Varnostni sistemi za zasilno hlajenje sredice potencialnih reaktorjev za JEK2
V jedrski elektrarni so zagotovljeni sistemi, strukture in komponente za odvajanje zaostale toplote iz reaktorske sredice v vseh stanjih jedrske elektrarne, tako da ne pride do poškodb goriva, da se ne porušijo tlačne meje reaktorskega hladilnega sistema in strukture pomembne za varnost.
Za hlajenje reaktorja ob nezgodah, kot so izguba hladila primarnega sistema, prelom glavnega parovoda in izguba glavne napajalne vode, so vedno razpoložljivi varnostni sistemi za zasilno hlajenje. Sistemi so:
- aktivni – za delovanje potrebujejo električno napajanje za obratovanje črpalk,
- pasivni – za svoje delovanje izkoriščajo naravne pojave, kot so sila gravitacije, konvekcija in kondenzacija.
AP1000 (Westinghouse)
Zasilno hlajenje reaktorja AP1000 zagotavljajo pasivni sistemi:
- pasivni hladilni sistem zadrževalnega hrama,
- zasilno odvajanje zaostale toplote s pasivnim prenosnikom toplote,
- sistem akumulatorjev,
- sistem rezervoarjev za dopolnjevanje vode v reaktorsko posodo.
Pasivni hladilni sistem zadrževalnega hrama (ang. Passive Containment cooling System – PCS)
Pasivni hladilni sistem zadrževalnega hrama PCS znižuje temperaturo in tlak v zadrževalnem hramu. Sposoben je odstraniti zadostno količino toplote, tako da tlak in temperatura v zadrževalnem hramu ostaneta pod načrtovano vrednostjo do 72 ur, brez ukrepanja operaterja. Hladilna voda, ki je zbrana v zalogovniku na vrhu zadrževalnega hrama, preko distribucijskega sistema ustvarja optimalen vlažen sloj na zunanji strani jeklene lupine in s tem hladi zadrževalni hram.
Odvajanje zaostale toplote s pasivnim prenosnikom toplote
Toplotni prenosnik je dvignjen nad zankami reaktorskega hladilnega sistema, kar inducira naravno cirkulacijo skozi prenosnik. Nameščen je v rezervoarju za menjavo goriva v zadrževalnem hramu. Skupaj s sistemom pasivnega hlajenja zadrževalnega hrama lahko zagotavljata hlajenje sredice za nedoločen čas. Ko se v rezervoarju za menjavo goriva začne proces uparjanja, para kondenzira na steni zadrževalnega hrama, ki je hlajena s pasivnim sistemom za hlajenje zadrževalnega hrama.
Sistem akumulatorjev
Akumulatorji se uporabljajo za pasivno vbrizgavanje hladila v reaktorski hladilni sistem med izlivno nezgodo. Vsebujejo borirano vodo in so pod tlakom 45 barov delno napolnjeni z dušikom, ki zagotovi takojšnji vbrizg z visokim pretokom. Nameščeni so znotraj zadrževalnega hrama, izstop iz akumulatorja je povezan direktno z reaktorsko posodo.
Rezervoarji za dopolnjevanje
Rezervoarji za dopolnjevanje so valjaste oblike s polkrožnim dnom in pokrovom. Nameščeni so nad linijo za direkten vbrizg v reaktorsko posodo. Napolnjeni so z borirano vodo pod tlakom reaktorskega hladilnega sistema. Ob manjših izgubah hladila rezervoarji delujejo v načinu obtoka vode, dokler je hladna veja napolnjena z vodo. Med obtokom vode rezervoarji ostanejo polni. Ob poteku nesreče, ko bi se hladna veja izpraznila, se rezervoarji za dopolnjevanje priklopijo na način vbrizgavanja s paro, kar zagotovi višje pretoke. Para se dovaja v rezervoar za dopolnjevanje ter s tem izpodrine vodo, ki se vbrizga v reaktorski hladilni sistem.
EPR, EPR1200 (EDF)
Dizajn EPR ima štiri neodvisne proge zasilnega vbrizgavanja, po eno progo za vsako zanko, EPR1200 ima tri neodvisne fizično ločene proge zasilnega vbrizgavanja sredice, po eno progo za vsako zanko.
Zaostala toplota iz reaktorskega hladilnega sistema se odvaja s sistemom za nizkotlačno vbrizgavanje preko prenosnika toplote, nato preko sistema za hlajenje komponent do sistema za bistveno oskrbo vode, kjer je končni ponor toplote mokri hladilni stolp s prisilnim vlekom.
Sistem za srednjetlačno vbrizgavanje
Črpalke srednjetlačnega varnostnega sistema črpajo vodo iz rezervoarja za menjavo goriva in vbrizgavajo neposredno v hladno vejo.
Sistem za nizkotlačno vbrizgavanje/sistem za odvajanje zaostale toplote
Sistem za zasilno hlajenje sredice obsega po en dovod in odvod za vsak krog reaktorskega hladilnega sistema. Vsaka posamezna proga lahko zagotavlja zahtevano hlajenje sredice. Črpalke črpajo vodo iz rezervoarja za menjavo goriva, vbrizgava pa v hladno vejo preko prenosnika toplote.
Sistem akumulatorjev
Vsak akumulator je napolnjen z borirano vodo pod tlakom. Akumulatorji so zasnovani tako, da je tlak dušika med vbrizgavanjem nižji od tlaka, ki ga zmore nizkotlačno varnostno vbrizgavanje. Akumulatorji tako ne vbrizgavajo dušika, preden lahko vbrizgava sistem za nizkotlačno vbrizgavanje.
Sistem pomožne napajalne vode
Sistem pomožne napajalne vode zagotavlja ustrezen pretok napajalne vode, s tem odvaja zaostalo toploto iz reaktorskega hladilnega sistema in zagotavlja varno zaustavitev elektrarne.
APR1400, APR1000 (KHNP)
Reaktor APR1000 temelji na dizajnu APR1400.
Toplota se iz primarnega sistema odvaja s sistemi za zasilno hlajenje:
- sistem varnostnega vbrizgavanja,
- sistem rezervoarjev za vbrizgavanja,
- sistem hlajenja ob zaustavitvi.
Sistem za varnostno vbrizgavanje črpa vodo iz rezervoarja za menjavo goriva in jo vbrizgava direktno v reaktorsko posodo. Sistem hlajenja ob zaustavitvi odvaja toploto preko prenosnika toplote sistemu za hlajenje komponent, ta odvaja toploto preko prenosnika toplote sistemu bistvene oskrbne vode, ta pa odvaja toploto preko hladilnega stolpa s prisilnim vlekom bistvene oskrbne vode v končni ponor toplote – okoliški zrak (Slika 6).
Vsaka proga sistema za varnostno vbrizgavanje (Slika 7) vsebuje črpalko za varnostno vbrizgavanje, rezervoar za varnostno vbrizgavanje in pripadajoči sesalni in izpustni progi. Črpalka za varnostno vbrizgavanje črpa vodo iz rezervoarja za menjavo goriva. Vsaka izstopna linija iz črpalke za varnostno vbrizgavanje je povezana na šobo za direktno vbrizgavanje v reaktorsko posodo in vročo vejo.
Rezervoarji za varnostno vbrizgavanje vbrizgavajo direktno v reaktorsko posodo. Opremljeni so s pasivno napravo – vrtinčno votlino, ki pasivno regulira pretok.
Sistem hlajenja ob zaustavitvi
Med normalno zaustavitvijo zajema vodo pri izhodnih šobah reaktorske posode in jo s črpalkami za hlajenje med zaustavitvijo ohladi v prenosnikih toplote. Vodo nato vbrizga nazaj v reaktorsko posodo skozi šobe za neposredno vbrizgavanje. Sistem odvaja toploto sistemu za hlajenje komponent, ta pa naprej v sistem bistvene oskrbne vode in končni ponor toplote.
Pasivni sistem pomožne napajalne vode
Zaostala toplota se odvaja preko uparjalnika, s pasivnim kondenzacijskim prenosnikom toplote. V njem para kondenzira na ceveh. Pasivni prenosnik toplote je instaliran v pasivnem kondenzacijskem rezervoarju, ki je lociran na vrhu pomožne stavbe in predstavlja ponor toplote. Sistem minimalno osem ur zagotavlja hlajenje reaktorskega hladilnega sistema brez električnega napajanja, do pogojev delovanja sistema za hlajenje ob zaustavitvi.
