Die Produktionsfunktion eines jeden Unternehmens ist mit Bedrohungen und Herausforderungen für den laufenden Betrieb konfrontiert. Die erfolgreiche Umsetzung eines innovativen Plans kann ein wichtiger Ansporn und eine wichtige Quelle des Stolzes für die Mitarbeiter sein. Dies galt insbesondere für ein Kernkraftwerk in New York.
Das oberste Leistungsziel beim Betrieb von Kernkraftwerken ist die Sicherheit. Alle Arbeiten müssen unter Berücksichtigung des Schutzes der Öffentlichkeit und der Mitarbeiter durchgeführt werden. Im Rahmen der Sicherheit besteht das Produktionsziel darin, den Reaktor für einen Brennstoffzyklus (18-24 Monate) mit einer Leistung von 100% zu betreiben, ihn zum Brennstoffwechsel und zur planmäßigen Wartung abzuschalten und ihn für den nächsten Zyklus so schnell wie möglich wieder mit voller Leistung zu betreiben. Da es sich bei einem Kernkraftwerk um eine komplizierte Maschine handelt, ist es eine Herausforderung, einen vollständigen Brennstoffzyklus zu fahren, ohne das Kraftwerk zur Problemlösung abschalten zu müssen. Das Abschalten birgt übrigens seine eigenen Herausforderungen.
Das Kernkraftwerk Nine Mile Point liegt auf der Ostseite des Ontariosees. Am Standort gibt es zwei Reaktoren und über 1.100 Beschäftigte. Block 1 wurde 1969 in Betrieb genommen, und Block 2 ging 1988 in Betrieb. Nur ein einziges Mal hatte ein Block eine lange Laufzeit, und als er abgeschaltet wurde, dauerte es aufgrund von programmatischen Problemen und Verschleißerscheinungen über zwei Jahre, bis er wieder in Betrieb ging. Vor etwa vier Jahren verkaufte Niagara Mohawk das Kraftwerk an Constellation Energy.
Steve Davis ist Programmleiter für Analytical Troubleshooting® und Problemlösung und Entscheidungsfindung. Im Jahr 1990 wurde er zertifiziert, um im Constellation-Kernkraftwerk Calvert Cliffs in Maryland zu unterrichten. Im Laufe der Jahre übernahm Steve eine Vollzeitrolle als leitender Störungssucher. Er wechselte zum Standort Nine Mile Point, nachdem dieser von Constellation aufgekauft worden war, und trug zur Leistungsverbesserung bei.
Im späten Frühjahr dieses Jahres stellten die Betreiber von Block 2, der seit fast 400 Tagen in Betrieb war, ein Leck in der Hydraulikflüssigkeit des Primärkreislaufventils fest. Das Ventil ist für die Reaktorleistung von entscheidender Bedeutung und befindet sich in einem hochradioaktiven Bereich. Als die Leckrate zunahm, ergab eine Problemanalyse, dass am Ventil Packungsleckagen und möglicherweise ein Dichtungsbruch vorlagen. Viele Bereiche der Anlage sind zu radioaktiv, um sie während des Betriebs zu besichtigen, so dass man sich bei der Fehlersuche auf die Messwerte der Instrumente verlassen muss. Das Packungsleck schien eine wahrscheinliche Ursache zu sein, da die Positionierung des Ventils vom Kontrollraum aus zu Veränderungen der Leckrate führte.
Die Werksleitung stand vor einer schwierigen Entscheidung. Sie konnten die Anlage abschalten und die Probleme beheben oder den Sommer über in Betrieb bleiben und eine Zwangsabschaltung riskieren, wenn sich die Probleme verschlimmerten. Neben den Schwierigkeiten bei der Kühlung und Wiederaufheizung der Anlagen würde eine Abschaltung zu Betriebsunterbrechungen führen. Im Jahr 2001 musste Block 2 sieben Mal zwangsweise abgeschaltet werden. Jetzt erlebte er seinen besten Produktionslauf überhaupt. Es wurde eine Entscheidungsanalyse veranlasst, um Reparaturalternativen zu untersuchen.
In der Kernkraftindustrie gibt es die Möglichkeit, Reparaturen bei voller Leistung, bei reduzierter Leistung oder bei vollständiger Abschaltung durchzuführen. Eine Reparatur bei voller Leistung ist nicht möglich, da die Strahlenbelastung in der Nähe des Reaktors für Menschen zu hoch wäre. Reparaturen bei abgeschalteter Anlage sind für die vorgeschlagenen Arbeiten branchenüblich, da die Strahlenbelastung und die hohen Umgebungstemperaturen überschaubar sind. Ein mögliches Online-Reparaturszenario müsste mit deutlich reduzierter Leistung durchgeführt werden, um die Strahlenbelastung zu minimieren. Der Betrieb einer großen Hauptturbine über einen längeren Zeitraum bei sehr niedriger Leistung wird normalerweise nicht versucht, da die Turbine beschädigt werden könnte. Eine Schwierigkeit bei einer längeren Leistungsreduzierung besteht darin, die Vibrationen der Hauptturbine innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Die Betreiber von Nine Mile Plant hatten vor kurzem Erfahrungen mit einer ähnlichen Anwendung für die Ausrüstung von Block 1 gesammelt und waren zuversichtlich, dass sie die Vibrationen für die Reparatur von Block 2 sicher beherrschen würden. Das Management stimmte zu, Alternativen für die Online-Reparatur bei reduzierter Leistung zu prüfen.
Zu jeder Entscheidungsanalyse in einem Kernkraftwerk gehört auch das Management von Risiken. Die Werksleitung forderte die Mitarbeiter auf, einen Plan zu entwickeln, um den Block an einem Wochenende herunterzufahren, die notwendigen Reparaturen sicher durchzuführen und den Block am Montagmorgen wieder voll einsatzfähig zu machen. Ein Team von Mitarbeitern aus den Bereichen Betrieb, Wartung, Arbeitsplanung, Technik, Strahlenschutz und Arbeitssicherheit machte sich an die Arbeit, um den Plan zu entwickeln.
Zu den Herausforderungen, die in dem Plan behandelt werden, gehören:
- Behebung von Packungslecks an - zwei kritischen Stromregelventilen,
- Reparatur eines Hydrauliklecks am Ventilantrieb eines Stromregelventils,
- Reparatur einer ausgefallenen Stellungsanzeige am Stromregelventil mit dem Hydraulikleck,
- Beseitigung der ausgelaufenen Hydraulikflüssigkeit,
- Sicheres Arbeiten in einer Umgebung mit hohen Temperaturen und hoher Strahlung und
- Die Hauptturbine wird während der Reparatur mit einer sehr geringen Leistung am Netz gehalten.
Der Projektplan kombinierte die Fehlerbehebung an der Stelle, an der der Fehler auftrat, um die tatsächliche Ursache zu bestätigen, mit einem Reparaturplan, der die Bandbreite der Ergebnisse abdeckt, mit denen das Team konfrontiert werden könnte. Innerhalb dieses logischen Flussdiagramms gab es eine Analyse potenzieller Probleme, um die Risiken bei jedem Schritt zu analysieren. Die Teammitglieder überprüften jede Aktivität des Arbeitsplans und versuchten, jedes Szenario zu identifizieren, das ihnen begegnen könnte. Sie identifizierten auch alle Personen, Werkzeuge und Ressourcen, die für die Ausführung der Aufgabe erforderlich sind.
Ursprünglich war vorgeschlagen worden, ein einstündiges Arbeitsfenster bei 25% Leistung zu planen, um die Ursache der Probleme zu bestätigen, und dann eine zweite Abschaltung zur Durchführung der Reparaturen. Die Mitglieder des Projektteams kamen jedoch zu dem Schluss, dass dies das Reparaturteam einer ziemlich hohen Strahlungsbelastung aussetzen würde und nicht genug Zeit bliebe, um sich auf unerwartete Bedingungen einzustellen. Das Team empfahl als Alternative, die Anlage auf weniger als 15% herunterzufahren und alle Reparaturen in einem einzigen, sechsstündigen Arbeitsfenster durchzuführen. Dies würde die Risiken für die Sicherheit des Personals verringern, bedeutete aber, dass das Team alle Antworten parat haben musste. Das Managementteam stimmte der Empfehlung zu.
Das Team führte den Plan an einem Samstag aus, als die Stromnachfrage gering war. Viele Mitarbeiter des Kraftwerks verfolgten aufmerksam die Videomonitore, die anzeigten, wenn sich das Kraftwerk den Betriebsgrenzen näherte.
Das Reparaturteam zog sich kontaminationsgeschützte Kleidung an, sammelte seine Werkzeuge und Ersatzmaterialien ein und betrat das Gebäude, in dem der Reaktor untergebracht ist. Die Arbeiten verliefen nach Plan. Die Dichtungen an den Durchflussregelventilen wurden angepasst, um die Leckage an den Ventilschäften zu stoppen. Die Stellungsanzeige des Ventils wurde repariert, und eine speziell entwickelte Dichtung wurde installiert, um das hydraulische Leck zu schließen. Die Leckage konnte zwar nicht vollständig gestoppt werden, aber durch die Überprüfung des Wertes und die Bestätigung der Ursache konnten die Betreiber sicher sein, dass sie die Leckagerate wirksam kontrollieren konnten.
Die Reparaturarbeiten waren erfolgreich. Das Team von Nine Mile Point hat das Ziel erreicht, sicher zu arbeiten und das Risiko für die Öffentlichkeit und die Mitarbeiter zu minimieren, um die Reparaturen ohne eine vollständige Abschaltung durchzuführen. Bei dieser Übung war die Branche führend bei der Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur Fehlerbehebung, der sich durch ein effektives Prozess- und Risikomanagement auszeichnet. Durch die Berücksichtigung aller möglichen Szenarien, auf die sie stoßen würden, und die Anwendung der Analyse potenzieller Probleme bei jedem Schritt war das Reparaturteam in der Lage, innerhalb der für den Auftrag vorgegebenen Zeit sicher zu reagieren. Die Strahlenbelastung des Reparaturteams war aufgrund der sorgfältigen Planung geringer als erwartet.
Es war von entscheidender Bedeutung, die Anlage mit niedriger Leistung laufen zu lassen, um die Turbinenrotation aufrechtzuerhalten. Die Hauptwellen der Turbinen sind lang und schwer. Die Wellen können reiben und andere Defekte entwickeln, wenn sie nicht normal betrieben werden, so dass der Plan einen wirksamen Schutz der Turbine vor Vibrationen vorsehen musste. Indem das Team die Turbine am Laufen hielt, konnte es den Kunden während dieser Entwicklung auch 16 Megawatt Strom zur Verfügung stellen.
Das weniger quantifizierbare Ergebnis war der Stolz und die Leistung, die Anlage sicher am Laufen zu halten und den Produktionsbetrieb aufrechtzuerhalten. Das Selbstvertrauen der Mitarbeiter wurde gestärkt und der Wert eines effektiven kritischen Denkens wurde weiter gefestigt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Anlage noch in Betrieb.