stringtranslate.com

Бассейн отработавшего топлива

Пример бассейна отработанного топлива остановленной атомной электростанции Каорсо . Этот бассейн не содержит большого количества материала.

Бассейны с отработавшим топливом ( SFP ) — это бассейны хранения (или «пруды» в Соединенном Королевстве) для отработанного топлива ядерных реакторов . Обычно они имеют глубину 40 или более футов (12 м), а нижняя часть - 14 футов (4,3 м) оборудована стеллажами для хранения, предназначенными для хранения топливных сборок, извлеченных из реакторов. Локальный бассейн реактора специально спроектирован для реактора, в котором использовалось топливо, и расположен на площадке реактора. Такие бассейны используются для кратковременного охлаждения твэлов. Это позволяет короткоживущим изотопам распадаться и, таким образом, уменьшает ионизирующее излучение и теплоту распада , исходящую от стержней. Вода охлаждает топливо и обеспечивает радиологическую защиту от его излучения .

Бассейны также существуют на площадках, удаленных от реакторов, для долгосрочного хранения, например, в независимой установке для хранения отработавшего топлива (ISFSI), расположенной на предприятии Моррис , или в качестве производственного буфера на 10–20 лет перед отправкой на переработку или в сухой контейнер . хранилище .

Хотя для поддержания уровня радиации ниже допустимого уровня требуется всего около 20 футов (около 6 м), дополнительная глубина обеспечивает запас безопасности и позволяет манипулировать топливными сборками без специальной защиты для защиты операторов.

Операция

Бассейн отработавшего топлива

Примерно от четверти до трети общей топливной загрузки реактора удаляется из активной зоны каждые 12–24 месяца и заменяется свежим топливом. Отработанные топливные стержни выделяют сильное тепло и опасное излучение, которое необходимо сдерживать. Топливо вывозится из реактора и манипулируется в бассейне, как правило, с помощью автоматизированных систем обращения, хотя некоторые ручные системы все еще используются. Пучки топлива, только что извлеченные из активной зоны, обычно разделяют на несколько месяцев для первоначального охлаждения, а затем сортируют по другим частям бассейна для ожидания окончательного захоронения. Металлические стеллажи удерживают топливо в контролируемых положениях для физической защиты, а также для удобства отслеживания и перестановки. Стойки высокой плотности также содержат бор-10 , часто в виде карбида бора (Метамик, [1] [2] Борафлекс, [2] Борал, [3] Тетрабор и Карборунд [4] ) [5] [6] [2] или другой поглощающий нейтроны материал для обеспечения подкритичности . Качество воды строго контролируется, чтобы предотвратить разрушение топлива или его оболочки. Это может включать в себя мониторинг воды на предмет загрязнения актинидами , что может указывать на негерметичность топливного стержня. [7] Действующие в США правила допускают перестановку отработанных стержней таким образом, чтобы можно было достичь максимальной эффективности хранения. [5]

Рабочий осматривает пруд для хранения отработавших топливных стержней на Ленинградской АЭС в Сосновом Бору.

Максимальная температура пучков отработавшего топлива значительно снижается в период от двух до четырех лет и меньше – в период от четырех до шести лет. Вода в топливном бассейне постоянно охлаждается для отвода тепла, выделяемого отработавшими тепловыделяющими сборками. Насосы перекачивают воду из бассейна выдержки в теплообменники , а затем обратно в бассейн выдержки. Температура воды в нормальных условиях эксплуатации поддерживается ниже 50 °C (120 °F). [8] Радиолиз , диссоциация молекул под действием радиации, вызывает особую озабоченность при влажном хранении, поскольку вода может расщепляться под действием остаточной радиации и может накапливаться газообразный водород , что увеличивает риск взрывов. По этой причине воздух в помещении бассейнов, а также вода должны постоянно контролироваться и очищаться.

Другие возможные конфигурации

Вместо того, чтобы управлять запасами бассейна, чтобы свести к минимуму возможность продолжения ядерной активности, Китай строит ядерный реактор мощностью 200 МВт, который будет работать на отработанном топливе атомных электростанций и вырабатывать технологическое тепло для централизованного теплоснабжения и опреснения . По сути, SFP работал как реактор с глубоким бассейном ; он будет работать при атмосферном давлении , что снизит инженерные требования по безопасности. [9]

Другие исследования предполагают создание аналогичного реактора малой мощности с использованием отработанного топлива, в котором вместо ограничения производства водорода путем радиолиза оно поощряется добавлением катализаторов и поглотителей ионов в охлаждающую воду. Этот водород затем будет удален для использования в качестве топлива. [10]

Риски

Бассейн проверен МАГАТЭ после ядерной катастрофы на Фукусиме .

Было замечено, что материалы, поглощающие нейтроны, в бассейнах отработавшего топлива со временем сильно деградируют, что снижает запас прочности для поддержания подкритичности; [4] [5] [11] [2] [6] кроме того, было показано, что метод измерения на месте, используемый для оценки этих поглотителей нейтронов (борный датчик плотности для оценки стоек, или BADGER), имеет неизвестную степень неопределенности. [6]

При длительном прекращении охлаждения из-за аварийных ситуаций вода в бассейнах выдержки может выкипеть, что может привести к выбросу радиоактивных элементов в атмосферу. [12]

Во время землетрясения силой 9 баллов, произошедшего на АЭС «Фукусима» в марте 2011 года, три бассейна с отработавшим топливом находились в поврежденных зданиях, из которых, как было замечено, выделялся водяной пар. NRC США ошибочно заявил, что бассейн реактора №4 выкипел [13] — тогда это было опровергнуто правительством Японии и признано неверным в ходе последующей проверки и анализа данных. [14]

По мнению специалистов по безопасности атомных электростанций, вероятность возникновения критичности в бассейне отработавшего топлива очень мала. Обычно этого можно избежать путем рассредоточения тепловыделяющих сборок, включения поглотителя нейтронов в стеллажи для хранения и в целом благодаря тому факту, что отработавшее топливо слишком низкий уровень обогащения для самоподдержания реакции деления. Они также заявляют, что если вода, покрывающая отработавшее топливо, испаряется, не остается элемента, способного вызвать цепную реакцию путем замедления нейтронов. [15] [16] [17]

По словам доктора Кевина Кроули из Совета по ядерным и радиационным исследованиям, «успешные террористические атаки на бассейны отработавшего топлива, хотя и трудны, но возможны. Если атака приведет к распространению огня циркониевой оболочки, это может привести к выбросу большого количества радиоактивный материал." [18] После терактов 11 сентября 2001 года Комиссия по ядерному регулированию потребовала от американских атомных электростанций «с высокой степенью уверенности защитить» от конкретных угроз, связанных с определенным количеством и возможностями нападавших. Заводы также были обязаны «увеличить количество сотрудников службы безопасности» и улучшить «контроль доступа к объектам». [18]

В 2010 году водолаз, обслуживающий бассейн отработавшего топлива на Лейбштадтской атомной электростанции (ККЛ), подвергся радиации, превышающей установленные законом годовые пределы дозы, после работы с неопознанным объектом, который позже был идентифицирован как защитная трубка от радиационного монитора в активной зоне реактора. , ставший высокорадиоактивным из-за нейтронного потока . Дайвер получил дозу облучения рук около 1000 мЗв , что вдвое превышает установленный законом предел в 500 мЗв. По данным властей KKL, в результате аварии дайвер не понес никаких долгосрочных последствий. [19] [20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Материал поглотителя нейтронов, заархивированный 21 марта 2019 г. в Wayback Machine », Holtec International.
  2. ^ abcd Хранилище отработавшего топлива; Материалы, поглощающие нейтроны , «Справочник по ядерной инженерии», под редакцией Кеннета Д. Кока, стр. 302
  3. ^ «Композитный поглотитель нейтронов 3M™ (ранее известный как композит Boral®). Архивировано 14 февраля 2018 г. в Wayback Machine »
  4. ^ ab «Мониторинг деградации поглотителей нейтронов на основе фенольной смолы в бассейнах отработавшего ядерного топлива, архивировано 7 мая 2017 г. в Wayback Machine », Мэтью А. Хизер, Эйприл Л. Пулвиренти и Мохамад Аль-Шейхли, Управление Комиссии по ядерному регулированию США Исследования по ядерному регулированию, июнь 2013 г.
  5. ^ abc «NRC: Бассейны отработавшего топлива». Архивировано из оригинала 12 марта 2016 года . Проверено 18 марта 2016 г.
  6. ^ abc «Первоначальная оценка неопределенностей, связанных с методологией BADGER, архивировано 22 июня 2019 г. в Wayback Machine », Дж. А. Чепмен и Дж. М. Скальоне, Национальная лаборатория Ок-Ридж , сентябрь 2012 г.
  7. ↑ Чаплин Дж., Кристл М., Штрауб М., Бочуд Ф., Фруадево П. (2 июня 2022 г.). «Инструмент пассивного отбора проб актинидов в бассейнах отработавшего ядерного топлива». АСУ Омега . 7 (23): 20053–20058. doi : 10.1021/acsomega.2c01884. hdl : 20.500.11850/554631 . ПМИД  35722008.
  8. ^ «Члены - США - Альянс коммунальных услуг» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 18 марта 2016 г.
  9. ^ "UIC - Информационный бюллетень 5/02" . Архивировано из оригинала 13 октября 2007 года . Проверено 18 марта 2016 г.
  10. ^ «Радиолитическое расщепление воды: Демонстрация на реакторе Pm3-a». Архивировано из оригинала 4 февраля 2012 года . Проверено 18 марта 2016 г.
  11. ^ «Решение общих проблем безопасности: выпуск 196: Боральная деградация (НУРЭГ-0933, основной отчет с дополнениями 1–34)», Комиссия по ядерному регулированию США.
  12. ^ «Часто задаваемые вопросы о ядерном кризисе в Японии» . Союз неравнодушных ученых . Архивировано из оригинала 20 апреля 2011 г. Проверено 19 апреля 2011 г.
  13. ^ «Нет воды в бассейне отработавшего топлива на японском заводе: США» . Новости КТВ . 16 марта 2011 г.
  14. ^ «США: бассейн с отработавшим топливом никогда не высыхал во время землетрясения в Японии» . Ассошиэйтед Пресс. 15 июня 2011 года. Архивировано из оригинала 29 октября 2013 года . Проверено 24 октября 2013 г.
  15. ^ Безопасность критичности при обращении с отходами отработавшего топлива АЭС, Роберт Килгер. Архивировано 11 мая 2011 г. в Wayback Machine.
  16. ^ «Неразрушающий анализ отработанного ядерного топлива из низкообогащенного урана для применения кредита выгорания» . Архивировано из оригинала 3 мая 2011 года . Проверено 18 марта 2016 г.
  17. ^ Обращение с радиоактивными отходами / Отработанное ядерное топливо
  18. ^ ab "Безопасны ли бассейны с отработавшим ядерным топливом?" Совет по международным отношениям, 7 июня 2003 г. «Безопасны ли бассейны отработавшего ядерного топлива? - Совет по международным отношениям». Архивировано из оригинала 12 апреля 2011 г. Проверено 5 апреля 2011 г.
  19. ^ «Облучение работника превышает установленные законом годовые пределы дозы» . www-news.iaea.org . Проверено 9 июня 2021 г.
  20. ^ Риттер, Андреас. «Незапланированное облучение во время погружений в бассейне отработавшего топлива». isoe-network.net .

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме прудов для отработанного ядерного топлива .