תחנות כוח גרעיניות עומדות בין המתקנים התעשייתיים המורכבים והחמורים ביותר שנבנו אי פעם.הפעולה הבטוחה שלהם תלויה במערכות הקשורות לאינספור מערכות הקשורות לקישור, אך אף אחד לא יותר בסיסי מתשתית אספקת החשמל היא דם החיים של צמח גרעיני – מערכות בקרה כורים, משאבות מגניבות, מערכות קירור ליבה, מכילות שסתום, ניטור וכל הציוד הקשור לבטיחות.

סיווג בטיחות של כוח

בתחנות כוח גרעיניות, מערכות חשמל מסווגות על בסיס חשיבות הבטיחות שלהם.מערכת הסיווג העיקרית בשימוש בארצות הברית ומדינות רבות אחרות מבוססת על IEEE 308 ותקנות NRC. Power Supply ורכיביהם המשויכים מוגדרים כ- Class 1E אם הן חיוניות לעיכוב בטוח, קירור חירום, או להכיל חומר רדיואקטיבי.

דרגה 1E Systems

מערכות כוח מסוג 1E כוללות את מחוללי הדיזל החירום, סוללות התחנה, אספקה בלתי ניתנת לעצירה (UPS), ואת לוחות ההפצה שלהם להאכיל עומסים הקשורים לבטיחות.הם חייבים להיות מעוצבים עם הפרדה פיזית וחשמלית ממערכות שאינן בטוחות למנוע כשלים נפוצים.לדוגמה, שתי רכבות מסוג 1E מאוגדות ממוקמים לעתים קרובות במבנים נפרדים או אזורי אש, כל אחד עם הגנרטור שלה, בנק זה, ומבטיחות יחיד, כגון צינורות הגנה, או צינורות, או כלי רכב.

מערכות לא בטוחות ומאזן של מערכות

מערכות חשמל שאינן בטוחות משרתות את עומסי הצמח הרגילים, כגון תאורה, אוורור (מלבד HVAC הקשור לבטיחות), מגדלי קירור, וזרימת משאבות מים. בעוד שלא נדרש לעמוד בהכשרת המיתרים של Class 1E, הן עדיין חייבות להיות אמינות לתפעול כלכלי.הפסד של כוח לא בטוח יכול להוביל לנסיעות צמחיות, אך לא לאתגרי בטיחות.

מקור: Offsite and Onsite

המקור העיקרי של כוח להפעלת תחנת גרעין הוא רשת השידור מחוץ לאתר.בדרך כלל, שני מעגלים עצמאיים יותר או יותר מחוץ לאתר מחוברים לחצרת המתג של הצמח, כל אחד המסוגל לספק את עומס התחנה המלא.עיגולים אלה מותאמים על זכויות מגוונות - של הדרך כדי להפחית את ההסתברות של אובדן בו זמנית מאירוע מזג אוויר משותף או הפרעה רשתית.

למרות אמצעים אלה, ניתן לאבד את הכוח מחוץ לאתר בשל תקלות קו, סערות, חוסר יציבות רשת או לשפוך עומס מכוון. במקרים נדירים, כגון התאונה Fukushima Daiichi, רעידת אדמה חמורה וצונאמי הרס מספר מעגלים מחוץ לאתר בו זמנית.

מערכות גיבוי חירום

צמחים גרעיניים משתמשים בגישה שכבתית לכוח חירום, החל עם גנרטורים דיזל מהיר ורחב דרך סוללות ו- UPS כדי להתמודד עם המעבר.פילוסופיית העיצוב היא כי לא כישלון אחד - ולא אובדן קבוע של כוח מחוץ לאתר - צריך למנוע את הצמח מהשגת ושמירה על חסימה בטוחה.

תגית: Hungersel Generator

לכל יחידה גרעינית יש בדרך כלל בין שני וארבעה גנרטורים של דיזל חירום (EDGs), כל אחד מהם בגודל לספק את כל העומסים הקשורים לבטיחות (למשל, משאבות קירור הליבה, תרסיסים מכילים מים קירור חיוניים, ואוורור חדר בקרה) תצורה משותפת כוללת גם שני 100% קיבולת אדים או ארבע יחידות יכולת חודשית, המספקת N+1+2 Redancy.

כמה צמחים מתקדמים גם משלבים גנרטורים טורבינות גז או דלק דו-חמצני (לעתים רחוקות / גז טבעי) יחידות כמו חלופות מגוונות.המגוון מקטין את הסיכון לכשלים נפוצים - למשל, אם בעיה באיכות הדלק משפיעה על דיזל, טורבינות עדיין יכול לרוץ.

תחנת Batteries

מיד לאחר אובדן כוח מחוץ לאתר, ובמהלך הזמן זה לוקח עבור גנרטורים דיזל להתחיל ולסינכרן (בדרך כלל 10-30 שניות), עומסי חשמל מועברים על ידי סוללות התחנה. סוללות אלה גם לספק עומסים קריטיים הדורשים כוח DC, כגון ממסרי הגנה, מחזור של סלילי סוללה מסוימים, ובקרי מערכת בטיחות.

כוח בלתי-מתפרק (UPS)

עבור עומסים רגישים למתחים, סטיית תדר, או אפילו הפרעות כוח הרגעיות - כגון מערכות בקרה דיגיטליות, מערכות הגנה מפני כור, ומכשירי תצוגה של בטיחות - מערכות UPS לגשר על הפער בין כוח סוללה וכוח גנרטור.יחידות גרעיניות טיפוסיות של UPS משתמשות ביחידות כפולות-קו-קונגרסציה באינטרנט: קלט AC הוא לתקן ל- DC, אשר מהאשמות הסוללה ואספקה למנוע; למנוע כל התאמות אלקטרו-ידי מערכת הפעלה אוטומטית.

עקרונות עיצוב עבור אמינות בלתי מקבילה

מעבר לבחירת החומרה, הפילוסופיה העיצובית של אספקת חשמל בצמחים גרעיניים נשלטת על ידי מספר עקרונות בסיסיים:

  • (FLT:0) Redundancy: 1FLT) פונקציות חיוניות יש לפחות שני ערוצים עצמאיים (לעתים קרובות יותר) עבור חשמל, זה אומר גנרטורים דיזל נפרדים, סוללות ו- UPS לכל רכבת בטיחות.
  • (FLT:0 (Diversity:FLT:1) במידת האפשר, טכנולוגיות שונות משמשות לגיבוי (למשל, גנרטורים דיזל לעומת הידרו-טרמפינים בצמחים מסוימים, או סוללה לעומת גלגל הפוטו UPS) מגנה על גיוון מפני תקלות נפוצות כמו פגמים בעיצוב במודל גנרטור או זיהום של הרבה דלק.
  • (FLT:0) הפרדה פיסית: 1FLT מרכיבים רדונדנטים ממוקמים במבנים נפרדים, אזורי אש וקטגוריות סיסמיות. כבלים מקיפים נתיבים נפרדים כדי להימנע משריפה, מבול או נזק טילים המוציאים את שתי הרכבות.
  • (FLT:0)Qualification:FLT:1 Class 1E ציוד כוח חייב להיות סביבתי-וכפים-השווי של IEEE 344 ו- IEEE 323.This means are test or ניתחו לתפקד במהלך אירועים בסיסיים, כגון רעידת אדמה סגורה בטוחה (SSE) עם זרמים וחשיפה לקרינה.
  • (FLT:0)Defense in Depth:FLT:1 שכבות מרובות של הגנה: (1) כוח אתרי, (2) EDGs, (3) מקורות כוח AC חלופיים (למשל, טורבינות גז, דיזל גיבוי בעיצובים מסוימים), (4) סוללות תחנה, (5) גנרטורים ניידים וסוללות מאוחסנים על אתרי אירועים קיצוניים מעבר לבסיס העיצוב.

רגולציה וסטנדרטי תעשייה

אמינות אספקת החשמל אינה מותירה לבד מעצבים; היא מצריכה בסטנדרטים קפדניים ואכיפתם של הרגולטורים הלאומיים. בארצות הברית, ה-NRC דורש כי צמחים לציית לקריטריון עיצוב כללי (GDC) 17, אשר מחייב מערכת חשמל באתר עם עצמאות מספקת, קיבולת ואמינות.

מקורות חיצוניים המספקים עומק נוסף כוללים: ⁇ FLT:0 (FLT:1 ;NRC 10 CFR 50.63: תחנת Blackout Needmentmentmentmentph:2earFLT 3:2FLT 3: 4IAEA SSG-34: עיצוב מערכות חשמל עבור צמחים גרעיניים FLT:5FLT:6 ;2FLT 7EE 308: תקן עבור 1E5

בדיקה, תחזוקה ושיפור מתמשך

מערכת אספקת חשמל היא רק אמינה כמו המבחן האחרון שלה.צמחים גרעיניים מנהלים תוכנית מעקב נרחבת כדי לאמת כי כל רכיב גיבוי יבצע בעת קריאה. עבור גנרטורי דיזל חירום, זה כרוך:

  • בדיקות החל החודשיות עם קבלה אוטומטית של עומס (בדרך כלל 30 דקות ריצה).
  • עומס שנתי, 24 שעות סיבולת.
  • בדיקות תקופתיות תחת תנאים של Blackout (אובדן של שניהם מחוץ לאתר ו- EDG, המבוססות על סוללות).
  • בדיקת איכות שמן דלק ואימות רמת מיכל.

סוללות התחנה עוברות מדידות ספציפיות של הכבידה, בדיקות שחרור שנתיות למתח מוגדר (בזמן עדיין לספק עומסים חיוניים), ובדיקות קיבולת תקופתיות של מערכות UPS יש עומסי בנק ובדיקות העברה אוטומטיות.כל כישלון נחקר, מתוקן, ועשוי להוביל לשינויים בתכנון או שינויים פרו-דוריים.כל הבדיקות מתועדות ונבדקות על ידי גופי הפיקוח העצמאיים וה- NRC.

יתר על כן, ניסיון תפעולי מצמחים ברחבי העולם משותף באמצעות קבוצות תעשייה כמו INPO ו- WANO. Lessons מאירועים - כגון אש מעבורת Browns שגרמה למגש כבלים, או תחנת Fukushima שחורout - משולבים בדרישות מעודכנים להפרדה פיזית, הגנה מפני אירועים חיצוניים חמורים, ותוספת ציוד חירום נייד (למשל, משאבות ניידות ו גנרטורים מאוחסנים על הקרקע גבוהה יותר).

שיעורים למדו מחוויית הפעלה

התאונה Fukushima Daiichi בשנת 2011 הייתה רגע מלוטש לאמינות אספקת החשמל הגרעינית.אובדן הכוח מחוץ לבית העלבה עקב רעידת האדמה, ואחריו הצונאמי שהציף ונכה את ה- EDGs והסוללות באתר, הובילו לכדי תחנת ממושכת שגרמה להמיסת ליבה.בתגובה, הרגולטורים ברחבי העולם המנדטו אסטרטגיות מגוונות וגמישות נוספות (למשל, FLEX בארצות הברית) שיכלול כעת ציוד משומר על גבי ציוד קבוע, כמו גם על גבי ציוד אחסון, כמו גם על גבי ציוד אחסון, כולל גם ציוד אחסון קבוע, כמו גם ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון קבוע, כמו גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון קבוע, גם ציוד אחסון, גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון קבוע, כמו גם ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון קבוע, כולל ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון קבוע, כולל ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון קבוע, כולל ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון קבוע, כמו גם ציוד אחסון קבוע, כולל, גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון, כמו גם ציוד אחסון קבוע, כמו גם ציוד אחסון, כולל ציוד אחסון קבוע, כמו גם ציוד

אירועים אחרים גם הובילו לשיפורים.בשנת 1975, שריפה ב- Browns Ferry הפילו את כבלי החשמל הקשורים לבטיחות עבור מערכות מרובות, מה שמדגים את הפגיעות של מגשים משותפים.זה הוביל לדרישות הפרדה אש קפדניות.בשנת 1986, כשל גנרטור בצמח דייוויס-Besse עקב רגולטורים מתח פגומים הדגיש את הצורך בהכשרת רכיב יסודית בדיקות קבועות.

טכנולוגיות מתפתחות ומגמות עתידיות

בעוד תעשיית הגרעין מתפתחת עם מגיבים מתקדמים של אור מים ומופעים מודולריים קטנים (SMRs), עיצוב אספקת החשמל מתקדם גם. SMRs לעתים קרובות לשלב תכונות בטיחות פסיביות אשר להפחית את התלות במערכות כוח פעיל - לדוגמה, קירור מחזור טבעי מבטל את הצורך במשאבת חירום גדולה.עם זאת, הם עדיין מסתמכים על סוללות, UPS, ולעתים גם גנרטורים דיזל להגנה על כורסאים ושליטה בחלק מהעיצובים המשולבים עם פחות יעילים, כמו תכונות יעילות, כמו שימוש באנרגיה דיגיטלית, כמו תכונות יעילות גבוהה יותר, כמו גם שימוש יעיל מאוד, כמו גם שימוש יעיל יותר, כמו גם תכונות יעילות ואפקטים, כמו גם שימוש יעיל מאוד, כמו גם שימוש יעיל מאוד, כמו גם על סוללות, כמו גם על סוללות, כמו גם על ידי שימוש יעיל יותר, שימוש יעיל מאוד, שימוש יעיל יותר, שימוש יעיל יותר, כמו גם על ידי שימוש יעיל יותר, כמו גם על גבי מכשירים חשמליים, כמו גם על ידי שימוש יעיל מאוד, כמו גם על ידי שימוש יעיל יותר, כמו גם על סוללות, כמו גם על ידי שימוש יעיל יותר, שימוש יעיל יותר, כמו גם על גבי מכשירים מתקדמים, כמו גם על סוללות, כמו גם על סוללות, כמו גם על ידי שימוש יעיל מאוד, כמו גם על ידי שימוש יעיל מאוד, כמו פונקציות יעילות גבוהה

יש גם עניין גובר מקורות אנרגיה חלופיים לגיבוי, כגון תאי דלק מימן שיכולים לספק גיבוי ארוך טווח ללא לוגיסטיקה דלק מאובנים, או מיקרו-צמחים שיכולים לאי את הצמח מרשת מצוקה.חלק מהאתרים הם חקר מערכות סוללות היברידיות (ליתיום-יון עבור כוח גבוה, מוביל לאנרגיה) לשיפור אופניים ותוחלת החיים.

מסקנה

אספקת חשמל היא עמוד השדרה של כל תחנת כוח גרעינית.מ גנרטורים חירום מסיביים שיכולים לכפות עיר קטנה ל-Pexit של מערכת הגנה דיגיטלית המופעלת באופן נקי במהלך אשמה, כל אלמנט מתוכנן, נבדק, ו מוסדר כדי להבטיח כי חשמל זורם בציוד בטיחות כאשר הוא נחוץ ביותר.המחויבות של תעשיית הגרעין להגנה לעומק, באדום, גיוון, למידה רציפה ולמידה מניסיון תפעולי מבטיח כיבוד חשמל גרעיני דורש שינויים כוח חיובי, כמו גם כן, כמו גם שינויים כוח גרעיניים, כמו גם כוח חיובי, כמו גם כן, כמו גם שינוי כוח גרעיני.

לקריאה נוספת, מומלץ להתייעץ עם מקורות הסמכות הבאים: FLT:0ish:0isher (המדריך לרישום: 1NRC) עבור Power SystemscioFLT:2IRLT 3FLT:4EPRI תוכנית כוח גרעיני - מערכות חשמלאיות:5