01.12.2023 Our Media Coverage
all for POWER: Spoznajte zákulisie systému radiačnej kontroly pre jadrovú elektráreň Mochovce 3 a 4 v réžii VUJE, a. s.
Naša spoločnosť VUJE, líder na trhu jadrovej energetiky, je jedným z hlavných dodávateľov na dostavbe 3. a 4. bloku JE Mochovce (MO34) a jedným z kľúčových projektov v rámci dostavby je Systém radiačnej kontroly MO34, ktorý režírujeme. Zásadné riešenia opisuje v aktuálnom vydaní mienkotvorného magazínu Pavel Ševera, riaditeľ divízie výstavby nových jadrových zdrojov VUJE, a. s.
Systém radiačnej kontroly MO34 pozostáva z radiačnej kontroly HVB (Hlavný výrobný blok), systémov osobnej dozimetrie, meraní kontaminácie osôb a vozidiel, laboratória pre gamaspektrometrické merania a opravu prístrojov radiačnej kontroly, ciachovne radiačnej kontroly a dodávky systémov zabezpečujúcich elektrické napájanie všetkých dotknutých zariadení. V tomto článku sa zameriame na technologicky najnáročnejšiu časť Systému radiačnej kontroly, ktorým je radiačná kontrola prostredia a technologických okruhov v Hlavnom výrobnom bloku JE MO34.
RADIAČNÁ KONTROLA V HVB
Systém radiačnej kontroly v HVB má za úlohu monitorova- nie radiačnej situácie v budove reaktorovne, v etažérkach a v strojovni, v budove pomocných aktívnych prevádzok, vo ventilačnom komíne, v prevádzkovej budove, na nákladnej vrátnici a v areáli JE. Cieľom systému radiačnej kontroly je sys- tematické a nepretržité monitorovanie radiačnej situácie pro- stredia, kontrola úrovní, pohybu a kumulácie rádioaktivity v technologických okruhoch a zariadeniach a kontrola funkcie a tesnosti bariér proti šíreniu rádioaktívnych látok. Ďalej je to kontrola úrovní rádioaktivity uvoľňovanej do životného pro- stredia cez ventilačný komín a iné neštandardné cesty a poskyt- nutie prostriedkov pre monitorovanie kontaminácie pracov- ných plôch, zariadenia a personálu v pracovných priestoroch.
Informačný systém radiačnej kontroly spracováva približ- ne 1800 meraní, ktoré poskytujú úplný obraz o radiačnej si- tuácii v JE. Najdôležitejšiu časť medzi nimi tvoria vlastné me- rania, ktoré poskytujúce základné informácie o RK (Radiačná kontrola), ďalšiu tvoria údaje meraní prevzaté z ostatných in- formačných systémov elektrárne.
Štruktúra systému radiačnej kontroly je rozdelená do troch úrovní - na spodnú, strednú a hornú úroveň.
Spodnú úroveň systému radiačnej kontroly tvoria moni- torovacie zariadenia: detekčné jednotky, vyhodnocovacie jed- notky a miestne signalizačné zariadenia. Pri tvorbe a dodávke systému sme použili radiačné monitory od renomovaných vý- robcov ako Mirion Techologies, Berthold a Canberra Packard. Jedná sa o zariadenia, ktoré okrem detektorov obsahujú vy- hodnocovaciu jednotku, dokážu pracovať samostatne, no tak- tiež v rámci decentralizovaného informačného systému. Posky- tujú možnosti redundantného zberu dát, vlastného spracovania a zobrazenia nameraných dát, signalizácie prevýšení prahových úrovní a pokročilej diagnostiky.
Stredná úroveň systému radiačnej kontroly je založená na systémoch dátových koncentrátorov a PLC automatov. Koncentrátory obsahujú zariadenia pre sprostredkovanie komunikácie a prenosu dát medzi hornou a dolnou úrovňou a tiež zabezpečujú konverziu metalickej dátovej prenosovej siete na optickú sieť. Časť zariadenia koncentrátora zabez- pečuje istenie a rozvod elektrického napájania jednotlivých monitorovacích zariadení dolnej úrovne.
PLC systémy zabezpečujú prenos signálov z merania ne- elektrických veličín do informačného systému, preberajú a interpretujú riadiace povely od operátorov, riadia prietok a ohrev vzdušniny v primárnom odberovom potrubí komína, zberajú informácie o stave hermetických dverí a zabezpečujú
odber vzdušniny z jednotlivých meraných miestností v rámci funkcionality Centrálneho odberového systému.
Hornú úroveň tvorí počítačový Informačný systém radiač- nej kontroly (ISRK), ktorý zabezpečuje zber monitorovacích údajov, umožňuje ich zobrazenie na všetkých pracovných sta- niciach ISRK, vyhodnocovanie údajov, archiváciu, ako aj vý- počet odvodených veličín. V rámci ISRK sme zabezpečili okrem iného i komunikáciu s externými systémami elektrárne.
V ďalšej časti tohto článku by sa zameriame na stručný popis základných častí strednej úrovne Systému radiačnej kontroly a podrobnejšie popíšeme hornú úroveň systému.
Dátové koncentrátory
Koncentrátory dodávané firmou VUJE, a. s. zabezpečujú zber dát zo všetkých vyhodnocovacích zariadení. Z každého meracieho zariadenia je posielaný signál po dvoch nezávi- slých zberniciach RS485 do koncentrátora prostredníctvom MODBUS RTU protokolu. Obidve pripojenia sú ukončené na vstupných svorkách koncentrátora. Ďalej je prenášaný a spra- covávaný len signál z prvej trasy, pričom signál z druhej trasy slúži pre servisné účely. Z meracieho kanálu je signál zosil- nený a galvanicky oddelený pomocou RS-485 opakovača a ďalej prenášaný do dvoch Modbus prevodníkov v redun- dantnom usporiadaní, ktoré prevádzajú signál na MODBUS TCP protokol. Výstupný signál z prevodníkov je po etherne- tovej zbernici cez metalické pripojenie privedený do dvoch nezávislých sieťových prepínačov CISCO IE-4000, z ktorých je signál prenášaný po redundantnom optickom pripojení do aplikačných serverov ISRK.
Súčasťou skrine koncentrátora je IO modul, ktorý sme po- užili na lokálnu diagnostiku.
Skrine koncentrátorov majú trojfázové napájanie, 400 V AC. Na vstupe je 3-fázový istič a prepäťová ochrana. Napájanie, 230 V AC, pre vyhodnocovacie zariadenia je istené jednofá- zovými ističmi a rozložené tak, aby zaťaženie fáz bolo rovno- merné. Pre zabezpečenie 24 V DC sme koncentrátor osadili dvomi zdrojmi od výrobcu Phoenix Contact. Každý koncent- rátor je vybavený servisnou zásuvkou 230V AC pre potreby pripojenia prenosného počítača v prípade potreby.
PLC systémy
V rámci Systému radiačnej kontroly firma VUJE, a. s. do- dala celkovo päť zostáv PLC systémov. Systémy sme riešili ako redundantné vysoko dostupné systémy od firmy Sie- mens, typu Simatic S7-400H. Skladajú sa z riadiacej časti a decentralizovaných jednotiek ET200M, prepojenie medzi zariadeniami je realizované Profibusovými káblami v bezha- logénovom prevedení.
Hardvérová konfigurácia riadiacej jednotky sa skladá z napájacieho zdroja PS 407, procesorovej jednotky CPU 414H a komunikačného procesora CP 443-1.
Obidve procesorové jednotky sú cez synchronizačné mo- duly prepojené optickými káblami, cez ktoré si medzi sebou vymieňajú informácie. Komunikačné procesory zabezpečujú pripojenie PLC systému do ISRK po ethernetovej zbernici. Výstupy z nich sú privedené do dvoch nezávislých prepínačov CISCO, z ktorých sú optickým spojením pripojené na hornú úroveň ISRK.
Každá decentralizovaná jednotka je riešená redundantne a pozostáva z napájacieho zdroja, komunikačného modulu, signálnych modulov pre digitálne vstupy, výstupy a analógové vstupy a výstupy.
Výmena dát medzi PLC a hornou úrovňou je riešená pro- stredníctvom OPC protokolu. Napájanie skrine sme realizo- vali ako redundantné z dvoch rozvádzačov.
Informačný systém radiačnej kontroly
Základnou funkciou ISRK je prezentácia informácií o ra- diačnej situácii pre obslužný personál dozorní a havarijných stredísk. ISRK zabezpečuje ovládacie funkcie, komunikačné funkcie, prenosové funkcie, diagnostiku a testovanie svojich komponentov. Ďalej sú to výpočtové funkcie, kontrolné a sig- nalizačné funkcie, prezentačné funkcie, archivačné funkcie a taktiež poskytuje jednotný čas pre aktívne prvky Systému radiačnej kontroly.
ISRK sme navrhli ako viacúrovňový modulárny techno- logický informačný systém, ktorý pracuje autonómne a nezá- visle na iných informačných systémoch elektrárne. Systém podporuje architektúru klient - server a je riešený redundant- ne s odolnosťou voči jednoduchej poruche.
Programové vybavenie HÚ ISRK pozostáva z nasledovných častí: systémové programové vybavenie, základné aplikačné programové vybavenie, špeciálne aplikačné programové vybavenie.
Systémové programové vybavenie je tvorené operačným systémom s ovládačmi pre všetky hardvérové súčasti serverov a pracovných staníc. Základné a špeciálne aplikačné progra- mové vybavenie je postavené na SCADA platforme (v súčas- nosti v portfóliu spoločnosti Aveva) - vývojovom prostredí ArchestrA IDE a InTouch. Taktiež obsahuje programové mo- duly vyvinuté špeciálne na zber dát z jednotlivých meracích systémov.
Zariadenia hornej úrovne
Zariadenia hornej úrovne tvoria 9 serverov, 6 pracov- ných staníc, 2 grafické stanice, počítačová sieť, záložné zdro- je napájania UPS a periférne zariadenia. Všetky servery a pracovné stanice sú z HW hľadiska postavené na serve- roch IBM X3650M3, obsahujú Xeon Dual Core procesory, redundantný napájací zdroj, diskové polia RAID, 16GB RAM a redundantné sieťové karty.
Počítačovú sieť sme vytvorili zdvojenými prepínačmi Cis- co a optickou kabelážou prepájajúcou pracoviská DRK EMO12 a DRK MO34. Všetky zariadenia sú do siete pripojené redun- dantne.
Grafické stanice pozostávajú zo štvorsegmentového gra- fického panelu, riadiaceho počítača grafického panelu a ria- diacich počítačov jednotlivých segmentov grafického pane- lu. Grafický panel je umiestnený na samostatnom stojane a pozostáva zo 4 x OL521 grafických panelov v rozlíšení 1920 x 1080 pixelov od firmy Barco.
Špeciálny aplikačný SW ISRK
Štruktúru ŠASW tvoria samostatné moduly zberu a spra- covania dát, komunikácie s PLC a externými systémami elek- trárne, systému časovej synchronizácie, zberu diagnostických informácií, výpočtových funkcií, archivovania dát, alarmov, ovládania gamaspektrometrie primárneho okruhu, COS, her- metických uzáverov a prezentácie dát prostredníctvom samo- statnej grafickej aplikácie.
Prístup k jednotlivej funkcionalite ŠASW je určený stup- ňom oprávnenia práve prihláseného užívateľa.Dáta určené na archiváciu sú pravidelne zasielané do archivačného serve- ra, ktorý je časťou archivačného systému ISRK. Nami na- vrhnutý systém archivácie je riešený MS SQL serverom, nad ktorým beží Wonderware Historian server optimalizovaný na použitie v priemyselnej automatizácii.
V rámci ISRK sú alarmované prekročenia výstražnej a ha- varijnej prahovej úrovne pre radiačné merania, ktoré podlie- hajú alarmom. Taktiež sú alarmované poruchy radiačných monitorov, poruchy dúchadiel, odberov a prefukov COS.
GUI aplikácia ŠASW
GUI aplikácia je základnou aplikáciou určenou na prácu so ŠASW. Umožňuje sledovanie aktuálnej i historickej radiač- nej situácie, získavanie informácií o jednotlivých parame- troch systému a stave zariadení a ich súčastí.
GUI aplikácia umožňuje zobrazovanie dát vo forme mne- moschém, tabuliek, grafov, histogramov, informačných pane- lov meraní, poskytuje funkcionalitu na tvorbu denných hlásení, export vybraných dát a zobrazovanie užívateľskej dokumen- tácie. Základné časti grafickej aplikácie sú lišta diagnostiky
systému, nástrojová lišta, systémové panely, panel zobrazenia a signalizácie alarmov. V centrálnej časti obrazovky si užíva- teľ môže navoliť zobrazenie mnemoschém, tabuliek, histo- gramov alebo trendov.
V aplikácii sú pri vizualizácii stavu zariadení, meraní a zo- brazovaní stavu monitorovaných pracovných priestorov do- držiavané farebné konvencie.
Zobrazenie diagnostických informácií je možné na jedno- tlivých mnemoschémach a taktiež vo forme tabuľky. Diagnos- tike podliehajú všetky zariadenia hornej úrovne, koncentrá- tory, PLC systémy, gamaspektrometria primárneho okruhu, a väzby na externé systémy elektrárne.
V mnemoschémach sa na záhlaví štítkov meraní, alebo na piktograme zariadení ISRK nachádzajú aktívne prvky, ktoré umožňujú navolenie podrobnej informácie - informačného panelu zariadenia / merania.
Okamžité a historické dáta je možné zobraziť vo forme ta- buliek a trendov.
Spoločnosť VUJE, a. s. pripravila v rámci vývoja systé- mu pre obslužný personál rôzne typy mnemoschém. Jedná sa o kategórie mnemoschém Sumárne informácie RK, RK prostredia a okolia, RK technologických okruhov a Nasta- venia ISRK.
Pre prihláseného užívateľa s rolou „Technik radiačnej bezpečnosti“ sú k dispozícii ovládacie funkcie, ktoré umož- ňujú ovládanie režimu COS a združených odberov, ovládanie zvukovej signalizácie a blokovania hermetických uzáverov, ovládanie režimu gamaspektrometra primárneho okruhu, ovládanie projektora, grafickej stanice a export dát.
Pavel Ševera,
riaditeľ divízie Výstavba nových jadrových zdrojov VUJE, a.s.
