بخشی از مقاله
چكيده
بهبود عملکرد، کاهش هزینه و افزایش ایمنی از مهمترین اهدافی است که در سیر تحول انواع مختلف راکتورها و نیروگاههای هستهای دنبال میشود. راکتورهای آبجوشان نیز هفت مرحله از این تحولات عمده و اساسی را پشت سر گذاشتهاند و مرحله هشتم این فرآیند نیز در دست تحقیق و آزمایش قرار دارد. در سرتاسر این تحولات گرایش آشکاری به سمت سادهسازی و بهینه سازی، به ویژه در سیستم و محفظه راکتور، وجود دارد که به نظر میرسد ریشه بسیاری از مزایای راکتورهای آبجوشان پیشرفته، از جمله افزایش ایمنی، در همین سادهسازی وجود دارد. در مقاله پیش رو به بررسی ملاحظات ایمنی براساس سیر تحول این راکتورها پرداخته شده است و با توجه به اینکه راکتورهای آبجوشان پیشرفته آخرین نوع راکتورهای آبجوشان در حال بهرهبرداری میباشند، به صورت خاص مورد بررسی قرار گرفتهاند . در اینجا ملاحظات ایمنی بیشتر از جنبه کالبدی، سازه ساختمان راکتور و چیدمان نیروگاه مورد توجه قرار گرفته است.
واژگان کلیدی: نیروگاه آبجوشان، ایمنی، راکتور آبجوشان، محفظه راکتور، ساختمان راکتور
-1 مقدمه
نیروگاههای سوخت فسیلی سبب انتشار آلایندههای خطرناک و سمی در محیط زیست میشوند که این موضوع نگرانی های جدی و بحثهای زیادی را در مجامع بین المللی سبب شدهاست. از اینرو با توجه به افزایش خطرات و نگرانیها در مورد انتشار گازهای گلخانهای و عواقب ناشی از آن، نیروگاههای هستهای با بازدهی بالا و و عدم تولید گازهای گلخانهای مورد توجه قرار گرفت. اما مسئلهای که در نیروگاههای هستهای بسیار حائز اهمیت است، خطر انتشار مواد رادیواکتیو و پرتوزا به محیط می باشد که میتواند عواقب بسیار جدی را متوجه محیط زیست و انسان کند. از این رو ملاحظات ایمنی در نیروگاههای- هستهای بسیار حائز اهمیت است.
راکتورهای هستهای را از لحاظ خنککننده میتوان به راکتورهای خنک شده با آب، راکتورهای خنک شده با گاز، راکتورهای خنک شده با فلز مایع و راکتورهای نمک مذاب دستهبندی نمود - Le¼n، . - 2012 راکتورهای آبجوشان جز راکتورهای خنک شده با آب و از نوع آب سبک میباشند. راکتورهای آبجوشان بعد از راکتورهای آب تحت فشار دومین راکتورهای اتمی متداول در جهان هستند، که حدود 20 درصد از ظرفیت تولیدی تاسیسات هستهای جهان را به خود اختصاص دادهاست - GE Hitachi ، . - 2007 راکتورهای آبجوشان به صورت چرخه مستقیم هستند که بخار تولید شده در راکتور مستقیما وارد توربین میشود. به دلیل اینکه آب موجود در مدار اولیه در تماس مستقیم با مواد رادیواکتیو قرار دارد، برای جلوگیری از نشت مواد رادیواکتیو از طریق توربین و یا کندانسور نیاز به محافظت بیشتری است. از زمان راهاندازی و بهرهبرداری از اولین نوع نیروگاههای آبجوشان، سیستمها و اجزای آن، به منظور افزایش بازدهی و ایمنی و بهبود عملکرد، همواره مورد تغییر و تحول قرار گرفتهاند.
-2 پیشینه
اولین تجربه راکتور آبجوشان در آزمایشگاه ملی آروگونه1 در لندن در سال 1953 اتفاق افتاد و اولین راکتور آبجوشان آزمایشی - 2 - EBWR توسط همین آزمایشگاه در 1956 و در نزدیکی شیکاگو ساخته شد. توسعه تجاری راکتورهای آبجوشان توسط شرکت جنرال الکتریک - 3 - GE صورت پذیرفت و نمونه اولیه این نوع راکتورها در نزدیکی سن جوز4 کالیفرنیا ساخته شد و منجر به توسعه تجاری این راکتورها گردید - . - 2012 ,National Nuclear Laboratory اولین نیروگاه آبجوشان با مقیاس بزرگ نیز در 1960 در درسدن ساخته شد - GE Hitachi ، . - 2007 سیر تحول راکتورهای آبجوشان که از راکتور نوع اول - - BWR/1 شروع شد به راکتورهای سادهشده اقتصادی آبجوشان - ESBWR - 5 ختم میشود - جدول شماره . - 1 همانطور که در جدول مشخص است، نوع اخیر این راکتورها هنوز راهاندازی نشدهاست. راکتورهای آبجوشان پیشرفته - 6 - ABWR که در مرحله هفتم این سیر تحول جای دارد تنها راکتور نسل 3+ محسوب می شوند که در حال بهرهبرداری هستند.
راکتورهای آبجوشان
در سراسر تحول راکتور آبجوشان یک گرایش آشکار به سمت سادهسازی و بهینه سازی وجود دارد. این سادگی عمدتا در دو حوزه اتفاق افتاد: یکی سیستم راکتور و دیگری طراحی محفظه راکتور1 که در زیر به تشریح آنها پرداخته شدهاست.
-1-3 سیستم راکتور
اولین راکتورهای آبجوشان بسیار شبیه راکتورهای آب تحت فشار بودند و مدارهای اصلی و فرعی داشتند - WILKINS . - 1988, SEKO اولین این راکتورها با مقیاس بزرگ در 1960 در درسدن ساخته شد. درسدن یک راکتور آبجوشان حقیقی نبود و طراحی آن براساس چرخه دوتایی بخار بود، نه یک چرخه مستقیم که مشخصه راکتورهای آبجوشان است. بخار تولید شده در راکتور قبل از رفتن به سمت توربین به سمت یک مخزن استوانهای شکل بخار2 در بالا و یک مولد بخار ثانویه3 جریان مییابد - تصویر شماره . - 1 اولین حرکت در مسیر سادهسازی، حذف مخزن استوانهای شکل خارجی بخار با استفاده از دو راهکار فنی مبتکرانه: جداکننده و خشک کننده بخار داخلی - 1962، . - KRB اولین چرخه بزرگ و مستقیم راکتورهای آبجوشان - - Oyster Creek در میانه 1960 ظاهر شد و ویژگی آن حذف مولدهای بخار و استفاده از 5 مدار بازگردش خارجی میباشد. بعدها سیستم راکتور با استفاده از پمپهای جت داخلی سادهتر شد. این پمپها جریان بازگردش را تقویت کرده و لذا فقط دو حلقه بازگردش خارجی نیاز بود. این تغییر اولین بار در درسدن 2 ظاهر شد.
استفاده از پمپ داخلی راکتور در طراحی راکتورهای آبجوشان پیشرفته، این حرکت به سمت سادهسازی را به نتیجه دلخواه رساند. استفاده از پمپهایی که مستقیما به مخزن متصلند، پمپهای جت و سیستم بازگردش خارجی با همه پمپها، شیرها و لولهها را حذف کرد - GE Hitachi ، . - 2007 این ویژگی ریشه بسیاری از مزایای بهرهبرداری و ایمنی راکتورهای آبجوشان پیشرفته است. حذف پمپها و سیستمهای بازگردش خارجی علاوه بر افزایش بازدهی سیستم، احتمال نشت را کاهش میدهند و امکان مدیریت و کنترل بهتر شرایط را فراهم میکند. در عین حال این سیر تحول سبب سادهسازی و کوچکتر شدن سیستمها میگردد، که به تبع استفاده از سیستمهای کوچکتر حجم محفظه راکتور نیز کمتر میگردد و بدین ترتیب زمان ساخت، هزینه و مدت زمان بازگشت سرمایه کاهش یافته و در عین حال شرایط ایمنی مساعدتری از جمله به لحاظ لرزهای فراهم میگردد که در ادامه به آن پرداخته شدهاست.
