Расчет температуры ядерной безопасности: где Джетро?

У 99 ядерных энергетических реакторов, работающих в настоящее время в Соединенных Штатах, разные владельцы, разные конструкции, разное количество и марки аварийных дизель-генераторов, разные размеры и производители топливных стержней, разные лицензированные уровни мощности и многие другие отличия.

Это жесткое и быстрое ограничение федеральных правил в равной степени распространяется на Пилигрим, Индиан-Пойнт, Дрезден и каньон Диабло. Неважно, водо-водяной реактор, кипящий реактор, водо-водяной реактор с прямоточными парогенераторами или с U-образными парогенераторами, или кипящий реактор с изолирующим конденсатором или изоляционным охлаждением активной зоны реактора. система – все они имеют одинаковый предел максимальной температуры оболочки топливного бака в 2200°F.

На рис. 1 показаны температуры в топливном стержне типичного кипящего реактора, работающего на полной мощности. Столбцы средней и пиковой температуры могут вводить в заблуждение. Они не показывают повышения температуры воды по мере того, как она течет вверх через горячую активную зону реактора. Вместо этого средняя температура наверху 1652°F отражает температуру в центре цилиндрических топливных таблеток. Эта температура падает до 758 ° F на внешнем краю средней топливной таблетки.Температура падает до 615°F на внутренней поверхности оболочки твэла и до 565°F на внешней поверхности оболочки твэла.

Рис. 1 (Источник: NRC)

Универсальный предел 2200°F защищает от температуры центральной линии топливной таблетки, приближающейся к точке плавления. Повышение температуры оболочки топлива выше 2200°F, в свою очередь, приводит к тому, что температура центральной линии топлива повышается до точки плавления или превышает ее.

Универсальный предел 2200°F также защищает от реакции между оболочкой топлива из циркалоя и проходящей мимо нее пароводяной жидкостью. Когда температура оболочки твэла поднимается выше примерно 1800°F, эта экзотермическая реакция начинает выделять тепло. По мере того, как температура оболочки твэла поднимается выше 2200°F, выделяется еще большее количество тепла, что создает большую угрозу расплавления топливных таблеток.

Скорость запуска насосов системы аварийного охлаждения активной зоны (САОР) и количество воды, подаваемой этими насосами в корпус реактора, устанавливается для предотвращения превышения пиковой температуры оболочки твэла универсального предела в 2200°F.

Все ядерные энергетические реакторы в США периодически останавливают, чтобы удалить часть тепловыделяющих сборок из активной зоны реактора и заменить их свежими тепловыделяющими сборками. Перезагрузка активной зоны анализируется владельцем станции и/или поставщиком топлива, чтобы убедиться, что конструкция активной зоны с измененной конфигурацией по-прежнему позволяет насосам САОЗ удерживать пиковую температуру оболочки твэла ниже 2200°F в случае аварии.

Ну это хотя бы теория.

Тепловая волна в Дэвис Бесс

Владелец атомной электростанции Дэвис-Бесс недалеко от Ок-Харбора, штат Огайо, сообщил NRC 23 января 2015 г. об ошибке, допущенной при анализе пиковой температуры оболочек твэлов. В федеральном постановлении, устанавливающем предельную температуру 2200°F, признается, что результаты анализов могут незначительно отличаться в зависимости от обновленных характеристик насоса САОР, коэффициентов трения трубопроводов и т. д.Регламент явно допускает аналитические изменения без уведомления NRC, если ни одно изменение, ни серия изменений не приводят к увеличению расчетной пиковой температуры оболочки твэла более чем на 50°F. NRC напомнил владельцам атомных станций об этом диапазоне допустимых значений почти два десятилетия назад.

Владелец Davis-Besse не предоставил первоначально рассчитанную пиковую температуру оболочек твэлов. Но они сказали NRC, что скорректированная температура была:

Универсальный предел составляет 2200°F. Просчет был неконсервативен как минимум на 313°F.

Безопасность по намерению

Где Джетро Бодин, когда он так нужен? В Беверли-Хиллз Джетро был деревенщиной, которая чаще всего говорила о важности шифрования. Это заняло одно из первых мест по чтению и письму (опередив их, если Джетро занялся алфавитным порядком).

Нередки неконсервативные ошибки при шифровании пиковой температуры оболочек твэлов.

Например, в декабре 1994 года владелец реактора Салемского энергоблока 1 в Нью-Джерси сообщил NRC о трех ошибках, которые в совокупности привели к тому, что пиковая температура оболочки твэла была занижена на 109°F. Но исправление этих ошибок привело к исправленной пиковой температуре оболочки твэла, равной 1660°F, что значительно ниже универсального предела безопасности.

Точно так же владелец атомной электростанции Окони недалеко от Сенеки, Южная Каролина, сообщил NRC в марте 2012 года об ошибке, из-за которой пиковая температура оболочки топлива была занижена на 225 ° F. Но и в этом случае исправление ошибки привело к исправленной пиковой температуре оболочки твэла, равной 1686°F, что значительно ниже универсального безопасного предела.

Это всего лишь два примера среди множества аналитических ошибок, которые после выявления и исправления уменьшили доступный запас до универсального предела безопасности 2200°F.

Ошибка Дэвиса-Бесса превысила лимит более чем на 310°F.

Какую санкцию NRC наложил на этого владельца завода за такую ​​вопиющую ошибку?

Если вы когда-либо платили ни копейки за просроченную библиотечную книгу, вы платили на пять центов больше, чем этот владелец за просчет ее безопасности.

Если вам когда-либо приходилось иметь родительскую подпись (и) на менее чем звездном табеле успеваемости, вы получали более суровые санкции, чем NRC, наложенные на этого владельца.

NRC не предпринял никаких действий против этого владельца за нарушение универсального предела безопасности более чем на 300 ° F.

По-видимому, для NRC, если вы посчитаете, что пиковая температура оболочки топливного бака составляет менее 2200 ° F, это хорошо. И если вы ошибочно подсчитали, что пиковая температура оболочки твэла меньше 2200°F, хотя на самом деле она намного выше, это тоже хорошо. Просто зашифруй Джетро. Не заморачивайтесь, чтобы сделать это правильно.

«Нет крови, нет фола» может работать в баскетбольных матчах.

Но является ли это прискорбным способом для NRC обеспечивать соблюдение правил безопасности? Это не принуждение, это принуждение. Американская общественность заслуживает гораздо большего от NRC.

UCS Катастрофа по замыслу/безопасность по намерению Серия сообщений в блогах предназначена для того, чтобы помочь читателям понять, как, казалось бы, несвязанный набор мелких проблем может объединиться, чтобы вызвать катастрофу, и как эффективная многоуровневая защита может уменьшить как количество ранее существовавших проблем, так и вероятность их объединения.