Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Paksi Atomerőmű III. az atomerőmű biztonsága

2013/4. lapszám | Dr. Czibolya László |  6570 |

Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az atomerőmű biztonságát mind tervezési megoldások, mind üzemeltetési előírások garantálják. A nukleáris biztonságnak három fontos eleme van. Először, minden körülmények biztosítani kell, hogy bármilyen rendellenesség esetén a reaktorban a nukleáris láncreakció leálljon. Másodszor, a leállított láncreakció mellett is gondoskodni a fűtőelemek tartós hűtéséről. Harmadszor, meg kell akadályozni, hogy a megengedettnél több radioaktív anyag kerüljön a környezetbe.

Üzemzavar esetén a neutronelnyelő anyagot tartalmazó biztonságvédelmi és szabályozó rudak automatikusan beesnek a reaktor aktív zónájába, és a láncreakciót 12-13 másodperc alatt leállítják. A reaktorban a maghasadás megszűnése után is jelentős hő fejlődik a hasadványok radioaktív bomlása következtében, amely kezdetben a teljesítmény 7%-át is elérheti. Ugyan a hőfejlődés gyorsan csökken, és egy nap múlva az értéke 1%, 5 nap elteltével pedig csak 0,5%, azonban ennyi hő elegendő lehet a fűtőanyagburkolatok sérüléséhez és a radioaktív anyagok kikerüléséhez, ezért a reaktor hűtéséről a leállás után időszakban is gondoskodni kell.

Az atomerőművet úgy tervezték, hogy számos üzemzavari helyeztet és meghibásodási eseményt megvizsgáltak, és beépítettek olyan biztonsági rendszereket, amelyek ezeket a helyzeteket kezelni tudják. Ezek között elemeztek olyan kis valószínűséggel – 100 000 évente egyszer – előforduló eseményeket is, mint az 500 mm átmérőjű primerköri fővezeték pillanatszerű törése. Ez az erőmű legsúlyosabb tervezési üzemzavara. Egy ilyen esetben azt is figyelembe kell venni, hogy a reaktor hűtésének kiesésén túl a kiáramló víz szinte azonnal elforr, és radioaktív gőz keletkezik, amelynek környezetbe jutását meg kell akadályozni. Erre szolgál az ún. hermetikus tér és a lokalizációs rendszer. A hermetikus térnek nevezett épületrészben helyezkednek el a reaktor hűtőkörei, amelynek 1,5 m vastag betonfalai védelmet biztosítanak a sugárzás ellen, és megakadályozzák a gőz kijutását 1,5 bar túlnyomásig.

Ha nagyobb túlnyomás keletkezne, működésbe lép a gőznyomást csökkentő rendszer, amelyet lokalizációs rendszernek is neveznek. Ennek fő alkotórészei a lokalizációs torony és a befecskendező (sprinkler) rendszer. A fő keringtető vezeték törésekor keletkező gőz átáramlik a lokalizációs toronyba, ahol vízzel töltött tálcasorokon buborékol át, s eközben lekondenzálódik. A gőz lecsapódását tovább segíti, hogy a sprinkler rendszeren keresztül hideg bóros vizet permeteznek a hermetikus térbe. A kondenzáció következtében a hermetikus tér nyomása csökken, a bóros víz összegyűlik a helyi-ség alján, és az üzemzavari hűtőrendszeren keresztül visszajut a reaktorba. A bór neutronelnyelő tulajdonsága megakadályozza, hogy a láncreakció újra beinduljon. A hermetikus tér és a lokalizációs rendszer ugyanazt a feladatot látja el, mint a nyugati tervezésű atomerőművekben alkalmazott, általában gömb alakú védőburkolat (konténment).

A reaktorban lévő fűtőanyag hűtéséről csőtörés esetén az üzemzavari hűtőrendszer gondoskodik. A nyomás csökkenésekor egy passzív hűtőrendszer juttat vizet a reaktorba, ami a szivattyúk indulásáig biztosítja a hűtést. Az aktív üzemzavari hűtőrendszer egy nagynyomású és egy kisnyomású részből áll. Az elgőzölgő víz pótlására számos nagy térfogatú tartályban tárolnak tartalék hűtővizet.

A legtöbb biztonsági rendszer működéséhez villamos energiára van szükség, viszont fontos, hogy ezeknek a rendszereknek áramkimaradás idején is működőképesnek kell maradniuk. Erre szolgálnak az üzemzavari dízelgenerátorok az atomerőműben, amelyek szükség esetén automatikusan elindulnak, és a biztonság szempontjából fontos fogyasztók számára gondoskodnak a folyamatos áramellátásról.

Mélységi védelem

Az atomerőmű biztonságának megteremtéséhez a mélységi védelem elvét alkalmazzák. Ez nemcsak műszaki megoldásokat jelent, hanem olyan műszaki és intézkedési komplex keretet, amely a megelőzésre helyezi a fő hangsúlyt, és a feltételezhető balesetek okait vizsgálva azok bekövetkezését próbálja megakadályozni.

A mélységi védelem elve öt szintbe rendezi a biztonsági vonatkozású cselekményeket, berendezéseket és eljárásokat (1. ábra). Mindegyik célja, hogy gátolja a következő szint elérését.

Az első szint a tervezésre vonatkozik, és azt jelenti, hogy az erőművet úgy kell megtervezni, hogy belső hibák a lehető legkisebb valószínűséggel következzenek be, és a tervezésben megfelelő működési és biztonsági tartalékokat kell előirányozni. Olyan megoldásokat kell alkalmazni, amelyek az emberi hibák lehetőségét a legkisebbre korlátozzák (automatizálás, áttekinthető kezelés). Meg kell határozni azokat a külső eseményeket, amelyek mellett az atomerőmű működőképes marad (földrengés, extrém időjárás stb.).

A második szint jellemzője, hogy meglegyenek azok az eszközök és eljárások, amelyekkel az erőművet a tervezett működési határokon belül lehet tartani, hogy a biztonsági korlátok átlépése ne történjen meg. Ide tartoznak az állandó mérések (nyomás, hőmérséklet, forgalom stb.), az időszakos tesztek és próbák, a karbantartás és állapotellenőrzés.

A harmadik szinthez tartoznak azok a rendszerek és intézkedések, amelyek a tervezés során feltételezett üzemzavarok (tervezési üzemzavarok) esetén a biztonsági funkciók teljesítését garantálják. A leggondosabb tervezés, kivitelezés és üzemeltetés mellett sem lehet kizárni a meghibásodások lehetőségét (pl. belső anyaghiba, természeti katasztrófa), és ezek kezelésére a biztonsági rendszereket fel kell készíteni. Ez a láncreakció automatikus leállítását, a fűtőanyag hűtésének biztosítását, a radioaktív anyagok kibocsátásának megengedett szint alatt tartását jelenti.

A negyedik szint olyan, rendkívül kis valószínűségű eseményt tételez fel, amely meghaladja a tervezési üzemzavarokat. Ezeknél az eseményeknél a biztonsági rendszerek már nem tudják teljes mértékben ellátni feladatukat, és előfordulhat zónaolvadás, illetve radioaktív anyagkibocsátás. A kis valószínűség ellenére a lehetséges következmények súlyossága indokolja, hogy az erőmű rendelkezzen olyan eszközökkel, amelyek az ilyen balesetek lefolyását késleltetik, következményeit mérséklik, és időt adnak egyéb intézkedésekre (pl. pótlólagos eszközök helyszínre szállítása, lakossági elzárkóztatás vagy kitelepítés).

Az ötödik szint akkor lép érvénybe, ha már az első négy szint áthágása megtörtént. Ez jelentős mennyiségű radioaktív anyag környezetbe kerülését jelenti, amely már hatósági intézkedéseket von maga után, az erre a célra kidolgozott vészhelyzeti terveknek megfelelően.

A mélységi védelem alapelveit és öt szintjének követelményeit a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség dolgozta ki, és alkalmazására minden létesítményben a sajátosságok figyelembe vételével kerül sor. A nemzeti nukleáris biztonsági hatóságok igyekeznek ezeknek az elveknek saját szabályozásukban a lehető legnagyobb mértékben érvényt szerezni. A mélységi védelem elvének betartása és a létesítmény biztonsága az atomerőmű üzemeltetőjének felelőssége.

Stresszteszt

A japán Fukushima atomerőműben a földrengés és a példátlan erejű szökőár miatt bekövetkezett balesetet követően az Európa Tanács 2011 márciusában célzott biztonsági felülvizsgálatot kezdeményezett az Európai Unió valamennyi atomerőművében. A felülvizsgálat során értékelték az atomerőművek biztonságát és a szélsőséges természeti hatásokkal, mint például az árvíz, a földrengés vagy extrém időjárás, szembeni ellenálló képességét. Elsőként a megadott szempontok szerint az atomerőművek üzemeltetői önértékelést hajtottak végre, amelyet benyújtottak saját országaik nukleáris biztonsági hatóságainak ellenőrzésre. A nemzeti hatóságok ország jelentéseket készítettek, amelyeket nemzetközi szakértői csoportok értékeltek, több esetben helyszíni konzultációkat is folytatva.

Azon uniós tagállamok mellett, amelyekben működnek atomerőművek, a vizsgálatokban még részt vett Litvánia, Ukrajna és Svájc. A 17 országra kiterjedő ellenőrzés végül azzal a következtetéssel zárult, hogy az európai atomerőművek megfelelő biztonsági tartalékokkal rendelkeznek, és nem találtak olyan hiányosságot egyetlen atomerőműben sem, amely alapján azt le kellene állítani. Ugyanakkor, az Európai Bizottság jelentése számos ajánlást is megfogalmazott a biztonságnövelés terén, amelyek végrehajtására a tagállamok programokat dolgoznak ki.

A paksi atomerőműre vonatkozóan az Európai Unió célzott biztonsági felülvizsgálata egyértelműen pozitív eredménnyel zárult. Számos területen emelt ki a jelentés követésre érdemes jó gyakorlatot. Kritikus vagy kiemelendő hiányosságot nem tártak fel, és az ajánlások egy része már folyamatban lévő fejlesztésekre vonatkozott.

A paksi atomerőmű a stresszteszt ajánlásai alapján biztonságnövelő programot dolgozott ki, amelynek végrehajtásáról időszakos beszámoló készül majd. Hasonló programokat hajtanak végre az EU többi atomerőműveiben, s a beszámolókat a tervek szerint EU-szinten összesítik és értékelik majd.