Układ awaryjnego chłodzenia reaktora

Układ awaryjnego chłodzenia reaktora, UACR (ang. Emergency Core Cooling System, ECCS) – zespół urządzeń i mechanizmów zapewniających odprowadzenie ciepła powyłączeniowego z rdzenia reaktora jądrowego w przypadku uszkodzenia pierwotne obiegu chłodzenia reaktora.

Utrata możliwości chłodzenia reaktora na skutek uszkodzenia pierwotnego obiegu chłodzenia i utraty wody chłodzącej jest uznawana w projektach reaktorów wodnych ciśnieniowych za, tzw. maksymalną awarię projektową - najgroźniejszą awarię rozpatrywaną na etapie projektowania bloku elektrowni jądrowej. Pęknięcie obiegu i całkowita utrata wody uniemożliwia odbierania ciepła z paliwa i wzrost jego temperatury, aż do momentu, gdy może dojść do stopienia rdzenia reaktora.

Stopienie rdzenia reaktora jądrowego – poważna awaria reaktora jądrowego polegająca na częściowym lub całkowitym uszkodzeniu przez stopienie, rdzenia reaktora z powodu wysokiej temperatury. Do jego określenia w języku angielskim często używa się potocznego zwrotu nuclear meltdown.
Ciepło powyłączeniowe — energia cieplna wytwarzana w reaktorze jądrowym po jego wyłączeniu, w stanie niekrytycznym, w wyniku przemian jądrowych zachodzących w produktach reakcji rozszczepienia paliwa jądrowego.

W przypadku rozerwania rurociągu obiegu pierwotnego wypływ wody może być bardzo gwałtowny. Zakłada się, że pompy pracują i tłoczą wodę, a spadek ciśnienia w rurociągu powoduje dodatkowe wypychanie wody przez powstającą parę wodą. Oznacza to, że rurociąg może zostać opróżniony w ciągu kilkunastu sekund. W tym okresie moc powyłączeniowa reaktora jest duża, rzędu 5% nominalnej mocy cieplnej (dla reaktora o mocy cieplnej 3000 MW byłoby to 150 MW).

Czas połowicznego rozpadu (zaniku) (okres połowicznego rozpadu) - czas, w ciągu którego liczba nietrwałych obiektów lub stanów zmniejsza się o połowę. Czas ten, oznaczany symbolem T1/2, zgodnie z definicją musi spełniać zależność:
Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

Układ awaryjnego chłodzenia reaktora ma zapewnić zalanie rdzenia wodą i tym samym skuteczny odbiór ciepła z rdzenia, aż do momentu jego wychłodzenia, przynajmniej do poziomu zapewniającego, że rdzeń nie ulegnie uszkodzeniu z powodu przegrzania.

We współczesnych reaktorach wodnych ciśnieniowych UACR składa się z części biernej (BUACR) i aktywnej (AUACR).

Bierny UACR

Schemat budowy biernego układu awaryjnego chłodzenia reaktora

Bierny układ awaryjnego chłodzenia reaktora stanowią zbiorniki z wodą pod ciśnieniem oddzielone od obiegu pierwotnego ciśnieniowymi zaworami zwrotnymi. Zawory pozostają zamknięte dopóki ciśnienie w obiegu pierwotnym jest wyższe niż w BUACR. Uszkodzenie obiegu pierwotnego spowoduje wypływ wody z niego, spadek ciśnienia i tym samym otworzenie się zaworów zwrotnych. Woda z akumulatorów BUACR dostaje się do reaktora za pomocą różnych rurociągów, w tym również rurociągami obiegu pierwotnego, co zapewnia, że nawet rozległe uszkodzenia budynku reaktora nie powinny przeszkodzić w dostaniu się awaryjnej wody chłodzącej do rdzenia reaktora.

Prądnica, generator elektryczny – maszyna elektryczna (dawne nazwy: dynamo-maszyna, dynamo) zamieniająca energię mechaniczną na energię elektryczną. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.
Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.

BUACR nie posiada pomp, nie wymaga żadnego zasilania, i jest całkowicie samoczynny.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

Czy wiesz że...? beta

Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U-235), w której ciepło konieczne do uzyskania pary, jest otrzymywane z reaktora jądrowego. Warto zobaczyć: Energetyka jądrowa.

Koszulka paliwowa − powłoka ochronna prętu paliwowego, pod którą znajdują się pastylki paliwa jądrowego, stosowana w celu hermetycznej separacji paliwa od wnętrza reaktora, ochrony mechanicznej i chemicznej paliwa przed działaniem chłodziwa. Ma ona grubość od 0,5 do 1,5 mm. Stanowi jedną z barier ochronnych w reaktorze jądrowym, zatrzymuje bowiem produkty rozszczepienia.

Maksymalna awaria projektowa (MAP, ang. maximum credible accident) − najgroźniejsza awaria rozpatrywana w projekcie elektrowni jądrowej. Projekt elektrowni musi udowadniać urzędowi dozoru jądrowego wydającego licencję na pracę elektrowni, że w przypadku takiej awarii układy bezpieczeństwa zapewnią skuteczny odbiór ciepła powyłączeniowego i wychłodzenie reaktora, chroniąc go przez stopieniem i narażeniem na emisję substancji promieniotwórczych poza osłonę bezpieczeństwa.

Obrona w głąb (głęboka obrona, elastyczna obrona) – strategia wojskowa polegająca na opóźnianiu postępu ofensywy przeciwnika. Również metoda projektowania zabezpieczeń.

Reaktor jądrowy – urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcje jądrowe; na obecnym etapie rozwoju nauki i techniki (rok 2011) są to przede wszystkim reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Reakcje te mają charakter łańcuchowy - produkty reakcji (w tym głównie neutrony) mogą zainicjować kilka następnych. Aby uniknąć lawinowego wzrostu szybkości reakcji, reaktor dzieli się na strefy wypełnione na przemian paliwem, chłodziwem oraz moderatorem, czyli substancją spowalniającą neutrony. Szybkość reakcji kontrolowana jest m.in. przez zmianę wzajemnego położenia lub proporcji tych składników, a także przez wprowadzanie dodatkowych substancji pochłaniających lub spowalniających neutrony, zawartych w tzw. prętach regulacyjnych (służących do normalnej regulacji parametrów reakcji) oraz prętach bezpieczeństwa (stosowanych do awaryjnego wyłączania reaktora). Substancjami używanymi do pochłaniania neutronów termicznych są m.in. bor i kadm, natomiast jako moderatorów używa się m.in. berylu, grafitu, a także wody, pełniącej równocześnie rolę chłodziwa.

Silnik o zapłonie samoczynnym (znany powszechnie jako silnik wysokoprężny lub silnik Diesla, ZS) – silnik cieplny spalinowy tłokowy o spalaniu wewnętrznym, w którym ciśnienie maksymalne czynnika jest znacznie większe, niż w silnikach niskoprężnych (z zapłonem iskrowym), a do zapłonu paliwa nie jest wymagane żadne zewnętrzne źródło energii, ma miejsce zapłon samoczynny.

Zawór zwrotny służy do zapewnienia przepływu płynu tylko w jednym kierunku. Jest to zawór samoczynny. Idealny zawór zwrotny przechodzi od stanu zamknięcia do stanu otwarcia w zależności od znaku różnicy ciśnień po obu stronach zaworu. W praktyce większość zaworów otwiera się dopiero po przekroczeniu progowej różnicy ciśnień, nazywanej ciśnieniem otwarcia, bądź (rzadziej) zamyka się dopiero po przekroczeniu pewnej wartości przepływu wstecznego, oraz zamyka się po pewnym czasie od ustania przepływu