Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
Fizikai Szemle 1990/11. 331. o.
Csordás Jenő
Paksi Atomerőmű Vállalat
A lokalizációs torony, mely a hermetikus tér nyomáscsökkentő rendszernek a része, olyan berendezéseket tartalmaz, melyek rendeltetése a környezet védelme a hermetikus téren belüli csőtöréses üzemzavarok esetén. Az üzemzavar során a törésen kiáramló hőhordozó expandál (kigőzölög, kitágul), gőz keletkezik, aminek hatására a hermetikus térben megnő a nyomás. A lokalizációs torony a gőz nyomásának csökkentését, ezáltal a radioaktivitás környezetbe jutásának megakadályozását kondenzációval végzi.
Az erőművi blokkok primerköri technológiájának azon rendszerei, elemei, amelyek közvetlenül a reaktorhoz kapcsolódnak és primerköri nyomáson (123 bar) és hőmérsékleten (T átlag 282°C) üzemelnek, az úgynevezett hermetikus (1,5 bar túlnyomásra méretezett) térben helyezkednek el.
Ezek a berendezések a reaktor, a főkeringtető hurkok, a főkeringtető szivattyúk, a gőzfejlesztők, az 1. számú víztisztító berendezései, a térfogatkiegyenlítő és a zóna-üzemzavari hűtőrendszerek bizonyos berendezései.
A hermetikus térben - elterjedtebb nevén a boxban - üzem közben szellőzőrendszerekkel tartanak az atmoszférikus nyomásnál kisebb nyomást (-2, -3 mbar) azért, hogy az esetleges tömörtelenségeken keresztül ne tudjon a környezetbe jutni radioaktív anyag (aerosolok, nemesgázok).
A hermetikus tér hermetikusságának megőrzését, csőtöréssel járó üzemzavarok esetén két rendszer hivatott biztosítani.
Az egyik az úgynevezett sprinkler rendszer, amely aktív elemeket is tartalmaz, tehát a működésükhöz külső energia szükséges.
Működésének lényege, hogy rendszerenként egy-egy szivattyú vegyszeres oldatot juttat szórófejeken keresztül a hermetikus térbe, ahol a gőz a bepermetezett cseppeken kondenzál, ezáltal csökkenti a hermetikus tér nyomását. A bejuttatott vegyszeres oldat 12 g/kg koncentrációjú bórsav, amely káliumhidroxidot és hidrazinhidrátot is tartalmaz a jódizotópok megkötésére.
A másik rendszer az úgynevezett lokalizációs torony, amely csak passzív elemekből áll. Csőtöréses üzemzavar esetén a hermetikus térben kialakuló túlnyomást úgy képes csökkenteni, korlátozni, hogy működéséhez nem igényel külső energiát. Működése teljesen automatikus, csak a kialakult nyomásviszonyok "vezérlik". A lokalizációs tornyot az átömlőfolyosó köti össze a hermetikus tér azon részével, ahol a korábban említett technológiai berendezések helyezkednek el.
A lokalizációs torony két fő részre osztható, a buborékoltató kondenzátorokra és a levegőcsapdákra.
A buborékoltató kondenzátor 12 sor egymás felett elhelyezett tálcából áll. A tálcák 450-500 mm-es szintig 12 g/kg koncentrációjú bórsavoldattal feltöltött vályúkat és "harangokat" tartalmaznak. A vízszint feletti teret köpeny választja el a hermetikus tértől. A köpeny átömlőfolyosó felőli oldalának felső részén egy végigfutó perforált vályú van. A köpenytér tálcasoronként két - egymás után sorba kapcsolt 500 mm átmérőjű visszacsapószeleppel kapcsolódik a levegőcsapdához, melyek feladata a levegőcsapdába átáramlott gáz visszaáramlásának megakadályozása. Három tálcasorhoz egy levegőcsapda tartozik. A tálcák köpenyén két 250 mm átmérőjű önzáró áteresztőszelep van, ami a köppeny alatti teret köti össze a hermetikus térrel. A szelepek normál üzemben és kisebb átmérőjű csőtöréses üzemzavarkor - amikor nem alakul ki 0,65 bar-nál nagyobb nyomás a hermetikus térben - nem reteszelődnek le zárt helyzetben, hanem nyithatók maradnak azért, hogy ki tudjon egyenlítődni a nyomás a tálcák köpenye alatti és a hermetikus tér helyiségei között anélkül, hogy a tálcák vize kilökődne.
Így biztosítható a tálcák vízkészlete egy nagyobb átmérőjű csőtöréses üzemzavar esetére.
A lokalizációs torony egy feltételezett hermetikus téren belüli csőtöréses üzemzavar esetén a következőképpen működik:
A blokk hermetikus helyiségeiben lévő csővezeték törésekor forró víz (primer vagy szekunder hőhordozó) folyik ki, amely részben azonnal gőzzé alakul. A hermetikus téri helyiségekben robbanásszerűen szétterjedő gőz kiszorítja az ott lévő levegőt, s egyidejűleg el is keveredik vele: A gőzgáz elegy az átömlőfolyosón keresztül átáramlik a buborékoltató tálcák vízzárán a tálcák köpenyterébe. A tálcák vizében a gőz kondenzálódik, a nem kondenzálódó gázok pedig az áteresztőnyílásokon, az 500 mm átmérőjű visszacsapószelepeken keresztül a levegőcsapdákba kerülnek. A tálcák köpenyén lévő 250 mm átmérőjű önzáró áteresztőszelepek már zárva vannak és a nyomás hatására kinyílás ellen mechanikusan reteszelődtek. Az áteresztőnyílások összkeresztmetszete jelentősen kisebb a buborékoltató tálcák össz beáramló keresztmetszeténél, ezért az üzemzavar kezdetén a hermetikus tér helyiségeiben és a buborékoltató tálcák köpenye alatti térben a nyomás gyorsabban nő, mint a levegőcsapdákban. A buborékoltató kondenzátorba kerülő gőz-gáz elegy mennyiségének csökkenésével a tálcák köpenyterében és a levegőcsapdákban a nyomás kiegyenlítődik. A hermetikus tér helyiségeinek nyomása a levegőcsapdák nyomásánál a buborékoltató tálcákban lévő vízoszlop nyomásértékével nagyobb. Az előzőekkel párhuzamosan a törés pillanatától kezdődően a hermetikus tér helyiségeiben lévő viszonylag hideg, 45°C-55°C berendezéseken és falakon megkezdődik a kiáramló 110°C-130°C-os gőz kondenzálódása, aminek következtében a hermetikus térben erőteljesen csökken a nyomás.
Amikor a hermetikus térben a felületi kondenzáció miatt a nyomás lecsökken a buborékoltató kondenzátor köpenye alatti nyomáshoz képest kb. 0,005 bar-ral (a tálcákban lévő vízoszlopnak megfelelő érték), akkor a nyomáskülönbség a tálcák vízzárán keresztül kiszorítja a tálcákban lévő bórsavas oldatot. Az oldat a tálcaköpenyek tetejére folyik, onnan a köpeny peremén lévő vályú furatain keresztül függönyszerűen bepermeteződik az átőmlőfolyosóba.
A tálcák tetejére kb. 600 t bórsavoldat lökődik ki, ami 2 perc alatt zúdul le. Ennek következtében a hermetikus tér nyomása tovább csökken.
Az üzemzavar kezdetétől számított kb. 75. s-ban a dízelgenerátorokról megtáplálva üzembe lépnek a sprinkler szivattyúk (aktív rendszer) és vegyszeres bórsavoldat bepermetezésével tovább csökkentik a hermetikus tér nyomását.
A sprinkler rendszer ezt követően a hermetikus tér nyomásának függvényében ciklikusan addig üzemel -0,85 bar és 1,1 bar között tartva a nyomást - amíg a hermetikus tér nyomása és a fővízkör hőmérséklete ezt indokolja.
Ilyen fajta passzív védelmi rendszerrel vannak ellátva az újabb VVER 440 típusú V213-as reaktorral üzemelő erőművek, mint pl. Pakson mind a négy, a greifswaldi 5. és a bohunyicei V2 ikerblokk.
Nem rendelkeznek passzív, a környezetet kímélő nyomáscsökkentő rendszerrel a korábbi típusú V230 reaktorral üzemelők, mint pl. a voronyezsi, a greifswaldi 1-4., a kozloduji 1-4. és a bohunyicei V1 ikerblokkok. Ezen blokkoknál a hermetikus tér nyomáscsökkentését csak az aktív - energiaellátást igénylő permetező rendszerrel lehet biztosítani. )Átépítését tervezik az egységes Németország illetékesei. Szerkesztő megjegyzése.)
A hermetikus tér nyomásának korlátozására, az épület épségének megőrzésére, súlyterheléses lefúvató szelepeket csatlakoztatnak a hermetikus térhez, amin keresztül - a permetező rendszer működésének elmaradása esetén, illetőleg a sprinkler szivattyúk dízelgenerátorral történő megtáplálásáig - a túlnyomás aktivitáskibocsátás árán csökkenthető.
