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Kerncentrale Borssele
Veiliger werken door industriële gasontladingslampen voor laagspanning
version française
Veel licht bij een veilige spanning, makkelijk te hanteren en
zeewaterbestendig. Dat waren de belangrijkste eisen die kerncentrale
Borssele stelde aan de nieuwe verlichting die ze door Systomatic op maat
lieten ontwikkelen voor het eenmaal per jaar reinigen van hun
koelwaterkanaal. Het resultaat is een nieuwe industriële gasontladingslamp
die werkt met 42 V AC veilige spanning en een hoge lichtopbrengst van 3500
lumen.
In het hart van de kerncentrale Borssele, eigendom
van Elektriciteit Productiemaatschappij Zuid-Nederland (EPZ),wordt warmte
geproduceerd. Warmte die ontstaat door het splijten van de splijtstof
uranium. Deze warmte wordt vervolgens opgenomen door water onder hoge druk
en circuleert door de drukwaterreactor. In een tweede afgescheiden systeem
wordt met deze warmte stoom gemaakt in een stoomgenerator. Deze stoom
drijft een turbine aan, die vervolgens middels een as een generator
aandrijft. De stroom die de generator opwekt wordt geleverd aan het
openbare elektriciteitsnet. In totaal produceert de kerncentrale Borssele
515 MW stroom per uur. De stoom van de turbines wordt daarna in een
condensor gekoeld tot water. Dat koelen gebeurt door koud zeewater langs
het stoomsysteem te voeren.
Koelwaterkanaal
In totaal staan er bij de kerncentrale Borssele 3 condensors opgesteld.
Per condensor is 21.000 m³ koelwater per uur nodig (lees: 63.000 m³
koelwater per uur voor 3 condensors). Om aan de vraag naar deze enorme
hoeveelheid koelwater te kunnen voldoen pompt de kerncentrale Borssele,
rechtstreeks zeewater uit de Westerschelde. Via een filterstraat gaat dit
zeewater vervolgens via een koelwatertoevoerkanaal, condensors en een
koelwaterafvoerkanaal weer terug naar de Westerschelde. Van het
koelwater-inlaatgebouw tot aan het machinehuis is dit koelwaterkanaal
enkele honderden meters lang en een aantal meters in doorsnee. Het
grootste deel van het jaar wordt het koelwaterkanaal van kerncentrale
Borssele doorstroomd door zeewater.
De heer W. de Beer, Senior Technicus bij Kerncentrale Borssele van EPZ:
“Slechts eenmaal per jaar, tijdens de revisieperiode, pompen we dit kanaal
leeg om de zeepokken, mossel- en oestergroei van de wanden te steken.
Daarna reinigen we het kanaal onder hoge druk en wordt het schoongeveegd.
Grofweg zijn jaarlijks tien medewerkers van onze kerncentrale drie dagen
in een donkere, niet goed verlichte afgesloten vochtige ruimte hiermee
bezig. Zodra het koelwaterkanaal schoon is, kunnen inspecties worden
uitgevoerd. Daarna worden alle toegangsmangaten weer dichtgemaakt en kan
het kanaal weer worden gevuld”.
Verlichting
Al sinds ’73 wordt deze activiteit jaarlijks herhaald. Alvorens de
werkzaamheden gestart kunnen worden moet elk jaar opnieuw in het donkere,
vochtige, gladde en vuile koelwaterkanaal verlichting worden aangebracht.
De IP 55 verlichtingsarmaturen die tot voor kort hiervoor werden ingezet
waren van het type INSILEX E27. Verlichtingsarmaturen die geschikt waren
voor een gloeilamp tot maximaal 150 Watt en voorzien van een policarbonaat
beschermkap. Om in het kanaal enigszins licht te krijgen was het
noodzakelijk om elke 3 meter een dergelijk armatuur met een gewicht van
0,75 kg per stuk te bevestigen. Voor de hele tunnel werden in de oude
situatie 90 verlichtingsarmaturen ingezet, verdeeld over drie strengen met
elk 30 armaturen. Omdat al deze armaturen, vanwege de besloten, vochtige
ruimte, aangesloten moeten worden op een veilige spanning van 42 VAC was
extreem veel stroom nodig om de lampen te laten branden. Het gevolg was
dat voor 30 armaturen per streng een zeer dikke kabel benodigd was met een
diameter van 30 mm en een lengte van 150 meter. Dit resulteerde in een
gewicht van circa 150 tot 200 kg per kabel ofwel 13 kg per meter. Een
gewicht dat onmogelijk gedragen kan worden door 1 persoon. Voor het
aanbrengen van 1 streng met 30 armaturen waren in de oude situatie dan ook
zo’n 8 tot 10 personen nodig om de verlichting door het koelwaterkanaal te
trekken en aan te brengen. De Beer: “Gezien de zware omstandigheden
waaronder dit moest gebeuren was er een risico van uitglijden voor onze
mensen en konden ze zich relatief eenvoudig openhalen aan de mossel-,
oester- en schelpengroei. Dit is niet echt verantwoord conform de
richtlijnen van de ARBO. De oude lampen hadden verder als nadeel dat ze
niet schokbestendig en waterdicht waren, met als gevolg dat er regelmatig
een lamp kapot ging of dat er kortsluiting ontstond. Zo ontstond dan ook
het idee om op zoek te gaan naar nieuwe, betere verlichting”.
Gasontladingslamp
Rekening houdend met de nadelen van de oude verlichting bij het
koelwaterkanaal van EPZ, ontwikkelde Systomatic een nieuwe industriële
gasontladingslamp met bijbehorende voorschakelapparatuur. Stefan van der
Beek, Sales & Marketing Directeur van Systomatic: “Als basis voor deze
nieuwe lamp hebben we voortgeborduurd op techniek die van origine
afkomstig is uit de automotive. Zo wordt de door ons toegepaste Metal
Halide/Xenon-lampunit met bijbehorende voorschakelapparatuur onder meer
toegepast in automobielverlichting. Kenmerkend voor dit type verlichting
is de kleurtemperatuur van 4500 Kelvin (dit benadert daglicht), de hoge
lichtopbrengst van 100 lumen per Watt, het lage energieverbruik van 35
Watt, de stootbestendigheid en de lange levensduur van 5.000 branduren. De
bijbehorende voorschakelapparatuur is geschikt voor ‘hot restrike’ ofwel
kan snel aan en uit worden geschakeld”. In vergelijking met een normale
halogeenlamp heeft dit type lampunit een 8x hogere lichtopbrengst per
Watt. Door het extreem lage stroomverbruik is deze lampunit bij uitstek
geschikt voor veilige spanning 42 VAC.
Behuizing
Omdat de oude lampen regelmatig volliepen met water hebben we bij de
ontwikkeling van deze nieuwe lamp gezocht naar een waterdichte behuizing.
Gekozen is om de lampunit onder te brengen in een geëxtrudeerde
Enkalon-behuizing ofwel een behuizing van glasvezelversterkte nylon, met
aan twee zijden een wartel. De kern van deze behuizing, die vervaardigd is
van geanodiseerd aluminium (lees: ALMG3-legering), is aan de onderzijde
gekoppeld aan een aluminium koelplaat. Via deze koelplaat kan de lampunit
haar warmte afvoeren. De, van slagvast policarbonaat vervaardigde,
lampenkap is met behulp van zeewaterbestendige bevestigingsmiddelen
bevestigd aan de Enkalon-behuizing. Een Viton-afdichting is aangebracht
bij de wartels in de behuizing, de koelplaat en daar waar de lampenkap op
de behuizing is geplaatst.
Bekabeling
Hoewel een complete lamp in de nieuwe uitvoering 2,1 kg weegt, is een
totale streng met 10 lampen toch aanmerkelijk lichter geworden. Grote
winst is namelijk geboekt op de lichtopbrengst en de bekabeling. Waren in
de oude situatie 90 lampen nodig om het hele koelwaterkanaal te
verlichten. Bij deze nieuwe verlichting kan worden volstaan met zo’n 30
lampen. Tussen twee lampunits zit in de nieuwe uitvoering 9,5 meter kabel,
bestaande uit vier elektriciteitsdraden en een trekontlasting. De eerste
lampunit wordt 14 meter vanaf de stekkeraansluiting geplaatst, die zich
bevindt aan de buitenzijde bij het mangat van het koelwaterkanaal. Een
totale streng met 10 lampen heeft dus in deze uitvoering een lengte van
100 meter en een gewicht van 38 kg. In vergelijking met de oude situatie
dus een gewichtsbesparing van circa 76%. Omdat de kabels van de nieuwe
verlichting zijn voorzien van een trekontlasting, zijn deze bovendien
bestand tegen een trekkracht van maar liefst 120 kg.
Onderhoudsvrij
Ruim 9 maanden is men bezig geweest met het ontwikkelen van deze
onderhoudsvrije gasontladingslamp voor laagspanningstoepassingen. Een
verlichtingssysteem om de risico’s voor de mensen die jaarlijks het werk
in dit koelwaterkanaal bij EPZ moeten uitvoeren te verminderen. Dankzij de
hoge lichtopbrengst van deze Metal Halide/Xenon-lamp kan niet alleen
worden volstaan met aanzienlijk minder lampen om de enkele honderden
meters lange koelwatertunnel goed te verlichten, maar bovendien kan het
werk ook sneller en efficiënter worden uitgevoerd. En daar draait het
allemaal om. Arjan van Deijk: “Hoewel we er bij EPZ voor gekozen hebben om
strengen te vervaardigen met steeds 10 lampen, is dit volledig op maat
samen te stellen. Ook kan indien gewenst een, in eigen beheer ontwikkeld,
klemsysteem worden meegeleverd om de lampunits op te hangen”. <<
O.G. Centrale nucléaire Borssele
Travailler en toute sécurité grâce aux
lampes à décharge luminescente sous basse tension Un bon éclairage à une tension sûre, manipulation facile et résistant à
l’eau de mer. Telles sont les principales exigences posées par la centrale
nucléaire de Borssele à Systomatic qui a développé le nouvel éclairage
pour le nettoyage annuel de leur canal de refroidissement: résultat, la
conception d’une nouvelle lampe à décharge luminescente industrielle qui
fonctionne, en toute sécurité, sous une tension de 42 V AC, tout en
dégageant une luminosité de 3500 lumen. Le cœur de la centrale nucléaire de Borssele, propriété de EPZ (Société
de production électrique des Pays-Bas du sud), produit de la chaleur.
Cette chaleur provient de la fission de l’uranium, élément radioactif
fissile. Ensuite, cette chaleur est absorbée par l’eau sous haute pression
et elle circule à travers le réacteur à eau pressurisée. Dans un second
système séparé, un générateur de vapeur produit de la vapeur avec cette
eau pressurisée. Cette vapeur entraîne une turbine, qui entraîne à son
tour un générateur à l’aide d’un arbre. La vapeur générée est envoyée sur
le réseau électrique public. Au total, la centrale nucléaire de Borssele
produit 515 MW de vapeur par heure. La vapeur des turbines est ensuite
refroidie dans un condenseur pour redevenir eau. Ce refroidissement est
possible en faisant circuler de l’eau de mer froide le long du système de
vapeur.
Tunnel d’eau de refroidissement
La centrale nucléaire de Borssele a 3 condenseurs. Par condenseur, il faut
compter 21.000 m³ d’eau de refroidissement par heure (soit 63.000 m³ d’eau
par heure pour les 3 condenseurs). Afin de répondre à la demande de
quantités considérables d’eau de refroidissement, la centrale nucléaire de
Borssele pompe directement l’eau de mer dans l’estuaire de l’Escaut
(Westerschelde). Après avoir traversé une avenue de filtres, cette eau de
mer est ramenée vers la Westerschelde via un canal d’arrivée d’eau de
refroidissement, des condenseurs et un canal d’évacuation de l’eau de
refroidissement. Ce canal d’eau de refroidissement mesure quelques
centaines de mètres de long et quelques mètres de large à partir du
bâtiment de pompage de l’eau jusqu’à la salle des machines. La majeure
partie de l’année, le canal d’eau de refroidissement de la centrale
nucléaire de Borssele est aussi traversé par de l’eau de mer.
Monsieur W. de Beer, Technicien senior à la centrale nucléaire de Borssele
d’EPZ: “Une fois par an seulement, durant la période de révision, nous
vidons le tunnel, afin de le nettoyer et de retirer les différentes
formations de petites coquillages, moules et d’huîtres sur les parois.
Ensuite, nous nettoyons le canal sous haute pression et, pour terminer,
nous le balayons. En gros, il faut compter que par an, dix collaborateurs
travaillent trois jours dans un long tunnel sombre, mal éclairé et humide.
Dès que le canal de l’eau de refroidissement est propre, les inspections
peuvent commencer. Ensuite, tous les trous d’homme d’accès sont rebouchés
et le canal peut être rempli”.
Eclairage
Cette activité est répétée tous les ans depuis ‘73. Avant de pouvoir
entamer les travaux, il faut chaque fois recommencer l’installation de
l’éclairage dans ce canal sombre, humide et glissant. Les armatures
d’éclairage IP 55, utilisées jusqu’il y a peu, étaient du type INSILEX
E27. Ces armatures ne pouvaient supporter une puissance d’éclairage que de
150 Watt et elles étaient protégées par une coupole en polycarbonate. Afin
d’avoir un peu de lumière dans le canal, il était indispensable
d’installer de telles armatures pesant chacune 0,75 kg, tous les 3 mètres.
Pour l’ensemble du tunnel, il fallait compter – dans l’ancienne situation
- 90 armatures, réparties en trois tresses de 30. Comme celles-ci
consommaient beaucoup de courant pour faire brûler les lampes, elles
devaient être raccordées à une tension sûre de 42 VAC, en raison de
l’atmosphère enfermée et humide. Il fallait donc un câble très gros, d’un
diamètre de 30 mm et d’une longueur de 150 m, par tresse. Il fallait
compter environ 150 à 200 kg par câble soit 13 kg par mètre. Un poids
impossible à porter par une seule personne. Avec l’ancien système, 8 à 10
personnes tiraient une tresse de 30 armatures, avant de les monter pour
assurer l’éclairage dans le tunnel. De Beer: “ Vu les conditions très
éprouvantes dans lesquelles cela se passait, nos hommes risquaient de
glisser et de se blesser aux parois remplies de coquillages, moules et
huîtres. Tout ceci n’est pas vraiment conforme aux directives de l’ARBO,
directive sur la protection au travail. Les anciennes avaient un autre
inconvénient, elles ne résistaient pas aux chocs et n’étaient pas
étanches, en d’autres termes elles se brisaient facilement entraînant un
court-circuit. C’est ce qui nous a poussé à chercher un nouvel éclairage,
de meilleure qualité.
Lampe à décharge luminescente
En tenant compte des inconvénients de l’ancien éclairage dans le canal
d’eau de refroidissement d’EPZ, Systomatic a développé une nouvelle lampe
industrielle à luminescence avec système adéquat de pré-allumage. Stefan
van der Beek, Directeur des Ventes & Marketing de Systomatic: “Pour
développer cette nouvelle lampe, nous nous sommes basés sur la technique
provenant à l’origine du secteur automobile. L’unité de lampe Metal
Halide/Xénon que nous utilisons avec système adapté de pré-allumage est
notamment utilisée dans l’éclairage des voitures. La caractéristique de ce
type d’éclairage est la température colorimétrique de 4500 Kelvin (qui
approche la lumière du jour), la forte production de lumière de 100 lumen
par Watt, la faible consommation d’énergie de 35 Watt, la résistance aux
chocs et la longévité de 5.000 heures. L’appareil de pré-allumage
accompagnant le système est fait pour le ‘hot re-strike’ soit les
allumages et éteignements fréquents”. Comparé à une lampe halogène
normale, ce type d’unités produit 8 x plus de lumière par Watt. Grâce à sa
très faible consommation de courant, ce type de lampe convient
particulièrement pour assurer une tension sûre 42 VAC en toute sécurité.
Habitacle
Comme les anciennes lampes se remplissaient régulièrement d’eau, nous
avons cherché un habitacle étanche lors du développement de cette nouvelle
lampe. Nous avons choisi d’enfermer l’unité de lampe dans un boîtier en
Enkalon extrudé soit dans un boîtier de nylon renforcé à la fibre de
verre, avec écrou de serrage aux deux extrémités. Le noyau de ce boîtier,
en aluminium anodisé (lisez: alliage AlMg3), est relié par le dessous à
une plaque de refroidissement en aluminium. Via cette plaque de
refroidissement, l’unité peut évacuer sa chaleur. Le recouvrement en
polycarbonate extrêmement résistant aux coups est fixé au boîtier à l’aide
de fixations résistant à l’eau de mer. Un joint Viton, inaltérable, est
placé près des joints dans le boîtier, près de la plaque de
refroidissement et à l’endroit où la cape est fixée sur l’habitacle.
Câblage
Bien que, dans sa nouvelle version, la lampe complète pèse 2,1 kg,
l’écheveau complet, avec 10 lampes est nettement plus léger. Les
principaux points gagnants sont la production de lumière et le câblage.
Tandis qu’autrefois, il fallait 90 lampes pour éclairer tout le tunnel de
refroidissement, aujourd’hui, 30 suffisent. Maintenant, entre deux unités
de lampes, il y a 9,5 m de câble, composé de quatre fils électriques et
d’une décharge de tirage. La première unité d’éclairage est montée à 14
mètres, à partir du raccordement de la prise qui se trouve à l’extérieur
du trou d’homme du canal d’eau de refroidissement. Dans cette nouvelle
version, une tresse complète avec 10 lampes a une longueur de 100 mètres
et pèse 38 kilos. Comparé, à l’ancienne situation, cela représente une
économie de près de 76% en poids. Comme les câbles du nouvel éclairage
sont pourvus de décharge de tirage, ils résistent à une force de traction
de pas moins de 120 kg.
Sans entretien
Il a fallu près de 9 mois pour développer cette lampe à décharge pour
applications sous basse tension. Un système d’éclairage qui doit permettre
de réduire les risques pour les personnes qui doivent effectuer tous les
ans ce travail de maintenance dans le tunnel de refroidissement chez EPZ.
Grâce à l’excellent apport de lumière de cette lampe en Métal
Halide/Xénon, il faut non seulement nettement moins de lampes pour
éclairer quelques centaines de mètres du tunnel, mais le travail peut
aussi être effectué plus rapidement et de manière plus efficace, ce qui
était évidemment le nœud du problème. Arjan Van Deijk: “Bien que nous
ayons choisi de réaliser des tresses avec 10 lampes, cela peut entièrement
s’assembler sur mesure. Il est aussi possible, si on le désire, de fournir
un système de pinces/bornes développé en gestion propre, afin de suspendre
les unités de lampe.”<< O.G.
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