Kjølebasseng
Decay bassenger (også våt lagring , drivstoff basseng eller brennstofflagrings ) er vannfylte bassenger i kjernekraftverk , hvor de innledningsvis sterkt radioaktive brenselelementer forbrukt (brennes) i kjernereaktoren blir nedbrutt , dvs. for å redusere den gjenværende stråling aktivitet og temperatur ( restvarmen ) inntil de kan transporteres i flere år kan lagres og kjøles.
Forråtningsbassenger er vanligvis plassert i umiddelbar nærhet av reaktoren, siden drivstoffelementene må kjøles kontinuerlig under transport fra reaktorkjernen til forråtningsbassenget. Av hensyn til strålevern må drivstoffelementene hele tiden være omgitt av tilstrekkelig vann. Minste dekning med vann er ca. to meter.
Forfallsprosess
Drivstoffelementene kommer fra reaktoren til det brukte drivstoffet ved en temperatur på over 100 ° C på grunn av forfallsvarmen. Siden vannet som brukes som kjølevæske fungerer som moderator , må ytterligere nøytronabsorbatorer være tilstede i kjølebassenget for å unngå kritikk .
Under lagring forfaller de stort sett kortvarige radionuklidene som dannes under kjernefysisk fisjon i reaktoren . Den frigjorte energien avgis i form av varme til det omkringliggende vannet og spres via kjølekretser . Fenomenet med det såkalte Cherenkov-lyset kan ofte observeres her: en blålig glød som forårsakes når raske elektroner passerer gjennom vann. Under normale omstendigheter er vanntemperaturen i kjølebassenget mindre enn 50 ° C (under normal drift under 45 ° C). Dette vannet brukes, i det minste i nyere kjernekraftverk , for å øke effektiviteten til sekundærkretsen som forvannsforvarmer .
Drivstoffelementene forblir i det brukte drivstoffet til de er radioaktive, og den resulterende forfallsvarmen har redusert i en slik grad at de kan transporteres. Både dosehastigheten og varmeeffekten er begrensende her , da det er lovbestemte grenseverdier for den eksterne dosehastigheten og overflatetemperaturen til transportbeholderne (som CASTOR ). Etter at drivstoffstengene har dødd ut, plasseres de i midlertidige lagringsanlegg . Til dags dato er det ingen depoter .
Flytting av drivstoffsenhetene
For omlegging av (brukt) drivstoffelementer fra reaktoren, vil betongdekselet først av det biologiske skjoldet og i reaktorer der det brukte drivstoffet ikke er plassert i inneslutningen, åpnes lokket til inneslutningsbeholderen (eng. Inneslutning , oransje i ovenstående ordning, grafikk) og legg til side. Reaktortrykkbeholderen (RPV) fylles deretter opp til flensen og holdes trykkløs. Deretter løftes RPV-lokket på 40 til 100 tonn (gul kuppel over nr. 41 i diagrammet) oppover med kran (nr. 26 i illustrasjonen). Reaktorkjernen er derfor tilgjengelig ovenfra. Etter at RPV er åpnet, overføres transportbassenget, dvs. området over reaktortrykkbeholderen (gul), med vann til vannstanden er på samme nivå som forråtningsbassenget. Hvis dette er tilfelle, opprettes en forbindelse mellom RPV og kjølebassenget ved å fjerne lagringsbassengslusen. De sterkt utstrålende drivstoffelementene er tilstrekkelig skjermet av det store vanndekselet.
Drivstoffelementene kan løftes med drivstoffelementskiftemaskinen (en spesiell kran på en kjørebro over bassenget) gjennom oppbevaringsbassenglåsen i veggen til transportbassenget (som er tørr under normal drift) fra reaktorkassen og inn i det tilstøtende forfallsbassenget. Der lagres de deretter i et lagringsstativ (fig. Nr. 27).
Lagringsmengder
Av driftsmessige årsaker og av nødsituasjoner inkluderer kapasiteten minst en reaktorfylling av drivstoffelementer; lagringsstativ brukes til å skape kapasitet for ekstra lagringsmengder ( konvensjonell lagring ).
Ved hjelp av såkalt kompakt lagring utvides lagringskapasiteten igjen flere ganger ; installasjonen av absorberende materiale i lagringsstativene muliggjør en nærmere fordeling av drivstoffelementer.
På grunn av mangel på lagringssteder og kvalifiserte transportcontainere brukes forråtningsbassenger som midlertidige lagringsanlegg for brukte drivstoffelementer utover de operasjonelle lagringskravene til de respektive kraftverkene. De tyske forfallbassengene er i gjennomsnitt 83% fulle, det for Isar I-atomkraftverket til og med 91%.
lagringstid
G. Schmidt fra Öko-Institut i Darmstadt beskrev en periode på maksimalt fire år for såkalt våtlagring som egnet på grunn av de aktive kjøle- og rengjøringssystemene med energien som kreves for lagring; dette ble bekreftet av lederen for intern kommunikasjon ved Grohnde atomkraftverk .
I følge Michael Sailer , tidligere leder for den tyske reaktorsikkerhetskommisjonen , er drivstoffelementene i forfallbassengene til tyske atomkraftverk lagret i omtrent 5 år, i de fra det japanske atomkraftverket Fukushima-Daiichi i omtrent 15 år.
I fravær av egnede arkiver overskrides de fem årene som er fastsatt der også betydelig i USA.
Risiko
I etterkant av atomkatastrofen i Fukushima oppstod et forslag om å skille atomkraftverket fysisk fra atomkraftverket for å minimere risikoen.
I den for tiden (2011) mest avanserte verdensomspennende planleggingen av et mulig depot for atomavfall i Forsmark , Sverige , er et krav å måtte transportere brukte kjernefysiske stenger så lite som mulig.
Eksterne påvirkninger
Når det gjelder kjernekraftverk med interne kjølebassenger, er disse alltid plassert rett ved flomkammeret i reaktoren for å lette håndteringen av drivstoffsenhetene og dermed i reaktorbygningen. Beskyttelse mot ytre påvirkning avhenger derfor av konstruksjonen av reaktorbygningen, som i Tyskland for eksempel har tatt høyde for beskyttelse mot flyulykker siden midten av 1980-tallet. Når det gjelder trykkvannsreaktorer , er bassenget plassert inne i inneslutningen .
kjøling
I tilfelle lekkasje eller svikt i kjølesystemet, kan bassenget (delvis) tørke på grunn av lekkasje eller fordampning . I dette tilfellet kan drivstoffelementene som er lagret der varme opp for mye. Hvis det fremdeles er vann i bassenget, kan kledningsrørens zirkaloy reagere med vannet (dampen) i en eksoterm redoksreaksjon for å danne zirkoniumoksid og hydrogen ved ca. 800 ° C, og en eksplosiv oksyhydrogengassblanding kan dannes innen kort tid .
Hvis drivstoffstavene er helt drenert, kan de ta fyr, noe som resulterer i ødeleggelse av drivstoffelementene. Også i dette scenariet frigjøres radioaktivitet; I tillegg frigjøres de forskjellige radionuklidene som er tilstede i de brukte drivstoffelementene i atmosfæren (røykeffekten, se Tsjernobylkatastrofen ) med røyken som produseres . Den eneste mottiltaket er å fylle på kaldt vann i god tid for å holde vannstanden i bassenget høy nok til nødvendig avkjøling. Siden vannet ikke bare har en avkjølende effekt, men også fungerer som et skjold for ioniserende stråling av drivstoffsenhetene i bassenget, blir påfylling også vanskeligere på grunn av sterk ioniserende stråling hvis vannstanden er for lav. Det er også en risiko for at den ovennevnte vann-zirkaloyreaksjonen startes når drivstofftemperaturen er høy når vannet tilsettes.
I en studie utført som et resultat av nukleære katastrofe i Fukushima , den sveitsiske atomkontrollmyndighet, ENSI vurdert sikkerhetssituasjonen for kjøle alternativer for brenselelementet lagring , dvs. at forfallet bassenger , i Beznau I og II atomkraftverk og Leibstadt er Hochrhein som "mangelfull". Det ble beordret ettermonteringstiltak.
Lekkasjer
Ulykker kan også forekomme i kjølebassenger og radioaktivitet kan frigjøres, for eksempel via rennende kjølevann. I bassenget til det amerikanske kjernekraftverket Indian Point observeres det for eksempel for øyeblikket at mengder tritium , cesium og strontium som er under grenseverdiene når grunnvannet og føres bort derfra til Hudson River .
Hvis kjølevannet slipper relativt raskt ut på grunn av en større lekkasje, og hvis nødtiltak for å fylle på vannet, for eksempel ved hjelp av tankbrannbiler, ikke fungerer i tide, er det en risiko for en såkalt zirkoniumbrann hvis bassenget er veldig tomt . H. zirkoniumkledningsrørene til drivstoffelementene reagerer voldsomt med oksygen etter at de er oppvarmet. Nye eksperimenter med individuelle drivstoffstenger har vist at det etter en gjennomsnittlig tid etter fjerning fra reaktoren tar rundt 12 timer før tenningen oppstår. Imidlertid, hvis drivstoffaggregatene bare ble fjernet fra reaktoren for kort tid siden ( forfallsvarmen er enda høyere), kan denne gangen til tenningen forkortes betraktelig.
Hydrogendannelse
Under normal drift kan radiolys i nærheten av de lagrede drivstoffelementene dele vannet i hydrogen og oksygen . For at ingen store akkumuleringer av disse to gassene ( oksyhydrogen ) kan samles under taket på kjølebassenget, må luften trekkes kontinuerlig ut derfra, ellers kan det være fare for eksplosjon etter en stund .
Se også
weblenker
Individuelle bevis
- ↑ kjøledam i leksikonet Physics / Scientific American
- ^ Fort Calhoun kjernestasjon. Lagring av brukt drivstoff. Utilities Service Alliance (USA), åpnet 24. mars 2011 .
- ↑ Sikkerhetsregler for kjerneteknisk komité KTA 3303: Varmefjerningssystemer for drivstoffelementlagre av kjernekraftverk med lette vannreaktorer ( Memento 8. november 2011 i Internet Archive ), avsnitt 4.2.1.1
- ↑ Reactor trykktank dekselet ( Memento fra 26 oktober 2007 i Internet Archive )
- ↑ nux.ch, nux-nummer 4, september 1978: Saken med drivstoffelementene i bassenget ( Memento 21. januar 2005 i Internet Archive ) (18. mai 2011)
- ↑ wdr.de, monitor, 7. april 2011, Markus Schmidt, Jan C. Schmitt: Uten kontroll: De eksplosive internene til Fukushima ( Memento fra 10. april 2011 i Internet Archive ) (11. april 2011)
- ↑ dradio.de, Deutschlandfunk, Forschung Aktuell, 26. juli 2011, Julia Beißwenger: 200 meter i Castor: Akw Grohnde i Niedersachsen (31. juli 2011)
- ↑ Michael Sailer i podcastintervjuet 18. mars 2011 (fra 1:22:20), åpnet 25. mars 2011.
- Waste Vanligvis må avfall sitte i bassenger minst fem år før det flyttes til et fat eller permanent lagring, men mye av materialet i bassengene til amerikanske planter har blitt lagret der langt lenger enn det. online ( Memento of 28 April 2011 Webcite ) melding fra Associated Press 22. mars 2011, Fox News , åpnet 28. april 2011
- ↑ Etter slutten er det langt fra over . Av Wolfgang Kempkens, Wirtschaftswoche , 16. mars 2011.
- ↑ badische-zeitung.de, Lokales, Kreis Waldshut , 7. mai 2011, bz: Atomtilsyn utøver kritikk (7. mai 2011)
- ↑ Leksjoner Fukushima 11032011. Leksjoner og kontrollpunkter fra atomulykkene i Fukushima (PDF; 3,1 MB). ENSI- rapport 29. oktober 2011, s. 8.
- ↑ Ofte stilte spørsmål om Indian Point grunnvannslekkasje. Hva er nivåene av radioaktiv forurensning sett fra overvåkingsbrønnene? US Nuclear Regulatory Commission (NRC), åpnet 24. mars 2011 .
- ↑ ENSI : Erfarings- og forskningsrapport 2011 / "OECD SFP Project"