Click here to load reader

Bezpieczeństwo energetyki jądrowej

  • View
    40

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Bezpieczeństwo energetyki jądrowej. Kurs podstaw energetyki jądrowej dla nauczycieli przedmiotów przyrodniczych szkół ponadpodstawowych mgr inż. Władysław Kiełbasa. Źródło potencjalnego zagrożenia – substancje promieniotwórcze w rdzeniu i chłodziwie reaktora. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Bezpieczeństwo energetyki jądrowej

  • Bezpieczestwo energetyki jdrowejKurs podstaw energetyki jdrowejdla nauczycieli przedmiotw przyrodniczychszk ponadpodstawowych

    mgr in. Wadysaw Kiebasa

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycielirdo potencjalnego zagroenia substancje promieniotwrcze w rdzeniu i chodziwie reaktoraTypowe wielkoci aktywnoci radionuklidw w PWR 1000 MWe:Rdze: 3,71020 Bq (1010 Ci), >200 nuklidw produkty rozszczepienia (gwnie) + transuranowcew szczelinie pod koszulk el. paliwowego: ~1% caoci Kr, Xe, J, Br, Cs, Rb, Sr, Ba, Te, SeWoda obiegu pierwotnego: 1,11015 Bq (~ 3104 Ci) gazowe i lotne produkty rozszczepienia (Kr, Xe, J) + produkty aktywacji: wody, produktw korozji i chemikaliw (w tym tryt z H3BO3) 310-4%Uwolnienie do atmosfery ju 3,71013 Bq (103 Ci) przy niekorzystnych warunkach atmosferycznych moe spowodowa otrzymanie w odlegoci 1 km od EJ max dawek dopuszczalnych

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliPodstawowe zasady i rodki zapewnienia bezpieczestwa energetyki jdrowejStrategia obrony w gbKilka kolejnych poziomw obrony (bezpieczestwa) jeli zawiedzie jeden mamy nastpnyW szczeglnoci ukad kolejnych barier ochronnych

    Rygorystyczne wymagania dla projektu i wyposaenia EJStabilno i samoregulacja reaktoraReguy projektowania dla zapewnienia niezawodnoci elementw skadowych EJ wanych dla bezpieczestwa

    Zapewnienie jakoci na wszystkich etapach: projektowania, produkcji urzdze, budowy, rozruchu, eksploatacji i likwidacji

    Rygorystyczny system nadzoru pastwowegoKryteria i wymagania bezpieczestwa przepisy normatywne - obligatoryjne (ustawy, rozporzdzenia RM), wytyczne dozorowe, (specjalne) normy techniczneNadzr dozorowy (Dozr Jdrowy PAA, UDT) zezwolenia; certyfikacja przedsibiorstw, procesw i osb; odbiory i inspekcje

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli Strategia obrony w gb nie polegamy na adnym pojedynczym zabezpieczeniu (kilka linii obrony)

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliStrategia obrony w gbPoziom I: jako zapobieganie odchyleniom od normalnej eksploatacji i uszkodzeniom EJProjekt due zapasy bezpieczestwa, zwielokrotnienie, rnorodno i niezaleno ukadw wanych dla bezpieczestwa, zapewnienie jakoci (projektowania, budowy i eksploatacji) + kultura bezpieczestwa (bezpieczestwo nadrzdne)

    Poziom II: nadzr wykrywanie i opanowywanie odchyle od normalnej eksploatacji aby zapobiec awariomWykrywanie i opanowywanie skutkw uszkodze przez normalne systemy EJ, jak ukad redukcji mocy i normalnego wyczenia reaktora; waciwe procedury eksploatacyjne

    Poziom III: ukady bezpieczestwa opanowywanie awarii projektowychWykorzystanie inherentnych cech bezpieczestwa i ukadw bezpieczestwa jak: systemy zabezpiecze i UACR z automatyk zapewniajc ich samoczynne zadziaanie w razie awarii, obudowa bezpieczestwa chronica przed uwolnieniem substancji promieniotwrczych do otoczenia, awaryjne procedury eksploatacyjne

    Poziom IV: ograniczanie skutkw cikich awarii minimalizacja uwolnie substancji promieniotwrczych z EJ w razie uszkodzenia rdzeniaUtrzymanie integralnoci i efektownoci obudowy bezpieczestwa: zapobieganie wybuchowi wodoru w obudowie lub uszkodzeniom obudowy przez stopiony rdze

    Poziom V: dziaania interwencyjne agodzenie skutkw radiologicznych uwolnie substancji promieniotwrczych do rodowiskaDziaania poza terenem elektrowni dla zmniejszenia naraenia ludnoci, jak: podanie pastylek jodu obojtnego, zalecenie pozostania w domach, czasowe wstrzymanie wypasu byda w razie skaenia pastwisk, czasowa ewakuacja z najbliszego otoczenia EJ

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliSystem barier ochronnych izolujcych substancje promieniotwrcze od otoczenia4 bariery ochronne:Pastylki paliwowe (zatrzymuj ~99% aktywnoci produktw rozszczepienia)Koszulka elementu paliwowegoGranica cinieniowa ukadu chodzenia reaktoraObudowa bezpieczestwaZapobieganie uszkodzeniom paliwa:Wyczenie reaktora (niezawodne i szybkie)Odprowadzenie ciepa powyczeniowegoUtrzymanie integralnoci i szczelnoci obudowy bezpieczestwa

    Awaria ze stopieniem rdzenia w reaktorze PWR TMI-2 (1979, USA): utracono bariery 1 i 2, ale zbiornik reaktora (bariera 3) i obudowa bezpieczestwa (bariera 4) pozostay szczelne. Nikt nie straci ycia ani zdrowia.

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliZjawiska zagraajce integralnoci i skutecznoci barier ochronnych w warunkach awariiGeneracja ciepa powyczeniowego wydzielajcego si w paliwie jdrowym take po wyczeniu reaktoraMusi by zapewnione niezawodne chodzenie aby unikn przegrzania i uszkodzenia paliwa jdrowego (ze stopieniem rdzenia reaktora wcznie) uwolnienia z paliwa znacznych iloci produktw rozszczepienia

    Reakcje chemiczne wydzielanie palnych gazw (zwaszcza wodoru):Cyrkonu z koszulek elementw paliwowych z wod / par wodn zagroenie integralnoci elementw paliwowych oraz obudowy bezpieczestwa (w razie niekontrolowanego spalania lub detonacji wodoru)Materiau stopionego rdzenia z wod i betonem obudowy bezpieczestwa (przy cikich awariach) zagroenie integralnoci obudowy bezpieczestwa

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliZjawiska zagraajce barierom ochronnym generacja ciepa powyczeniowegoCiepo powyczeniowe powstaje na skutek:Rozszczepie wywoanych neutrony opnione Rozpadw promieniotwrczych produktw rozszczepienia i jder izotopw zaktywowanych wychwytem neutronwCiepo powyczeniowe musi by odprowadzone z reaktora aby zapobiec przegrzaniu i uszkodzeniu paliwa, co doprowadzioby do znacznych uwolnie substancji promieniotwrczych zawartych w paliwie

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliZjawiska zagraajce barierom ochronnym reakcja cyrkonu z wod uwalnianie wodoru podczas awariiEgzotermiczna reakcja cyrkonu z koszulek elementw paliwowych z wod: Zr + 2H2O ZrO2 + 2H2 + Q (6420 J/kgZr)reakcja zaczyna si przy 900 C a jej intensywno wzrasta z temperatur (zwaszcza >1300 C, przy 15501650 C reakcja moe sta si autokatalityczn) utlenianie koszulek groce ich degradacjwydzielenie znacznych ilo ciepa i wodoru (dodatkowo spalenie wydzielonego wodoru 5200 J/kgZr)

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliZjawiska zagraajce barierom ochronnym zagroenie integralnoci obudowy bezpieczestwa zwizane z wodoremGranice obszaru palnoci mieszaniny zale od temperatury i cinieniaPrzy steniach wodoru 55% Detonacja wodoru moliwa przy steniach >14% (przy duej zawartoci powietrza i maej zawartoci pary wodnej) w analizach bezpieczestwa przyjmuje prg wybuchowoci =10% H2Zagroenie niekontrolowanym zaponem lub detonacj w obudowie bezpieczestwa wodoru wydzielonego w reakcji cyrkonu z wodObszary moliwego spalania lub detonacji mieszaniny wodoru z powietrzem i par wodn

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliZmiany frakcji wodoru, tlenu i pary wodnej podczas awarii duej ucieczki chodziwa (LB LOCA) reaktora wodno-cinieniowego

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliStabilno i samoregulacja reaktoraWymagania bezpieczestwa: Reaktor i zwizane z nim ukady nie mog posiada wbudowanych cech, ktre mogyby spowodowa znaczny wzrost reaktywnoci (reaktywno, =(kef-1)/kef parametr fizyczny okrelajcy bilans neutronw w reaktorze)Wymaga si stabilnoci i samoregulacji, tak aby czny efekt fizycznych sprze zwrotnych ogranicza wzrost mocy reaktora

    Wymagania te s atwe do spenienia przez reaktory wodne (woda jest moderatorem neutronw i chodziwem) ujemne sprzenie zwrotne od mocy reaktora, wynikajce z:Silnego ujemnego sprzenia zwrotnego od temperatury moderatoraUjemnego sprzenia zwrotnego od temperatury paliwa

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliStabilno i samoregulacja reaktoraW reaktorach z moderatorem wodnym (LWR, PHR) wzrost temperatury moderatora, a zwaszcza jego wrzenie, skutkuje zmniejszeniem gstoci moderator i pogorszeniem spowalniania neutronw oraz zwikszeniem ich ucieczki poza rdze ujemny efekt reaktywnociowy temperatury moderatora (w PWR zaley od stenia H3BO3)

    Wzrost temperatury paliwa skutkuje zwikszeniem pochaniania rezonansowego neutronw (efekt Dopplera) oraz zmniejszeniem iloci rozszczepie (f ~ 1/v) ujemny efekt reaktywnociowy temperatury paliwa

    Wzrost mocy reaktora skutkuje wzrostem zarwno redniej temperatury moderatora jak i temperatury paliwa ujemny efekt reaktywnociowy mocy reaktora (moderator + paliwo)

    PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieli

  • PODSTAWY ENERGETYKI JDROWEJ Materiay szkoleniowe dla nauczycieliFunkcje bezpieczestwa, klasyfikacja i kategoryzacja bezpieczestwa konstrukcji, ukadw i urzdze EJFundamentalne funkcje bezpieczestwa: Sterowanie reaktywnociOdprowadzanie ciepa z rdzenia reaktoraZatrzymywanie substancji promieniotwrczych, ograniczanie i kontrolowanie ich uwolnie do rodowiska w stanach normalnej eksploatacji, oraz ograniczanie uwolnie pod