Filosofia dell'ingegneria: Ridicolizzazione e separazione dei reattori CANDU

Il reattore CANDU (Canada Deuterium Uranium) si distingue per altri progetti nucleari commerciali, grazie alla sua moderazione ad acqua pesante, al combustibile naturale dell'uranio e al nucleo orizzontale della pressione. Sviluppato dall'Atomic Energy of Canada Limited (AECL), il progetto opera su un principio di difesa-in-profondità.

I quattro generatori di vapore, quattro pompe di trasporto termico primarie e tubazioni associate sono disposti in modo da un guasto in un solo ciclo lascia i restanti tre cicli in grado di rimuovere il calore di decadimento. Questo disegno quadrante, combinato con alimentatori indipendenti e logica di controllo, impedisce un singolo evento comune-causa, sia che si tratti di uno sciopero missilistico, inondazione interna, o fuoco localizzato, da disabling tutti i percorsi al dissipatore finale di calore.

Robustezza strutturale e Qualificazione sismica

Edificio di contenimento: oltre i carichi di progettazione-base

Ogni sidro di protezione contro il sistema di protezione dei raggi ultravioletti, e il sistema di recupero dei rifiuti, sono inclusi in strutture di contenimento del calcestruzzo fortemente rinforzate. Questi vasi pre-stressati e post-tensionati hanno spesso uno spessore di parete superiore a un metro. La pressione di progettazione ospita il rilascio di vapore da un incidente di grande rottura di perdita di raffreddamento con un margine significativo.

Progettazione sismica: Spettro di risposta del sito-Specifico alla prova dei componenti

I siti nucleari canadesi siedono su terreni geologicamente stabili, ma le piante CANDU sono progettate per i terremoti molto più gravi del massimo storico per le loro posizioni. Il processo di qualificazione sismica inizia con una valutazione del rischio sismico probabilistico del sito-specifico. Le strutture, i sistemi e i componenti sono classificati in classi sismiche.

Sistemi di sicurezza passivi e autonomi

Mentre il CANDU è spesso caratterizzato da sistemi di sicurezza attivi altamente affidabili, numerose funzioni passive e semipassive senza alimentazione CA esterna o azione dell'operatore per periodi prolungati, che sono critici durante le minacce esterne che possono causare l'evacuazione della stazione o l'evacuazione forzata.

Due sistemi indipendenti, disinvolti

Ogni CANDU ha due sistemi di arresto fisicamente e funzionali di diversi principi di progettazione. Sistema di arresto 1 (SDS1)] utilizza i parametri di assorbimento dei neutroni a caduta di gravità-drop che rientrano nel core quando le frizioni alimentate a corrente continua rilasciano.

Moderatore come dissipatore passivo di calore

Il grande volume di acqua pesante fredda nella calandria (circa 265 tonnellate in un CANDU-6) serve come ultimo dissipatore passivo in condizioni di grave incidente. Se tutti i normali percorsi di rimozione del calore falliscono, le temperature del canale di combustibile si innalzano fino a quando il tubo di pressione sags e contatta il tubo di calandria, trasferendo il calore nel moderatore. Il moderatore è collegato a un circuito di raffreddamento separato, ma anche senza raffreddamento attivo, il degrado termico canadese di questo inventario di inventario di accumulo di acqua di massa può ritardare.

Raffreddamento del nucleo di emergenza e iniezione Gravity-Driven

Il sistema di raffreddamento a nucleo di emergenza (ECCS) in un CANDU include iniezione ad alta pressione, ricircolo di media pressione e fornitura a bassa pressione a lungo termine.Evoluzioni di progettazione, in particolare nel CANDU-6 migliorato e l'ACR-1000, incorporano serbatoi elevati di lavaggio a vapore che possono fornire acqua di raffreddamento da testa di gravità da solo per diverse ore dopo una perdita di refrigerante.

Resistenza agli atti esterni maligni

Controllo di sicurezza e accesso fisico

I punti di accesso a distanza di controllo possono essere utilizzati in modo molto diverso da quello di un reattore di sicurezza.

Sicurezza informatica e Resilienza digitale

I vecchi CANDU inizialmente utilizzati strumenti e controllo analogico (I&C) con semplici computer di viaggio digitali isolati dalle reti esterne. I progetti di ristrutturazione moderni di Darlington e Bruce hanno introdotto sofisticati sistemi di controllo digitale, ma con una caratteristica architettonica di sicurezza critica: la sicurezza-correlata I&C è completamente air-gapped dalla rete aziendale di impianti e da Internet. La comunicazione ai sistemi di sicurezza è un outbound di monitoraggio solo.

Estremi ambientali e resilienza climatica

Inondazione, Alta Vino e Winterizzazione

I siti CANDU si trovano all'interno di una serie di elevate dimensioni superiori al livello massimo di inondazione. Le strutture di immissione dell'acqua di raffreddamento sono protette da tronchi di arresto, cancelli di inondazione e, in alcuni casi, case di pompaggio elevate. Le pompe di acqua di servizio essenziali sono installate in volte impermeabili con i disegni sommergibili.

Stress di calore e resilienza

Le centrali CANDU hanno sistemi di assunzione di acqua progettati per i livelli variabili di fiume o di lago. Le torri di raffreddamento, dove installato, possono gestire il flusso di acqua ridotto mantenendo il vuoto di condensatore. Le piante in climi più caldi come Qinshan e Cernavoda della Cina hanno adattato i loro sistemi di rifiuto termico alle condizioni locali, comprese le più grandi condensatori o le celle di raffreddamento aggiuntive.

Progettazione e tolleranza agli incidenti

Il fascio di carburante CANDU è un piccolo, 0,5 metri di lunghezza di assemblaggio contenente pellet di uranio naturale racchiuso in sottile rivestimento Zircaloy. La lunghezza del fascio breve gli conferisce una robustezza unica. In incidenti di perdita-di raffreddamento, il combustibile può sopportare un grado di escursione di asciutto e di temperatura senza frammentazione catastrofica perché la lunghezza corta minimizza il raffreddamento e l'inchino canadese.

Ricaricamento on-Power e Gestione dello Stato di Sistema

Il rifornimento di carburante in corrente continua a consentire agli operatori di sostituire il combustibile mentre il reattore è a pieno potere, eliminando la necessità di evitare interruzioni di rifornimento che concentrano le finestre di rischio. In un ambiente di minaccia esterna deteriorante - dice, un uragano in via di sviluppo o un avviso di sicurezza credibile - l'impianto può continuare a produrre energia, riducendo l'affidamento su energia elettrica fuori luogo per i sistemi di sicurezza, mantenendo la capacità di controllo immediato.

Esperienza operativa e miglioramento continuo

La flotta globale CANDU ha accumulato oltre 40 anni di funzionamento del reattore solo in Canada, oltre a una vasta esperienza in Romania, Corea del Sud, Cina, Argentina e in precedenza Pakistan. Questa storia operativa è stata coniata per lezioni di resilienza dei rischi esterni. Dopo l’incidente di Fukushima Daiichi nel 2011, tutti gli operatori CANDU hanno eseguito test di stress concentrandosi su una stazione estesa, valutazioni dei margini sismici e sicurezza del pool di combustibile esaurimento in condizioni estreme.

Esclusioni regolamentari internazionali

La valutazione generica del progetto Enhanced CANDU-6 eseguita dal CNSC, e le recensioni di licenze di successo per le unità Cernavoda in Romania e le unità Wolsong in Corea del Sud (una regione sesticamente attiva), hanno messo il design attraverso un esame esaustivo.

Gestione della bassa affidabilità, eventi ad alta coerenza

Per le minacce estremamente rare come le nubi di cenere vulcaniche, l'impulso elettromagnetico (EMP), o il tempo di spazio, le piante CANDU hanno caratteristiche di sicurezza incorporate. La logica di sicurezza critica viene implementata in hardware non-microprocessore-based che è immune a EMP. La grande shell di contenimento del calcestruzzo fornisce schermatura elettromagnetica sostanziale. Anche se tutti i controlli basati su microprocessore sono stati persi, i due sistemi di arresto possono essere attivati manualmente dalla sala di controllo principale o dall'area secondaria.

Gestione del carburante

I serbatoi di carburante per il trasporto a secco sono progettati per resistere alle stesse minacce esterne dell'edificio del reattore. I pool di carburante per la corrente sono costruiti con sistemi di isolamento a secco e in calcestruzzo. I moduli di stoccaggio a secco sono testati per missili a tornado, terremoti e esposizione al fuoco. Il raffreddamento passivo inerente ai disegni a secco di botte garantisce che non è necessario alcun compromesso attivo o intervento dell'operatore.

Conclusioni

L’architettura del reattore CANDU – un tubo di pressione, un nucleo pesante-moderato in un contenimento estremamente resistente, sostenuto da due diversi sistemi di arresto, e circondato da loop di processo separati da quadrante – fornisce una difesa formidabile contro lo spettro di minacce esterne.