TÍTULO DE LA PRESENTACIÓN...requisitos del MRP-228 Rev. 2 • Coordinación con las extracciones...

Confidential - All Rights Reserved - Tecnatom 2016

Carlos Cueto-Felgueroso García Eva Frutos Ramos

Marta Colomer Martínez

Jornada Técnica SNE "Renovación de Licencia

para la Operación a Largo Plazo“ Tecnatom, 6 de abril de 2017

Inspección de internos de vasija en centrales PWR Westinghouse para la Operación a Largo Plazo

Aplicación a C. N. Almaraz

Proprietary & Confidential 2016 Tecnatom S.A.

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• El CSN a través de la IS-22 ha requerido a los titulares de las CC. NN. EE. la implantación de un proceso de gestión del envejecimiento, incluida la gestión en el caso de la Operación a Largo Plazo (OLP)

• C. N. Almaraz (CNA) ha elaborado Plan de Gestión del Envejecimiento (PGV) conforme a la IS-22

• En lo referente a los internos de la vasija del reactor (IVR), la gestión del envejecimiento para OLP consiste en la realización de un programa de inspecciones de los IVR conforme a la guía EPRI MRP-227-A

• En 2012 Tecnatom desarrolló para C. N. Almaraz un programa de inspección de IVR conforme a la citada guía

2

INTRODUCCIÓN


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• La guía“Materials Reliability Program: Pressurized Water Reactor Internals Inspection and Evaluation Guidelines (MRP-227-A)” describe las bases técnicas para implantar los requisitos de inspección para los IVR en CC. NN. PWR que están sujetos a cualquiera de los mecanismos de degradación potenciales durante el período de OLP

• Los requisitos de cualificación de las técnicas a emplear en las inspecciones están contenidas en la guía MRP-228 “Materials Reliability Program: Inspection Standard for PWR Internals (MRP-228)”

• El objetivo de dichas guías es garantizar la seguridad, integridad y fiabilidad a largo plazo de los componentes internos de PWR utilizando métodos probados para la inspección, la monitorización, la vigilancia y la presentación de resultados

GUÍAS MRP-227 Y MRP-228


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• El alcance de las guías MRP-227-A y MRP-227-1 es el siguiente:

• Las estructuras soporte del núcleo (Categoría B-N-3 de ASME XI)

• Los internos con funciones relacionadas con la seguridad, que garantizan (10 CFR 54.4(a)(1)):

• La integridad de la barrera de presión

• La capacidad de parar el reactor y mantenerlo en condiciones de parada segura

• La capacidad de prevenir y limitar las consecuencias radiológicas de los sucesos operativos previstos y de los accidentes base de diseño dentro de sus límites especificados

• Están exentos de la aplicación de la guía los conjuntos combustibles, los conjuntos de control de la reactividad y las fijaciones soldadas a la vasija del reactor

ALCANCE DEL MRP-227


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• El objetivo de esta actualización para C. N. Almaraz es aplicar una guía (MRP-227-1) a priori más aproximada a la que estará en vigor cuando se realicen las inspecciones de los IVR para OLP

• Se tuvieron en cuenta:

• El alcance y los métodos de inspección propuestos en la guía

• Los años de operación a plena potencia de cada Unidad de C.N. Almaraz

• La información recogida en las inspecciones visuales en servicio realizadas hasta la fecha

• Las condiciones de accesibilidad para el cumplimiento de los requisitos del MRP-228 Rev. 2

• Coordinación con las extracciones de internos previstas conforme al programa de inspección en servicio de ASME XI

• Minimización del camino crítico durante la recarga

APLICACIÓN DEL MRP-227-1


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COMPONENTE W6

Pernos deflector-placa soporte. C. N. Almaraz


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VISTA GENERAL DE LOS INTERNOS


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INTERNOS INFERIORES


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INTERNOS SUPERIORES


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ETAPAS

CATEGORIZACIÓN DE COMPONENTES

1. Desarrollo de criterios de cribado (Comp. química, fluencia, temperatura, tensiones, CUF,…) para determinar la susceptibilidad a ocho mecanismos de degradación identificados

2. Análisis FMECA (Failure Modes Effects and Criticality Analysis). Clasificación de los IVR en tres Categorías (A, B, C) en base a los criterios de cribado y a la potencialidad y severidad de las consecuencias a la seguridad y económicas

3. Evaluación de la funcionalidad de los componentes y conjuntos de componentes potencialmente más afectados por los mecanismos de degradación para determinar los efectos de la degradación

4. Categorización de los internos en cuatro grupos, en base a los cuales se desarrollan las guías de inspección y una metodología de evaluación de defectos


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ESQUEMA DE LA CATEGORIZACIÓN DE COMPONENTES


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Mecanismos de degradación Efecto

Corrosión bajo tensión (SCC) Agrietamiento

Corrosión bajo tensión asistida por

irradiación (IASCC) Agrietamiento

Desgaste Pérdida de material

Fatiga (alto y bajo número de ciclos) Agrietamiento

1. MECANISMOS DE DEGRADACIÓN (1)


Minimum Ligament

Inner Holes

Guide Tube Enclosure

Guide Card

Backside Hole

Wear Area


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Fragilización por irradiación neutrónica Pérdida de ductilidad y tenacidad a la

fractura

Fragilización por envejecimiento

térmico

Pérdida de ductilidad y tenacidad a la

fractura



neutron

atomic collisions

vacancies

self-interstitials PKA

primary knock-on atom D E

Energy

transfer

Elastic collision

Niveles de susceptibilidad:

Inoxidables austeníticos (Metal base):

• Fluencia > 1*1021 n/cm2 (E> 1 MeV) [1,5 dpa]

Soldaduras:

• Fluencia > 6,7*1020 n/cm2 (E> 1 MeV) [1 dpa]

Materiales susceptibles:

Aceros CASS y soldaduras de inoxidables austeníticos:

• Ferrita > 20%

• Molibdeno > 0,5% y ferrita > 14%

Aceros PH


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Hinchamiento por huecos (VS) y

crecimiento por irradiación (IG)

VS: Cambios dimensionales

IG: Aleaciones de Zi (N/A)

Relajación de tensiones asistida por

temperatura (TSR) e irradiación (ISR)

o fluencia asistida por irradiación

TSR: Pérdida de precarga (<1000 hr)

ISR: Pérdida de precarga, que

eventualmente puede causar fatiga o

desgaste y causar agrietamiento



Niveles de riesgo:

Inoxidables austeníticos (inc. soldaduras):

Fluencia > 1,3*1022 n/cm2 (E> 1 MeV) [20 dpa] y Temperatura > 320 ºC

Factores de riesgo:

Pernos y muelles:

• Precarga y alta temperatura

• Fluencia > 1,3*1020 n/cm2

(E> 1 MeV) [0,2 dpa]


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• Clasificación de los IVR, en base a los criterios de cribado y a la potencialidad y severidad de las consecuencias sobre la seguridad y económicas, en tres categorías (para cada mecanismo de degradación):

• Categoría A, efectos no significativos

• Categoría B, efectos moderadamente significativos

• Categoría C, efectos potencialmente significativos

2. CLASIFICACIÓN



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• Los análisis de funcionalidad de los IVR se basan en la hipótesis de 30 años de operación en modo de carga base con una configuración del núcleo de altas fugas, seguido de 30 años de operación en modo de carga base con una configuración del núcleo de bajas fugas

• Normalmente las plantas (como C. N. Almaraz) han cambiado a la configuración de núcleo a bajas fugas antes de 30 años de operación

3. EVALUACIÓN DE FUNCIONALIDAD


Diseño del núcleo CNA 1 CNA 2

Estándar Ciclos 1 a 4 Ciclos 1 y 2

Transición Ciclos 5 a 7 Ciclos 3 a 5

Bajas fugas Ciclos 8 a 25 Ciclos 6 a 24


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• Categorización de los internos en cuatro grupos en base a los cuales se desarrollan las guías de inspección y una metodología de evaluación de defectos

4. DEFINICIÓN DE GRUPOS


REQUISITOS

DE

INSPECCIÓN

(MRP-227-A)

REQUISITOS

DE

INSPECCIÓN

(MRP-227-A)

Crit

icid

ad

C

rit

icid

ad


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GRUPO PRIMARIO (Primary)

DESCRIPCIÓN DE LOS GRUPOS (1)

Componentes que son altamente susceptibles a los efectos de, al menos, uno de los ocho mecanismos de envejecimiento identificados en la guía.

En este grupo se incluyen también componentes que han demostrado un grado de tolerancia a un efecto de degradación específico, pero para el cual no existen componentes altamente susceptibles o para el cual ningún componente altamente susceptible es accesible

GRUPO EXTENSIÓN (Expansion)

Está constituido por los componentes IVR que son alta o moderadamente susceptibles a los efectos de, al menos, uno de los ocho mecanismos de envejecimiento identificados en la guía, pero para los cuales la evaluación de funcionalidad ha demostrado un grado de tolerancia a estos efectos


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DESCRIPCIÓN DE LOS GRUPOS (2)

GRUPO PROGRAMA EXISTENTE (Existing Programs)

GRUPO SIN MEDIDAS ADICIONALES (No Additional Measures)

Componentes para los cuales los efectos de degradación provocados por los mecanismos identificados en la guía se encuentran por debajo de los criterios de evaluación. También se incluyen en este grupo los componentes internos que, como resultado del modo de fallo, los análisis de efectos y criticidad y la evaluación de funcionalidad no requieren medidas adicionales

Componentes que son susceptibles a los efectos de, al menos, uno de los ocho mecanismos de envejecimiento identificados en la guía y para los cuales existe en la planta un programa que es capaz de gestionar dichos efectos


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• Los cuatro grupos resultantes definen un programa de monitorización basado en muestreo, comenzando con inspecciones de localizaciones de componentes altamente afectados, y extendiendo las inspecciones a otros componentes si la degradación detectada excede de los niveles aceptables

• Estas inspecciones no tienen por objeto reemplazar ninguno de los requisitos de la Sección XI de ASME para los componentes definidos como estructuras soporte del núcleo (Tabla IWB-2500-1 Categoría B-N-3).

PROGRAMA DE GESTIÓN DEL ENVEJECIMIENTO


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• La selección de Metodologías para la Gestión del Envejecimiento (MGE) se basa en dos criterios:

• Capacidad de caracterización del efecto de envejecimiento

• Aplicación de técnicas probadas en la industria

• Metodologías:

• VT-3: Para determinar la condición general de la superficie

• VT-1: Para detección y dimensionamiento de discontinuidades en la superficie, tales como holguras

• EVT-1: Para detección y dimensionamiento de grietas en la superficie

• ET (corrientes inducidas): Como examen suplementario a los VT.

• UT: Para inspección de pernos

SELECCIÓN DE METODOLOGÍAS (1)


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• Medidas físicas: Caracterización de desgastes, pérdida de pre-carga, deformación excesiva…

• Los métodos de END propuestos deben cualificarse de acuerdo a la guía MRP-228

SELECCIÓN DE METODOLOGÍAS (2)


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GRUPOS EN C. N. ALMARAZ (1)

Componentes del grupo Primario Método END

Componentes de alineamiento e interfaz

W8. Muelle de fijación de internos Medida directa de

altura del muelle

Conjunto deflector-placas soporte

W6. Pernos deflector-placa soporte 1 UT

W7. Conjunto de placas deflectoras y de soporte VT-3

W5. Pernos deflector-deflector VT-3

Conjunto de tubos guía de las barras de control

W1. Placas guía VT-3

W2. Soldaduras de las bridas inferiores de los tubos guía

de las barras de control (CRGT)

EVT-1

Fig_baffles.png


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Componentes del grupo Primario Método

END

Barrilete del núcleo

W3. Soldadura de la brida a la sección superior del barrilete (UFW) EVT-1

W4. Soldadura circunferencial inferior del barrilete (LGW) 2 EVT-1

//Srvfile01/dsin/IdC/EEDC/PROY-INTERNOS/SNE/Fig_barrilete.png


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Componentes del grupo Extensión Método

END


W6.1 Pernos barrilete-placa soporte UT

Sistema de instrumentación del fondo de la vasija

W2.2 Columnas del sistema de instrumentación nuclear del fondo de

la vasija 3

VT-3


W2.1 Soldaduras restantes de las bridas inferiores de los tubos guía

de las barras de control (CRGT)

EVT-1


W3.1 Soldadura circunferencial superior del barrilete (UGW) 4 EVT-1

W3.2 Soldaduras longitudinal superior del barrilete (UAW) EVT-1

W3.3 Soldadura de la sección inferior del barrilete con el soporte

inferior del núcleo (LFW)

EVT-1

W4.2 Soldadura longitudinal intermedia del barrilete (MAW) EVT-1

//Srvfile01/dsin/IdC/EEDC/PROY-INTERNOS/SNE/Fig_Placa_inferior.png

//Srvfile01/dsin/IdC/EEDC/PROY-INTERNOS/SNE/Soldaduras barrilete.pdf


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Componentes del grupo Extensión Método

END


W4.3 Soldadura longitudinal inferior del barrilete (LAW) EVT-1

Conjunto de internos inferiores

W3.4 Soporte inferior del núcleo VT-3

W4.4 Columnas de soporte inferior del núcleo (fundición y no de

fundición)

VT-3

W6.2 Pernos de las columnas de soporte inferior del núcleo UT

Conjunto de internos superiores

W4.1 Placa superior del núcleo VT-3


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Componentes del grupo Programa Existente Método

END

Componentes de alineamiento e interfaz

W15. Pines de alineamiento de la placa superior del núcleo VT-3

W14. Pernos de los insertos de soporte radial VT-3


W13. Thimbles (tubos) ET


W10. Brida del barrilete VT-3



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Componentes del grupo Programa Existente Método

END

Conjunto de internos inferiores

W12a y W12b. Placa inferior del núcleo VT-3

Conjunto de internos superiores

W11. Presillas rigidizadoras del conjunto soporte superior VT-3



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Componentes del grupo Sin Medidas Adicionales Método

END


Tubos-C y vainas


Collarines de las columnas del sistema de instrumentación del fondo

de la vasija

Elementos cruciformes de las columnas del sistema de

instrumentación del fondo de la vasija

Tubos de extensión de las columnas del sistema de instrumentación

del fondo de la vasija

Tapones de los “thimbles”



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• Del grupo Primario a Extensión:

• Soldadura W3.3 (LFW)

• Soldadura W3.1 (UGW)

• Se ha eliminado la inspección de las soldaduras de las toberas de salida del barrilete y se ha sustituido por las soldaduras W3.1, W3.2 y W3.3

• Si se detecta SCC en la soldadura W3 (Grupo Primario), se ampliará la inspección a las soldaduras W3.1, W3.2 y W3.3 (Grupo Extensión)

• Si se detecta IASCC en las soldaduras W4 (Grupo Primario), se ampliará la inspección a las soldaduras W4.2 y W4.3 (Grupo Extensión)

CAMBIOS EN EL MRP-227-1 (1)


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• Cambios de alcances:

• En las soldaduras del grupo Primario W3 y W4, el alcance de la muestra de inspección por EVT-1 será >25% de la superficie de la soldadura y del metal base adyacente

• Ampliación del alcance si hay indicaciones

• En las soldaduras del grupo Extensión W3.1, W3.2, W3.3, W4.2, W4.3, el alcance de la muestra de inspección por EVT-1 será >75% de la superficie de la soldadura y del metal base adyacente

• Pernos W6.1 (de barrilete a placa soporte), el 100% de los accesibles con un mínimo del 75% del total

• Pernos W6.2 (columnas de los soportes inferiores), el 100% de los accesibles (o un alcance justificado por la planta), con un mínimo del 75% del total (o un alcance justificado por la planta)



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• Cambio de examen EVT-1 a VT-3 y del alcance en

• En el componente W3.4 (Soporte inferior del núcleo) de >75% de las superficies accesibles a >25% de la superficie inferior (lado opuesto al núcleo)

• En el componente W4.4 (Columnas de soporte inferior del núcleo) del 100% de las columnas accesibles a >25% de las columnas visibles desde encima de la placa inferior del núcleo

• Inspección visual VT-3 de las placas guía (W1) de acuerdo al WCAP-17451-P

• Inspección visual (VT-3) de la superficie de contacto de estelita y de los pernos de los insertos del soporte radial de acuerdo al TB-14-5



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EXTRACTO DE LA TABLA RESUMEN DEL PROGRAMA DE INSPECCIÓN DE INTERNOS DE C.N. ALMARAZ

Componente Material Clasificación Mecanismo de degradación Efecto


W6. Pernos

deflector-placa

soporte

SS 316

SS 347 Primario

a) IASCC y fatiga

b) Fragilización por irradiación

c) Hinchamiento (void swelling)

d) Relajación de tensiones por

irradiación

a) Agrietamiento

b) Pérdida de tenacidad de

fractura

c) Deformación

d) Pérdida de pretensado

W7. Placas del

deflector y placas

soporte (incluye la

interacción de los

pernos de unión de

las placas del

deflector y los

pernos tipo

“corner”

SS 304

Primario

a) Hinchamiento (void swelling)

b) IASCC

a) Deformación

b) Agrietamiento

provocan:

Alteración de la interacción con

los elementos combustibles,

holguras entre placas,

desplazamiento vertical de placas

deflectoras y degradación de los

pernos deflector-deflector.

W5. Pernos

deflector-deflector

SS 316

SS 347

Primario

a) IASCC y fatiga

b) Fragilización por irradiación

c) Hinchamiento (void swelling)6

d) Relajación de tensiones por

irradiación

a) Agrietamiento que provoca

pérdida o rotura de las lengüetas

de cierre de los pernos, fallo o

pérdida de pernos y deformación

de la cabeza de los pernos

b) Pérdida de tenacidad de

fractura

c) Deformación

d) Pérdida de pretensado


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Componente Componente asociado del

grupo primario/extensión

Técnica de

inspección

Inspección inicial y Frecuencia

de inspección


W6. Pernos

deflector-placa

soporte

W6.2 Pernos de las columnas de

soporte inferior

W6.1 Pernos barrilete-placa

soporte

UT

Inspecciones base de referencia entre 25 y

35 EFPY e inspecciones subsiguientes

periódicas cada 10 años

W7. Placas del

deflector y placas

soporte (incluye la

interacción de los

pernos de unión de

las placas del

deflector y los

pernos tipo “corner”

Ninguno VT-3




W5. Pernos

deflector-deflector

Ninguno

VT-3





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Componente Alcance de

la inspección Inspección inicial en CNA


W6. Pernos deflector-

placa soporte

100% de los pernos accesibles

(ref.: figura 4-23 del MRP-227-A y figura 4-

15 del MRP-227-1)

Grupo 1:

34,2 EFPY en Octubre 2021

Plazo de inspección hasta R128

Grupo 2:

34,5 EFPY en Septiembre 2022

Plazo de inspección hasta R227

W7. Placas del

deflector y placas

soporte (incluye la

interacción de los

pernos de unión de las

placas del deflector y

los pernos tipo “corner”

Superficies del lado del núcleo:

- Uniones de placas deflectoras sometidas

a altas fluencias

- Extremo superior e inferior de las placas

deflectoras

- Lengüetas de cierre de los pernos

deflector-deflector

(ref.: figuras 4-16 de MRP-227-1)

Grupo 1:


Grupo 2:


W5. Pernos deflector-

deflector

Pernos y lengüetas de cierre de los

cordones de alta fluencia. 100% de los

componentes accesibles del lado del

núcleo (ref.: figura 4-14 de MRP-227-1)

Grupo 1:


Grupo 2



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• El programa de inspección de IVR de C. N. Almaraz basado en el MRP-227-1 representa el estado del arte de la industria

• Asimismo, incorpora la información específica de los IVR de C. N. Almaraz disponible hasta la fecha

• Sin embargo,

• La Safety Evaluation del MRP-227-1 por la NRC está pendiente:

• Posible inclusión de algún otro componente en el grupo Primario, o la reclasificación de otros de Extensión a Primario

• Posible incremento del alcance de algún componente

• Posible cambio de examen VT-3 a EVT-1 en algún componente

• Con todo, sirve de base de partida para el proceso cuyo fin es la realización de las inspecciones de los IVR

CONCLUSIONES

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“©2016 Tecnatom, S.A. Todos los derechos reservados. El contenido de esta obra está protegido por la Ley y no podrá ser reproducida, ni en todo ni en parte, ni transmitida, ni registrada por ningún sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sin el consentimiento previo y por escrito de Tecnatom, S.A. y de sus autores. Tecnatom y el logotipo de Tecnatom son marcas registradas de Tecnatom, S.A.”

¡Muchas gracias por vuestra atención!

Aquí estoy para responder a vuestras preguntas…

Date post:	12-Apr-2020
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