Bezpečnostní systémy JE (seriál) – 2. Soubor hlavních pojistných ventilů primárního okruhu

Hlavní pojistné ventily na primární části jsou poslední ochranou proti nežádoucímu natlakování reaktoru. Umožňují automaticky snižovat tlak odpouštěním páry z kompenzátoru objemu a její kondenzaci.   

Na každé JE hlídají regulační a bezpečnostní systémy nepřetržitě parametry jaderného paliva, médií a ovzduší t.j. tlak , teplotu a chemické složení chladiva, radioaktivitu uvnitř i vně jaderné elektrárny. A samozřejmě desítku dalších parametrů.   

Sídlo firmy Sempell, která dodávala pojistné ventily na JE v Česku. http://www.sempell.com/index_contact.php

Regulační systémy u primární části jaderné elektrárny jsou minimálně zdvojené, bezpečnostní systémy ztrojené. Pokud dojde k odchylce od zadaných parametrů, např. k zvýšení tlaku chladiva v primárním okruhu, nejdříve zareaguje provozní regulace, poté systém ochrany reaktoru ovládající regulační, kompenzační a havarijní tyče a nakonec soubor hlavních pojistných ventilů (HPV). Vše v návaznosti na regulaci sekundárního okruhu.   

Velká havárie prasknutím potrubí   

Ilustrujme si nyní práci bezpečnostních systémů při velké havárii na JE s tlakovodním reaktorem – prasknutí primárního potrubí následkem vady materiálu.   

Ochrany reaktoru automaticky zasouvají havarijní tyče do reaktoru a odstavují jej. Speciální rychlouzávěry na potrubí procházející ochrannou obálkou (kontejnmentem) se během 5 vteřin uzavírají, aby nedošlo k úniku radioaktivity do okolí. Prostor pod ochrannou obálkou, kde z unikajícího chladiva o vysoké teplotě se tvoří pára, se sprchuje vodou s obsahem chemikálií a omezuje se tím nežádoucí natlakování ochranné obálky a šíření radioaktivních prvků.   

Bezpečnostní systémy startují a doplňují chladivo do reaktoru, aby nedošlo k obnažení článků paliva. Nejdříve chladivo s obsahem boru na snížení reaktivity (souvisí se změnami neutronového toku) a poté nízkotlaké chladivo na dochlazení reaktoru.   

Při této havárii se funkce hlavních pojistných ventilů neuplatní – tlak v tomto režimu klesá.   

 Činnost souboru hlavních pojistných ventilů  a odlehčovacího systému    

V abnormálním režimu např. chybnou funkcí zařízení na sekundární straně může dojít k natlakování chladiva na primární straně. Pokud provozní regulace (tlaku a teploty) na primární straně nedostatečně zreguluje tlak a dojde ještě k dalším poruchám, otevřou se postupně hlavní pojistné ventily na kompenzátoru objemu a přepouštěná pára kondenzuje v tak zv. barbotážní nádrži. Potud je nehoda zvládnuta.   

Paradoxně mohou HPV při tomto režimu způsobit svým neuzavřením obdobný únik, jako při prasknutí potrubí.   

V čem je problém? Každý pojistný ventil spolehlivě otevírá, ale ne se stejně vysokou pravděpodobností zavírá. Vyvinuly se proto nejrůznější pojistné systémy na různých principech zvyšující jejich spolehlivost a možnost kontrol jejich funkcí (firma Sempell nebo Bobcock).   

Přesto tato opatření byla nedostačující. Havárie na americké jaderné elektrárně v Three Mile Island-2 u Harrisburgu v roce 1979 ukázala, že je nutno před HPV doplnit další pojistný soubor  tzv. odlehčovací ventil s nižším otevíracím tlakem a s předřazeným uzavíracím ventilem, který obsluha uzavře v případě neuzavření pojistného systému. Jak jednoduché a zároveň geniální. Přesto  se s tímto doporučením vypořádali na různých JE ve světě po svém – podle typu reaktoru, parametrů medií, nastavení navazujících bezpečnostních systémů a v souladu z technickým a konstrukčním řešením primárního okruhu. Také na JETE byl tento odlehčovací systém během výstavby doplněn.   

Havárie na JE s poruchou HPV   

Havárie na americké jaderné elektrárně v Three Mile Island-2 u Harrisburgu v roce 1979, byť bez újmy na zdraví obyvatel v širokém okolí, odhalila technické nedostatky i selhání obsluhy. Pouhý výpadek napájecích čerpadel na sekundární straně přerostl v nehodu na primární straně neuzavřením hlavních pojistných ventilů a k vytvoření nebezpečné vodíkové bubliny v reaktoru. Naštěstí bez obnažení palivových článků.   

Později bylo zjištěno, že po poslední údržbě zůstaly nedbalostí zavřeny ventily náhradních napájecích čerpadel. Poznatky z nehody zalarmovaly projektanty JE na celém světě.   

Předchozí díl seriálu – 1. Systémy spalování vodíku – najdete zde.   

Cestopisné články autora najdete -  zde