Fukushima'nın Containment Structures ve Onların Etkililiği

11 Mart 2011'de, büyük bir deprem ve bir kule tsunami Japonya'nın Fukushima Daiichi Nükleer Santrali'ni vurdu, üç reaktörde temel erimeleri tetikledi ve Chernobyl'nin en önemli radyoaktif materyali serbest bıraktı ve yakıtlar şiddetli hasar gördü, ancak her bir birimin etrafındaki yer değiştirme yapıları, küresel kazada yer alan hataların kontrol altına alınmasına karşı en yüksek mühendisler olarak durdu.

Su Reaktörleri'nde Kaynarlık Rolü

Her ticari nükleer reaktör, radyoaktif salıvermeden halk ve çevre korumak için birden fazla savunma katmanına sahiptir.Su reaktörleri (BWRs) Daiichi Birimlerinde 1-4, üç temel bariyer var: Yakıt boruları, reaktör basıncı gemisi ve birincil içme alanı, birincil kontrasesyon gibi dışsal engeller. birincil kontrasepsiyon, sızıntı-tight bütünlüğü korumak için tasarlanmış en dışsal bariyerdir.

Fukushima'da dağıtılan GE Mark, en erken standartlaştırılmış BWR'ler için tasarımlardan biriydi, ilk olarak 1960'larda kullanılan baskı baskı baskı baskı konseptini kullandı: Gemiden serbest kalan buhar, su dolu bir baskı havuzuna yönlendirildi, bu tasarım kompakt ve maliyetle azaltıldı, en yaygın olarak 30 adet baskıya kıyasla daha küçük bir bina ayak izi içeriyor.

Tasarım Felsefe ve Yapısal Prensipler

İşaretler içeren Mark, üç temel hedef etrafında mühendisiydi: herhangi bir tasarım-basit kaza sırasında radyoaktif malzemeler içeriyor, iç baskıya ve sıcaklık geçicilerine rupture olmadan dayandı ve dış tehlikelere karşı koruma sağlar.

Güçlü ve Yük Direnişi

Bitkisel kabuk, yüksek kuvvetli karbon çelik gibi şekillendirilmiş bir çelik basıncıdır - 4.5 bar ölçümüne (58-65 psi) ve yaklaşık 1 °C (38°F) ile bağlantılı bir beton bandı ile ilgili iç baskıya dayanmaksızın, yüksek kuvvetli karbon çelikten 30 milimetreye kadar uzanır.

Seismic direniş başlangıçtan beri integraldi. Tüm geniş kapsamlı beton temel matı üzerinde büyük bir betonik analizler, tarihsel depremlerden gelen zemin hareketlerinin modellendiğini gösterdi, ancak 2011 Tohoku depremi bazı birimlerde hızlandı - eski sismik standartların nadir ama platofik aşırı olaylar için yetersiz olduğunu gösteriyor.

Baskı Suppression ve Leak Darness

Havalimanları, kaynaklanmış çelik plakaları ile elde edilir, işlem sırasında sızıntılar sürekli olarak izlenir ve özel olarak tasarlanmış hava kapıları. 200'den fazla penetrasyon - boru hattı için, elektrik kabloları ve araçlama için - ayrı ayrı ayrı mühürlenir ve test edilmelidir.Gruplar işlem sırasında sızıntı oranı sürekli olarak kaydedilir; tasarım sızıntıları genellikle günde% 0,5'den daha az sürede ısıtılır.

Red dışı Katmanlar

Birincil çelik kapsamının ötesinde, Fukushima'nın tasarımı ikincil bir kapadı: reaktör binasının kendisi, kontrollü havalandırma ve filtrasyon ile güçlendirilmiş beton yapısı, bir tabakanın uzlaşması durumunda bile herhangi bir radyoaktif salıverme yapılmasını bekleyeceği konusunda daha fazla engel sağladı. Ancak, ikincil binanın hidrojen birikimine karşı kırılganlığı tamamen takdir edilmedi.

Fukushima Mark'ın yapısal bileşenleri

Fukushima'daki yer alma fiziksel düzenlemesi, belirli bir işlevle her biri birkaç birbirine bağlı bileşenden oluşuyordu:

[FONT:0]Drywell[[DDDrywell[DDDDDDDrywell[DDDDDDDDDDDrywell[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDrywell[DDDDDDDDDDDDDDDDDDrywell[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)) , yaklaşık 30 metre boyunca kuru çelik basınç gemisi, herhangi bir molli çekirdekli toz yakalamak için tasarlanmış bir plaka ile birlikte, kota olan bir miktar plakayı yakalamak için tasarlanmıştır.
[FONT:0]Suppression Odası (Torus))[T): Bir hamur şeklinde çelik tank kısmen su ile dolu, kurubanın üssünde bulunan ve büyük bir salıverme havuzuna bağlı olarak üst kuruda bağlanır.
[FONT:0]Vent Lines ve Güvenlik Yardım valfleri[DÜT:1): Rejim gemisi, kuruya veya doğrudan baskı havuzuna buhar atarak, bu kapakların tekrarlanması için ilk yoldur.
[FONT:0)Containment Spray and Soğutma Systems): Kuruda dome'deki ayna başlıkları bir kazadan sonra ısı ve baskıyı azaltmak için su dağıtabilir. Bu sistem elektrik enerjisi veya alternatif su enjeksiyon kaynaklarına bağlıdır.Inoperability because to station blackout was a critical failure mode at Fukushima.
[FONT:0]Personnel ve Ekipman Airlocks[DÜT:1): Kuru çelik kapılar bakım sırasında erişime izin verir. Bir kaza sırasında, bu mühürler bozulmamalıdır; yüksek sıcaklıklardaki bozulmalar sızıntı yollarına katkıda bulunmuştur.
[FONT:0)Containment Isolation Valves[Dönetici: Tüm borular yüksek radyasyon veya baskı sinyalleri üzerinde otomatik olarak kapanan izolasyon kapakları ile donatılmıştır. Bu kapaklardan bazıları Fukushima işlevi olarak tasarlanmıştır, ancak güç ve enstrümantasyon eksikliği durumu tam doğrulamayı engelledi.

Fukushima Kazası sırasında ne oldu: Bir Adım-Adım

Deprem, 1, 2 ve 3 birimlerinde otomatik reaktör kapanmasını tetikledi (Dört 4 geri yakıtlı bir yakıtın geri çekilmesiyle birlikte), Tesis Dışı güç kaybedildi ve acil dizel jeneratörleri başladı, ancak tsunami jeneratör binalarını ve geçişlerini suladı, uzun bir istasyon karaouta neden oldu: Aktif soğutma olmadan, reaktör çekirdeğinde ısındı, sonunda söndürücü buharlı ısılar, sonunda oksidasyona, hidrojen üretimine ve yakıt söndürücülere yol açtı.

[FONT:0)Mutfak buharı kuruyaşına serbest bırakıldı.[16]: Temel su seviyesi düştükçe, güvenlik yardım valfleri defalarca kaldırıldı, buhar ve hidrojeni kuruyatarak basınç gülü sürekli olarak 1'de kurursa basıncı neredeyse 0.7 MPa'ya ulaştı (yaklaşık 100 psi)
[FONT:0]Basın baskı işlemi[Dönetici: Başlangıçta torus'da buharlı buhar, ancak soğutma suyu dolaşımı olmadan, 1 numaralı su pompası ısısı yükseldi.
[FONT:0]Kontainment overpressurization[Döncü: 12 Mart Unit 1'de, kuruda baskı, tasarım limitlerini aştı, en yüksek izinli baskıya ulaştı ve çatlakların etrafındaki mühürler 2 ve 3 Mart'ta Birimlerde sızıntıya başladı.
[Düzücü venting girişimleri[[Dönetici: 1): Operatörler, baskının meydana gelmesinden sonra atmosfere sertleştirilmiş ve sert hatların baskıyı azaltmak ve felaketi önlemek için boru hattını kullanmaya çalıştılar. Ancak, vent valfler gerekli el operasyonu ve güvenilir güç; Birim 1'de, vent zaten baskıya zarar vermeden önce engellendi.
[FONT:0]Hydrogen patlamaları [Döntgen: 1) Hidrojen, reaktör binasını yok eden büyük patlamalar doğrudan birincil depolarda değil, aynı zamanda da radyoaktif tozları da yayıyorlardı.
15 Mart'ta aşırı baskı olayı sırasında, 1 ve 3'te birincil kondüksiyonu ve erişim bütünlüğü sızdırıldı; ancak kondisyon çelik kabukları büyük ölçüde betonla etkileşime girdi.

Mark'ın Etkililiği Şiddetli Koşullar altında

Fukushima, mükemmel bir şekilde performans göstermedi, ancak büyük baskılara rağmen, bazı noktalarda 300°C'nin üzerinde büyük ölçüde sağlamdı ve birden fazla zorluk, Birimlerdeki birincil depolar 1, 2 ve 3, reaktör basıncı gemilerinin başarısızlığının tek başına zarar verdiğini acil bir şekilde serbest bıraktı. Çelik kabuklar büyük ölçüde bozulmadı, çoğu denge ve uçucu fission ürünleri.

Ancak, yapı tasarımın tamamen tahmin etmediği faktörler tarafından tahrip edildi:

[FONT:0]Sing blackout[Dönetici: Tüm aktif kirletici ısı kaldırma sistemleri elektrik gücüne bağlıydı.Bir zamanlar piller tükendiğinde, baskı havuzunu serinlemek veya kurubayı sprey etmek anlamına gelmiyordu.
[FONT:0)En iyi hidrojen riski [[Dönetici:)): Hidrojen nesli hızlı zirkonyum oksidasyon beklentileri aştı. Post-accident hesaplamaları, her birimde 1000 kg'ın üzerinde üretildiğini belirtti - tasarım-basit analizlerde küçük miktar hesaplanan patlamalar için çok daha fazla. Hidrojen, mükemmel mühürler ve reaktör binasından saklanan ve toparlanabilir gaz kontrolü için tasarlanmamış.
[FONT:0]Late venting başarısızlıkları[Dönetici: Sertleştirilmiş vent sistem, nihai baskı yardımı olarak amaçlanan, ciddi kaza koşullarından yoksun olan, operatörler yüksek radyasyon nedeniyle hemen açık valfler açamadılar, güç eksikliği ve araçlama sorunları.
[FONT:0]Seal dezenleme[[Dönetici: 1) ve baskı değişiklikleri, elastomerik mühürlerin ve gazketlerin in penetrasyonları bozulmasına neden oldu. Bu, reaktör binasına doğrudan sızıntı yollarını yarattı, baskı havuzuna atla.

Bu eksikliklere rağmen, Mark I, deprem sonrası analizlere göre, daha az uçucu radyonuklityum ve reaktör bina bodrumları içinde bulunan betonun yaklaşık% 99.9'unu sınırlı tutuyordu.

Dersler Öğrendi ve Post-Fukushima Dondurmaları

Ardından, nükleer endüstri, egzoz mühendisliği yeniden değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Hükümetler ve operatörler sistem sağlamlığını içerecek şekilde genişlediler, tasarım-basit olayların ötesine odaklanarak. Dersler birkaç temel alana gruplanabilir:

Güvenilir Over basınçlı Koruma

Bu sistemler, tüm su reaktörleri için kullanılan filtreli filtrelerin kurulumunu ve yedeklenmesi gerektiğini belirtti.Bu sistemler, ABD'de yüksek kapasiteli filtrelere dahil edildi - genellikle ıslak zeminler kullanılarak - taburcu edilen partikülleri kaldırmak için - Japonya'da, düzenleyiciler gerekli filtreli ve koruyucuları tüm su reaktörleri için çalışır.

Hidrojen Yönetimi

Patlamalar, hidrojeni ihtiyaç duymadan suya dönüştürmek için yoğun bir çalışma başlattı - genellikle soladium veya platin - çevre koşullarında yeniden başlatmaya yönelik olarak, Mark I ve II tasarımları için kullanılan hidrojenin içine alınması için kullanılan birleştirici koşullar altında - bazı bitkiler de hidrojeni yeniden çalıştırmaya başladı.

Seismic ve seling Yükseltler Yükseltilir

Deprem ve tsunami tehlikelerinin yeniden değerlendirilmesi önemli yapısal güçlendirmelere yol açtı. Birçok bitki betonu ekledi ancak bazı bitkiler daha güvenli bir şekilde tedarik edildi ve deniz duvarlarının orijinal tsunami yüksek tahminleri aşması gibi su bariyerlerini kurdu. Dünya Nükleer Birliği belgeleri, acil dizel jeneratörlerini yükseltmek için kritik ekipmana dahil edildi ve onları su geçirmez otobüslere yerleştirdi.

Şiddetli Kaza Yönetimi Kılavuzları ve Ekipmanlar

Operatörler genişletilmiş istasyon karaoutlarında yer alan bütünlüğü korumak için ayrıntılı stratejiler geliştirdiler.Bu, önceden hazırlanmış taşınabilir pompalar, jeneratörler ve hortumlar suyu doğrudan kuruya ve torus. Kuruwell sprey bağlantıları, kamyonlar tarafından beslenebilir. Kontrol odası göstergeleri, daha önce uygulanmadığı şekillerde geliştirildi.

Daha İyi Eleştirme ve Sözlü Performans

Malzemeler araştırma, yüksek sıcaklık metalik mühürlerin benimsenmesi ve 250°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda bütünlüğü koruyabilecek olan elastomer bileşikleri geliştirmeye yol açtı. Leak- before-break concepts were review, and the number of penetrasyons was minimized in new design. where possible, piping penetrasyons was movedd to lower-Fukushima actions[tr|dokuzsuz testlerin frekansını çeyrekte artırmak için gerekli olan yüksek radyasyon döngülerine kadar).

Containment Design Felsefeleri

Fukushima kaza yeni reaktör tasarımlarında pasif bir güvenlik yönünde hızla hızlandı. Yeni nesil, operatör eylem veya AC gücü olmadan en az 72 saat boyunca ısıyı kaldırmak için ısıya doğru bir değişim hızlandırdı.Bu tür sınırlamalar Mark'dan daha büyük bir basınç sağlar, müdahale için büyük su mucitlerine güvenir.

Örneğin, ESBWR'nin kapsamı, çelik kapsamlı bir soğutma sistemi (PCCS) ile dolu bir dış havuz kullanan bir kaza sırasında, Avrupa'nın baskılı su reaktörüne (EPR) dahil olmak üzere, yüksek çözünürlükte bir çelik boru hattına kadar uzanan bir iç çarpıtımı birleştirir ve ısı transferleri ile birlikte ısıtılır.

Mevcut bitkilerde, kapsamlı kapsamlı kapsamlı kapsamlı kapsamlı kapsamlı anketler artık daha geniş kaza senaryoları altında gerçekleştirilir. Probabilistic risk değerlendirmeleri daha önce istasyon karaout, multi-unit kazaları ve sis-indüklenmiş güvenlik ekipmanı dahil olmak üzere daha önce dikkate alınmayan olaylar için ayrıntılı olarak rapor yayınladı.

Ahead: Nükleer Containment Sistemlerinin Geleceği

Fukushima, yalnızca tasarım-basit yüklerine karşı değil, büyük bir marjın altında olan bu yükleri aşan olaylar sırasında işlevsel olarak korumayı başardı. Araştırma, yüksek sıcaklıklı gaz algılama reaktörleri de dahil olmak üzere gelişmiş reaktörlere devam ediyor.

Dünya çapındaki düzenleyici organlar, büyük bir erken serbest bırakılması için “gerçekten ortadan kaldırılmalıdır” ilkesini benimsemiştir. ABD'deki birçok BWR tesisi, yeni kural 10 CFR 50.44 (c)(3)(ii) ile tanışmayı gerektirir.

Fukushima mirası, sistem tasarımını, doğrulamayı ve acil hazırlıkları içerecek daha kapsamlı bir yaklaşımdır.TheurFLT:0)IAEA'nın Fukushima Daiichi Kaza raporu) önemli bir teknik referans olarak kalır ve küresel nükleer topluluk yeni bir reaktör dalgasına ilişkin olarak, Fukushima güvenlik yapısına engel olmayan derslerin mümkün olduğunca daha akıllı olmasını sağlamak için belgelemektedir.