elektrownia w czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj jan składzień, adam fic, ireneusz szczygieł
DESCRIPTION
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj Jan Składzień, Adam Fic, Ireneusz Szczygieł. substraty. produkty. + około 200 MeV energii (utlenienie C – 5 eV). Reakcja rozszczepienia. 07.12.1938 – rozszczepienie jąder uranu (Otto Hahn, Fritz Strassman). Neutrony rozszczepieniowe - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Elektrownia w Czarnobylu26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Jan Składzień, Adam Fic, Ireneusz Szczygieł
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Reakcja rozszczepienia
07.12.1938 – rozszczepienie jąder uranu (Otto Hahn, Fritz Strassman)
substraty produkty
+ około 200 MeV energii(utlenienie C – 5 eV)
Neutrony rozszczepieniowe
prędkie, średnio 2 MeV
natychmiastowe+ opóźnione, około 0.67 %
Spowalnianie reaktory termiczne do E < 1 eV
Moderatory: H2O, D2O, C,
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Reakcja łańcuchowa w reaktorze
produkcja – destrukcja neutronów (pochłanianie + ucieczka) ≥ 0
Reaktywność
produkcjadestrukcjaprodukcja
0
0
0
r. nadkrytyczny
r. krytyczny
r. podkrytyczny
Regulacja reaktywnościCel: regulacja mocy, awaryjne wyłączaniekompensacja zmian reaktywności (temperatura, gęstość moderatora, zmiany składu, ksenon po wyłączeniu i obniżeniu poziomu mocy)
Pochłaniacze w rdzeniu - pręty !
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Z dziejów energetyki jądrowej
02.12.1942 – uruchomienie na 28 min. pierwszego reaktora jądrowego (Uniwersytet w Chicago, godz. 1525)
20.12.1951 – reaktor EBR-1 w Idaho Falls o godz. 1323 posłużył do wytworzenia 200 W energii elektrycznej
27.06.1954 – uruchomienie w Obnińsku (ZSRR) pierwszego jądrowego bloku energetycznego o mocy 5 MW i sprawności 17 %
17.07.1955 – reaktor Borax-III służy do zasilania w energię elektryczną miasteczka Arco (1200 mieszkańców)
17.10.1956 – uruchomienie w Calder Hall pierwszej na świecie komercyjnej elektrowni jądrowej
28.03.1979 – awaria w elektrowni TMI, Harrisburg, USA
25.04.1986, 1:06 – początek zdarzeń, które doprowadziły do katastrofy w Czarnobylu, ZSRR (Ukraina), 26.04. 1986, 1:23:49.
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Problemy i zagrożenia w energetyce jądrowej
Zagrożenie fikcyjne: wybuch typu jądrowego
Sposoby podtrzymywania łańcuchowej reakcji rozszczepieniowej:
- za pomocą neutronów rozszczepieniowych prędkich (wybuch jądrowy)
- za pomocą neutronów termicznych natychmiastowych (Czarnobyl)
- za pomocą neutronów termicznych natychmiastowych i opóźnionych
Rzeczywiste problemy energetyki jądrowej
- możliwość uwolnienia do otoczenia substancji radioaktywnych
- występowanie zagrożeń wywołanych mocą powyłączeniową
- zagrożenia wynikające z tworzenia się wolnego wodoru
- konieczność odpowiedniego składowania wypalonego paliwa
- większa skala cieplnego „skażenia środowiska”
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Zapobieganie uwalnianiu do otoczenia silnie radioaktywnych substancji zawartych w wypalonym paliwie
Bariery chroniące środowisko przed izotopami radioaktywnymi powstałymi w efekcie zachodzenia reakcji łańcuchowej rozszczepienia:
- substancja paliwowa (zwykle UO2)
- koszulki (osłona) paliwa jądrowego
- ściany elementów obiegu pierwotnego (reaktorowego)
- budynek reaktorowy (tzw. containment)
Uwaga: ochrona środowiska przed uwolnieniem do niego silnie promieniotwórczych izotopów powstałych podczas pracy reaktora jest w praktyce zawsze związana z problemem przeciwdziałania możliwym niszczącym skutkom istnienia mocy powyłączeniowej
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
EJ
Czarnobyl
Lokalizacja Czarnobyla na mapie depozycji cezu-137
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
EJ
Czarnobyl
EJ Czarnobyl i okolice
Prypeć
Sławutycz
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Elektrownia w Czarnobylu
reaktor numer 1 – zamknięty w 1996 roku, był najstarszy. W latach 80. doszło tam do drobnego wypadku i ulotnienia się nieznacznych skażeń z kilku uszkodzonych jednostek paliwowych. Reaktor został naprawiony i uruchomiony ponownie.reaktor numer 2 – zamknięty w roku 1991 na skutek pożaru turbiny prądotwórczej.reaktor numer 3 – zamknięty w roku 2000.reaktor numer 4 – 26 kwietnia 1986 roku doszło w nim do wybuchu o charakterze chemicznym, obecnie trwa renowacja betonowego sarkofagu, kryjącego szczątki reaktora.
4 bloki LWGR-1000 (RBMK-1000)
+ dwa bloki w budowie
Dwa bloki w przerwanej budowie
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Blok RBMK-1000
1000 MWe3200 MWt
Konstrukcja kanałowaJeden obieg Chłodziwo – H2OPara nasycona, 6.86 MPa
Rdzeń:Moderator – grafit7∙11.8 m
180 t paliwawzbogacenie 1.8 %
1661 kanałów paliwowych
221 kanałów na pręty pochłaniające
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Hala reaktora RBMK
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Kanały paliwowe i na pręty pochłaniające oraz rozerwana kaseta paliwowa
1661 kanałów paliwowych221 kanałów na pręty pochłaniające
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Model bloku przed i po wybuchu
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
o Eksperyment podczas planowanego wyłączania reaktora. Badanie regulatora napięcia generatora pracującego na wybiegu turbiny,
dopływ pary do turbiny odcięty, reaktor pracuje z mocą powyżej 640 (20%) MWt,
pracuje większość pomp, cel – chwilowe zapewnianie zasilania potrzeb własnych w stanach awaryjnych.
o Reaktor ma dodatni mocowy (efekt parowy) współczynnik reaktywności przy niskich poziomach mocy (< 640 MWt), pracuje wówczas niestabilnie – instrukcja zabrania eksploatacji reaktora przy w.w. poziomie mocy.
o Bardzo duży rdzeń wymagający regulacji reaktywności lokalnie,
układ sterowania bardzo skomplikowany, pręty poruszające się wolno,
instrukcja – nie zaleca się eksploatacji reaktora z mniej niż 26 grupami prętów pochłaniających ulokowanych w strefie wysokiej ich efektywności (1/3 – 2/3 głebokości), reaktor powinien być bezwględnie wyłączony, gdy jest ich mniej niż 15.
Okoliczności i przyczyny zaistnienia katastrofy
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
o Wadliwe rozwiązanie konstrukcji prętów pochłaniających. Pręty pochłaniające wprowadzane do rdzenie w pierwszej fazie powodują
przejściowy wzrost reaktywności – ich końcówki wykonane są z grafitu.
o Ogromna ilość grafitu w rdzeniu – groźba jego zapalenia w podwyższonych temperaturach w obecności powietrza.
o Brak obudowy bezpieczeństwa - w tym przypadku bez znaczenia
Okoliczności i przyczyny zaistnienia katastrofy
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
25 kwietnia 1986 rok:
01:06 w nocy – rozpoczęcie zmniejszania mocy reaktora, który pracował wówczas z mocą cieplnej 3200 MWt.
`
13:05 – odłączenie turbogeneratora numer 7, przy mocy cieplnej reaktora 1600 MWt.
14:00 – polecenie dyspozycji mocy wstrzymania procedury wyłączania reaktora i pracy bloku z jedną turbiną – spadek zapasu reaktywności na skutek efektu ksenonowego jest kompensowany poprzez wysuwanie z rdzenia prętów pochłaniających.
14:00 – Odcięcie układu chłodzenia awaryjnego – przewidziane procedurą realizacji eksperymentu – nie miało to znaczenia.
23:10 – zgoda dyspozycji mocy na wyłączenie reaktora – dalsze obniżanie mocy.
Chronologia zdarzeń
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
26 kwietnia 1986 rok:
00:00 – zmiana obsługi.
00:28 – efekt ksenonowy, moc cieplna spada z 500 do 30 MWt - wysuwanie z rdzenia kolejnych prętów umożliwia podniesienie mocy do 200 MWt około 1:00.
01:15 – reaktor pracuje niestabilnie, pojawiają się sygnały ostrzegawcze, blokada przez operatorów sygnałów z separatora do układu awaryjnego wyłączania reaktora, by nie spowodowały one wyłączenia reaktora.
01:23:04 – rozpoczęcie eksperymentu – odcięcie dopływu pary do turbiny, moc 200 MWt, w rdzeniu 8 grup prętów pochłaniających, włączone dodatkowe pompy.
01:23:21 – osiągnięcie stanu z dodatnim współczynnikiem parowym reaktywności – szybki wzrost mocy.
01:23:35 – niekontrolowany wzrost zawartości pary.
01:23:40 – zrzut prętów awaryjnych – przyśpieszenie wzrostu mocy.
01:23:48 – wybuch parowy (moc wyższa ponad 400 razy od znamionowej), a następnie wodoru – pożar.
05:00 - opanowanie pożaru zagrażającego sąsiednim blokom
Chronologia zdarzeń
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Przebieg parametrów przed wybuchem
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Planowany sarkofag
Elektrownia w Czarnobylu 26 kwietnia 1986 i dzisiaj
Zdjęcia z wyjazdu, październik 2009