NDT ve službách jaderné energetiky
Svébytnou a speciální částí oboru nedestruktivního testování je využití v sektoru jaderné energetiky, které nám přiblížil Bohuslav Kolář, expert NDT z útvaru NDT kontroly společnosti ČEZ, a. s.
Jak byste charakterizoval hlavní úlohu, jakou hraje NDT v této oblasti, kde platí opravdu extrémně přísná pravidla?
Pokud jde o jaderný průmysl a jaderné elektrárny obecně, tak celý NDT systém je součástí bezpečnosti konkrétního jaderného zdroje. NDT aplikujeme v několika fázích jeho životnosti. První fází je výroba, protože cokoli se vyrobí podle norem ISO, ASME či jiných předpisů musí být posouzeno, zda bylo vyrobeno správně, a právě k tomu se hodně používá nedestruktivní zkoušení (NDT). Bavíme se především o svařování, odlitcích armatur apod. Ale až 98 % toho, co zkoušíme, jsou svary.
Dále se NDT uplatňuje v rámci předprovozních a provozních kontrol, tzn. předtím, než se zařízení zprovozní nebo zdroj uvede zpátky do provozu po odstávce. U nově instalovaných věcí musí být posouzeno, zda neobsahují vady. Následně máme celý systém provozních kontrol, tzn. určitá místa, která musí být různými NDT metodami pravidelně kontrolována, to slouží jako podklad k tomu, abychom věděli, v jakém stavu jaderné zařízení máme.
Jaké metody se hlavně uplatňují?
Pokud se budeme bavit o těch základních, tak prakticky všechny. Máme poměrně velký objem radiografie, která je charakteristická pro jaderné technologie i materiály používané na našich zdrojích, tzn. ruský design VVER. Ty západní víc používají ultrazvuk, který ale rovněž využíváme – významná je pro nás technika UTPA (Phase Array), pak tam jsou kapilární zkoušky, vizuální zkoušení, v relativně malé míře magnetické zkoušení, což je na druhou stranu poměrně důležitá metoda pro turbíny. Z těch speciálních NDT metod jsou pro nás podstatné vířivé proudy a zkoušení těsnosti. Do radiografie jsme přidali digitální radiografii, ale používají se i další speciální techniky, jako termovize atd. To se už ale týká spíše oblasti technických kontrol.
To vše předpokládá mít vybavenou laboratoř nebo spoléháte i na externí firmy?
V minulosti to tak bylo, ale v letech 2017–2019 se udělala kompletní přestavba systému NDT, takže nyní drtivou většinu personálu představují interní pracovníci. A i když si někdy najímáme příslušné specialisty, tak téměř 100 % kontrol zajišťujeme z vlastních zdrojů.
Základem naší jaderné energetiky jsou reaktory VVER, nově připravované západní technologie ovšem používají odlišné normy a předpisy.
Určitě tam bude obrovská výzva v tom, že byl zvolen design jaderného ostrova podle ASME, což je americký předpis pro výrobu tlakových zařízení, který je asi nejpropracovanější na světě. Je rozdělený na jednotlivé Sekce. Pro NDT je relevantní Sekce V.
Podle ASME zatím u nás dělá jen poměrně málo firem ve srovnání s ISO sektorem, což znamená, že bude muset dojít k získání odlišných certifikací personálu i procesů, aby se mohli stát dodavateli na novém zdroji. Jedná se o jiný systém, než se používá dnes třeba pro personální kvalifikaci podle ČSN EN ISO 9712, takže přechod na SNT-TC-1A nebo jiný předpis, který ASME používá, bude pro jaderný ostrov náročná záležitost.
Setkali jste se s nějakým zásadním problémem?
Velkým milníkem pro nás bylo nasazení kvalifikovaných metod. V Evropě funguje legislativa skupiny ENIQ, což je agentura, která se zabývá kvalifikacemi procesů pro jaderný průmysl v Evropě, včetně jejich procesů pro NDT. Pro nás to byla poměrně velká výzva nasadit tyto procesy ve větším měřítku a vytvořit systém jejich aplikace, která se ukázala jako povedená.
ČEZ, přesněji řečeno Divize jaderné energetiky, s tím ve větším začal v roce 2016, kdy se vytvářely kvalifikované metody, techniky pro použití na našich jaderných zdrojích, a s tím spojené i aplikování speciálních oprav, kde jsme podle mého názoru i na světové úrovni poměrně vepředu.
Z toho, co lze zmínit, jsme třeba aplikovali opravy označované jako WOL (Weld Overlay). Když se někde objeví vady typu trhlina, která se ve svaru šíří na základě určitých parametrů (roste díky napětí, které se koncentruje na špičce té trhliny) a proniká dál do materiálu. V USA v 80./90. letech vyvinuli technologii, kdy se na svar nanese (resp. navaří) vrstva materiálu, která do svaru vnese opačné pnutí, než jaké má trhlina, tím se trhlině zabrání v dalším postupu. Je to velmi zajímavá technologie od americké výzkumné společnosti EPRI, a jako tým jsme za její aplikaci dostali v USA i ocenění. Tato metoda se také ve velkém využívá jako preventivní opatření. Pojí se i se speciálními ultrazvukovými zkouškami, které se na ní používají – pro představu: Vyžadují kvalifikaci pro personál, která se dělá jen v USA a trvá čtyři týdny! Takže musíme vybrané lidi poslat na čtyřtýdenní školení za oceán.
Lze tedy říci, že nás ve světě berou v oboru vážně?
Rozhodně. Máme jednu obrovskou uznávanou výhodu: Jsme dobří technici, kteří dokážou využít kreativní myšlení i přístup a umí si poradit se spoustou věcí. Například si nás v zahraničí hodně cení kvůli tomu, že dokážeme často vymyslet nebo aplikovat řešení, která jsou z jejich pohledu velice zajímavá. Prostě jsme schopni si hodně věcí aplikovat sami nebo si je v rámci daných pravidel přizpůsobit.
Pokud jde o lidi, máme jich v této branži, která vyžaduje kvalifikované specialisty, jichž bude i v souvislosti s dalším rozvojem jaderné energetiky potřeba, dostatečný počet?
V NDT máme relativně štěstí v tom, že lidé působící v této oblasti se musejí vzdělávat neustále, permanentně a periodicky, díky tomu u nás existují potřebná vzdělávací centra, ale těch potřebných lidí je opravdu málo. NDT prostě není obor, který by byl už ze své podstaty tak atraktivní a oblíbený jako řada jiných moderních oborů, na to je potřeba mít tak trochu náturu.
Ale pokud jde konkrétně o nás, v naší divizi se nám podařilo – v uvozovkách – slušně zásobit lidmi, kteří jsou na vysoké odborné úrovni. Případné dílčí nedostatky se daří vykrývat externími dodavateli. Ale až se začnou stavět Dukovany II, může být situace jiná. Ovšem západní firmy dělají stavby na klíč, takže lze očekávat, že v případě nedostatku českých pracovníků si pro tyto potřeby dodají i vlastní personál.
K tomuto přispívá také to, že si techniky částečně vzděláváme sami. K těmto účelům jsme na JE Temelín postavili Tréninkové a Realizační Centrum zkráceně TaRC a nastavili jsme systém vzdělávání NDT techniků.
Po dobu výstavby a převzetí projektu to asi zásadní problém nebude, ale co poté, pro potřebné provozní a periodické kontroly, revize…?
Myslím, že za poslední léta ČEZ jako celek hodně zapracoval na spolupráci s technickými univerzitami a školami, odkud by se měli rekrutovat noví odborníci. Máme na to i speciální oddělení, připravujeme různé přednášky pro studenty a další akce – jednou z největších je třeba Letní univerzita, kde vybraní studenti vysokých škol přijedou na čtyři týdny do našich elektráren, kde si projdou celým technologickým procesem. Zde jim naše NDT sekce představuje technologie i systém kvality, nebo i systém umělé inteligence, který využíváme pro vyhodnocení ultrazvukových dat.
Podle mého názoru se v poslední době zájem o NDT zvedá. Našemu útvaru, který je spojený se svařováním, se podařilo v Hněvkovicích u Temelína otevřít v místním učilišti i učební obor potrubní Svářeč pro jadernou energetiku.
Takže se umělá inteligence využívá i ve vaší práci a v NDT?
V našem oboru jsme s využitím AI teprve na začátku, ale rovin, které se v tomto směru otevírají, je hned několik. V první řadě je to pomoc při třídění a vyhodnocování dat.
Dat, které technik získává při NDT zkoušce je obrovské množství a většina z tohoto množství je vyhovující, tzn. nejsou zde defekty. Díky AI kvalifikují systémy schopné říci, na která z těchto dat nebo jejich části se vyplatí zaměřit, protože tam je pravděpodobnost najít nějaké vady, indikace nebo anomálie, bez nutnosti pocházet všechna data. To představuje obrovskou časovou úsporu technika, který příslušná data hodnotí.
AI už umí vyhodnotit data až do celkového výsledku, ale bohužel ještě ne tak přesně, jak bychom si představovali, takže ještě zbývá dost práce pro člověka, jehož zkušenosti jsou neocenitelné, a které AI zatím ne vždy dokáže plnohodnotně nahradit.
NDT technik disponuje zkušenostmi a znalostmi z daného provozu, výroby apod, které v daném případě mohu hrát roli – a dostat tato data v relevantní podobě je pro AI velice obtížné. To už souvisí spíše s technologií digitálního dvojčete a propojení NDT do něj, které by jí mohlo takovéto informace poskytnout, aby mohla pracovat na podobných základech jako lidský technik.
Další rovina je dokumentační. NDT používá obrovský rozsah dokumentace (provozní i výrobní) norem a předpisů. K dispozici jsou i velice účinné nástroje například v podobě systému Microsot Co-pilot, kde je AI využívána na interpretování těchto předpisů.
A protože v našem oboru jsou technické normy odvislé od interpretace, není tam přesně a do písmene detailně vše popsáno. Takže se nabízí myšlenka, že by dokumentaci pomáhala vytvářet/interpretovat AI, což je hodně pokročilá metoda jejího potenciálního nasazení. Třeba na poslední konferenci EPRI, které jsem se účastnil, se už nastínilo téma zavedení ASME kódu, který obsahuje mnoho tisíc stránek dokumentace, nepočítaje různé připojené normy, do umělé inteligence.
Třetí rovinou je školení personálu. I to je spojené s virtuální či rozšířenou nebo tzv. asistovanou realitou, kdy by AI mohla sehrát významnou roli. Na kontrolním místě by se s pomocí virtuálních brýlí a asistované reality mohly na svaru či potrubí operátorovi automaticky zobrazit potřebné informace. Už dnes je možné poměrně detailně vizualizovat konkrétní místo i vady, které se na něm vyskytovaly či vyskytují.
Josef Vališka
Foto: Archiv Bohuslava Koláře





