Wpis z mikrobloga

Kiedy słyszymy hasło „awaria elektrowni jądrowej” pierwszym skojarzeniem jest Czarnobyl, a zaraz potem przychodzi na myśl Fukushima. Jeśli ktoś interesuje się tematyką, zapewne przypomni sobie jeszcze wydarzenie z Three Miles Island, które zamknie jednak listę znanych awarii. Paradoksalnie czwarta co do wielkości awaria elektrowni jądrowej wydarzyła się niemal na naszym podwórku, a jednak nikt o niej nie słyszał…

Elektrownia jądrowa Lucens w Szwajcarii była elektrownią eksperymentalną z metalicznym uranem jako paliwem i chłodzoną CO₂, a rolę moderatora odgrywała woda ciężka (D₂O). Reaktor zasilany był zestawami paliwowymi opartymi na bazie kolumny grafitowej z 7 kanałami z czego w każdym kanale mieściły się 4 pręty paliwowe. Pręty posiadały koszulki ze stopu magnezu z dodatkiem cyrkonu (0.5%).

Przyczyną awarii były błędy konstrukcyjne układu chłodzenia oraz samego reaktora. Mianowicie, dmuchawy utrzymujące przepływ dwutlenku węgla miały łożyska uszczelniane wodą. W grudniu 1968 roku w trakcie prac remontowych, w wyniku uszkodzeń część wody z uszczelnień dmuchaw dostała się do układu pierwotnego reaktora. Ze względu na sposób ustawienia przewodów woda ta ściekła do kanałów paliwowych w rdzeniu i zalegała na ich dnie. Jako że koszulki wykonane były z magnezu, w miejscach nagromadzenia wody zaczął on korodować. W dwóch zestawach paliwowych korozja była tak silna, że na pewnej długości odsłonięte zostały pastylki paliwowe.

Gdy ponownie uruchomiono reaktor w styczniu 1969 r., zaczął się efekt domina. Odłamki skorodowanych koszulek, które odpadły od prętów zablokowały wloty chłodziwa w kanałach, w których były feralne pręty. Temperatura wraz z wzrostem mocy stopniowo rosła, aż pręty zaczęły się topić i spływać pod rdzeń dalej blokując przepływ chłodziwa. Znaczący wpływ na przebieg awarii miał fakt, że układ wykrycia uszkodzenia koszulek paliwowych działał wolno, bo potrzebował aż… 10 minut. Natomiast już po upływie 6 minut, elementy paliwowe nagrzały się do temperatury 1000 °C i zaczęły gwałtownie reagować z chłodziwem. Wyzwoliło się tyle produktów rozszczepienia, że wywołało to wyłączenie reaktora. Jednak wcześniejsze przegrzanie jednej kolumny grafitowej spowodowało jej przemieszczenie i po podgrzaniu (do 750°C) doszło do zniszczenia rury ciśnieniowej, która była osłoną zewnętrzną zestawu paliwowego. Od tego momentu było coraz gorzej.

Różnica ciśnienia rozerwała grafitową kolumnę z prętami paliwowymi. Chłodziwo wraz z odłamkami grafitu, paliwa i elementów konstrukcji zostało wyrzucone do zbiornika z wodą ciężką. Membrana systemu zabezpieczającego została zerwana, co wywołało wyrzucenie przez ciśnienie 1100 kg skażonej wody ciężkiej poza zbiornik. Chwilę potem stopiony materiał pręta paliwowego zetknął się z wodą ciężką, na skutek tego gwałtownie spalił się magnez, wytworzyło się dodatkowo dużo pary oraz gazowego deuteru. Wzrost ciśnienia tym wywołany rozerwał pozostałe 4 membrany bezpieczeństwa, wyrzucił duże ilości ciężkiej wody i dwutlenku węgla oraz zniszczyło wiele innych zestawów paliwowych.

Czytając ten opis zapewne przynajmniej część z Was zastanawia się nad tym, czemu skoro to była tak potężna awaria, to o niej nie słyszeliśmy. Otóż projektanci reaktora przewidzieli możliwość takiej awarii, jednak nie byli w stanie przewidzieć przyczyn, jakie do niej mogą doprowadzić. Podjęto więc ryzyko budowy, lecz pod warunkiem zastosowania odpowiednich środków bezpieczeństwa. Tym środkiem bezpieczeństwa było umieszczenie elektrowni w naturalnej grocie skalnej pod ziemią. Otóż według pomiarów w czasie rozruchu wykazano, że przecieki z groty wynosiły zaledwie 2% na godzinę, gdzie dodatkowo 94% z tych 2% wydostawało się do sąsiednich grot, gdyż większość ulegała filtracji w skałach. W sąsiednich grotach swoją rolę odgrywała wentylacja i filtry, tak więc przez komin wydostać się mogła jedynie znikoma ilość radionuklidów.

Co prawda w samej grocie po katastrofie odnotowano moc dawki 1,2 Sv/h, jednak osoba znajdująca się na granicy strefy ochronnej w czasie awarii i przez następne dni otrzymałaby dawkę równoważną… 0.6 µSv (0.0000006 Sv). Dodatkowo żaden pracownik w czasie awarii nie był narażony na znaczące dawki promieniowania (nie przekraczały one 1,5 mSv).

Demontaż reaktora i prace porządkowe trwały od 1972 do 2003 roku. Wydobyto z jaskini łącznie około 20 ton materiałów radioaktywnych o łącznej aktywności 185 GBq, a elementy rdzenia i obiegu pierwotnego o łącznej masie 200 ton + osłony pojemników, następne 110 ton (które uległy aktywacji wtórnej) wykazywały aktywność 4,44 TBq.

Ważące wiele ton pozostałe elementy o małej aktywności lub nie skażone zostały złożone w naturalnych bądź sztucznych zagłębieniach terenu w jaskini, a następnie jaskinia została zalana betonem. Awaria ta została bardzo szczegółowo przebadana. Prace badawcze wyjaśniające przebieg i przyczyny awarii zakończono w 1980 roku. Aktualnie część z grot tego systemu jaskiń jest publicznie dostępna i wykorzystywana jako miejsce imprez kulturalnych.

Autor: Michał Strzelec z https://www.facebook.com/Napromieniowani/
Artykuł napisany na podstawie: Strupczewski A. "Awarie reaktorowe a bezpieczeństwo energetyki jądrowej", Warszawa 1990.

#napromieniowani #ciekawostki #energetyka #atom #elektrownia #gruparatowaniapoziomu
Pobierz Sweet-Jesus - Kiedy słyszymy hasło „awaria elektrowni jądrowej” pierwszym skojarzenie...
źródło: 11406338_1036445723033654_6112742558821010236_o
  • 23
Przekrój zestawu paliwowego reaktora elektrowni w Lucens.

A - Grafitowa kolumna
B - Pręt ściągający
C - Rura ciśnieniowa z zircaloyu (stop metali nieżelaznych, w ponad 90% cyrkon z małymi dodatkami cyny, niklu, chromu nioby czy żelaza).
D - Aluminiowa rura izolacyjna
E - moderator (woda ciężka)
F - dwutlenek węgla pod niskim ciśnieniem…
Pobierz Sweet-Jesus - Przekrój zestawu paliwowego reaktora elektrowni w Lucens.

A - Grafitow...
źródło: 1501025_1036447296366830_3791192660755339849_o
Przekrój reaktora z Lucens.

A - Maszyna przeładowcza
B - Komora rozdzielcza (mechanizm układu chłodzenia)
C - Kolektor wylotowy (mechanizm układu chłodzenia)
D - Rdzeń
E - Maszyna z zasobnikiem na wypalone paliwo

Materiał zakropkowany - osłona biologiczna - beton
Materiał zakreskowany - osłona biologiczna - stal
Pobierz Sweet-Jesus - Przekrój reaktora z Lucens.

A - Maszyna przeładowcza
B - Komora rozdzi...
źródło: 11401530_1036447309700162_557347143723678207_n