שיעורים מן אירועי Windscale ו-Fukushima עבור הנדסה עתידית

השריפה של 1957 והאסון הגרעיני של פוקושימה דאוצ'י לשנת 2011 מייצגת שתי תאונות בולטות ביותר בהיסטוריה של ייצור כוח גרעיני, למרות שהופרדו ביותר מחמישה עשורים, שני האירועים חשפו פרצות בסיסיות בהנדסת כור ותרבות בטיחות שעדיין ממשיכות לעצב את הכשלים הטכנולוגיים כיום.

האנטומיה הטכנית של האש Windscale

תקרית Windscale החלה ב-8 באוקטובר 1957, במתקן הגרעיני Windscale ב Cumbria, אנגליה.הכור המדובר היה יחידה אחת של פילטוס Windscale, זוג כורים מהונדסים, אוויריים-אוויריים שנועדו לייצור פלוטוניום. במהלך ניתוח שגרתי של אנמנלינג שנועד לשחרר אנרגיה מאוחסנת בגרף על ידי שריפת אנרגיה מואצת, כורחן, נשרף במשך שלושה ימים ונצפים, ושחררומים משמעותיים של שריפה.

ברמה הטכנית, ניתן לעקוב אחר התאונה לגורמים אינטראקציה רבים.תהליך אנמנלינג עצמו היה מסוכן מטבעו: זה מעורב גידול טמפרטורת הכור עד לנקודה שבה ניתן לשחרר אנרגיה Wigner באופן מבוקר.עם זאת, למפעילים לא היה מספיק כלי לפקח על חלוקת הטמפרטורה באופן מדויק על פני הליבה של הניקוז, ללא חשיפה בזמן אמת לתוך מקומות חמים מקומיים, פעולת אנמנלינג להמשיך ללא משוב אווירי הכרחי כדי למנוע קירור, לאחר מכן, החל קירור קירור של קירור, החל את הגרף של קירור, לאחר מכן, החל קירור של קירור של קירור, לאחר מכן.

השריפה של Windscale נשלטה בסופו של דבר על ידי הצפה הליבה הכור עם מים, החלטה שנשאה את הסיכונים שלה של פיצוץ קיטור או דור מימן.צוות ההנדסה פעל על נתונים מוגבלים תחת לחץ קיצוני, הדגשה על הצורך בהרכב חזק ופרוטוקולים חירום משוגרים היטב.האירוע הביא לשחרור של 20,000 דונם מוערכים של יוד-131, מה שמוביל לאיסור על צריכת חלב על פני כדור הארץ מעל 500 ק"מ, אך לא יוחסומים גרעיניים, אך לא קרינת חללים.

האנטומיה הטכנית של האסון הפוקושימה דאיצ'י

האסון של פוקושימה דוצ'י התרחש ב-11 במרץ 2011, לאחר רעידת אדמה בגודל 9.0 פגעה בחוף יפן, ואחריו צונאמי שהגיע לגבהים של מעל 14 מטרים באתר הצמח. רעידת האדמה עוררה את ההשבתה האוטומטית של שלושת הכורים הפועלים במתקן.עם זאת, הצונאמי פגע לאחר מכן במשאבי הים של הצמח ו גנרטורי החירום, ומחק את כל הכוח על גבי כור גרעיני, ללא יכולת קירור של 2, עם כוח קירור, עם כוחות קירור, עם כוחות קירור, אשר גרמו ל- 2 יחידות קירור, לאחר מכן, לאחר מכן, עם זאת, עם כוח קירור, לאחר מכן, עם ירידה מהירה של 2 יחידות קירור, עם ירידה של 2 יחידות קירור, עם ירידה של 2 יחידות קירור, עם ירידה של 2, עם ירידה מהירה, עם ירידה של 2, עם ירידה של מים וכלי אווירי חשמל קרירה, עם זאת, עם כוח קירור, עם זאת, עם ירידה מהירה, עם כוח קירור, עם ירידה מהירה, עם זאת, עם ירידה מהירה, עם ירידה של 2, עם זאת, לאחר מכן, לאחר מכן, עם זאת, לאחר מכן, לאחר מכן, עם זאת, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן

הכישלונות ההנדסיים בפוקושימה לא היו ניתנים להתאמה לגירעון עיצוב יחיד, אך להפחתה מערכתית של סיכונים חיצוניים.בסיס העיצוב של הצמח לגובה צונאמי נקבע ב-5.7 מטרים, הרבה מתחת לגובה הגל בפועל. גנרטורי החירום של צ'רנו נמצאים במרתף המבנים טורבוניה, שם הם הציפו מיד והושמו במעבורות מים סמוכות קשות, אשר לא יכלו להזיזו את רמת הדליפות אוויריות האוויר, לאחר שגרמה למזג האווירית מים גבוהה ביותר, לאחר שגרמה למזג האווירית מים נוזלית מים נמוכה יותר, אשר הייתה עלולה היה למזג האוויר הדליקה סגורה, לאחר שגרמה למזג האווירית מים נוזלית מים נמוכה יותר, לאחר שגרמה למזג האווירית מים נוזלית מים נוזלית מים.

האסון של פוקושימה עקר עשרות אלפי תושבים, גרם לזיהום ארוך טווח של האזור שמסביב, ודרש מאמץ מתמשך של פירוק מתמשך שימשך עשרות שנים.העלות הכלכלית הכוללת מוערכת בלמעלה מ-200 מיליארד דולר.התאונה הוכיחה שאפילו מדינה בעלת מסגרת רגולטורית גרעינית בוגרת עלולה לסבול כשל קטסטרופלי כאשר הנחות על סכנות חיצוניות לא הושלמו.

מצבי כישלונ נפוצים בשני האירועים

נבדק יחד, Windscale ו Fukushima לחשוף את המשותף מדהים במצבי הכישלון שלהם למרות ההבדלים העצומים בסוג כור, תקופת הפעלה, ואירוע מעורר אירוע. Bothתאונות היו מושרשים בהבנה לא שלמה של מסלולים פוטנציאליים כישלונות. ב Windscale, הפיזיקה של שחרור אנרגיה Wigner וסיכון של דחיסה גרף לא היה מוערך לחלוטין.

שני האירועים גם כללו פערים של כלי שיט ו ניטור.מפעילי Windscale לא היו מספיק חיישנים טמפרטורה בליבת כדי לזהות כתמים חמים במהלך נשימה. מפעילי פוקושימה איבדו כמעט את כל הכלים לאחר תחנת blackout, מה שהשאיר אותם עיוורים לתנאי ליבה. בשני המקרים, חוסר היכולת להשיג נתונים מדויקים, בזמן אמתי מגביל באופן חמור את יעילות התגובה חירום.

בנוסף, שתי התאונות הדגישו את הסכנות של מוכנות חירום לא מספקת.ב- Windscale, צוות התגובה היה צריך לאשר את אסטרטגיית הפחתת המים ללא החזר מוקדם. at Fukushima, תוכנית התגובה חירום לא חזתה תוכנית תגובה ממושכת ורב-ענישה, החשיכה במקרים חמורים של נזק חיצוני.

התפתחות של בטיחות Paradigms

לפני השריפה של Windscale, חשיבה גרעינית עדיין הייתה בחיתוליה.הרעיון של הגנה לעומק - הרעיון כי מספר מחסומים עצמאיים ותפקידי בטיחות צריכים להגן מפני תאונות - עדיין לא היה ביטוי רשמי. Windscale סיפק דוגמה מוקדמת של מה יכול לקרות כאשר מצב אחד של הגנה נכשל ואין גיבוי קיים.

פוקושימה, המתרחש בעידן שבו ההגנה לעומק כבר הייתה עיקרון מבוסס, חשף את הפגיעות של מערכות בטיחות מונדסיות לכישלון משותף. רעידת האדמה וצונאמי לא רק מערכות הבטיחות העיקריות אלא גם את מערכות הגיבוי ואת גיבוייהם.אובדן הכוח והקירור בכל שלוש יחידות התפעוליות בו זמנית הציפו את בסיס העיצוב של הצמח.

תובנה קריטית משני האירועים היא שפרדיגמות בטיחות חייבות להתפתח ברציפות.הנחות שעיצובים של כור ודרישות רגולטוריות צריכים להיות מתובחנות מחדש באופן זמני לאור ניסיון תפעולי חדש, נתונים חדשים של סיכונים ושיטות אנליטיות חדשות.

רפורמות וכלכלה

הנוף הרגולטורי לאחר Windscale השתנה באופן יסודי. בבריטניה, התאונה הובילה ליצירת המפקח על מתקני הגרעין והקמת דרישות הרישוי לכורים גרעיניים.מקרים של בטיחות פורמאלית, ביקורת עמיתים עצמאית ופרוטוקולים בדיקה שיטתית הפכו סטנדרטיים.החוויה Windscale השפיעה גם על התפתחות תקני בטיחות בינלאומיים באמצעות IEA.

לאחר Fukushima, גופי רגולציה ברחבי העולם יזמו ביקורות בטיחות מקיף.הנציבות האמריקאית לרישום גרעיני (NRC) הוציאה פקודות המחייבות את כל הצמחים ליישם אסטרטגיות להתמודדות עם אובדן מורחב של כוח AC, לשפר את הגנת הציוד מפני הצפה והאירועים הסיסמיים, ולשפר את יכולות האוורור עבור כורים מים ממושכים עם MARK I Containedment, וכתוצאה מכך הוקמה תקנות גרעיניות, עם רשויות כוח רגולטוריות חזקות יותר.

רפורמה בולטת אחת היא הדרישה למגוון רחב, מגוון, ועצמאי של מתן כוח ומים לליבת הכור בתנאים חמורים של תאונה, כולל פריסת משאבות, גנרטורים וציוד תקשורת מאוחסנים במקומות קשים. Utilities נדרשים כעת לשמור על אספקת מינימלית של סוללות דלק על-site, עם תוכניות לחזרה מהירה במקרה של כשל רשת ממושכת.

גורמים אנושיים ותרבות ארגונית

לא ניתן להבין את Windscale או Fukushima במלואו מבלי לבחון את הממדים האנושיים והארגוניים. at Windscale, צוות התפעול היה תחת לחץ לשמור על מטרות הייצור והיה ניסיון מוגבל בתהליך נשימה.הייתה נטייה לפרש נתונים מעורפלים באופן אופטימי, ודאגות בטיחות היו לעתים כפופות למטרות תפעוליות.

בפוקושימה, התרבות הארגונית בחברת החשמל של טוקיו (TEPCO) ובתעשיית הגרעין היפנית הרחבה יותר מתחו ביקורת על חשיבה קבוצתית וניתוק לסמכות. לכידת רגלטורי זוהה כגורם תורם: הגוף הרגולטורי לא היה תלוי מספיק מהתעשייה שהיה אמור לפקח על בעיות בטיחותיות, מצאו כי מהנדסי TEPCO עצמם זיהו את הסיכון של צונאמי על בסיס התכנון, אך לא היה מסוגל להפעיל את החששות החזקים של התרבות.

דפוסים אלה מדגישים שיעור חיוני להנדסה של כור עתידי: יש להטמיע עיצוב טכני בתרבות בטיחותית חזקה. מהנדסים ומפעילים יש את ההכשרה, הסמכות, והסיוע המוסדי להעלאת החששות ללא חשש מעצמאות רגלטורית.יש לשמור, וערעור בטיחות חייב להיות עמיד בפני לחצים פוליטיים וכלכליים.ההתמקדות בתעשייה בגורמים אנושיים צריכה להרחיב מעבר ארגונומיים והליך לקיום של ארגוני, חוסר ודאות, תחת משבר, אי-ודאות.

תכונות עבור Advanced Reactor Designs

טכנולוגיות כור חדש עכשיו בפיתוח - כולל כורים מודולריים קטנים (SMRs), מיקרוקטורים, ועיצובים מתקדמים של דור IV - נועדו עם תשומת לב מפורשת לשיעורי תאונות העבר.המטרה היא להשיג רמה גבוהה יותר של בטיחות טבועה ופסיבית, כלומר הכור יכול לסגור בבטחה ולהסיר חום ריקבון ללא מערכות או התערבות פעילה.

לדוגמה, מודול כוח NuScale, כור מים מחוספס SMR, משתמש במחזור טבעי של קירור, חיסול הצורך משאבות.הכור נועד לסגור באופן אוטומטי להישאר בטוח לתקופה ממושכת ללא כוח חיצוני או פעילות המפעילה.משפחת הכור המלח מלוט מציעה מסלול אחר: אם תערובת הדלק עולה על טמפרטורה בטוחה, תקעים קפואים, המאפשרים לדלק לרוקן לתוך מערכת הפעלה רפלקטית של תאים אלה, במקום קירור יעיל של תהליכים טבעיים של קירור יעיל של קירור מגנטיים.

כורים בעלי גז ממושכים, כגון HTR-PM הסינית, פועלים בטמפרטורות שבהן הדלק יכול לעמוד בהתחממות משמעותית ללא שחרור מוצרי שבץ.דלק חלקיקים קרמיקה שלהם נועד לשמור חומר רדיואקטיבי עד 1,600 מעלות צלזיוס, הרבה מעל טמפרטורות הפעלה רגילות.זה מושג דלק סובלני מייצג קו הגנה נוסף שיכול למנוע או להקטין את ההשלכות של אירוע אובדן של אובדן של זיהום אוויר.

עבור כל הכורים המתקדמים, גם Windscale ו-Fukushima מחזקים את החשיבות של כלי שיט חזקים שנשאר פונקציונלי בתנאים קיצוניים. עיצובים עתידיים צריכים לשלב חיישנים שיכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות, קרינה, ו ⁇ במים. טמפרטורת סיבים אופטיים רגישה, שידור נתונים אלחוטי, וחיישנים מופעלים על ידי עצמי הם בין הטכנולוגיות שנחקרו.

אסטרטגיות הנדסיות חיוניות לעתיד

מערכות בטיחות פאסיביות כ-Restop

מהנדסים מגיבים צריכים עדיפות לתכונות בטיחות פסיביות שמסתמך על הכבידה, זרימת טבעית, גז דחוס ולא על משאבות, גנרטורים דיזל ושסתום הדורשים כוח.מערכות אלה עמידות באופן מוחלט לתחנת blackout, והם מבטלים כישלונות משותפים הקשורים לרכיבים פעילים. מסגרות רגולטוריות עתידיות צריכות לשקול הדורשות רמה מינימלית של יכולת פינוי חום עקבית לכל הכור החדש.

תכנון מעבר לתכנון-Basis תכנון

כל עיצוב כור חדש חייב לכלול תוכנית ניהול תאונות חמורה, אשר מתייחס תרחישים על בסיס העיצוב של הצמח.זה כולל תחנת הרחבה blackout, אובדן של כיור חום מוחלט, אירועים מרובים ענישה, וסיכון חיצוני מעבר לרשומות היסטוריות. הנדסה חייב לספק דרכים מגוונות ואדום כדי להזריק מים, אוורור, לפקח על תנאי הליבה בתנאים קיצוניים אלה.

שים וזרים

בחירת האתר צריכה להיות מבוססת על הערכה יסודית של סיכונים טבעיים, כולל מזג אוויר קיצוני, פעילות סיסמית, ופוטנציאל הצפה. Margin מעבר לבסיס העיצוב צריך להיחשב במפורש.עבור אתרי החוף, את הסיכון הצונאמי צריך להיות מוערך באמצעות רשומות היסטוריות ומודלים פרובייסטים אשר מהווים את האירוע השוויטי.

תרבות בטיחות ותובנות עצמאיות

מצוינות טכנית חייבת להיות תואמת על ידי מצוינות ארגונית ורגולטורית. מפעילי צמחים צריכים לנסח תוכניות שמטפחת גישה מפוקפקת, לעודד דיווח על מתגעגעים קרובים, ולהבטיח כי חששות בטיחות הם גבוהים מקבלי ההחלטות ללא עיכוב. הגופים הרגולטוריים חייבים להיות עצמאיים, ממומן כראוי, ולהעצים לאכוף את ציות. ביקורות בטיחות תקופתיות צריך להיות חובה, שילוב נתונים תפעוליים חדשים וממצאים מחקר.

מסקנה

האש הקלה של Windscale ואסון Fukushima Daiichi אינם סימני כף הרגל ההיסטוריים; הם מחקרים מקרים פעילים, רלוונטיים המציעים הדרכה חיונית לדור הבא של מהנדסים גרעיניים. Bothתאונות להוכיח כי בטיחות אינה תכונה סטטית של עיצוב, אלא תהליך מתמשך של למידה, הסתגלות ושיפור, יש צורך הנדסיים חזקים יותר, הם אלה אשר הם מהנדסי חיזוי להיכשל ולא רק כדי לענות על דרישות מינימליות, כמו גם דרישות בטיחותיות, כמו גם תכונות בטיחותיות, לא זמין, אלא גם כן, כמו גם תמיכה גרעינית, לא לספק הגנה, אלא גם תכונות בטיחותיות, הן, כמו גם שיטות בטיחות שונות, כמו גם תמיכה גרעינית, כמו גם כן, כמו גם כן, לא מתאים יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, לא זמין, הם תכונות בטיחות, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם תכונות בטיחותיות, כמו גם כן, לא אופציונליות, לא אופציונליות, כמו גם תכונות בטיחותיות, כמו גם תכונות בטיחותיות, לא זמין, לא זמין, כמו גם אופציונליות, לא זמין, לא זמין, כמו גם דרישות בטיחות, כמו גם כן, לא אופציונליות, הם לספק הגנה גרעינית, כמו גם אופציונליות, כמו גם אופציונליות, כמו אופציונליות, כמו