เมื่อการทำความเย็นสำรองล้มเหลวในเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่มีความปลอดภัยแฝงความเสี่ยงของการปนเปื้อนกัมมันตรังสีคืออะไร?

0

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่ / ทั้งหมดต้องการความเย็น เนื่องจากความร้อนจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีสิ่งนี้เป็นจริงแม้เมื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่จะมีพลังงานอยู่ตลอดเวลาตัวอย่างเช่นในสหรัฐอเมริกาพวกเขาจะต้องมีพลังงานแบตเตอรี่สำรองเป็นเวลา 4-8 ชั่วโมง ( ตัวอย่างแหล่งที่มา ) โดยมีสมมติฐานว่าพลังงานจะได้รับการฟื้นฟูในภายหลัง

หากพลังงานไม่ได้รับการกู้คืนอย่างรวดเร็วไปยังเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และมีการสูญเสียความเย็นเป็นเวลานานความเสี่ยงของการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีขนาดใหญ่ของสภาพแวดล้อมคืออะไร?

สำหรับวัตถุประสงค์ของคำถามนี้สมมติว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นที่ใช้กันทั่วไปในสหรัฐอเมริกาหรือยุโรปตะวันตก

safety nuclear-technology nuclear-engineering

— Gerrit
แหล่งที่มา

1

คำถามของคุณจะกว้างเกินไปและไม่ชัดเจน (ต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม) ขั้นตอนมาตรฐานสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในกรณีที่คุณแสดงว่าจะปิดโรงงาน คำถามเกี่ยวกับการเก็งกำไรเช่นนี้ไม่เหมาะสำหรับไซต์นี้

— GlenH7

1

"จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพลังออกไปและไม่กลับมา" จะต้องมีการครอบคลุมในการประเมินความเสี่ยงของพืชดังนั้นสิ่งหนึ่งที่สามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นและนำการแทรกแซงจากมนุษย์ ฉันคิดว่าคำถามนี้ตอบได้ถ้าเรามีการประเมินความเสี่ยง แต่คำตอบนั้นจะใช้ได้สำหรับพืชหนึ่งต้น การประเมินความเสี่ยงนั้นเกี่ยวกับการคาดเดาว่าจะเกิดอะไรขึ้น

— mart

1

@ GlenH7 ฉันคิดว่าหากไม่มีการออกแบบเพื่อความปลอดภัยแบบพาสซีฟนั้นจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนที่ใช้งานแม้ว่าโรงงานจะปิดตัวลงและความล้มเหลวของการระบายความร้อนสำรองก็เป็นสิ่งที่ทำให้เกิดภัยพิบัตินิวเคลียร์ฟุกุชิมะ

— gerrit

2

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีหลายประเภท

คอมมอนส์ส่วนใหญ่เป็นเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันและเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด สมาคมนิวเคลียร์โลกมีการเผยแพร่ข้อมูลต่อไปนี้:

เครื่องปฏิกรณ์แรงดันน้ำ (PWR)มีการใช้ในปัจจุบัน: สหรัฐอเมริกา, ฝรั่งเศส, ญี่ปุ่น, รัสเซียและจีน จำนวนเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวคือ 277

มีเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด 80 เครื่อง (BWR)ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในสหรัฐอเมริกาญี่ปุ่นและสวีเดน

เครื่องปฏิกรณ์ชนิด PWR และ BWR ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสำหรับเชื้อเพลิงและน้ำธรรมดาเป็นสารหล่อเย็น

นอกจากนี้ยังมีเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูง 49 เครื่อง (PHWR) ที่ใช้ในแคนาดาและอินเดีย ต่างจาก PWR และ BWR เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ใช้ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงและน้ำหนักเป็นสารหล่อเย็น

เครื่องปฏิกรณ์ประเภทอื่น ๆ ที่ใช้งานแล้วคือเครื่องปฏิกรณ์แบบแก๊สเย็นซึ่งมี 15 แห่งที่สร้างขึ้นในสหราชอาณาจักร เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ใช้ยูเรเนียมธรรมชาติและเสริมสมรรถนะให้กับเชื้อเพลิงและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารหล่อเย็น

รัสเซียได้สร้างเครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์น้ำจำนวน 15 ตัวซึ่งใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสำหรับเชื้อเพลิงและน้ำธรรมดาเป็นสารหล่อเย็น

เยอรมันและรัสเซียได้สร้างเครื่องปฏิกรณ์แบบ Fast Breeder Reactors ซึ่งใช้พลูโทเนียมและยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงและโซเดียมเหลวเป็นสารหล่อเย็น

มหาวิทยาลัยสแตนฟอให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับประเภทของเครื่องปฏิกรณ์

สิ่งต่อไปที่น่าชื่นชมคือชุดประกอบเชื้อเพลิงที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เชื้อเพลิงสำหรับ PWR, BWR และ PHWR เครื่องปฏิกรณ์ (ที่พบมากที่สุดของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้ในปัจจุบัน) เป็นผงยูเรเนียมออกไซด์ที่ได้รับการเกิดขึ้นเป็นเม็ดทรงกระบอกขนาดเล็ก เม็ดจะถูกวางลงในแท่ง จากนั้นแท่งจะถูกประกอบเข้าด้วยกันเป็นมัดและมัดจะถูกนำเข้าไปใกล้กับชุดอื่น ๆ ในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์

ฟิชชันภายในแกนเครื่องปฏิกรณ์คือผ่านการทำงานของนิวตรอนระหว่างเม็ดในแท่ง, แท่งในชุดและระหว่างชุด

เพื่อหยุดการแตกตัวและการผลิตความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพกลุ่มจะต้องถูกแยกออกเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างนิวตรอนกับกลุ่มแท่งภายในกลุ่มจะต้องถูกแยกออกเพื่อป้องกันการทำงานร่วมกันระหว่างแท่งและเม็ดออกจากแท่งและแยกเพื่อหยุดปฏิสัมพันธ์ระหว่างเม็ด

นี่เป็นสิ่งที่ไม่สามารถใช้ได้สำหรับการดำเนินงานทั่วไปและจะดำเนินการก็ต่อเมื่อต้องปิดแกนดังนั้นจึงสามารถเปลี่ยนเชื้อเพลิงใช้แล้วได้ มันเป็นเหตุผลว่าทำไม moderator จึงถูกนำมาใช้และทำไมสารหล่อเย็นจึงต้องส่งไปยังแกนเครื่องปฏิกรณ์อย่างต่อเนื่องเพื่อควบคุมนิวตรอนและอัตราการเกิดฟิชชันและการสร้างความร้อน

หากเครื่องปฏิกรณ์ถูกกีดกันจากการจ่ายสารหล่อเย็นอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานานแกนจะร้อนเกินไป โครงสร้างของเครื่องปฏิกรณ์อาจได้รับความเสียหายและการปนเปื้อนทางสิ่งแวดล้อมอาจเกิดขึ้นตามระยะเวลาของการหล่อเย็นสารหล่อเย็นที่เกิดขึ้นที่เชอร์โนบิลในปี 1986 และฟูกูชิม่าในปี 2011

นี่เป็นกรณีที่รุนแรงและเป็นเหตุให้การฟื้นฟูระบบทำความเย็นเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้มีความสำคัญสูงมากที่โรงงานที่ Fukushima แม้ว่าพวกเขาจะไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากความเสียหายที่เกิดขึ้นกับโรงงาน

ปัจจัยสำคัญในการที่จะมีการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการกีดกันน้ำหล่อเย็นของแกนเครื่องปฏิกรณ์หรือไม่ก็คือการออกแบบและก่อสร้างโรงงานและระยะเวลาในการกีดกันสารหล่อเย็น กีดกันเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของสารหล่อเย็นนานพอและจะเกิดการปนเปื้อน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ผลิตความร้อนจำนวนมาก

— เฟร็ด
แหล่งที่มา

3

ฉันแค่คิดว่าฉันจะอธิบายบางอย่างที่เฟร็ดพูด ในกรณีฉุกเฉินการปิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์เป็นส่วนที่ง่าย ปัญหาหลักคือความร้อนผุ ความร้อนจากการสลายตัวมาจากส่วนประกอบของสารกัมมันตรังสีตกค้างในแกนกลาง

ความร้อนจากการสลายตัวนี้เริ่มต้นที่ประมาณ 7% ของพลังงานเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมด อย่างไรก็ตามมันจะลดลงแบบเอกซ์โปเนนเชียลตามเวลา ในเวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงมันจะลดลงประมาณ 1% สิ่งนี้อาจไม่ร้อนมากนักเมื่อต้องพิจารณา 3GWth (~ 1GWe) ที่ 30MW ที่จะต้องลบออกเป็นระยะเวลานาน ไม่มีกระแสไฟฟ้าให้การไหลเวียนของของเหลวหล่อเย็น ฯลฯ นี่เป็นเรื่องยากมาก !!

— Squigglyteeth
แหล่งที่มา