Monitoring stanu elektrowni jądrowej w przypadku ciężkich awarii

W nowoczesnych EJ dla zapewnienia operatorowi informacji o stanie reaktora w razie poważnej awarii prowadzi się monitorowanie ośmiu parametrów. Są to: poziom wody w wytwornicy pary (WP), ciśnienie w obiegu pierwotnym, temperatura rdzenia, poziom wody w obudowie bezpieczeństwa, natężenie promieniowania w elektrowni, ciśnienie i temperatura w obudowie bezpieczeństwa, koncentracja wodoru w atmosferze obudowy. Ponadto w procedurach awaryjnych wykorzystuje się poziom promieniowania w obudo-wie, ciśnienie w WP i poziom wody w zbiorniku reaktora.

Poziom wody w wytwornicy pary (WP). Pomiar ten wykorzystuje się do oceny odbioru ciepła od obiegu pierwotnego do wtórnego i do wykrycia możliwego zagrożenia uszkodzeniem rurek WP wskutek pełzania w wysokich temperaturach, a co za tym idzie – uwalniania produktów rozszczepienia przez uszkodzoną WP.

Poziom w WP można mierzyć czujnikami o wąskim lub szerokim zakresie pomia-rowym. Wąski zakres obejmuje poziomy wody od szczytu wiązki rurek wymiany ciepła do szczytu WP. Szeroki zakres obejmuje zakres od dna sitowego do szczytu WP. W obu przypadkach pomiar poziomu otrzymujemy, mierząc statyczne ciśnienie wody w WP przy pomocy dwóch czujników ciśnienia i porównując tę różnicę ciśnień z ciśnieniem wewnątrz obudowy. Względny błąd odczytu ocenia się na −30% do +20%. Błąd tego rzę-du nie ma wpływu na decyzje podejmowanie w toku zarządzania awaryjnego.

125

6. Monitorowanie bezpieczeństwa jądrowego

Ciśnienie w pierwotnym obiegu chłodzenia jest ważnym parametrem, szczególnie w początkowej fazie poważnej awarii. Na przykład: niskie ciśnienie wskazuje na awarię z rozerwaniem obiegu pierwotnego, a wysokie ciśnienie eliminuje możliwość dużego wycieku. Ponadto ciśnienie w obiegu pierwotnym ma decydujące znaczenie dla możli-wości dostarczenia wody do obiegu pierwotnego. Istnieje szereg metod pomiaru ciśnie-nia w obiegu pierwotnym.

Dla pomiaru ciśnienia w każdej gałęzi gorącej stosuje się przekaźniki szeroko za-kresowe, typowo ze skalą od 0 do 20 Mpa. Zakłada się, że warunki awaryjne nie wpły-ną znacząco na pomiary przekaźnikami ciśnienia. Jednakże przy wysokim ciśnieniu w obudowie pokazywane ciśnienie w obiegu pierwotnym będzie niższe od ciśnienia rzeczywistego. Błąd ten może mieć istotne znaczenie przy niskich ciśnieniach w obiegu pierwotnym.

Do pomiaru ciśnienia w obiegu pierwotnym stosuje się pomiary w stabilizatorze ciśnienia. Zakres pomiaru jest typowo ograniczony do 1116 MPa. Ciśnienie w stabili-zatorze mierzy się czujnikiem z rurką Bourdona włączonym do gałęzi odniesienia uży-wanych przez przekaźniki poziomu w stabilizatorze. Surowe warunki w obudowie nie wpływają znacząco na ten przekaźnik, ale przy nagrzaniu wnętrza obudowy odczyty ciśnienia mogą być zawyżone w stosunku do wartości rzeczywistych.

Ciśnienie w hydroakumulatorze i w kolektorze zbiorczym wtrysku bezpieczeństwa można wykorzystać do pomiaru ciśnienia w obiegu pierwotnym, jeżeli otwarte są odpo-wiednie zawory.

Wydatek wody z pomp UACR pozwala także ocenić ciśnienie w obiegu pierwot-nym po uwzględnieniu charakterystyki wydatku z pomp, który określony jest w funkcji ciśnienia podnoszenia. Taka ocena jest możliwa, jeżeli ciśnienie w obudowie bezpieczeń-stwa jest normalne, ale w razie poważnej awarii nie można na to liczyć.

Uwolnienia substancji radioaktywnych – promieniowanie w EJ. Detekcja uwol-nień produktów rozszczepienia jest ważna dla określenia zagrożeń zdrowia i bezpieczeń-stwa społeczeńbezpieczeń-stwa. Wykrywanie uwolnień produktów rozszczepienia jest silnie zależne od typu elektrowni i musi być prowadzone jako działanie zależne od EJ przy realizacji zarządzania awaryjnego. Do wykrycia uwolnień poza EJ może służyć monitor promie-niowania umieszczony w kominie wentylacyjnym, miernik promiepromie-niowania w przewo-dzie parowym lub miernik promieniowania uwolnień gazów promieniotwórczych w bu-dynku układów pomocniczych.

Ciśnienie w obudowie informuje o potencjalnym zagrożeniu dla całości obudowy ze względu na nadciśnienie lub podciśnienie. Może ono być także użyteczne dla określe-nia, czy jest w obudowie atmosfera obojętna ze względu na duży udział frakcji parowej. Koncentracja wodoru w atmosferze obudowy bezpieczeństwa. Pomiar stężenia wodoru jest ważny z punktu widzenia wykrywania potencjalnych zagrożeń dla integral-ności obudowy powodowanych spalaniem wodoru. Pożądany jest przyrząd z rejestracją ciągłą. Istnieją dwa zasadnicze typy pomiarów ciągłych: analizator gazu umieszczony

126

poza obudową (z liniami pobierania próbek z obudowy) i system czujników katalitycz-nych umieszczokatalitycz-nych wewnątrz obudowy.

Wewnątrz obudowy używa się czujnika z katalizatorem palladowym. Główną zaletą takiego czujnika jest mierzenie koncentracji wodoru bezpośrednio na miejscu, przez co unika się wad systemu z poborem próbek poza obudowę. Jednakże czujnik umieszczony jest wewnątrz obudowy i narażony na surowe warunki, jakie panują w razie poważnej awarii w obudowie. Nie jest pewne, czy będzie on w stanie przetrwać ciężką awarię bez uszkodzenia.

Temperatura w obudowie nie jest włączona w zestaw parametrów diagnostycznych w wytycznych postępowania w razie ciężkich awarii (Severe Accident Management

Guide-lines – SAMG), ale jest ona ważnym parametrem, na który trzeba zwracać uwagę w toku

awarii. Można wykorzystać ten pomiar do oceny potencjalnego zagrożenia przepustów w obudowie lub uszkodzenia aparatury pomiarowej w obudowie.

Temperatury w obudowie mierzy się termometrami oporowymi podobnymi do stosowanych do pomiarów temperatury w obiegu pierwotnym. Typowy zakres pomia-rów to 0 – 400°C. Czujniki temperatury w obudowie zwykle nie są traktowane jako przyrządy klasy bezpieczeństwa i dlatego nie uwzględnia się ich w scenariuszach zarzą-dzania awaryjnego.

Promieniowanie w obudowie. Pomiar promieniowania w obudowie podczas cięż-kiej awarii można wykorzystać do określenia potencjalnych uwolnień poza elektrownię w razie wietrzenia obudowy. Odczyt promieniowania w obudowie może być także wy-korzystany dla sprawdzenia stopnia uszkodzenia rdzenia i ewentualnie przemieszczenia rdzenia poza zbiornik reaktora, a także do zweryfikowania utraty szczelności w obiegu pierwotnym wskutek pęknięcia rury lub otwarcia zaworu.

Natężenie promieniowania w obudowie mierzy się czujnikami powierzchniowymi, które dają pomiar ogólny promieniowania. Chociaż główny wkład w natężenie promie-niowania dają gazy szlachetne, można odnaleźć trendy zmian promiepromie-niowania, które pomogą w opracowaniu strategii do zarządzania w stanach awaryjnych. Szczególnie użyteczny jest pomiar promieniowania na poziomie rdzenia poza zbiornikiem reaktora, ponieważ nagły wzrost tego promieniowania wskazuje na uszkodzenie rdzenia i prze-mieszczenie stopionego rdzenia wewnątrz zbiornika reaktora.

Poziom wody w zbiorniku reaktora wykazuje, czy rdzeń pokryty jest wodą i za-pewnia ocenę powodzenia pewnych strategii (np. wtrysku chłodziwa do zbiornika re-aktora).

Ciśnienie w WP. Informacja o ciśnieniu w WP jest ważna dla określenia możli-wości wtrysku wody do WP i stwierdzenia, czy grozi rozerwanie rurek WP wskutek pełzania. W praktyce dla określenia ciśnienia w WP mierzy się ciśnienie w przewodach parowych poza obudową bezpieczeństwa powyżej zaworów bezpieczeństwa i głównego zaworu odcinającego. Przyrządy są podobne do tych, które stosuje się w obiegu pierwot-nym. Typowy zakres pomiarowy to 0 do 9 MPa. Wobec tego, że przyrządy pomiarowe

127

6. Monitorowanie bezpieczeństwa jądrowego

znajdują się poza obudową bezpieczeństwa, nie są one narażone na uszkodzenie w razie ciężkiej awarii.