ฉันเคยได้ยินสองสามครั้งว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ปฏิบัติการซึ่งปิดตัวลง (ไม่ฉุกเฉินเช่นสำหรับการตรวจสอบปกติ) ต้องการมากกว่า 24 ชั่วโมง (มากถึง 72 ชั่วโมง) เพื่อกลับมาทำงานอีกครั้ง
ทำไมใช้เวลานานขนาดนั้น
ฉันเคยได้ยินสองสามครั้งว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ปฏิบัติการซึ่งปิดตัวลง (ไม่ฉุกเฉินเช่นสำหรับการตรวจสอบปกติ) ต้องการมากกว่า 24 ชั่วโมง (มากถึง 72 ชั่วโมง) เพื่อกลับมาทำงานอีกครั้ง
ทำไมใช้เวลานานขนาดนั้น
คำตอบ:
เมื่อเครื่องปฏิกรณ์ถูกปิดลงหลักผลิตความร้อนน้อยมาก แต่พวกเขาจะยังคงผลิตความร้อนผ่านกลไกที่เรียกว่าความร้อนสลาย ข้อเท็จจริงที่ว่าแกนกลางกำลังผลิตความร้อนน้อยลงนั่นหมายความว่าอุณหภูมิของสารหล่อเย็นจะลดลง แต่อุณหภูมิที่หยดนั้นขึ้นอยู่กับอัตราการสร้างความร้อนสลายตัว สิ่งนี้จะขึ้นอยู่กับประวัติการใช้งานหรือพลังงานที่โรงงานใช้งานก่อนที่จะปิดเครื่อง สิ่งนี้อาจมีขนาดใหญ่สำหรับโรงงานเชิงพาณิชย์เพราะโดยปกติแล้วพวกเขาจะทำงานที่หรือใกล้เคียงกับกำลังการผลิตและ บริษัท พลังงานนำพืชถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติขึ้นและลงเพื่อปรับกำลังการผลิตกริด ความร้อนจากการสลายตัวหลังจากผ่านไปหนึ่งวันมีค่าประมาณครึ่งหนึ่งของประวัติพลังงานซึ่งสำหรับโรงงานขนาด 500 เมกะวัตต์ที่กำลังการผลิตอยู่หมายถึงความร้อนจากการสลายตัว อาจเป็น 2.5 MW
ดังนั้นหากมีการหยุดทำงานชั่วครู่อัตราการเกิดความร้อนจากการสลายตัวจะสูงมากจนพืชหลักยังคงร้อนอยู่และโดยปกติจะสามารถเริ่มต้นได้อย่างรวดเร็ว "สวย" ฉันพูดว่า "เร็ว" เพราะในขณะที่ด้านหลัก (กัมมันตรังสี) ของพืชอาจยังร้อนอยู่โรงอบไอน้ำทุติยภูมิน่าจะเย็น สำหรับโรงงานที่เพิ่งเริ่มต้นรองหนึ่งในปัญหาใหญ่คือการก่อตัวของความชื้นในท่อ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อไอน้ำสัมผัสกับท่อเย็น (ค่อนข้าง) ความชื้นในโรงผลิตไอน้ำสามารถก่อให้เกิดสิ่งที่น่ากลัวได้ทุกประเภท แต่โดยหลักแล้วความเสียหายนั้นมาจากค้อนน้ำในท่อและการปะทะของใบพัดกังหัน
สำหรับบันทึก: ฉันรู้เรื่องนี้เพราะฉันเป็นนาวีนุก ในการ จำกัด ของฉันในกองทัพเรือสิ่งที่น่ากลัวที่สุดที่ฉันเห็นในเรือคือท่อไอน้ำบางทีอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 นิ้วกระโดดได้ 2-3 นิ้วจริง ๆ ด้วยค้อนน้ำทุกตัวรู้ว่าถ้าท่อล้มเหลวที่ทุกคนใน ห้องครัวอาจจะมีชีวิตอยู่ปรุง โปรดทราบว่าในวิดีโอที่เชื่อมโยงด้านบนไอน้ำมีแนวโน้มที่หรือเหนือความดันบรรยากาศและการไหลที่ต่ำมากและยังคงดูเหมือนว่ามีใครบางคนกำลังทุบตีหม้อน้ำด้วยค้อน ท่อนั้นอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ถึงหนึ่งนิ้ว
คอนเดนเสทที่เกิดขึ้นเมื่อไอน้ำสัมผัสกับท่อที่ได้รับ "entrained" ในการไหลของไอน้ำผ่านท่อ ไอน้ำจะดันปลั๊กน้ำนี้ด้วยความเร็วสูงมากเช่นค้อน (ด้วยเหตุนี้ "ค้อนน้ำ") การทำลายใบพัดกังหันและท่อที่สร้างความเสียหายและโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อต่อท่อ
มีอุปกรณ์ที่เรียกว่า "กับดักความชื้น" หรือ " กับดักไอน้ำ " ที่กำจัดความชื้นออกจากระบบในระหว่างการทำงานตามปกติ แต่ปริมาณคอนเดนเสทที่เกิดจากการเริ่มต้นของพืชเย็นนั้นมากจนทำให้กับดักความชื้นไม่สามารถรักษาได้ เมื่อรวมกับอันตรายจากค้อนน้ำและการกระทบกระเทือนของความชื้นในกังหันหมายความว่าการอบไอน้ำเข้าสู่โรงอบไอน้ำอย่างช้ามาก ผู้ประกอบการโรงงานจะต้องเดินไปรอบ ๆ เพื่อดักไอน้ำที่ดำเนินการด้วยตนเองเพื่อ " ระเบิด " คอนเดนเสท (หมายเหตุ: โรงงานไอน้ำในวิดีโอนั้นน่ากลัวและฉันจะไม่ทำงานที่นั่น แต่เสียงคำรามที่เกิดขึ้นเมื่อคอนเดนเสทเคลียร์และไอเริ่มที่จะออกจากเป็นวิธีที่ฉันจำได้ว่ามันฟังดู)
ดังนั้นจึงสรุปได้ในขณะนี้: การเริ่มต้น "ด่วน" (24 ชั่วโมง) จะถูก จำกัด โดยการสร้างความชื้นในโรงงานไอน้ำรองที่เกิดจากไอน้ำที่สัมผัสกับท่อเย็น
การเริ่มต้นของโรงงานหลักมีศักยภาพที่จะใช้เวลานานกว่านั้นมาก มากที่สุด (ทั้งหมดหรือไม่) เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในสหรัฐอเมริกามีแรงดันน้ำเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งหมายความว่าแม้จะอยู่ที่ 2-3 เท่า (หรือมากกว่า!) อุณหภูมิที่น้ำเดือดปกติ แต่ก็มีแรงกดดันเพียงพอในพืชหลักเพื่อให้น้ำอยู่ในรูปของเหลว นี่เป็นความกดดันอย่างมากและท่อในโรงงานหลักมีผนังหนามากเพื่อทนต่อแรงดันนั้น
ผนังหนาหมายความว่ามีศักยภาพที่ด้านในของท่อจะ "ร้อน" ในขณะที่ด้านนอกของท่อคือ "เย็น" เหล่านี้เป็นคำที่เกี่ยวข้อง ทุกอย่างร้อน
การอุ่นพืชหลักเป็นปัญหาไก่และไข่ ข้อกังวลหลักที่นี่คือการรับรองว่าไม่มีไอน้ำเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ อบไอน้ำเป็นจริงเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีงามหมายความว่าถ้ามันเคยทำฟอร์มในเครื่องปฏิกรณ์ก็จะมีอะไรให้เย็นน้ำมันเชื้อเพลิงจึงจะได้รับความร้อนมากมากอย่างรวดเร็ว (อ่าน: ละลาย)
ดังนั้นคุณต้องทำให้ระบบมีแรงดันสูงพอที่ไอน้ำจะไม่ก่อตัวในเครื่องปฏิกรณ์ แต่ถ้าคุณต้องกดดันมาก ๆ กับท่อในขณะที่มันเย็นมันจะแตกด้วยกลไกที่เรียกว่า "การแตกหักแบบเปราะ " นี่เป็นความล้มเหลวอย่างฉับพลันและเป็นความหายนะที่สามารถหลีกเลี่ยงได้หากท่อถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดที่มีความเหนียว
ดังนั้นคุณต้องให้ความร้อนกับท่อ แต่คุณไม่สามารถทำให้มันร้อนจนเดือด ดังนั้นคุณร้อนเล็กน้อยจากนั้นเพิ่มความดันเล็กน้อยจากนั้นความร้อนแรงดัน ฯลฯ
โดยทั่วไปจะมีการหยุดชั่วคราวเรียกว่า "soaks" ซึ่งให้โลหะในเวลา piping เพื่อให้เท่ากันอุณหภูมิ สิ่งนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้เกิดความเครียดภายในเนื่องจากภายในท่อ "ร้อน" และภายนอกคือ "เย็น" โดยปกติแล้วการแช่ส่วนใหญ่จะใช้เวลาส่วนใหญ่ในการเริ่มต้น - โดยทั่วไปแล้วการแช่จะอยู่ที่ 12-24 ชั่วโมง
ดังนั้นคุณร้อนถึงจุดที่แช่แล้วโดยทั่วไปจะดันให้แรงดันกลางความร้อนไปยังจุดที่แช่อีกจากนั้นเพิ่มความดันเป็นแรงดันกลางที่สูงขึ้นจากนั้นความร้อนและแรงดันร่วมกัน ทั้งหมดนี้ทำเพื่อให้อยู่ภายใต้ขีด จำกัด การแตกหักที่รู้จักกันในชื่อ "การป้องกันการแตกหักแบบเปราะ" ซึ่งอีกครั้งคือเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันอุณหภูมิที่ท่อถูกต้องนั้นเป็นไปตามที่ท่อไม่ตกลง
ดังนั้นเมื่อคุณอุ่นพืชหลักแล้วคุณสามารถเริ่มนำพืชรองมาออนไลน์ได้ดังนั้นโดยปกติจะใช้เวลา 2 วันสำหรับพืชหลักและอีกวันหนึ่งสำหรับพืชรอง - นี่คือการเริ่มต้น 72 ชั่วโมง
ดังที่กล่าวมาแล้วความร้อนจากการผุทำให้พืชหลักร้อนนาน (ไม่เกิน 1 เดือน) ดังนั้นหากคุณไม่อยู่ในช่วงเวลาที่ยาวนานคุณสามารถเริ่มต้นได้อย่างรวดเร็ว "สวย" โดยที่ "รวดเร็ว" อีกครั้งประมาณ 24 ชั่วโมง .
ซีนอนเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์และพิษของนิวตรอน หากคุณไม่รอให้ซีนอนสลายตัวมันจะกินนิวตรอนมากเกินไปและคุณจะไม่สามารถวิจารณ์ได้ พวกเขามักจะพูดว่า "มีแท่งไม่พอที่จะดึง" หากคุณมีแกนปฏิกิริยาใหม่ที่ดีคุณสามารถเริ่มต้นได้เร็วขึ้น หากแกนกลางมีอายุคุณจะต้องรอเป็นเวลานานก่อนที่ซีนอน (และสารพิษอื่น ๆ ) จะสลายตัว
โรงงานที่ฉันเคยทำงานด้วยราคาประมาณหนึ่งล้านดอลลาร์ต่อวันสำหรับการหยุดทำงาน เชื่อฉันเถอะถ้าพวกเขาเริ่มได้เร็วกว่านี้พวกเขาก็จะทำ
คำตอบที่ได้นั้นมีสองปัจจัยคือความปลอดภัยและการทดสอบ ฉันจะให้บทสรุปทั่วไปของสองสิ่งข้างล่างนี้ แต่คำตอบที่แท้จริงนั้นค่อนข้างซับซ้อน
การปฎิบัติงานของโรงงานนิวเคลียร์หมุนรอบความปลอดภัยนิวเคลียร์ ฉันไม่ได้พูดเกี่ยวกับความปลอดภัยส่วนบุคคลซึ่งเป็นขอบเขตของการจัดการความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (OSHA) ถึงแม้ว่ามันจะมีปัจจัยบางอย่าง ยิ่งไปกว่านั้นนี่คือความปลอดภัยทั่วไปให้กับประชาชนจากเหตุการณ์รังสี โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้รับการออกแบบให้มีความเสี่ยงน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
เมื่อพลังของพืชเพิ่มขึ้นจะผ่านโหมดต่างๆ แต่ละโหมดมีชุดการทดสอบและเกณฑ์การยอมรับของตนเองที่จะต้องปฏิบัติตามก่อนที่จะสามารถยกระดับโรงงานในโหมดต่อไปได้ มีระบบจำนวนมากและสิ่งเหล่านี้ต้องใช้เวลา ระบบที่สำคัญต่อความปลอดภัยของนิวเคลียร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการตรวจสอบจำนวนมาก
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะทำงานได้อย่างสมบูรณ์เมื่อระบบทั้งหมดผ่านการทดสอบและโรงงานปลอดภัยที่จะทำงาน
มีหลายเหตุผลที่ต้องใช้เวลาในการเริ่มต้นหรือกลับสู่การใช้พลังงานเต็มรูปแบบในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ ในสหรัฐอเมริกามีพืชหลักสองประเภทคือ Boiling Water Reactors (BWRs) และ Pressurized Water Reactors (PWRs) คำตอบจะแตกต่างกันไปตามประเภทของเครื่องปฏิกรณ์และแม้กระทั่งรุ่นของประเภทใด คำอธิบายทั่วไปที่ฉันไม่ได้กล่าวถึงคือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทุกแห่งหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อน> 15% ในระยะเวลา 4 ชั่วโมงใด ๆ นี่คือการปกป้องความสมบูรณ์ของการหุ้มเชื้อเพลิง ฉันทำงานในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์เป็นเวลาเกือบ 20 ปี - และเลิกใช้งานมานานกว่า 20 ปี - บางทีพวกเขาอาจจะปรับปรุงการหุ้มเชื้อเพลิงและนี่ไม่ใช่ปัญหาอีกต่อไป - แต่มันเป็นข้อ จำกัด ที่บังคับในวันของฉัน
จุคเกือบจะถึงจุดสิ้นสุด แต่จากมุมมองที่จะตอบคำถาม (ตอนนี้นั่นคือสิ่งที่ฉันบอก) รหัส ASME B&PV จำกัด อัตราการทำความร้อนถึง 30 องศาเซลเซียสต่อชั่วโมง พืชปกติทำงานที่ประมาณ 300 องศาเซนติเกรด สิ่งนี้จะทำให้คุณมีอัตราความร้อนทางทฤษฎีขั้นต่ำของพืช ประการที่สองเมื่อพืชถูกสะดุดสาเหตุแรกของการเดินทางถูกค้นพบและการแก้ไข เพื่อให้ความร้อนในด้านที่สองจำเป็นต้องใช้ไอน้ำซึ่งมีหม้อไอน้ำเสริมที่เริ่มทำงาน สุดท้ายเคมีของน้ำของพืชทั้งหมดได้รับการฟื้นฟูและต้องใช้เวลา