Ydinvoimalaitoksen automaatiojärjestelmien varaosien pitkäaikaisvarastointi

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorSavolainen, Marko
dc.contributor.authorAnsio, Aku
dc.contributor.schoolPerustieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorTuomisto, Filip
dc.date.accessioned2021-01-31T18:01:47Z
dc.date.available2021-01-31T18:01:47Z
dc.date.issued2021-01-26
dc.description.abstractYdinvoimalaitoksen automaatiojärjestelmien suunniteltu käyttöikä on jopa 20 vuotta ja komponenttien kelpoistuksen kalleudesta sekä varaosien valmistuksen jatkumisen epävarmuudesta johtuen varaosia pitää varastoida koko oletetun käyttöiän varalle. Pitkäaikaisvarastointi tarkoittaa elektronisten komponenttien ja laitteiden varastointia valmistajien suosituksia pidempään. Varastointitapa riippuu tarvittavasta säilytysajasta. Mitä pidempi varastointiaika, sitä tärkeämpää on huolehtia oikeanlaisesta varastoinnista. Tärkeintä on estää haitallisten aineiden pääsy komponentteihin. Tässä tutkimuksessa on tavoitteena selvittää, voiko automaatiokunnossapidon koulutussimulaattoria eli MTS-järjestelmää hyödyntää automaatiojärjestelmien varaosien pitkäaikaisvarastoinnissa. Tämän työn osalta tutkitaan mahdollisuutta hyödyntää MTS-järjestelmää automaation varaosakorttien sähköistykseen varastoinnin aikana ja testaukseen ennen laitokselle vientiä. Tässä työssä vertaillaan myös erilaisia varastointimenetelmiä. Automaatiokortit sisältävät kaikkia yleisimpiä komponentteja kuten vastuksia, diodeja, kondensaattoreita ja mikropiirejä. Kortit sisältävät lisäksi akkuja ja kovalevyjä. Näistä komponenteista ja laitteista on havaittu ongelmallisimmiksi pitkäaikaisvarastoinnin kannalta alumiinielektrolyyttikondensaattorit, keraamiset kondensaattorit, lyijyakut ja kovalevyt. Alumiinielektrolyyttikondensaattorien eristeenä toimii alumiinioksidi, joka ohenee pitkän varastoinnin aikana ja vuotovirta kasvaa. Alumiinielektrolyyttikondensaattoreita sisältävät kortit suositellaan sähköistettäväksi vähintään 10 vuoden välein, mikä palauttaa oksidikerroksen. Automaatiokorteissa on käytössä luokan 2 keraamisia kondensaattoreita (X7R), joiden kapasitanssi laskee pitkän varastoinnin aikana. Kapasitanssi laskee noin 5 % 20 vuoden varastoinnin aikana. Kapasitanssin lasku pitää ottaa huomioon ja keraamiset kondensaattorit suositellaan kuumennettavaksi tarvittaessa. Kovalevyjen laakerien voiteluöljy voi kovettua pitkän varastoinnin aikana. Kovalevyjä suositellaan sähköistettäväksi vähintään yhden vuoden välein. UPS-laitteissa käytettävät lyijyakut suositellaan ladattavaksi vähintään puolen vuoden välein, koska vuotovirtojen takia akkujen varaus laskee varastoinnin aikana. Automaatiokortit suositellaan pakattavaksi ESD-suojattuihin kosteussuojapusseihin ja varastoidaan pahvilaatikoissa TVO:n varastossa. Kosteussuojapussit suojaavat automaatiokortteja riittävästi ulkoiselta kontaminaatiolta eikä erillisiä kuiva- tai typpikaappeja tarvita.fi
dc.description.abstractThe planned service life of the automation systems of a nuclear power plant is up to 20 years, and due to the high cost of component qualification and the uncertainty of continuing the production of spare parts, spare parts must be stored for the entire assumed service life. Long-term storage means storing electronic components and equipment for longer than recommended by the manufacturers. The storage method depends on the required storage time. The longer the storage time, the more important it is to take care of the right kind of storage. The most important thing is to prevent harmful substances from entering the components. The aim of this thesis is to find out whether the automation maintenance training simulator, ie. the MTS system, can be utilized in the long-term storage of spare parts for automation systems. With regard to this thesis, the possibility of utilizing the MTS system for energizing of I&C spare part modules during storage and testing before import to the plant is investigated. This thesis also compares different storage methods. Automation modules contain all the most common components such as resistors, diodes, capacitors and integrated circuits. The modules also include batteries and hard disk drives. Of these components and devices, aluminum electrolytic capacitors, ceramic capacitors, lead acid batteries, and hard disk drives have been found to be the most problematic for long-term storage. Aluminum electrolytic capacitors are insulated with aluminium oxide, which thins during long-term storage and the leakage current increases. Modules containing aluminium electrolytic capacitors are recommended to be energized at least every 10 years, which restores the oxide layer. Automation modules use class 2 ceramic capacitors (X7R), the capacitance of which decreases during long-term storage. Capacitance decreases by about 5% during 20 years of storage. The decrease in capacitance should be taken into account and ceramic capacitors are recommended to be heated if necessary. During long-term storage the lubricant at the bearings of hard disk drives could thicken and become less effective. It is recommended that hard disk drives be energized and rotated at least once a year. Lead-acid batteries used in UPS systems are recommended to charge at least every six months, because of leakage currents due to the battery charge drops during storage. It is recommended that the automation modules be packed in ESD-protected moisture protection bags and stored in cardboard boxes in TVO's warehouse. Moisture protection bags adequately protect automation cards from external contamination and no separate dry or nitrogen cabinets are required.en
dc.format.extent44 + 0
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/102416
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-202101311719
dc.language.isofien
dc.programmeMaster’s Programme in Engineering Physicsfi
dc.programme.majorEngineering Physicsfi
dc.programme.mcodeSCI3056fi
dc.subject.keywordydinvoimafi
dc.subject.keywordautomaatiofi
dc.subject.keywordvaraosafi
dc.subject.keywordpitkäaikaisvarastointifi
dc.titleYdinvoimalaitoksen automaatiojärjestelmien varaosien pitkäaikaisvarastointifi
dc.titleLong-term storage of spare parts for nuclear power plant automation systemsen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
local.aalto.electroniconlyyes
local.aalto.openaccessno
Files