Aizsardzības ēka (kodolreaktora hermetizācija) — definīcija un funkcijas

Uzzini, kas ir aizsardzības ēka un kodolreaktora hermetizācija — definīcija, funkcijas, sistēmu veidi un drošības nozīme avāriju novēršanai.

Aizsardzības ēka ir ēka, kurā atrodas kodolreaktors. Tās galvenais uzdevums ir hermetizēt reaktora zonu un nepieļaut bīstamas radiācijas nonākšanu apkārtējā vidē pat avārijas situācijās. Aizsardzības ēka darbojas kā pēdējais fiziskais šķērslis starp reaktoru un ārējo vidi: tā ne tikai aptver pašu reaktora dobumu, betā nodrošina arī sistēmas spiediena kontrolēšanai, filtrēšanai un ķīmiskas vielas savākšanai.

Kāpēc nepieciešama hermetizācija (containment)

Hermetizācija ir būtiska, jo reaktora kodola bojājuma gadījumā var tikt atbrīvoti radioaktīvi materiāli (gāzes, tvaiki, aerosoli). Aizsardzības ēka samazina šo materiālu izplūdes risku un ļauj īstenot pasākumus, kas samazina ietekmi uz apkārtējo vidi un cilvēkiem. Vēsturiski Černobiļas avārija bija īpaši postoša daļēji tāpēc, ka tajā izmantotajiem padomju reaktoriem nebija pilnvērtīgu hermetizācijas ēku, kas būtu ierobežojušas radioaktīvo materiālu izplatīšanos.

Galvenās funkcijas

• Fiziska barjera — blīva konstrukcija, kas novērš radioaktīvo vielu iekļūšanu ārpus ēkas.
• Spiediena kontrole un slāpēšana — sistēmas, kas samazina pārmērīgu spiedienu izdalījumu gadījumā (piem., ūdens miglas sistēmas vai slāpēšanas baseini).
• Filtrācija un attīrīšana — HEPA filtri, aktīvā ogle un citi filtri, kas samazina radioaktīvo aerosol u.c. daļiņu izplūdi.
• Hidrogēna vadība — katalītiskie rekombinatori vai cita tehnika, lai novērstu sprādzienbīstamu hidrogēna uzkrāšanos.
• Drošības monitorings un diagnostika — sensori spiediena, temperatūras, radiācijas un noplūdes noteikšanai.

Celtniecības veidi un materiāli

Aizsardzības ēkas var veidot no dažādiem materiāliem un ar dažādām konstrukcijām atkarībā no reaktora tipa un projektēšanas prasībām:

• Monolītā dzelzsbetona hermetizācija — bieži izmanto termiski un mehāniski izturīgām konstrukcijām; var būt ar tērauda iekšējo apšuvumu hermētiskuma uzlabošanai.
• Tērauda vārna (steel containment) — pilnībā tērauda tvertne, kurai raksturīga laba blīvums un salīdzinoši plāna konstrukcija.
• Divkārša aizsardzība — kombinācija: iekšējā hermētiska tvertne un ārējā sekundārā ēka, kas pasargā no ārējas ietekmes (piem., trokšņa, trieciena) un nodrošina papildu barjeru.
• Slāpēšanas sistēmas — BWR tipa blokiem var būt toross vai slāpēšanas baseins (suppression pool), kas absorbē spiediena pieaugumu.

Sistēmas, kas atbalsta hermetizāciju

• Filtrēšanas un ventilācijas sistēmas — nodrošina nepieciešamo gaisa apmaiņu, bet caur filtriem novērš radioaktīvu daļiņu izkļūšanu; bieži izmanto HEPA un aktīvās ogles filtrus.
• Starpības spiediena samazināšana (containment spray) — aerosola vai ūdens miglas sistēmas, kas dzēš siltumu, kondensē tvaikus un samazina spiedienu.
• Filtrēti vai kontrolēti izplūdes kanāli — paredzēti ārkārtas filtrētai ventilešanai (filtered venting) gadījumā, lai izvairītos no nefiltrētas izplūdes.
• Hidrogēna kontroles tehnoloģijas — katalītiskie rekombinatori vai sistēmas hidrogēna aizdegšanai, lai novērstu sprādzienus.

Projektēšanas principi un drošības kategorijas

Aizsardzības ēkas ir projektētas, ņemot vērā divus galvenos scenārijus:

• Projektējuma avārijas (design-basis accidents) — notikumi, kuriem sistēmas ir tieši paredzētas un kuriem jāiztur bez būtiska radioaktīvo atliekvielu izdalījuma.
• Ārpus projektējuma avārijas (beyond-design-basis / severe accidents) — smagākas situācijas, kurās var būt nepieciešama papildu īpaša stratēģija (severe accident management), tostarp filtrēta ventilācija, ilgstoša dzesēšana un aizsargbarjeru atjaunošana.

Uzturēšana, pārbaudes un sertifikācija

Lai aizsardzības ēka pildītu savu funkciju, nepieciešama regulāra apkope un pārbaudes:

• Hermētiskuma un noplūdes testi (periodiski mēra noplūdes ātrumu un spiediena noturību).
• Filtru nomaiņa un ventilācijas sistēmu remonts.
• Izmēģinājumi sprieguma, korozijas un materiālu novecošanas novērtēšanai.
• Regulatoru un starptautisku standartu prasību ievērošana, piemēram, valsts kodolenerģētikas uzraudzības institūciju noteikumi un IAEA vadlīnijas.

Praktiskas atziņas un ierobežojumi

Pat labi projektēta aizsardzības ēka nevar garantēt absolūtu nulles risku. Ekstremāli notikumi, piemēram, seismiski satricinājumi, plūdi vai vairāku paralēlu sistēmu sabrukums, var radīt sarežģītas situācijas. Notikumi, piemēram, Three Mile Island, kur hermetizācija lielā mērā samazināja radiācijas izplūdi, un Černobiļas gadījums, kur šādas ēkas trūka, ilustrē hermetizācijas nozīmi. Savukārt 2011. gada Fukušimas reaktoru avārija parādīja, ka, neskatoties uz hermetizāciju, papildu problēmas (dzesēšanas zaudēšana, hidrogēna rašanās, ārējās ietekmes) var izraisīt bojājumus un izplūdes — tāpēc nepieciešama visaptveroša drošības sistēmu integrācija.

Kopsavilkums

Aizsardzības ēka ir kritiska reaktora drošības sastāvdaļa — tā nodrošina fizisku barjeru, spiediena un temperatūras kontroli, filtrāciju un citas pasākumus, kas ierobežo radioaktīvo materiālu izplatīšanos. Izvēle par konkrētu hermetizācijas risinājumu atkarīga no reaktora tipa, projekta prasībām un drošības standartu īstenošanas. Regulāra uzturēšana, pārbaudes un riska novērtējumi ir nepieciešami, lai nodrošinātu ēkas efektivitāti ilgtermiņā.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir konteinera ēka?

Q: Kāds ir aizsargbūves mērķis?

J: Kā kodolreaktoru hermetizācijas sistēmas ir atšķirīgas?

J: Kas nosaka kodolreaktorā izmantotā aizsargsistēmas veidu?

J: Kāpēc Černobiļas avārija bija tik smaga?

J: Vai hermetizācijas ēka būtu pilnībā novērsusi radiācijas noplūdi Černobiļā?

J: Kāda ir aizsargbūves loma atomelektrostacijā?

Meklēt pēc burta