تصميم مفاعل كاندو لتعزيز مقاومة التهديدات الخارجية

الفلسفة الهندسية: إعادة النفقة والفصل في مفاعلات اتحاد الكندور

ويقف مفاعل CANDU (Canada Deuterium Uranium) بعيدا عن التصميمات النووية التجارية الأخرى من خلال اعتدال المياه الثقيلة، ووقود اليورانيوم الطبيعي، وقاعدة الضغط الأفقي التي وضعتها شركة الطاقة الذرية المحدودة، ويستخدم التصميم كمبدأ معمق في مجال الدفاع، ويستخدم كل قناة من قنوات الوقود كحد أقصى للضغط، ويحتوي اللب على عدة مئات من قنوات الوقود الأفقي، وكل من هذه السفن التي تعمل على ضغط مكثف على مفاعل حماية في منطقة حدية.

وتُجمع نظم الأمان إلى أربعة محصولين مادياً، وتُرتَّب مولدات البخار الأربعة، وأربع مضخات للنقل الحرّي الأولي، وما يرتبط بها من رزم، بحيث يؤدي الفشل في إحدى الحلقات الثلاث المتبقية القادرة على إزالة حرارة الدي، وهذا التصميم الكمي، مقترناً بمواد مستقلة للكهرباء ومنطق للتحكم، إلى منع حدوث حادث مشترك واحد - أي ضربة صاروخية أو فيضانات داخلية أو حرائق محلية من تفكيك جميع الممرات في نفس الوقت.

التأثير الهيكلي والتكييف السيزمي

مبنى الاحتواء: ما بعد الحزمة

وتُضمَّن كل [قناة] - 6 ومحطات متعددة الوحدات في بروس ودارلينغتون وبيكيرنغ هياكل احتواء معززة بقوة، وهذه السفن التي كانت مصممة سلفاً بعد أن كانت تُعد سميكات حائطية تتجاوز متراً واحداً، وتُدرج ضغوط التصميم في إطارها إطلاق البخار من حادث كبير في فقدان المركب ذي هامش كبير.

Seismic Design: Site-Specific Response Spectra to component Testing

أما المواقع النووية الكندية فهي تتجه إلى مناطق مستقرة جيولوجياً، ومع ذلك فإن محطات التخزين الأرضية مصممة للزلازل أكثر حدة بكثير من الحد الأقصى التاريخي لمواقعها، وتبدأ عملية التهززز السيزمي بتقييم مخاطر الزلازل المحتملة على مواقع محددة، وتوزع الهياكل والنظم والمكونات على فئات زلزالية، وتحتفظ النظم اللازمة للتوقف عن العمل بصورة آمنة مثل نظم الإغلاق، وتبريد القاعد.

نظم السلامة السلبية والأهلية

وفي حين أن وحدة مكافحة الإرهاب كثيرا ما تتميز بنظم أمان نشطة موثوق بها للغاية، فإن العديد من السمات السلبية وشبه التفافية تعمل دون أن تعمل شركة AC أو مشغِّلة خارجية لفترات طويلة، وهذه الأمور بالغة الأهمية أثناء التهديدات الخارجية التي قد تسبب انقطاعا عن المحطة أو إجلاء قسريا.

نظامان مستقلان لإغلاق الأرض

ويستخدم جهاز التفكيك المكون من ثلاث وحدات من أجهزة التفكيك المفصلة من الناحية المادية والوظيفية من مختلف مبادئ التصميم. نظام الاختراق 1 (SDS1) ويستخدم مواصفات التحلل الاصطناعي غير المدعمة تماماً، ويستخدم البرمجيات السائلة السائلة السائلة التي تُصغّل في القاعد (D-FLD.

مُتدرّب كحاوية مُتعدّدة

إن الحجم الكبير من المياه الثقيلة الباردة في الكالاندريا (حوالي 265 طنا في وحدة مكافحة الأسلحة الكيميائية - 6) يمثل المغسلة الحرارية النهائية في ظروف الحوادث الخطيرة، وإذا فشلت جميع مسارات إزالة الحرارة العادية، فإن درجات الحرارة في قنوات الوقود ترتفع إلى أنبوب الضغط ويتصل بأنبوب الكالاندريا، وينقل الحرارة إلى الموصل، ويرتبط جهاز التبريد المستقل، ولكن حتى بدون عمليات التبريد الفعلية،

التبريد الأساسي في حالات الطوارئ وحقن الجاذبية

ويتضمن نظام التبريد الأساسي في حالات الطوارئ في وحدة مكافحة التخصيب حقن عالي الضغط، وإعادة التكسير المتوسطة، والإمدادات المنخفضة الكساد الطويلة الأجل، ولا سيما في حالة التطوّر المحسن للأشعة تحت الصفرية - 6، وفي صهاريج الطول العالي التي يمكن أن تُوصل مياهاً مبردة بواسطة الرأس الجاذبية وحدها بعد ساعات من فقدان الرذاذع المبرد.

مقاومة الأعمال الخارجية الخيرية

الأمن المادي ومراقبة الدخول

وتستخدم محطات النسيج الديموغرافي فلسفة " جزيرة آمنة " ، وتُعرّف المنطقة المحمية بحواجز مرورية متعددة: تُقام وصلة خارجية بمستشعرات كشف الاقتحام، وسور مثقب، ومناطق استبعاد المركبات، وتُركَّب الحواجز التي يمكن أن تُوقف شاحنة مجهزة على وجه السرعة في جميع نقاط الدخول الحساسة، وتُزوَّد جميع نقاط الدخول بنظم وقاعات مجهزة مجهزة لأجهزة استصلاحية مجهزة للأجهزة لتصنيع المواد.

الأمن السيبرى والقدرة على التكيف الرقمي

ولا يمكن أن يستخدم المعهد الوطني القديم أجهزة التجميل والمراقبة التي صدر بها تكليف (النظام الإلكتروني الموحد) باستخدام حواسيب رقمية بسيطة منعزلة عن الشبكات الخارجية، ولا يمكن أن تستخدم مشاريع التجديد الحديثة في دارلينغتون وبروس نظما متطورة للمراقبة الرقمية، ولكن مع سمة معمارية حرجة: فالمنطق الذي يُستخدم فيه النظام الإلكتروني لرصد الحرائق باستخدام شبكة الأعمال التجارية النباتية والشبكة الدولية للكشف عن المعلومات.

Environmental Extremes and Climate Resilience

الفيضانات، ارتفاع مستوى الرياح، وكسب

وتقع مواقع التحلل الحراري في البر عند ارتفاعات كبيرة فوق مستوى الفيضانات المحتمل للغاية، وتعالج أحكام التصميم الهيدرولوجيا القصوى، وتحمي هياكل التسخين في المياه بواسطة قطع الأشجار، وبوابات الفيضان، وفي بعض الحالات، ترتفع فيها كميات المضخات الكهربائية ذات الصبغة الحرارية، وتوضع مضخات المياه الأساسية في خزائن مائية مع تصميمات شبه قابلة للاختراق.

الجفاف الشديد

وتتطلب درجات الحرارة العالمية المرتفعة وظروف الجفاف تصميمات حديثة للمفاعلات للحفاظ على كفاءة التبريد، ولدى محطات الاتحاد نظم لاستحواذ المياه مصممة لمستويات متغيرة من النهر أو البحيرة، ويمكن لأبراج التبريد، التي يتم تركيبها، أن تعالج تدفق المياه المخفض مع الحفاظ على فراغ المفاعلات، وقد قامت النباتات في المناخات الأكثر إثارة مثل قينشان وسيرنافودا الرومانيين بتكييف نظم رفض الحرارة الخارجية مع الظروف المحلية، بما في ذلك عوامل التكييف المكيفات المأمونة الأكبر.

تصميم الوقود والتسامح إزاء الحوادث

أما مستودع الوقود في إطار المجموعة المصغرة من طراز CANDU فهو تركيبة صغيرة تبلغ مساحتها 0.5 متر تحتوي على سلفات ثاني أكسيد اليورانيوم الطبيعي المكشوفة في رقعة زيركاليو، ويعطيه طول الحزمة القصيرة قدرة فريدة من نوعها، وفي حالة وقوع حوادث فقدان الوقود، يمكن أن يتحمل الوقود درجة من التحلل الجاف ودرجة الحرارة دون تفتت مسببا للإجهاد بسبب طول الطول القصير الذي يُحدِّد به من الضغط.

إعادة تزويد الدول بالوقود وإدارة النظام

ويسمح تجديد الطاقة الكهربائية في كندا للمشغلين بالاستعاضة عن الوقود بينما يكون المفاعل في متناول كامل الطاقة، ويلغي الحاجة إلى إعادة الوقود التي تركز على النوافذ المعرضة للخطر، وفي بيئة متدهورة من الخطر الخارجي، فإن وجود إعصار أو إنذار أمني موثوق به يمكن أن يستمر في إنتاج الطاقة، مما يقلل من الاعتماد على شبكات الكهرباء الموجودة خارج الموقع، ويحافظ في الوقت نفسه على القدرة على التآكل الفوري للوقود.

الخبرة التشغيلية والتحسين المستمر

وقد تراكمت في الأسطول العالمي للتعلم التابع للمؤسسة على مدى 40 سنة من التشغيل التعاوني في كندا وحدها، بالإضافة إلى الخبرة الواسعة النطاق في رومانيا وكوريا الجنوبية والصين والأرجنتين وباكستان سابقاً، وقد تم تأجير هذا التاريخ التشغيلي للدروس المتعلقة بمرونة المخاطر الخارجية، وبعد حادثة فوكوشيما دايتشي في عام 2011، أجرى جميع مشغلي الاتحاد اختبارات للإجهاد تركز على توسيع نطاق الترددات، وتقييمات الهامش السيزمية، إضافة إلى تعزيز سلامة المحركات الوقود في ظروف الطوارئ.

الاتفاقات التنظيمية الدولية

وقد أدى التقييم العام للتصميمات التي أجريت على وحدة تعزيز مركز البحوث المتعلقة بالتنوع البيولوجي في كوريا الجنوبية، والاستعراضات الناجحة لمنح التراخيص لوحدات سيرنافودا في رومانيا ووحدات وولسونغ في كوريا الجنوبية )منطقة نشطة زلزاليا( إلى وضع التصميم من خلال فحص شامل، كما أن بعثات فريق استعراض السلامة التشغيلية التابع للوكالة الدولية للطاقة الذرية، والاستعراضات التي أجراها الأقران بشأن اتفاقية الأمان النووي، تشير مراراً إلى الهوامش الكبيرة في تصميم نظام الاحتواء الكندي، وإلى فعالية نظامي المتعلق بالتصميم.

إدارة المخاطر المنخفضة، الأحداث ذات النتائج العالية

أما بالنسبة للتهديدات النادرة للغاية مثل سحابات الرماد البركاني، والنبض الكهرومغناطيسي، أو الطقس الفضائي، فإن محطات التحلل المركزي قد تدمج معالم الفشل، وينفذ منطق الأمان الحرج في أجهزة غير مجهزة بالمايكروسات، وهي أجهزة محصنة على نظام إمبول الكهرومغناطيسي كبير، ويستخدم فيها نظامان مقفلان يدوياً.

إدارة الوقود المستهلك

وتخزن هذه المرافق الوقود المستهلك في مجمعات ملاحة بالماء في الموقع، وفي نهاية المطاف في عبوات التخزين الجاف، وتصمم هذه المرافق لمواجهة نفس التهديدات الخارجية التي يتعرض لها مبنى المفاعل، وتُبنى مجمعات الوقود ذات الخرسانة القوية ونظم العزلة السيزمية، وتختبر وحدات التخزين الجافة لقذائف الإعصار والزلازل والتعرض للحرائق، كما أن التبريد السلبي المتأصل في تصميمات الخارجية الجافة لا يمكن أن يُضمن وجود أي مخاطر فعلية على تخزين الوقود.

خاتمة

إن هيكل مفاعل CANDU - وهو عبارة عن ضغط وضغط وثقيلة في المياه الثقيلة، وهو ما يُستخدم في احتواء مكثف، يدعمه نظامان متنوعان من نظم وقف الإنتاج، ويُحاطان بتصميمات ذات قدرة ذاتية مفصولة عن الكمية، مما يؤدي إلى انهيار عارض للمجموعات الخارجية، سواء كان التحدي هو صدمة زلزامية، أو أثر طائرة مضلل،