Search

Tässä raportissa kuvattu riskitietoisen ja kustannustehokkaan kunnossapidon suunnittelumenetelmä on tarkoitettu ydinvoimalaitosten laitteiden ja teknisten järjestelmien jatkuvan kunnossapito-ohjelman kehittämiseksi ja ylläpitämiseksi vastaamaan yrityksen tavoitteita. Suunnittelumenetelmän ydin on EBRCM:ksi (Experience Based Reliability Centred Maintenance) kutsuttu menettelytapa, jossa hyödynnetään käyttökokemusanalyysiä ja päättelylogiikkaan yhdessä laitepaikkojen kunnossapitotehtävien valitsemiseksi ja kunnossapitostrategian suunnittelemiseksi.

Tämä väliraportti sisältää menetelmäkuvauksen inhimillisperäisten vikaantumisten järjestelmällisestä tutkinnasta voimalaitoksen kunnossapitohistoriasta. Esimerkkikohteena virheiden tunnistamiselle, tutkinnalle sekä analyysitietojen käsittelylle ja tulosten esittämiselle on Loviisan voimalaitoksen kunnossapitohistoria. Menetelmäkuvaus perustuu inhimillisten virheiden ja yhteisvikojen tutkintaa varten tarvittujen menetelmien kehitykseen ja käyttöön Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten 1990 luvun puolivälistä alkaen tehdyissä VTT:n analyysisovelluksissa. Käytettyjä tutkimusmenetelmiä ja tietorakennetta on sen jälkeen yksinkertaistettu käytännön analyysikäyttöön Loviisan voimalaitoksen ylläpidon vuonna 2004 tekemän in-kind tutkimuksen yhteydessä. Menetelmäkuvausta tullaan päivittämään etenkin inhimillisperäisten yhteisvikojen tutkinnan osalta vuonna 2005, kun voimalaitoksen in-kind tutkimusta tehdään edustavasta määrästä yhteisvikoja sekä tietorakenteen osalta, kun kunnossapitohistoriaa uudesta LOMAX laitostietojärjestelmästä on tutkittu. Tämä väliraportti on myös tarkoitettu tiedottamista, tarkastusta, kommentointia ja palautteenantoa varten.

The paper describes an approach to evaluate and improve the effectiveness of the maintenance strategies of technical systems in operating power plants. In the Experience Based Reliability Centred Maintenance (EBRCM) approach, the analyses of the history of occurred faults and the preventive maintenance program are combined. Changes in the maintenance programs are proposed for reduction of faults or increasing the cost-efficiency of maintenance. The justification of changes is based on simple maintenance indicators and study of the underlying failure and maintenance data. To make the analysis resource-efficient and generate easily the maintenance indicators, suitable data analysis and warehouse tools are used. They facilitate the online access and treatment of the work orders and other planning information in plant information systems. In order to direct the analysis to the important items from maintenance point of view, the equipment of the plant are classified based on their importance for reaching the maintenance objectives such as plant safety, plant availability and worker protection. Maintenance optimisation is directed to those important equipment which exhibit a high number of failures. The other equipment of less maintenance importance, but which exhibit high preventive maintenance costs and low numbers of failures are also analysed to improve the cost-effectiveness of maintenance. After experiences from performing two case studies, both on a standby safety system and a continuously operating process system, Barsebäck Kraft AB adopted the experience based RCM approach as standard method for evaluation of the maintenance action programs and planning of modifications in them. The strength is the applicability and continuity of this method, i.e. each year again.

The most nuclear power utilities have established goals and objectives for their nuclear power plants, including e.g. 1) operating the plant effectively from primarily the safety and secondly the economic point of view, 2) ensuring safety of the public and the plant workers, and 3) providing uninterrupted electric power to the shareholders with long-term minimum cost. The maintenance goals should reflect these goals at a more functional level. In a larger perspective, the goal of the plant maintenance and op-erability activities may be assurance of long-term asset management by keeping the plant continuously in a good condition like new (Mokka 1996). Avoiding faults causing plant disturbances during the operating period may be the most important performance goal which should not be put in danger by minimis-ing the number of maintenance work during the annual maintenance and refuelling outage. More detailed goals and objectives may be to carry out the necessary work at the optimal time during the outages or operation, and to minimise the unavailability time of safety related equipment. One internal objective may be to carry out the maintenance work at budgeted cost. It is expected that every maintenance organisation will, together with its parent organisation, identify its own goals and objectives (EURO-MAINE 1997).

This report contains an international overview of applications of living probabilistic assessment and development of operational safety indicators. Features of an ideal living PSA tool are summarized as well as a limited survey of code systems for managing a living probabilistic safety assessment (living PSA) is included. The international survey is used as an input for planning and performance of related tasks within the Nordic NKS/SIK-1 project conducted in 1990-93. The research notes are distributed to the Nordic organizations involved or interested in the subject. The report includes an overview and conclusions from technical reports and articles available and presentations and discussions related to development and use of the above methods for the evaluation and management of the operational safety of nuclear power plants. A large part of this material is based on material collected and discussed in connection to international specialist meetings relating to the subjects. In the area of living PSA tools there are many computer codes being developed. The present versions approach rapidly the level of usability needed for performing and maintaining living PSA and continuous risk monitoring. The living PSA applications are still in most cases research efforts in which the applicability of the PSA technique is tested in a small scale. For the moment, there are very few actual living PSA applications actively in use at the plants. The performance and safety indicators have been in a strong development phase during the last few years. Many utilities, regulatory bodies and international organizations have started to use performance indicators for quantitative evaluation of nuclear power plant operations. It is generally emphasized that performance and safety indicators are intended to be one of the several tools for use by plant and regulatory staff when tracking contributing factors of deteriorating as well as improving developments. Subsequently, the use of numerical indicators is expected to facilitate a more efficient utilization of operating experiences for making decisions on corrective actions to be taken at the plant. The use of the probabilistic methods for operational safety monitoring is encouraged, although a probabilistic approach also has met with some opposition. In any case, it is recommended that international cooperative research continues with the development of applying safety indicator concepts and operating experience feedback practices to dynamic and living PSA modelling.

Raportissa kuvataan ulkomaisia ydinvoimalaitosten vanhenemistutkimuksia ja käyttöiänpidennysohjelmia. Vanhenemistutkimuksilla pyritään selvittämään, voidaanko laitteiden ja rakenteiden käyttövarmuus ja turvallisuus säilyttää läpi laitoksen käyttöiän. Yleensä tavoitteena on myös tutkia teknisiä ja taloudellisia mahdollisuuksia jatkaa laitoksen käyttöikää suunniteltua pidemmälle heikentämättä laitoksen turvallisuutta. Ydinvoimalaitosten käyttöiänhallintaa käsittelevät tutkimusohjelmat koostuvat yleensä seuraavista vaiheista: vanhenemisen kannalta merkittävien kohteiden valinta, kohteiden vanhenemismekanismien tunnistaminen ja toimenpiteiden suunnittelu vanhenemisen vaikutusten ehkäisemiseksi. Kohteiden valinnassa käytetään asiantuntija-arvioita, käyttökokemustietoja ja jonkin verran myös riskianalyysien tuloksia, jotta tutkimukset osataan suunnata vanhenemisen ja turvallisuuden kannalta merkittävimpien laitteiden ja rakenteiden analysointiin. Vanhenemismekanismien tunnistamiseksi voidaan analysoida käyttökokemuksia sekä koestaa laitteita ja materiaaleja laboratorio-olosuhteissa. Vanhenemisen vaikutusten ehkäisemisessä on keskeisessä asemassa kunnossapidon ja tarkastusten suunnittelu ja kehittäminen vastaamaan paremmin vanhenevan laitoksen tarpeita. Raportin pääpaino on Yhdysvalloissa käynnissä olevien tutkimusohjelmien kuvaamisessa. Yhdysvaltojen tutkimusten lisäksi kuvataan Ranskassa ja Japanissa tehtyjä laajoja selvityksiä laitosten käyttöiänpidennysmahdollisuuksista, Myös muissa ydinenergiaa tuottavissa maissa tehdään jatkuvasti tutkimuksia, joista raporttiin on poimittu joitakin lähinnä kunnossapidon kehittämiseen liittyviä esimerkkejä. Ulkomailla tehtyjen ydinvoimalaitosten vanhenemistutkimusten tuloksia voi parhaiten seurata osallistumalla alan kansainväliseen yhteistyöhön. Tällainen tiedonvaihto taas edellyttää hyvätasoista omaa tutkimusta. Vanhenemistutkimuksessa ja käyttöiänhallinnassa hyvien tulosten saavuttamiseksi on tärkeää pitää yllä kansallisia tutkimusohjelmia, joissa on mahdollista yhdistää asiantuntemusta sekä materiaali-, rakenne-, kunnossapito- että luotettavuustekniikan alueilta.

Operating experiences from 1981 up to 1989 of totally 104 motor operated closing valves (MOV) in different safety systems at TVO I and II nuclear power units were analysed in a systematic way. The qualitative methods used were failure mode and effects analysis (FMEA) and maintenance effects and criticality analysis (MECA). The failure descriptions were obtained from power plant's computerized failure reporting system. The reported 181 failure events were reanalysed and sorted according to specific classifications developed for the MOV function. Filled FMEA and MECA sheets on individual valves were stored in a microcomputer data base for further analyses. Analyses were performed for the failed mechanical and electrical valve parts, ways of detection of failure modes, failure effects, and repair and unavailability times.

Käyttövarmuusanalyysin kohteiksi valittiin prosessi-ilmastointijärjestelmät Orionin lääkeampullitehtaassa sekä Kemiran tutkimuskeskuksen kasvinjalostuslaboratoriossa. Lisäksi Ilmateollisuuden toimittamat ja ylläpitämät LVI-laitteistot valittiin vika- ja kunnossapitotietojen keräyksen ja analysoinnin kohteeksi. Kokeiltavaksi analyysimenetelmäksi valittiin ensiksi poikkeamatarkastelu (PT, engl. Hazard and Operability Study), jonka avulla pyritään tunnistamaan prosessien häiriöitä ja vaaratekijöitä. Menetelmää on käytetty erityisesti kemian prosessilaitosten riskianalyyseissa ja sen avulla pyritään tunnistamaan häiriöiden mahdollisia syitä, seuraamuksia, havaitsemistapoja sekä etsimään toimenpiteitä häiriöiden ja niiden seuraamusten eliminoimiseksi. PT-analyysit parannustoimenpide-ehdotuksineen raportoitiin osallistuville yrityksille. Muista käyttövarmuusanalyysimenetelmistä kokeiltiin projektin yhteydessä vika- ja vaikutus-, analyysiä (VVA) sekä vikapuumallia. Esimerkkinä oli tyypillinen LVI-järjestelmä, jonka analyysin avulla kokeiltiin VVA:n soveltuvuutta yksittäisen LVI-suunnittelijan työkaluksi. Koekohteita varten laadittiin myös vika- ja kunnossapitotietojen keräyslomakkeet, koska yritysten omat tiedonkeräysjärjestelmät todettiin puutteellisiksi. Kertyneitä tietoja aiottiin hyödyntää yritysten oman kunnossapito-, suunnittelu- ja käyttötoiminnan tukena sekä projektin mahdollisissa kvantitatiivisissa käyttövarmuusanalyyseissa. Laitevikojen määrä jäi projektin aikana kuitenkin suhteellisen vähäiseksi mm. järjestelmien pienen koon takia. Siksi Ilmateollisuus Oy:ssä käynnistettiin erikseen myös vikatietojen keräys, koska llmateollisuus toimittaa ja huoltaa ilmastointilaitoksia. Ilmateollisuutta varten laaditussa vikailmoituslomakkeessa otettiin huomioon nimenomaan laitetoimittajan näkökulma. Kertyneet vikatiedot analysoitiin tietokantaohjelmistolla, jonka avulla kokeiltiin samalla tietokoneavusteisen vikojenhallinnan käyttökelpoisuutta LVI-kohteiden kunnossapidon suunnittelussa. Yksittäisten analyysien sovelluskohteille tuoman hyödyn lisäksi on tässä tutkimuksessa pyritty löytämään sopivat menettelytavat LVI-laitosten suunnittelijoille, käyttäjille, kunnossapitäjille sekä valmistajille, erityisesti vaativien LVI-järjestelmien käyttövarmuuden kehittämiseksi ja ylläpitämiseksi.