Bazin de răcire
Bazinele de degradare (de asemenea , depozitarea umedă , bazinul de combustibil sau stocarea combustibilului ) sunt bazine umplute cu apă din centralele nucleare , în care elementele combustibile inițial foarte radioactive consumate (arse) în reactorul nuclear sunt degradate , adică pentru a reduce activitatea de radiație rămasă și temperatura ( căldura de descompunere ) până când pot fi transportate timp de câțiva ani pot fi păstrate și refrigerate.
Bazinele de descompunere sunt de obicei situate în imediata apropiere a reactorului, deoarece elementele combustibile trebuie răcite continuu în timpul transportului de la miezul reactorului la bazinul de descompunere. Din motive de protecție împotriva radiațiilor , elementele combustibile trebuie să fie înconjurate constant de apă suficientă. Acoperirea minimă cu apă este de aproximativ doi metri.
Procesul de descompunere
Elementele combustibile provin din reactor la combustibilul uzat la o temperatură de peste 100 ° C din cauza căldurii de degradare. Deoarece apa utilizată ca agent de răcire acționează ca un moderator , trebuie să fie prezenți în piscina de răcire absorbanți suplimentari de neutroni pentru a evita criticitatea .
În timpul depozitării , radionuclizii cu durată mare de viață s-au format în timpul fisiunii nucleare în dezintegrarea reactorului . Energia eliberată este degajată sub formă de căldură în apa din jur și disipată prin circuite de răcire . Fenomenul așa-numitei lumini Cherenkov poate fi adesea observat aici: o strălucire albăstruie care este cauzată de trecerea electronilor rapizi prin apă. În condiții normale, temperatura apei în piscina de răcire este mai mică de 50 ° C (în timpul funcționării normale sub 45 ° C). Această apă este utilizată, cel puțin în centralele nucleare mai noi , pentru a crește eficiența circuitului secundar ca preîncălzitor de apă de alimentare .
Elementele combustibile rămân în combustibilul uzat până la radioactivitatea lor și, astfel, căldura rezultată în descompunere a scăzut într-o asemenea măsură încât pot fi transportate. Atât rata dozei, cât și puterea de căldură sunt limitate aici , deoarece există valori limită prescrise legal pentru rata dozei externe și temperatura suprafeței containerelor de transport (cum ar fi CASTOR ). După ce tijele de combustibil au dispărut, acestea sunt plasate în depozite intermediare . Până în prezent, depozitele nu există.
Relocarea ansamblurilor de combustibil
Pentru reamenajarea elementelor de combustibil (uzat) din reactor, capacul de beton va fi mai întâi ecranul biologic și în reactoarele în care combustibilul uzat nu este localizat în izolație, capacul vasului de izolare (engl. Contenție , portocaliu în schema de mai sus, grafica) este deschisă și pusă deoparte. Vasul sub presiune al reactorului (RPV) este apoi umplut până la flanșă și menținut fără presiune. Apoi, capacul RPV de 40 până la 100 de tone (cupola galbenă deasupra nr. 41 din diagramă) este ridicat în sus de macaraua (nr. 26 din ilustrație). Prin urmare, miezul reactorului este accesibil de sus. După deschiderea RPV, bazinul de transport, adică zona de deasupra vasului de presiune al reactorului (galben), este inundat cu apă până când nivelul apei este la același nivel cu cel al bazinului de descompunere. În acest caz, o conexiune între RPV și piscina de răcire se stabilește prin îndepărtarea canalului de stocare. Elementele de combustibil puternic radiante sunt protejate în mod adecvat de capacul mare de apă.
Elementele de combustibil pot fi ridicate cu mașina de schimbare a elementelor de combustibil (o macara specială pe un pod de conducere deasupra bazinului) prin încuietoarea bazinului de depozitare din peretele bazinului de transport (care este uscat în timpul funcționării normale) din butoiața reactorului bazinul de descompunere adiacent. Acolo sunt apoi depozitate într-un raft de depozitare (fig., Nr. 27).
Cantități de depozitare
Din motive operaționale și pentru situații de urgență, capacitatea include cel puțin o umplere a reactorului de elemente de combustibil; rafturile de stocare sunt utilizate pentru a crea capacitatea pentru cantități suplimentare de stocare ( stocare convențională ).
Prin intermediul așa-numitei depozite compacte , capacitatea de depozitare este din nou extinsă de mai multe ori ; instalarea materialului absorbant în rafturile de depozitare permite o alocare mai strânsă a elementelor de combustibil.
Având în vedere lipsa de depozite și containere de transport calificate , bazinele de degradare sunt utilizate ca instalații de depozitare intermediare pentru elementele de combustibil uzat dincolo de cerințele operaționale de stocare ale centralelor electrice respective. Bazinele germane de descompunere sunt în medie 83% pline, iar cel al centralei nucleare Isar I chiar 91%.
timpul de depozitare
G. Schmidt de la Öko-Institut din Darmstadt a descris o perioadă maximă de patru ani pentru așa-numita depozitare umedă ca fiind adecvată din cauza sistemelor active de răcire și curățare cu energia necesară pentru depozitare; acest lucru a fost confirmat de șeful comunicațiilor interne de la centrala nucleară Grohnde .
Potrivit lui Michael Sailer , fostul șef al Comisiei germane pentru siguranța reactoarelor , elementele combustibile din bazinele de descompunere ale centralelor nucleare germane sunt stocate timp de aproximativ 5 ani, în cele ale centralei nucleare japoneze Fukushima-Daiichi timp de aproximativ 15 ani.
În absența unor depozite adecvate, cei cinci ani prevăzuți acolo sunt depășiți în mod semnificativ și în SUA.
Riscuri
În urma dezastrului nuclear de la Fukushima , a apărut propunerea de a separa fizic centrala nucleară de instalațiile reactorului pentru a minimiza riscurile centralelor nucleare.
În cea mai avansată planificare mondială actuală (2011) a unui posibil depozit de deșeuri nucleare din Forsmark , Suedia , o cerință este de a transporta tijele de combustibil nuclear uzate cât mai puțin posibil.
Influențe externe
În cazul centralelor nucleare cu bazine de răcire interne, acestea sunt întotdeauna amplasate direct lângă camera de inundare a reactorului, pentru a facilita manipularea ansamblului de combustibil și, astfel, în clădirea reactorului. Protecția împotriva influențelor externe depinde, așadar, de construcția clădirii reactorului, care în Germania, de exemplu, a luat în considerare protecția împotriva accidentelor de avion de la mijlocul anilor 1980. În cazul reactoarelor cu apă sub presiune , bazinul este situat în interiorul izolației .
răcire
În cazul unei scurgeri sau eșecului răcirii, piscina poate rula uscată (parțial) din cauza scurgerilor sau evaporării . În acest caz, elementele combustibile stocate acolo se pot încălzi excesiv. Dacă există încă apă în piscină, zircaloy- ul tuburilor de acoperire poate reacționa cu apa (vapori) într-o reacție redox exotermă pentru a forma oxid de zirconiu și hidrogen la aproximativ 800 ° C și un amestec exploziv de oxigen hidrogen gazos se poate forma într-un scurt timp .
Dacă tijele de combustibil sunt complet drenate, ele pot lua foc, ceea ce duce la distrugerea elementelor de combustibil. Și în acest scenariu, radioactivitatea este eliberată; În plus, diferiții radionuclizi prezenți în elementele combustibile uzate sunt eliberate în atmosferă odată cu fumul rezultat (efect de horn, vezi catastrofa de la Cernobâl ). Singura contramăsură este completarea cu apă rece în timp util pentru a menține nivelul apei din piscină suficient de ridicat pentru răcirea necesară. Deoarece apa nu numai că are un efect de răcire, ci servește și ca scut pentru radiația ionizantă a ansamblurilor de combustibil din bazin, dacă nivelul apei este prea scăzut, depășirea este și mai dificilă prin, în anumite circumstanțe, prin ionizarea puternică radiații. Există, de asemenea, riscul ca reacția apă-zircaloy menționată mai sus să fie declanșată atunci când temperatura combustibilului este ridicată.
Într-un studiu realizat ca urmare a dezastrului nuclear de la Fukushima , autoritatea elvețiană de supraveghere nucleară, Ensi, a evaluat situația de siguranță pentru opțiunile de răcire pentru depozitarea elementelor combustibile , adică bazinele de degradare , în energia nucleară Beznau I și II plante și Leibstadt am Hochrhein ca „insuficient”. Au fost dispuse măsuri de modernizare.
Scurgeri
Accidentele pot apărea și în bazinele de răcire și radioactivitatea poate fi eliberată, de exemplu prin evacuarea apei de răcire. În bazinul centralei nucleare americane Indian Point , de exemplu, se observă în prezent că cantități de tritiu , cesiu și stronțiu care sunt sub valorile limită ajung în apele subterane și sunt transportate de acolo în râul Hudson .
Dacă apa de răcire scapă relativ repede din cauza unei scurgeri majore și dacă măsurile de urgență pentru alimentarea apei, de exemplu prin intermediul mașinilor de pompare cu tanc, nu funcționează la timp, există riscul unui așa-numit incendiu de zirconiu dacă bazinul este puternic golit . H. tuburile de placare cu zirconiu ale elementelor combustibile reacționează violent cu oxigenul după ce au fost încălzite. Noile experimente cu tije individuale de combustibil au arătat că, după o perioadă medie de timp după scoaterea din reactor, durează aproximativ 12 ore până când apare aprinderea. Cu toate acestea, dacă elementele de combustibil au fost îndepărtate din reactor doar cu puțin timp în urmă ( căldura de degradare este chiar mai mare), de data aceasta până când aprinderea poate fi scurtată considerabil.
Formarea hidrogenului
În timpul funcționării normale, radioliza în vecinătatea elementelor combustibile stocate poate împărți apa în hidrogen și oxigen . Pentru ca nicio acumulare mare a acestor două gaze ( oxihidrogen ) să nu se poată colecta sub acoperișul piscinei de răcire, aerul trebuie extras continuu de acolo, altfel poate exista riscul de explozie după un timp .
Vezi si
Link-uri web
Dovezi individuale
- ↑ iaz de răcire în lexiconul Fizică / Scientific American
- ^ Stația nucleară Fort Calhoun. Depozitare combustibil uzat. Utilities Service Alliance (SUA), accesat la 24 martie 2011 .
- ↑ Regula de siguranță a Comitetului tehnic nuclear KTA 3303: Sisteme de îndepărtare a căldurii pentru bazinele de stocare a elementelor combustibile ale centralelor nucleare cu reactoare cu apă ușoară ( Memento din 8 noiembrie 2011 în Arhiva Internet ), Secțiunea 4.2.1.1
- ↑ Capacul vasului sub presiune al reactorului ( Memento din 26 octombrie 2007 în Arhiva Internet )
- ↑ nux.ch, nux-numărul 4, septembrie 1978: Problema cu elementele combustibile din bazin ( Memento din 21 ianuarie 2005 în Arhiva Internet ) (18 mai 2011)
- ↑ wdr.de, monitor, 7 aprilie 2011, Markus Schmidt, Jan C. Schmitt: Out of Control: The explosive internals of Fukushima ( Memento din 10 aprilie 2011 în Internet Archive ) (11 aprilie 2011)
- ^ Dradio.de, Deutschlandfunk, Forschung Aktuell, 26 iulie 2011, Julia Beißwenger: 200 de metri în castor: Akw Grohnde din Saxonia Inferioară (31 iulie 2011)
- ↑ Michael Sailer în interviul podcast din 18 martie 2011 (de la 1:22:20), accesat pe 25 martie 2011.
- ↑ De obicei, deșeurile trebuie să stea în bazine cu cel puțin cinci ani înainte de a fi mutate într-un butoi sau depozitare permanentă, dar o mare parte din materialul din bazinele fabricilor din SUA a fost depozitat acolo mult mai mult decât atât. mesaj online ( Memento din 28 aprilie 2011 Webcite ) de la Associated Press 22 martie 2011, Fox News , accesat la 28 aprilie 2011
- ↑ După sfârșit, este departe de a se termina . De Wolfgang Kempkens, Wirtschaftswoche , 16 martie 2011.
- ↑ badische-zeitung.de, Lokales, Kreis Waldshut , 7 mai 2011, bz: Supravegherea nucleară exercită critici (7 mai 2011)
- ↑ Lecții Fukushima 11032011. Lecții învățate și puncte de control din accidentele nucleare din Fukushima (PDF; 3,1 MB). Raport ENSI din 29 octombrie 2011, p. 8.
- ↑ Întrebări frecvente despre scurgerea apei subterane din Indian Point. Care sunt nivelurile de contaminare radioactivă observate din sondele de monitorizare? US Nuclear Regulatory Commission (NRC), accesat pe 24 martie 2011 .
- ↑ ENSI : Raport de experiență și cercetare 2011 / "Proiectul OECD SFP"