Kunskapen om långtidsverkan och synergieffekter, det vill säga flera samtidigt verkande nedbrytningsmekanismer, har varit och är fortfarande bristfällig. Att kunna utreda samt erhålla denna kunskap är av stor nytt för vattenkraften, men även för övriga byggnadsverk inom energi- och infrastruktursektorn. Fig.1 Principbilder av betongponton till fältstationen. Rapportens föreslagna placering, av fältstationen, är att denna skall vara positionerad i Älvkarleby. Älvkarlebys geografiska läge inbjuder till uppbyggnad av en fältstation för provning av material ämnade för vattenkraftens behov, detta främst på grund av närheten till Dalälven och närheten till ett betonglaboratorium. Vidare är temperaturvariationerna under året också relativt stora, vilket i sammanhanget är positivt då de material som provas/undersöks kommer att kunna utsättas för: urlakning, frostangrepp och erosion. Detta i kombination med resurserna som finns hos Vattenfall Research and Development AB (VRD), i form av utrustning och kompetens, gör att placeringen av en fältstation i Älvkarleby är lämplig. FÄLTSTATIONENS UTFORMNING Den projekterade utformningen av fältstation baseras på användandet av betongponton (se fig.1) som förläggs in till älvkanten. Den största fördelen med valet av betongponton är att uppförandet av fältstationen kommer att gå snabbt (iläggning med kranbil), samt att omkringliggande miljö kommer att påverkas i väldigt liten utsträckning, då inga direkta ingrepp i älven eller närliggande mark behöver göras. Pontonen kan även följa ändringarna av vattennivån och även till viss del isrörelser. Pontonen skall placeras parallellt med älvkanten för att minska de krafter av strömmande vatten och is som verkar. Pontonen förses med fästanordningar som möjliggör en placering av provkroppar utmed pontonens sidor (se fig.2). Krav på en fullgod förankring av pontonen, bestående av botten- samt land- Under styrgruppsmötet den 6 juni 2010, inom Elforsk s betongtekniska program vattenkraft, diskuterades frågan om fortsatt arbete med etableringen av en fältstation. Beslut fattades att en fältstation skall uppföras, med önskemål att placera denna i Dalälven utanför VRD s Älvkarlebylaboratorium (se fig.4). Arbetet med den faktiska projekteringen av fältstationen påbörjades hösten 2010. Fältstationen beräknas vara sjösatt under 2011. Fig.2 Schematisk bild av fältstationen med påhängda provkroppar samt mätutrustning.
baserade betong fundament, är ett måste (se fig.3). Vatten- och islastdimensionering av fältstationens förankring och förtöjning utfördes våren 2011. Två sammankopplade pontoner med en storlek på 3x10m vardera, anses ge tillräcklig kapacitet till provningen (se fig.3). Ett mätsystem för loggning av klimat och provkroppar kommer även att finnas (se fig.2). Mätsystemet möjliggör att provkropparnas hygrotermiska beteende under exponering kan följas. Detta innebär att exponering som leder till skada kan kvantifieras. Dessa mätdata är dessutom av stor signifikans för att kunna tolka/ transformera laborativa resultat till fältförhållanden och/eller vice versa. Fig.3 En principskiss över fältstationens planerade förankring och förtöjning. PLACERING UTMED ÄLVKARLEBY- LABORATORIET En placering av fältstationen utmed älvkanten utanför Älvkarlebylaboratoriet (se fig.4), innebär att vattendjupet är tillräckligt stort för att fältstationen skall klara av förändringarna av vattennivån i magasinet, till följd av regleringen. Placeringen innebär att fältstationen kommer att omges av strömmande vatten året runt. Vintertid kommer fältstationen dessutom att omges av is, vilket medför en realistisk påfrestning med avseende på frostangrepp. En placering utanför Älvkarlebylaboratoriet innebär dessutom att fältstationen kommer att befinna sig inom inhägnat område och risk för sabotage av provkroppar och mätningsutrustning minimeras. Under momentet för i- och urlastning av provkroppar kan betongpontonen nås med hjälp av kranbil. Betongpontonen skall placeras parallellt med älvkanten för att minska inverkan av strömmande vatten och isgång. Fig.4 Principiell skiss med placering av betongponton utmed älvkanten vid VRD i Älvkarleby. Tillstånd och godkännande om fältstationens placering och brukande har givits av samtliga berörda myndigheter och intressenter. Bojan Stojanović PREFABRICERAT BETONGUTSKOV EN VERKLIGHET! I området tillhörande Dalälvens Vattenregleringsföretag finns 51 st reglerings-dammar med tillhörande utskov. Ett 40-tal av dessa är åldrade samt i behov av åtgärder i varierad utsträckning. Dessa regleringsdammar och utskov är primärt småskaliga men ej desto mindre viktiga. Ett exempel på en sådan är dammen i övre Rotensjön. Denna är den första av de äldre regleringsdammarna att bli ombyggd, samtidigt som den kommer att bli den första i sitt slag; ett prefabricerat betongutskov. Vattenregleringsföretagen (VRF) är ett företag som bygger, projekterar, äger och förvaltar regleringsmagasin. VRF ansvarar för reglering av vattnet till kraftproduktion i: Umeälven, Ångermanälven, Indalsälven, Ljungan, Ljusnan och Dalälven. I var och en av dessa älvar finns ett vattenregleringsföretag representerat. Delägare i företagen är kraftproducenterna i respektive älv. Vattenregleringsföretagen svarar för ca hälften av landets kraftmagasin där ett 130-tal regleringsdammar ingår. Dalälvens vattenregleringsföretag svarar för 51 regleringsdammar. Det ursprungliga syftet för många av dessa dammar var att möjliggöra flottning. Under tiden för flottning var dammarnas och utskovens förebyggande underhåll ej högprioriterat, varpå många uppvisade ett dåligt skick vid VRFs övertagande. Den i detta reportage besökta damm är ett typexemplar av en sådan damm. Besökt regleringsdamm är belägen i övre Rotensjön, Dalälvens avrinningsområde, Härjedalen.
Figur 1 Utskovet innan ombyggnation Utskovet i övre Rotensjöns regleringsdamm är 3m bred och 2,5m hög. VRF tog över ansvaret för dammen år 1946. Sedan VRFs övertagande, har dammens syfte ändrats från flottning till reglering av vattenreservoaren. VRF insåg relativt tidigt att dammkonstruktionen krävde en uppgradering, endast mindre underhållsarbeten har utförts genom åren. Hela dammen är en träkonstruktion och stora delar var rutten i dagsläget. För att möjliggöra bygget av en platsgjuten bottenplatta och själva installationen av prefabelementen byggdes en fångdamm. Temporärt leddes vattnet runt utskovet under den tid arbetet pågick. Mindre mängder läckagevatten fick pumpas bort, samt att tillfällig elförsörjning via elverk användes. Prefabelementen lyftes på plats med kran på en dag, elementfogning skedde dagen därpå. Prefabinstallationen tog totalt två dagar att utföra. Hela arbetet utfördes i uppvärmt tält. Slutnotan för ombyggnationen hamnade på 1 100 000kr (prefabelementen 260 000 kr, lucka och falsar i rostfritt stål 195 000 kr, byggkostnader; t.ex. förbiledning av vattnet, rivning av bef. trädamm, bottenplatta och återfyllnad av anslutningsdammar 650 000 kr). Enligt uppskattningar resulterar detta i en besparing på 100-150 000 kr, jämfört med ett konventionellt helt platsgjutet utskov. Ett 20 tal av VRFs 51 st mindre regleringsdammar kan byggas om på detta sätt, vilket medför en besparing på ca 3-4 miljoner kr. Ida Fossenstrand (numera på Göteborgs Hamn AB) Ett första steg var att anlägga en anslutande väg, vilket underlättande dammtillsynen. Tidigare var några kilometer genom skogsmark realitet för de dammvakter som skulle ta sig till dammen, alternativt helikoptertransport. Besiktningar och inspektioner med hjälp av helikopter kunde tack vare den nya vägen minskas, även om det fortfarande är enklast då flera dammar ska inspekteras eller då väglaget är dåligt. Den nya vägen har en landningsplats för helikopter vid dammen. För den stora ombyggnationen av dammen var den nya vägen en nödvändighet förklarar Ecko Bergman, VRF; utan den skulle byggmaterialet aldrig kunnat transporteras till platsen. Då behovet av större reparationer och uppgradering blev aktuellt, framkom idén till ombyggnation med prefabricerade betongelement som en intressant metod. Med hänsyn till årstiden när ombyggnation är aktuell (januari-mars), vid avsänkt magasin, känns metoden än mer intressant. Det ansågs mycket fördelaktigt, att med hjälp av prefab, bygga om dessa små utskov, om det visade sig möjlig. Vad gäller prefab, kan god betongkvalité säkerställas då gjutning och hydratisering sker under kontrollerade förhållanden. Även ekonomiskt finns goda förutsättningar till effektivisering pga. modulbygge. Med detta i åtanke, bestämde sig VRF att prova lösningen. Figur 2 De Prefabricerade betongelemeten till utskovet. Figur 3 Det färdiga prefabutskovet
STORT INTRESSE KRING ÅRETS UPPLAGA AV KRAFTINDUSTRINS BETONGDAG KONTAKT: Cristian Andersson Elforsk AB Programområde Vattenkraft 101 53 Stockholm 08-677 25 34, 070 318 25 34 cristian.andersson@elforsk.se Lars Wrangensten Elforsk AB Programområde El- och Värmeproduktion samt Kärnkraft 101 53 Stockholm 08-677 26 77, 070 345 07 14 lars.wrangensten@elforsk.se Under två halvdagar i mars (30:e - 31:a) hölls årets upplaga av Kraftindustrins Betongdag på Vattenfall Research and Development (VRD) i Älvkarleby. Betongdagen arrangeras årligen av VRD och utförs i samarbeten med Elforsk. Under de två halvdagarna behandlades många för kraftindustrin intressanta betong- och anläggningsfrågor, samt resultat från aktuell forskning huvudsakligen inom Elforsks Vatten- och Kärnkraftsprogram. Primärt behandlades betongfrågor riktade mot Vattenoch Kärnkraft. Uppslutningen på årets betongdag var god med sammanlagt ca 70 deltagare. Dessa kom primärt ifrån: kraftindustrin, konsultbranschen, universitet/högskolor och FoU institut. En välkomnande aspekt var en ökad närvaro av personer från Svensk Kärnbränslehantering (SKB). I och med att SKB s befintliga anläggningar har gått in i en fas av förlängd aktiv drift, samt att ansökan om byggande av planerat kärnbränsleförvar i Forsmark har lämnats in, finns ett ökat intresse av betong- och anläggningsfrågor. Oundvikligen aktualiserades även betongdagen av händelserna i Japan, som bestod av en naturkatastrof med efterföljande kärnkraftsolycka i Fukushima. Trots att programmet till betongdagen spikades veckor innan dessa händelser, berörde ett antal av presentationerna indirekt aspekter, faktor och frågor kring detta. Bland dessa kan nämnas: doktorandprojekt: Dynamiska jord - bävningslaster på kärnkraftsbyggnader samt Reaktorinneslutningars inneklimat och påverkan modellering och beräkning: Reaktorinneslutningars täthet vid höga belastningsnivåer ombyggnationsarbete: Byte av ångeneratorer och pressurizer på Ringhals att återskapa täthet i reaktorinneslutningen erfarenhetsåterföring: Lärdomar av 30 års kärnkraftsdrift - sett ur ett nybyggnadsperspektiv Utöver dessa presentationer berördes även viktiga och intressanta arbeten/ frågor kring Vattenkraftens betongkonstruktioner och anläggningar, samt andra kärnkraftsfrågor och -arbeten. Även hantering och slutanvändande av värmekraftens askor presenterades. Dessutom hölls presentationer från SKB och samhällsbyggnadssektorn. Nämnvärt är också att betondagens deltagare fick uppleva en resa igenom betongteknikens utveckling, samt blev guidade igenom livslängdsdimensionering av betongkonstruktioner. Reseledare var ingen mindre än prof.em Göran Fagerlund från Lunds Tekniska Högskola (LTH). Program och fullständiga presentationer från Kraftindustrins Betongdag 2011 finner ni på Vattenfalls externa hemsida: http://www.vattenfall.se/sv/kraftindustrinsbetongdag.htm. Avslutningsvis vill arrangörerna tacka samtliga deltagare och presentatörer för årets betongdag. På återseende! Bojan Stojanović REDAKTION Bojan Stojanovic, 814 26 Älvkarleby bojan.stojanovic@vattenfall.com 026-836 72, 070-2269458 PRODUKTION: Alf Linderheim alf.linderheim@vattenfall.com 026-83509, 070-341 35 09 Forsmarks Kraftgrupp AB Ringhals AB