MirZnaet.ru

Лучшее из переведенного

Causes and countermeasures: The accident at TEPCO's Fukishima Nuclear Power Stations (Chapter 5) просмотров: 1545

5  Герметичные системы


 


Влияние на потерю функционирования герметичных систем



  • Предположительно, утечка радиоактивного материала возникла тогда, когда увеличилось давление в первичной гермооболочке реактора до того, как заработала вентиляция, так как радиоактивная доза увеличивалась после роста давления в первичной гермооболочке реактора модуля 1. Возможным местонахождением утечек являлись верхний фланец, проходки герметичных оболочек и/или люки доступа к оборудованию.

  • Весьма вероятно, что утечки были вызваны из-за старения органических герметизирующих материалов в результате высоких температур под действием термического излучения непосредственно из корпуса высокого давления.

  • При работе вентиляции резервные системы газоочистки не были изолированы надлежащим образом, тем самым водород поступал обратно в реакторное здание (в частности, Модуль 4).


Результаты измерения дозы излучения (при проведении измерений на каждом этаже (Модуль 2 Реакторного здания)



  • Величина утечки из верхней части первичной гермооболочки реактора должна преобладать, так как на 5-м этаже доза излучения составляла несколько сот мЗв/ч, в то время, как на других этажах она составляла несколько десятков мЗв/ч.


–       1-й этаж Модуля 2 реакторного здания;


–       2-й этаж Модуля 2 реакторного здания;


–       5-й этаж Модуля 2 реакторного здания;


Единица измерения: мЗв/ч.


(Источник: Материалы, опубликованные компанией Tokyo Electric Power., Co, Inc.)


(Примечание: что касается результатов измерений, различий между внутренними радиоактивными загрязнениями труб и тому подобное и поверхностным загрязнением стен не производится.)


Результаты измерения дозы излучения (место: проходки первичной оболочки реактора, люк)



  • Имеется несколько мест, где отмечалось местное увеличение дозы излучения.


–       1-й этаж Модуля 2 реакторного здания;


–       1-й этаж Модуля 3 реакторного здания.


(На чертеже (прим. перев.): Область с высокой мощностью дозы излучения (проходки первичной гермооболочки реактора); область с высокой мощностью дозы излучения (люк доступа к оборудованию)).


Места возможной утечки (на примере реактора типа Марк-I):



  1. верхний люк;

  2. верхний фланец;

  3. проходки трубопроводов;

  4. гермошлюз для персонала;

  5. отдельный люк доступа;

  6. проходка электрических коммуникаций;

  7. люк доступа к агрегату.


Источник - пример устройства электростанции Онагава компании Тохоку Электрик Пауэр Co., Inc (фотография верхнего фланца предоставлена компанией Токио Электрик Пауэр Co., Inc).


Возможность повреждения герметичной оболочки вследствие чрезмерного давления и/или перегрева (повреждение, вызванное высокими температурами)



  • Эксперименты показали, что утечки могли возникнуть через изолирующие материалы проходок электрических коммуникаций и фланцевые уплотнения даже при давлениях 0.4..1 МПа при нагреве свыше 250°C.

  • Путём моделирования с помощью кода MELCOR установлено, что температура первичной оболочки реактора была выше 500°C в Модуле 1, около 280°C в Модуле 2 и свыше 400°C в модуле 3.

  • В соответствии с экспериментами, проведёнными Японской организацией по ядерной безопасности, установлено, что скорость утечки может достигать 100 %/день при давлении в герметичной конструкции 0.2 МПа, если учитывать только старение уплотнения верхнего фланца, что согласуется с ситуацией обширного выброса пара в результате происшествия.


Пример результатов испытаний (модуль низкого напряжения)


 


На чертеже (прим. перев.):


–       TIA-5 (впуск газа);


–       TIA-6 (выпуск газа);


–       Камера нагрева;


–       Испытательный образец;


–       Первичное уплотнение (эпоксидная смола);


–       Вторичное уплотнение (эпоксидная смола).


(На графике (прим. перев.): Утечка возникла через 32 часа при температуре около 300°C.


 


(На графике (прим. перев.): Утечка возникла через 36 часов при температуре около 300°C.


Определение скорости утечки в верхнем фланцевом уплотнении вследствие старения под влиянием перегрева.


(Источник - материалы организации JNES)


Изучение путей утечки с использованием анализа поведения водорода



  • Весьма вероятно, что утечки возникли в верхнем фланцевом соединении, так как взрыв произошел на верхнем этаже (пятый этаж) Модуля 1.

  • Сброшенный на пятый этаж реакторного здания водород накапливался преимущественно на пятом этаже. (Плотность водорода составила около 20% в случае выброса его в количестве 400 кг).


(Названия графиков: – прим. перев.)


–       Поведение водорода в предположении, что сброшено 400 кг с поверхности пола верхнего этажа реакторного здания (поле течения)


(На графике: - прим. перев.) Выброс на верхний этаж реакторного здания.


–       Значения плотности водорода в реакторном здании в предположении, что водород выбрасывался 4 часа со скоростью 100 кг/ч.


(Обозначения осей – прим. перев.)


Ось Х: фактическая продолжительность (ч);


Ось Y: средняя мольная доля водорода.


Изучение путей утечки с использованием анализа поведения водорода (продолжение)



  • Для Модуля 3 результаты анализа взрыва и реальных повреждений показывают возможность утечки водорода через люки и/или проходки на первый этаж реакторного здания.


Если предположить, что произошла утечка 1000 кг водорода H2 из первичной гермооболочки реактора на первый этаж реакторного здания, то анализы  показывают, что повреждения возникли не только в верхней части реакторного здания, но также в других частях, включая окружающие здания (анализ проведён с использованием AUTODIN).


Третий этаж Модуля 3 реакторного здания и верхняя часть двухэтажного здания рядом с реакторным зданием также были повреждены.


Возможность противотока в реакторное здание через вентиляционные каналы первичной оболочки реактора (Модули 1-4)



  • Для того, чтобы изолировать резервную систему газоочистки от вентиляционных каналов первичной гермооболочки реактора, выпускные затворы должны быть закрыты в соответствии с правилами эксплуатации. Но выпускные затворы не были изолированы. Считалось, что внутренняя часть модуля 4 также не была изолирована.

  • Из-за задвижки на выпускном затворе модулей 1-3, которая закрывается при потере питания, считалось, что поток в реакторное здание в этих модулях менее вероятен, чем в модуле 4. Что касается модуля 3, не наблюдалось значительного противотока в одном направлении в здание, но также трудно отрицать отсутствие противотока как такового.


Возможность противотока в реакторное здание через вентиляционные каналы первичной гермооболочки реактора (модуль 3 - модуль 4).



  • Когда водород, образовавшийся в модуле 3, протекает обратно в резервную систему газоочистки модуля 4, он будет выбрасываться в модуль 4 реакторного здания через систему вентиляции здания.

  • Пол и потолок 4-го этажа модуля 4 были деформированы в направлении распространения.Так как загрязнение модуля 4 в здании ниже, чем в модулях 1-3, то предполагается, что произошел взрыв из-за скопления водорода, который поступал в здание через фильтр, в то время, как взрывы в модулях 1 и 3 были вызваны утечками водорода преимущественно из первичной гермооболочки реактора.


(Название рисунка: - прим. перев.) Направление протекания через вентиляционные каналы герметичной конструкции из модуля 3 в модуль 4.


Источник: Добавлено к материалам "Влияние землетрясения Тохоку 2011 года, возникшего вдали от побережья Тихого океана, на ядерные реакторные установки на атомной электростанции Фукусима Даичи (9 сент. 2011 г., с изменениями от 28 сент. 2011г., Токио Электрик Пауэр, Co, Inc).


Меры по борьбе с возможными последствиями аварий для герметичных конструкций



  • Мера 18: Установить различные системы охлаждения первичной гермооболочки реактора


Пример:


Убедиться в том, что имеется дополнительная теплоотводящая функция при использовании распылителя первичной гермооболочки реактора (которая также может удалять радиоактивные вещеста из гермооболочки) без питания по сети переменного тока, отвода остаточного тепла, а также расширение функции охлаждения герметичной оболочки, например охлаждение воздухом.



  • Мера 19: Предотвращение повреждения верхнего фланца первичной гермооболочки реактора вследствие перегрева


Пример:


Контроль охлаждения снаружи верхней части



  • Мера 20: Надежно осуществлять процесс ввода низкого давления


Пример:


Действовать в соответствии с руководством по аварийному реагированию при полной потере питания.



  • Мера 21: Улучшить маневренность систем вентиляции


Пример:


Установить компрессорную батарею и/или оборудование для ручного открытия клапана;


Проведение испытаний обходного трубопровода с помощью клапана разрывной мембраны.



  • Мера 22: Снизить влияние радиоактивного загрязнения, вызванного системой вентиляции


Пример:


Установить оборудование для удаления радиоактивных веществ (фильтрующее оборудование) в вентиляционную систему



  • Мера 23: Проверка автономной работы вентиляционной системы.


Пример:


Изолировать вентиляционные трубопроводы от резервной системы газоочистки;


Запретить соединение вентиляционных систем между Модулями



  • Мера 24: Предотвращение взрыва водорода (контроль концентрации газа и соответствующего устройства выпуска газа)


Пример:


Управление спуском газа и установка датчика концентрации водорода.

- 0 +    дата: 9 сентября 2014

   Загружено переводчиком: Лобанов Андрей Юрьевич Биржа переводов 01
   Язык оригинала: английский    Источник: http://www.tepco.co.jp/en/press/corp-com/release/betu12_e/images/120620e0104.pdf