Nükleer santralin yeniden başlatılması neden bu kadar uzun sürüyor?


18

Birkaç kez işiten nükleer santralin (acil olmayan; örneğin düzenli bir kontrol için) tekrar çalışmaya başlaması için 24 saatin (72 saate kadar?) İhtiyaç duyduğunu duydum.

Neden bu kadar uzun sürüyor?


Hızlı git ve her şey patlamaya başlar.
cırcır ucube

5
Bu soruyu tersine çevirerek, "Bir nükleer santrali nasıl bu kadar hızlı bir şekilde yeniden başlatabilirler?" Bir reaktör veya herhangi bir jeneratörü başlatmak için yapılması gereken çeşitli süreçleri ve kontrolleri düşünerek biraz zaman ayırın. Ardından, başlatma işlemi içinde daha spesifik bir şey sormak için sorunuzu odaklayın.

3
@ GlenH7 Soruyu tersine çevirmek isterseniz, başka bir soru başlatmaktan çekinmeyin. İki güzel cevabım olduğu için sorumu değiştirmek zorunda olduğumu sanmıyorum. Her ikisi de bana ne bilmek istediğimi söyledi.
Martin Thoma

2
Dikkat çeken bir şey, güç istasyonlarını yeniden başlatmak söz konusu olduğunda, aslında oldukça hızlı olmasıdır. Tura çıkmam gereken yerel bir elektrik santrali (kömür / gaz), buhar türbinlerini açmak için tam bir hafta geçirmeyi sevdiklerini ve türbinin gerçekten güç üretmeye başlamadan önce eşit bir şekilde ısınması için zaman verdiğini gösteriyor. Bu şekilde aşınmayı minimumda tutarlar.
Cort Ammon - Monica'yı

Çoğu büyük sistemin yeniden başlatılması çok uzun sürüyor - tipik bir çelik fabrikası yaklaşık bir hafta sürüyor (düzgün kapatılmışsa), büyük buharlı lokomotifler (modern enerji santralleri de buhar motorları olduğu için ilgili) birkaç saat sürüyor ve bazen gerekli başlamak için harici bir buhar kaynağı (bazı modern jet uçaklarına benzer). Güvenlik, ham boyut, buhar motoru karmaşıklıkları, birlikte çalışan sistem sayısı - hepsi bir nükleer tesiste olağanüstü derecede önemlidir.
Luaan

Yanıtlar:


36

Bir reaktör iç kapatıldığında çok daha az ısı üretir, ama yok hala olarak bilinen bir mekanizma aracılığıyla ısı üreten bozunma ısısı . Çekirdeğin daha az ısı üretmesi, soğutucu sıcaklığının düşeceği anlamına gelir, ancak bu sıcaklığın ne kadar düştüğü bozunma ısısı üretim hızına bağlıdır. Bu da işletim geçmişine veya kapatmadan önce tesisin çalıştığı güce dayanır. Bu, ticari tesisler için büyük olabilir, çünkü bunlar tipik olarak veya çok yakın kapasitede çalışırlar ve enerji şirketleri kömür kapasitesini modüle etmek için kömür veya doğal gaz tesislerini yukarı ve aşağı getirir. Bir günden sonra çürüme ısısı , güç geçmişinin yaklaşık yüzde yarısı kadardır, bu da kapasitede çalışan 500 MW'lık bir santral için çürüme ısısının 2.5 MW olabilir.

Yani, kısa bir kapanma varsa, bozunma ısısı üretim oranı o kadar yüksektir ki birincil tesis sıcak kalır ve bu nedenle normalde oldukça "hızlı" bir şekilde başlayabilirler. "Çabuk" diyorum çünkü tesisin birincil (radyoaktif tarafı) hala sıcak olsa da, ikincil buhar tesisi muhtemelen soğuyacaktır. İkincil tesis işletmeleri için en büyük endişelerden biri boru tesisatındaki nem oluşumudur. Bu, buhar (nispeten) soğuk boruya dokunduğunda olur. Buhar tesisindeki nem her türlü korkunç şeye neden olabilir, ancak öncelikle hasar , borudaki su darbesinden ve türbin kanatlarının nem darbesinden kaynaklanır .

Kayıt için: Bunu biliyorum, çünkü ben bir Donanma nükleeriydim. Donanmadaki izlerimde, gemide her şahit olduğum en korkunç şey, belki 18 inç çapında bir buhar borusu, kelimenin tam anlamıyla her su darbesi darbesi ile 2-3 inç atlayarak, borunun herkesin makine dairesi muhtemelen canlı pişirilirdi. Yukarıda bağlanan videoda, buharın atmosfer basıncında ve çok düşük akışta veya hemen üzerinde olduğunu ve hala birisinin bir radyatörle bir çekiçle dövüldüğüne benzediğini unutmayın. Bu borunun çapı muhtemelen bir inç veya daha azdır.

Buhar boruya temas ettiğinde oluşan kondens, borudan geçen buhar akışına "sürüklenir". Buhar, bu su tapasını bir çekiç (dolayısıyla "su çekici"), türbin kanatlarını kırmak ve borulara ve özellikle boru bağlantılarına zarar vermek gibi çok yüksek hızda iter.

Normal çalışma sırasında sistemden nemi alan "nem tuzakları" veya " buhar tuzakları " olarak adlandırılan cihazlar vardır , ancak soğuk tesis başlangıcında oluşan kondens hacmi nem tuzaklarının devam edemeyeceği kadar fazladır. Bu, su darbesi ve türbindeki nem çarpması ile ortaya çıkan tehlike ile birlikte, buharın buhar tesisine çok, çok, çok yavaş bir şekilde kabul edildiği anlamına gelir. Tesis operatörleri , kondensi " havaya uçurmak " için periyodik olarak elle çalıştırılan buhar tuzaklarına gitmelidir . (Not: bu videodaki buhar tesisi çok korkunç ve orada çalışmam, ama yoğuşma temizlendiğinde ve buhar çıkmaya başladığında ortaya çıkan hırıltı sesi tam olarak nasıl çaldığını hatırlıyorum)

Şimdiye kadar özetlemek gerekirse: "hızlı" (24 saatlik) başlatma tipik olarak ikincil buhar tesisinde buharın soğuk borulara temas etmesinden kaynaklanan nem üretimi ile sınırlıdır.

Birincil bitki başlangıç daha fazlası, çok daha uzun sürebilir potansiyeline sahiptir. ABD'deki (hepsi?) Reaktörlerin çoğu basınçlı su reaktörleridir . Bu, suyun normalde kaynama sıcaklığının 2-3 katında (veya daha fazla!) Olmasına rağmen, birincil tesiste suyu sıvı halde tutmak için yeterli basınç olduğu anlamına gelir. Bu çok fazla basınçtır ve birincil tesisteki borular bu basınca dayanacak çok kalın duvarlara sahiptir.

Kalın duvarlar , borunun dış kısmı "soğuk" iken borunun kısmının "sıcak" olma potansiyeli olduğu anlamına gelir . Bunlar göreceli terimlerdir; her şey sıcak.

Birincil bitkiyi ısıtmak tavuk ve yumurta problemidir. Buradaki temel endişe reaktörde hiç buhar oluşmamasını sağlamaktır. Her zamankinden eğer Buhar aslında anlamı oldukça iyi bir yalıtkan olduğu, yaptığımız (: eritebilir okuyun) reaktörde formunu çok çabuk çok çok sıcak alacağı ve birden, yakıt soğutmak için hiçbir şey olmazdı.

Bu nedenle, sistem reaktörde buhar oluşmayacak kadar yüksek basınç altında tutulmalıdır. AMA , soğukken borulara o kadar fazla baskı uygularsanız, " kırılgan kırılma " adı verilen bir mekanizma yoluyla kırılır . Bu, boruların bir miktar sünekliğe sahip olduğu noktaya kadar ısıtıldığında önlenebilecek ani ve felaket bir başarısızlıktır.

Bu nedenle, boruları ısıtmanız gerekir, ancak kaynamaya o kadar sıcak olamazsınız. Böylece biraz ısıtın, ardından basıncı biraz artırın, sonra ısıtın, basınçlandırın, vb.

Tipik olarak "ıslanma" olarak bilinen ve metalin sıcaklığı eşitlemek için borulama süresi veren duraklamalar vardır. Bu, borunun iç kısmı "sıcak" ve dış kısmı "soğuk" olduğundan iç gerilimlerin oluşmasını önler. Islanmalar normalde başlatma süresinin çoğuna büyük bir kısmını alır - ıslanmalar genellikle 12-24 saattir.

Böylece, bir ıslanma noktasına kadar ısıtın, daha sonra tipik olarak bir ara basınca kadar basınçlandırın, başka bir ıslanma noktasına kadar ısıtın, daha sonra basıncı daha yüksek bir ara basınca yükseltin, sonra ısıtın ve birlikte basınçlandırın. Bütün bunlar, "gevrek kırılma önleme limiti" olarak bilinen kırık limitleri altında kalmak için yapılır, bu da yine, borunun maruz kaldığı sıcaklık basıncının borular düşmeyecek şekilde olmasını sağlamaktır.

Yani, birincil bitkiyi ısıttıktan sonra, ikincil bitkiyi çevrimiçi hale getirmeye başlayabilirsiniz, bu nedenle genellikle birincil için 2 gün ve ikincil için başka bir gün - bu 72 saatlik başlangıçtır.

Bahsedildiği gibi, çürüme ısısı birincil bitkiyi uzun süre (belki bir aya kadar) sıcak tutar, bu nedenle uzun bir kesinti içinde değilseniz, genellikle "hızlı" yaklaşık 24 saat olan oldukça "hızlı" başlayabilirsiniz. .


1
Yaklaşık 2 / 3'ü PWR'lerdir . Her zaman bitkilerin buharlı kurutucuya sahip olmasının komik olduğunu düşündüm (sadece biraz çelişkili isim nedeniyle), ancak sebebini oldukça iyi açıklıyorsunuz. Bir nuke Donanma adamından duymak her zaman ilginç.
grfrazee

@grfrazee - Donanma'daydım, bu yüzden ticari / endüstri koşullarının ne olduğunu bilmiyorum, ama bence nem ayırıcı, yüksek kaliteli buhar (HP ve LP arasında) elde etmek için kondensi buhardan çıkarmak için bir cihazdır. türbinler veya buhar jeneratörü), burada buhar kurutucu buharı aşırı ısıtmak için kullanılan bir cihazdır. Bunu tam olarak doğrulayan hiçbir şey bulamıyorum, ancak Wikipedia ayırıcılardan ve kurutuculardan sanki iki ayrı cihazmış gibi bahsediyor ve daha sonra kurutma makinesinde aşırı ısınmanın gerçekleştiğinden bahsediyor.
Chuck

Muhtemelen haklısın. Ben bir yapı adamıyım, bu yüzden mekanik süreçlere tamamen kapılmam.
grfrazee

+1. Suyun iyi bir ısı yalıtkanı olduğunu düşündüm. Buhardan çok bir iletken mi?
Mehrdad

2
S=mcΔTm=ρVSSu/Sbuhar=(ρc)Su/(ρc)buhar. Buharın özgül ısı kapasitesi suyun yaklaşık yarısı kadardır, ancak buhar yoğunluğu suyun yaklaşık 1 / 1000'i kadardır, bu nedenle su ısıyı buhardan yaklaşık 2000 kat daha iyi iletir. Konveksiyon benzerdir, ancak belki de aşırı derecede değil.
Chuck

12

Ksenon nükleer reaksiyonun ve nötron zehirinin bir sonucudur. Eğer ksenonun bozulmasını beklemezseniz, çok fazla nötron tüketir ve kritik olamazsınız. Her zaman "çekmek için yeterli çubuk yok" derler. Yeni ve güzel bir reaktif çekirdeğiniz varsa, daha erken başlayabilirsiniz. Çekirdek eskiyse, yeterli ksenon (ve diğer zehirler) bozulmadan önce uzun bir süre beklemek zorunda kalacaksınız.

Eskiden çalıştığım tesis, bir kesinti için günde yaklaşık bir milyon dolara mal oldu. İnanın bana, daha erken başlayabilirlerse, başaracaklardı.


Daha hızlı başlamamak için teknik nedenler olduğundan şüphe etmedim. Sadece bu nedenleri bilmek istedim. Başka bir tane eklediğiniz için teşekkür ederim :-)
Martin Thoma

Vay canına, harika cevap! Belki temel reaktör tasarımı kritikliğe çok daha yakın olacaksa, ancak normal işlerde, sadece çok daha az çubuklar aşağı çekilirdi? Daha sonra reaktör nötron zehirli halde bile başlatılabilir. Nükleer reaktörlerin günlük enerji tüketim döngüsünü bile takip etmesini mümkün kılabilir. Ve bunların hepsi hızlı bir damızlık tasarımında! Vaov! Yakında uyandığımı hissediyorum :-(
peterh - Monica'yı yeniden eski haline getir

7

Cevap gerçekten iki faktöre dayanıyor: güvenlik ve test. Aşağıda bu iki şeyin genel bir özetini vereceğim, ancak asıl cevap oldukça karmaşık.

Nükleer santral operasyonunun merkezi nükleer güvenlik etrafında dönmektedir. Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi'nin (OSHA) tasarımı olan kişisel güvenlikten bahsetmiyorum, ancak bunun bazı faktörleri var. Dahası, bu radyolojik bir olaya karşı genel güvenliktir. Nükleer santraller, böyle bir olayın riski mümkün olduğu kadar en aza indirilecek şekilde tasarlanmıştır.

Bir bitki açıldığında, farklı Modlar geçirir . Her Mod, tesis Modda daha da yükseltilmeden önce karşılanması gereken kendi test ve kabul kriterlerine sahiptir. Çok fazla sistem var ve bunlar zaman alıyor. Nükleer güvenlik için kritik olan sistemler özellikle büyük miktarda incelemeye sahiptir.

Bir nükleer santral ancak tüm sistemler testlerini geçtikten ve santralin çalıştırılması güvenli olduğunda tamamen çalışır hale gelecektir.


1

Ticari nükleer enerji santrallerinde devreye girme veya tam güçte çalışmaya dönme süresinin birçok nedeni vardır. ABD'de iki ana bitki türü vardır: Kaynar Su Reaktörleri (BWR'ler) ve Basınçlı Su Reaktörleri (PWR'ler). Yanıtlar reaktörün tipine ve hatta hangi versiyona göre değişecektir. Bahsetmediğim genel bir açıklama, tüm ticari nükleer enerji santrallerinin herhangi bir 4 saatlik dönemde>% 15'ten fazla termal güç değişikliği yapmaktan kaçındığıdır. Bu, yakıt kaplamasının bütünlüğünü korumak içindir. Nükleer enerji sektöründe neredeyse 20 yıldır çalışıyordum ve 20 yılı aşkın süredir bu işin dışında kaldım - belki de yakıt kaplamasını geliştirdiler ve bu artık bir sorun değil - ama benim günümde zorunlu bir kısıtlama oldu.


0

Chuk neredeyse sonuna geldi. Ama soruyu cevaplamak açısından, (şimdi bana öyle geliyor) ASME B&PV kodu ısıtma hızını saatte 30 derece santigrat ile sınırlandırıyor. Normal bitkiler yaklaşık 300 santigrat derecede çalışır. Bu size bitkinin minimum teorik ısınma oranını verecektir. İkincisi, bir bitki açıldığında ilk gezi nedeni ve düzeltilmesi bulunur. İkinci tarafı ısıtmak için, başlatılan yardımcı kazanların bulunduğu buhar gereklidir. Son olarak, tüm bitkilerin su kimyası restore edilir ve bu zaman alır.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.