Стоп кадър

Цикъл на ядреното гориво.


(източник: TEPCO)

Радиоактивни материали в АЕЦ.

  • Заредени в реактора.
  • В басейни за отработено гориво. Fukushima-1 разполага с един общ (в отделна сграда), както и шест по-малки по капацитет басейни в сградите на блоковете.
  • В девет сухи контейнера.

Заредени в реактора.

(източник: TEPCO)

Нормално реакторът е пълен с дестилирана вода.

Морската вода, с която реакторите се обливат от няколко дни има корозиращ ефект върху стоманената обвивка на контейнера. Трябва да се отбележи, че този ефект е бавен, от порядъка на седмици и месеци. Със сигурност, обаче, в реактора се натрупва сол – ако се допусне спичането ú в изолираща кора около циркониевите пръти, охлаждането им съществено ще се затрудни и meltdown става най-вероятния сценарии.

Когато след meltdown стопената активна зона (corium) пробие металната обвивка, радиоактивният материал попада на последната външна (бетонна) бариера. Скоростта на проникване през бетона при максимално тежки (сухи) условия е милиметри в минута, с отделяне на газове, които ако не се вентилират биха довели до пробиви.

Ако се доставя вода за охлаждане на стопилката (corium) тази скорост пада до 5÷7% от първоначалната, като отделянето на газове също се подтиска.

(източник: MIT NSE)

Разпределение на отработеното гориво.

60% се съхранява в общия басейн.
34% са разпределени в по блоковете.
6% се съхраняват в сухи контейнери.
Има още

Време

Развитието към развръзка във Fukushima-1 (сравнена с христоматийния най-тежък инцидент) става мудно, някак в каданс.

Японската NISA бавно вдига оценката се за сериозността на инцидента. Днес му присвои 5 степен INES. Другаде реагират по-бързо или по-рязко:

  • Оценката на френския регулатор ASN стана 6 степен още щом започна поливането на реакторите с морска вода. Французите го интерпретираха като проява на паника и отписаха целия комплекс.
  • Американците не бързаха, но вече и те имат мнение – 6÷7 степен.

Национални особености, може би.

Интересно, какво означава, че има време? Или че няма?

Според David Deutsch историята на физиката е история на отмъкването на теми от философията…


юли, 2006

Като координата времето има смисъл само в свят с пределна скорост на разпространение на информацията. Ако тази скорост е безкрайна, не би съществувала причинна връзка между събитията – за различно движещи се наблюдатели събитията биха се случвали в различна последователност. Реалността би била крехка до невъзможност.

Нормално нещата стават. Има още

Контекст

АЕЦ в Япония (източник: NEI)

Състояние на другите АЕЦ в района след земетресението (източник: JAIF)

Fukushima Daini Nuclear Power Station

Operation Status at the earthquake occurred
In Service -> Automatic Shutdown
Status: All the units are in cold shutdown

Unit-1, 2, 3 & 4, which were in full operation when the earthquake occurred, all shutdown automatically. External power supply was available after the quake. While injecting water into the reactor pressure vessel using make-up water system, TEPCO recovered the core cooling function and made the unit into cold shutdown state one by one. Latest Monitor Indication: 15.9 μSv/h at 12:00, Mar. 17 at NPS border. Evacuation Area: 10km from NPS

Onagawa Nuclear Power Station

Operation Status at the earthquake occurred
In Service -> Automatic Shutdown
Status: All the units are in cold shutdown

Unit-1, 2 & 3 all shutdown automatically when the earthquake occurred. Unit-2 & 3 were then led into cold shutdown state. Unit-2, which had just started operation after planned outage, got into cold shutdown immediately.

Tokai Daini

Operation Status at the earthquake occurred
In Service -> Automatic Shutdown
Status: In cold shutdown

Tokai Daini NPP, which was in full operation when the earthquake occurred, shutdown automatically. Core cooling function was gotten into service after external power supply wasrecovered on Mar. 13. Има още

Япония в светлината на слънцето

В идните дни ще разберем как ще приключи трагедията на Fukushima-1. Тогава ще знаем и къде се вмества в скалата между най-надеждния случай и най-голямата технологична катастрофа.

Сега само ще разгледаме тези две гранични точки.

Пример за ядрен реактор, работещ устойчиво и безаварийно в статистически дълъг период от време е Слънцето.

credits: NASA

За оценка на енергийната мощност ще споменем, че всяка секунда Слънцето губи стотина хиляди тона от масата си под формата на енергия, която излъчва. За сравнение колко губи от теглото си един от нашите реактори? Не съм смятал точно, но краткия отговор е николко. По-подробно: почти николко.

Конструктивни особености:

  • Разположено е на безопасно разстояние от потребителите в пустинна област.
  • Не се нуждае от текуща поддръжка. Това е вярно поне последните няколко милиарда години.

Най-голямата технологична катастрофа: Чернобил
В резултат на взрива на атомен реактор през 1986 г. в Чернобил са изхвърлени 25÷100% от 190 тона ядрено гориво в атмосферата. Точното количество не е известно, оценката 25% е според официалния доклад. От друга страна около взривения блок не е наблюдавано мощно толинно излъчване, което би се очаквало при meltdown. Когато преди десетина години пуснаха камера да заснеме положението под саркофага, се видяха различни боклуци, но не и реактор – така че мнозина смятат, че всичките 190 тона са излетели във въздуха.

Причина за инцидента е провеждането на глупав и безотговорен експеримент, в който обект за регулиране представляват главните циркулационни помпи на реактора, а регулиращ орган самия реактор. В този контур и с невъоръжено око се забелязва положителната обратна връзка. Безумността на постановката, съчетана с особености в дизайна на реактора (неприятни особености) предопределят много бързото протичане на събитията – там всичко приключва за минути.

Средният човечец си представя положителните обратни връзки (ПОВ) като нещо много хубаво. „Колкото повече, толкова повече!” – пеят в хор с Мечо Пух жизнерадостните Има още

Fukushima Dai-ichi. Година по-късно.

Как ще бъде анализирана трагедията по-късно?

Системни предпоставки на реализиращият се катастрофален сценарий.

Разположение на компекса Fukushima-1.

Технологичните единици са разположени изключително нагъсто. От гледна точка на инсталираната мощност комплексът е огромен, географски не е.
Първите четири блока са разположени на една линия в непосредствена близост до брега. Петият е зад тях, шестият, също отзад, е най-отдалечен от брега.

Близостта на блоковете е източник на потенциален проблем за цялата централа при сериозен инцидент с изтичане на радиоактивност. В случай на високи нива на радиоактивност необходимостта от евакуиране на персонала би оголила всички реактори, създавайки възможност проблемите да ескалират дори на места, оценявани като сравнително стабилни.

Енергозависимост

Комплексът е твърде голям консуматор на електроенергия. Наличието на адекватно захранване е критично за поддържане на управляемост. Загубата на захранване автоматично го извежда в неуправляем режим.

Единствено резервният дизелов генератор на шести блок (разположен най-навътре спрямо брега) остава напълно функциониращ източник на електроенергия в цялата централа след нахлуването на цунамито.

На практика се реализира възможността комплексът да остане без сигурен и достатъчен източник на електрозахранване поне шест дни (очаква се по-късно днес да бъде възстановена връзката с енергийната система). Това вероятно е възможно най-късият срок, като се имат предвид разрушенията в района и мащабите на линията, която се нуждае от възстановяване.

В същото време BWR (GE) реакторите имат съществено по-къс (не повече от час) оперативен запас от време, в който могат да издържат изключване на циркулационните помпи след аварийно спиране. В Mark I дизайн на блока реакторът и SFP са твърде близо един до друг.

Управление

Централизираното управление на комплекса дава възможност на мениджмънта да прехвърля ресурси към горещите точки. Това, обаче, може да се превърне и в недостатък в случай на непрецизирано решение.

След земетресението проблеми в басейните за отработено гориво на реактор 2, провокират мениджмента да насочи всички налични ресурси натам, в резултат реактори 1 и 3 не са изведени чисто от работен режим. Последващите събития (цунами) ще задълбочат проблемите навсякъде в комплекса, предизвиквайки каскадна деградация на управляемостта, за излизане от която ресурси вече няма.

Meltdown

Какво за бога правят там?
Шест киломертова евакуационна зона около Fukushima II Dai-ni? (май е някаква глупост, съобщението беше свалено към 20.30 часа.)

Впрочем полезните ходове около реакторите в Fukushima I Dai-ichi май се изчерпаха с увеличаването на нивата на радиация вътре в централата.

  • Персоналът е сведен до минимум.
  • Горивото в първите два реактора е почти напълно стопено или върви натам (70% и 33% според оценките на оператора), което очевидно ги поставя извън контрол.

However, during our only operating experience with a partially melted and subsequently cooled core, Three Mile Island, the fuel mass was fully contained by the reactor vessel, resulting in minimal radiation release to the public.

източник: MIT NSE

Обвивките на 2 и 3 реактор, обаче са загубили цялост, да го кажем така. А и ефективно охлаждане на четири залепени един до друг разрушени реактори в условията на опустошена околност не е много реалистично. Така че горното май не е в сила.


Проблемна е ситуацията в блокове 4, 5 и 6 – температурата в басейните за отработено гориво там се покачва. Независимо, че охлаждането на практически студено (каквото беше преди два дни) гориво при атмосферно налягане е относително по-лесно за реализация, положението е тревожно заради невъзможността да се поддържа персонал на станцията, разрушенията наоколо…

Fukushima Dai-ichi

снимка: REUTERS

Обезсърчен съм.
Fukushima-1 постепенно се разпада – ден след ден от земетресението насам.

Какво е Fukushima-1?

Електроцентралата Fukushima-1 има шест реактора, три от които (първите три) работещи в момента на силното земетресение.

Атомният реактор е всъщност една много ефективна горивна камера, той произвежда топлина, нищо друго. Докато работи, тази топлина се транспортира извън него, към парна турбина и така се охлажда. Когато е изключен, сработва друг контур за охлаждане, задвижван от отделен комплект помпи.

Най-гадното развитие на аварийна ситуация на атомен реактор е загубата на охлаждане. При такъв сценарий е възможно разтопяване на горивото и разтичането му в локва на дъното, а това означава разрушаване и пълна загуба на управляемост. За избягване на такова развитие е предвидена дълбоко ешалонирана система от независими контури и системи за отнемане на остатъчната толина от ядрото на реактора. Всички те постепенно деградират в дните след труса и неочаквано голямото цунами.

Къде се намира?

Чудесна островна държава, с много симпатични, странни, дружелюбни и трудолюбиви хора. Живеят в небостръгачи и правят електричество в атомни централи, а родината им е пословична земетръсна зона, цунами е тяхна дума.

Какво се случи?

Трусът не причинява сериозни конструкционни увреждания в станцията, но разрушава преносните линии свързващи я с енергийната система. Аварийните защити изключват работещите реактори и целият комплекс, който вече не произвежда електричество,  се оказва обезточен и отвън.  Но реакторите са голям консуматор на електроенергия – след изключване, в продължение на доста време намиращото се в реактора гориво продължава да генерира топлина (започва от няколко процента от номиналната мощност, като постепенно намалява, за да достигне 0.2% след година). За захранване на охлаждащите циркулационни помпи при липса на външни източници са предвидени аварийни дизелови генератори – те успяват да прорабоят един час, докато цунамито не нахлува в станцията и не разрушава агрегатите и отчасти свързаните с тях помпи. Все пак охлаждането е възстановено с помощта на последния резерв – аварийни акумулатори, които могат да осигурят необходимата енергия за работа на помпите в продължение на около осем часа.

Районът е разрушен от трусовете и допълнително пометен от цунамито. Осем часа се оказват недостатъчни за установяване на нови генериращи мощности.

Това, което следва е агония. Температурата в реакторите постепенно се повишава и съответно охлаждащата вода се превръща в Има още