Дэвид Локбаум: поучительные притчи об АЭС

Просто любопытно, до какой температуры способно прогреваться расплавленное топливо. Если допустить под реактором некую тугоплавкую емкость из сплава вольфрама - оно быстро её проплавит, или будет тупо кипеть?

Температура кипения урана выше температуры плавления вольфрама...
В ТВЭЛах применяется Диоксид урана, который, как я понял, при росте температуры постепенно восстановится до урана.

Под реактором делают "ловушку расплава", где стекшее вниз топливо становится докритичным и постепенно остывает.

Цитата: UglyAdmin от 13.08.2011 16:33:43
Температура кипения урана выше температуры плавления вольфрама...
В ТВЭЛах применяется Диоксид урана, который, как я понял, при росте температуры постепенно восстановится до урана.

Под реактором делают "ловушку расплава", где стекшее вниз топливо становится докритичным и постепенно остывает.

Диоксид урана в окислительной среде (воздух, пары воды) в металлический уран восстановиться никак не может, а только окислится до U3O8.

Чтобы восстановить диоксид до металла нужно его смешать с сильным восстановителем – Ca, Al  и нагреть до высокой температуры http://profbeckman.n…s/22_2.pdf.

Про ловушки расплава для ЛАЭС-2 можно почитать Здесь с картинками.

У меня образовался двухнедельный должок по ядерным притчам Локбаума,  так что предлагается очередная. Как всегда, собственно ядерного в ней ничего кроме того, что и в этот раз олухи работали на АЭС, правда в героях сотрудники 1-го отдела (если по-нашенски) фигурируют не так часто. Итак, поехали:

Fission Stories #53:Read Between the Lines

т.е., "Учитесь читать между строк"



21 июня 2010 владельцы АЭС  FitzPatrick под  Oswego, New York оповестили NRC (Комиссия Ядерного Регулирования), что два сейфа с документацией по службам безопасности на АЭС оказались открытыми. Согласно докладу, "ежели бы да кабы документация досталась не в те руки, то это сильно облегчило бы шансы злоумышленников на радиологический саботаж". Компания препдриняла ряд мер, чтобы не впредь сейфы с такой долуменртацией раскрытыми не оставлять.

Ничто не ново под луной: близкий случай уже приключался в сентябре 1992, когда A Tennessee Valley Authority (TVA), владелец АЭС  Sequoyah под Chattanooga, Tennessee, решила продать часть своего избыточной техники и прочего металлолома местному церковному приходу. В эти свалку железок попал и сейф. Он оказался запертым,  батюшка вскрыл его резаком и обнаружил, что об битком набит папаками с описанием мер безопасности на АЭС. Батюшка оповестил  TVA, откуда примчались куръеры и папки увезли взад на АЭС. Разгневанный NRC выписал TVA штраф в $50,000 за бардачное состояние дел с безопасностью АЭС. for this violation of security regulations. Распродажада влетела TVA в копеечку - выручка от продажи сейфа церквушке  церкви далеко не покрыла эти $50,000.

[/b]Что берем на заметку:[/b]

Согласно федеральным законам информация о мерах безопасности на АЭС должна храниться под закрытыми замками. Правила не без упущений, но даже эти упущения не допускают выдачу сейфа с такой документацией за пределы АЭС, даже если он заперт, а ключ остался на АЭС.

Продолжение притчи от 04.08.2011 19:17:13  на этой же ветке:

Fission Stories #52: Soft Ice Causes Problems, Too

Головка может заболеть и от мягкого льда


В Fission Story #51 речь была об авариях, вызванных льдом, растаявшим в трубопроводах АЭС. В этот же раз мы поговорим об обратном вярианте ---  шалостях льда за пределами АЭС Wolf Creek в Канзасе в раннее утро 30 января  1996. АЭС работала на 98 процентах номинальной мощности. Утро было холодным и в озере, откуда брали воду на охлаждение реактора, температура была только чутка выше 32°F, т.е. 0°С. В воздухе было и того холоднее: 8°F или -13°С. И дул устойчивый и настырный ветерок в 26 км/ч....

В 2 утра в зале БЩУ завыла сирена, предупреждающая о проблемах в водозаборнике внешнего контура охлаждения. В этом водозаборнике, показанном в правой нижней части Рис.1,


трудятся три мощных насоса, подающих по подземным трубам многие десятки кубометров воды в минуту в конденсатор, охлаждающий воду в первичном контуре реактора. Вода подогревается на 15-25 °С и сливается обратно в озеро в левой верхней части Рис.1.
                                               
В этy ночку в работе были только два из трех насосов, а третий был за день до того отключен на профилактику. Кроме трех насосов для подачи воды в конденсатор, в том же здании находятся сервисные водяные насосы.

Очень холодный ветер, дувший над озером,  породил в воде  ледяную шугу. Два насоса исправно заборали эту шугу и гнали ее дальше в решетку мусоросборника, которая стала забиваться льдом. На Рис. 2 показано поперечное сечение аварийного сервисного водозаборника (еmergency service water (ESW)) АЭС Wolf Creek, который схож с водозаборником циркуляционной воды.


Решетки мусоросборника сделаны в виде вращающейся конвейерной ленты. Они ловят и не пускают внутpь АЭС все размером больше 3/8 дюйма.

Ледяная шуга стала намерзать на эти решетки и перекрыла воде доступ в реактор.  Согласно вою сирены на  БЩУ персонал увидел, что подача и циркуляционной воды на охлаждение конденсатора, и сервисной воды идут с перебоями. Через 10 минут от греха подальше операторы запустили оба аварийных насоса ESW, которые расположены в отдельном здании.

Сервисная вода идет на охлаждение воздуха в кондиционерах, теплообменниках систем охлаждения разных механизмов внутри здания АЭС, масляных радиаторов охлаждения аварийных дизель-генераторов и многого другого. Уж так повелось, что подача сервисной воды считается делом второстепенным и ее монтируют по невысоким стандартам безопасности. В противоположность этому  ESW есть система аварийная и монтируется и поддерживается на высоком уровне надежности.

В нoрмальном режиме обе системы дополняют друг друга и соединены трубой, так что любая из них может подменять другую. Но в аварийном режиме соединительная труба перекрывается вентилями. Задумка была такая, чтобы ESW подавала ценную воду на охлаждение дизель-генераторов, кондиционирование зала БЩУ и другого жизненно важного оборудования, не теряя ее попусту через разорванные трубы системы сервисной воды. И для пущей безопасности, водозабор и насосы  ESW ставят в отдельном бетонном здании подальше от водозабора и насосов циркуляционной и сервисной воды.

В нашем случае все больше и больше льда забивало водозаборы. Из-за недостатка циркуляционной воды начался ее перегрев в конденcаторах, куда поступает на охлаждение вода турбинного контура после турбины. В свою очередь, это начало портить вакуум внутри конденсатора. Весь конденсатор начал перегреваться, и в 3.37 утра операторы вручную подали команду на заглушку реактора контрольными стержнями.

Но за все надо платить! Как показано на Рис.2, на АЭС Wolf Creek по проекту часть горячей воды из циркуляционной линии подается на водозаборники циркуляционной воды и ESW.  Когда реактор остановили, то энерговыделение в нем упало, и соответственно упал сброс теплой воды в озеро.  А подаваемая в водозаборники теплая вода по задумке должна была предотвращать обледенение водозаборников --- и теперь туда пошла еле тепленькая вода, которая бороться с обледенением уже не могла.

Обеспокоенные операторы запустили оба насоса  ESW в обход утвержденных процедур, так так старший по смене приказал поспешать, не ковыряясь с медленными шагами. И в этой спешке операторы опустили один важный шажок: они не перекрыли ту самую трубу, что соединяла сервисную и  ESW системы. В результате теплая вода, что нужна была для подогрева водозаборника ESW, впустую уходила в систему водозабора сервисной воды.

Когда в 7 утра вахту переняла дневная смена, то они обратили внимание нa неперекрытую согласно инстрyкциям трубу, но проигнорировали это упущение. А лед молча продолжал намерзать в водозаборе  ESW. В 7.47 утра лед полностью перекрыл доступ воде в насос А системы ESW и операторы выключили этот насос.

Днем стихия взяла маленький отгул, операторы подтащили обогреватели, вода чутка подогрелась и в 3:43 пополудни удалось снова запустить насос А системы  ESW.

Но врепеди была еще одна длинная холодная ночка. В 7:23 вечера лед снова победил и насос А пришлось выключить. В 8.02 вечера сотрудник на водозаборе ESW заметил, что уровень воды в озере у заборной трубы насоса А упал на 10 футов ниже нормального уровня озера, и что уровень воды у заборной трубы насоса В тоже стал падать. В-общем, лед выстроил вокруг водозабора ледяную дамбу, и выключение и насоса В стало вопросом только времени.

Руководство АЭС уселось обсуждать мрачные перспективы. Упади уровень воды у забора насоса В на еще 7 футов, и надо было бы кричатъ "Караул-4" --- высшая аварийная тревога по шкале NRC, ЧП на площадке АЭС. До этого "Караул-4" в истории американских АЭС объявляли только дважды: в марте 1979 на блоке-2 Three Mile Island в Пенсильвании и на блоке-2 АЭС Nine Mile Point в Нью Йорке после потери внешнего питания и проблем с внутренними источниками энергии.

Операторам приказали запустить контур В системы отвода остаточного тепловыделенеия ( Residual Heat Removal (RHR) ) для понижения температуры реактора до 200°F (около 95 °С). За 16 часов после заглушки температура в активной зоне уже упала ниже 350°F (около 180°С) . RHR гонит в теплообменник воду из реактора, а охлаждающую воду в теплообменник гонит ESW. Таким образом удалось повысить температуру воды, выносимой из теплообменника насосом В  ESW и улучшить подогрев водозабора  ESW.

Сотрудник на водозаборе ESW доложил в 9:28 ночью, что ледяная дамба поддалась и вода вокруг заборных труб поднялась до нормального уровня озера. Операторы решили в 10.14 ночью перезапустить насос А, но через 15 минут его пришлось выключить: вода у его заборной трубы упала на 13 футов --- ледяная дамба снова закрылась.

В 2:38 утра уже 31 января в воду у водозаборной системы насоса А распорядились запустить ныряльщика. Ему дали шланг с горячей водой. В попытках сломать лед в трубопроводы  начали подавать шлангами воздух от компрессоров. Через день борьбы удалось снова перезапустить насос А.

В этот раз на АЭС Wolf Creek дело до расплавления  активной зоны реактора не дошло. Отработанное топливо в бассейнах выдержки на было повбреждено. Но и NRC событиями  на АЭС впечатлено не было и впаяло владельцам АЭС штраф в $300,000 за бардак в борьбе с ледяной шугой, когда АЭС бессмысленно теряла теплую воду герез неперекрытую перемычку к системе забора сервисной воды, вместо того чтобы подогревать водозабор аварийной системы ESW.

Что берем на заметку?

Из этого прохода по бровке много полезных уроков и на сегодня, и на будущее:

В отчаянной ситуации проходится идти на отчаянные меры вроде поспешного запуска насосов ESW. Но после аврала персонал обязан перепроверить все его последствия как только так сразу.

Самым тревожным моментом через много часов после аварийного останова реактора была потеря одного насоса ESW при серьезных осложнениях в работе второго. Времени разобраться в обстановке за день было навалом, но не было предпринято никаких конструктивных шагов и ночное понижение температуры снова поставило АЭС на грань катастрофы.

Решение запустить охлаждение реактора контуром В системы RHR позволило подать больше тепла в  водозаборник ESW, так что обледенение уменьшилось и забор воды насосом В стал достаточным. Хотя этого и не хватило для решениы всех проблем, это дало необходимую передышку в условиях ухудшавшейся ситуации.

Уроки из первых двух абзацев в минусе: таких ляпов в будущем надо избегать. Урок из третьего абзаца в плюсе: это было осмысленное решеие, к которому надо приглядеться и брать на вооружение.  По мере ухода этого случая в историю он может начать выветриваться из памяти. Но и персонал АЭС, и инспекторов  NRC надо учить и учить на разборе таких случаев.

Этy картину кипящего водяного реактора BWR



покзывали всю дорогу в связи с Фукусимой, но в очередной истории Локбаума

Fission Stories #54: “Less Control Room Attention Than Necessary…”

"Избыточная рассеяность (или утеря бдительности) в котрольном зале реактора"  

речь о реакторе АЭС Vermont Yankee. 22 мая 1986 реактор заглущили для плановой перезагрузки топлива. Для этого снимают сложенную из колец бетонную бочку над головой реактора (это всего-то биологическая защита),  затем залливают все пространство водой для биологической защиты, затем скручивают шпильки уже стального колпака стального корпуса реактора, приподымают (такой снятый колпак желтого цвета многие видели на фото фукусимского реактора-4), доливают воды в собственно корпус реактора и далее выше вровень с водой в двух бассейнах на фото, и открывают шлюзы в эти бассейны. Без воды ни туды и ни сюды: осущитель пара и всякую всячину изнутри корпуса реактора приподымают и строго под водой по каналу тащат в левый бассейн, а топливные стержни поштучно тоже еще строже под водой тащат в (правый) бассейн выдержки и ставят в корзины (стеллажи) на дне бассейна.

После обратной процедуры закрытия реактора лишнюю вкусную водичку отправляют в цистерны и прогоняют через процедуру очистки.

(Я для ясности добавил описание тонкостей перезагрузки, теперь пойдем по тексту Локбаума)

То, что в протоколе  NRC были деликатно названо "утерей бдительности в зале БЩУ" описывает перелив воды в реактор, пространство над реактором и в бассейна выдержки. Перелили так, что залили вентилляционные трубы, которые в норме торчат на несколько дюймов ваше уровня воды и должны отсасывать радиоактивные газы (в-основном ксенон), которые неизбежно выходят из облученных топливных элементов. Их штатное положение указано на этом кликабельном рисунке  (слева светится канал, соединяющий бассейн выдержку с открытым корпусом реактора, на дне бассйна стоят стеллажи для топливных сборок, в воздухе на щтанге висит перемещаемая сборка, а на заднем плане в красном колечке заборные щели вентиляционной системы, куда залилась вода)



Воду надо было как-то отсосать, и оператор АЭС Vermont Yankee решил привлечь для этого систему удаления остаточного тепловыделения из реактора (residual heat removal (RHR)). В моде холодного останова реактора RHR высасывает воду из корпуса реактора и сливает ее в конденсационный тор. Так как нутро реактора с бассейном находытся в режиме сообщающихся сосудов, то уровень воды в бассейне выдержки упадет. RHR бойко заработало и понизило уровень воды и внутри корпусда реактора. General Electric, проиводитель реактора, особо предупреждал против таких опасных игр с RHR.

Как мы помним по Фукусиме, реактор нуждается в охлаждении и в режиме холодного останова, и в штатном режиме насосы RHR гонят воду из реактора в теплообменник для охлаждения, после чего гонят ее обратно ре рактор и так по кругу. Но тут вместо круга часть воды вместо реактора стала сливаться в тор. В-общем, можно было доиграться и отсосать  RHR  воду до обнажения остававшихся в активной зоне топливных стержней, что не есть хорошо.

Так что берем на заметку?

По задумке система RHR умеет очень много. Она может выкачивать воду из бассейна выдежки, охладить ее и снова гнать ее в бассейн выдежки. Она может всосать воду из тора, охладить ее в своем теплообменнике и закачать ее в бассейн выдержки. Наконец, ее основняя функция отсывать горячую воду из реактора, охладить ее и вкачать снова ве реактор. В аварийных режимах с лопнувшими трубопроводами она может гнать в реактор воду из тора после охлаждения в теплообменнике. Она может сосать воду из тора и распылять ее внутри корпуса контейнмента для его охлаждения и контроля давления внутри контейнмента. На все эти случаи есть свои строгие предписания.

Операторы на Vermont Yankee должны были понимать, что затеяли нечто, что Уставом караульной и гарнизонной службы не предусмотрено. А раз в Уставах этого нет, то это неправильно. Нельзя бездумно гнать насосами  RHR воду от забора и до обеда в обход предписаний. Импровизации хороши в джазе, но никак не в зале БЩУ реактора.

В популярном в 1960-е кино из четырех новелл, в одной из них Софи Лорен играет торговку контрабандными сигаретами на самой золотой точке в неапольском порту прямо в тени полицейской будки. Ее, вечно беременную или с ребенком у груди полиция по закону не смеет и пальцем тронуть. Но у муженька в исполнении Марчелло Мастроянии от ответственности поддерживать жену в нужном статусе случился срыв. А время течет и можно идеальную торговую точку и потерять, а муженек безработный. В-общем, длинный медосмотр и врач, видя правильную реакцию главного прибора, удивленно спрашивает:
--- Так что, может у вас желания нет?
И безнадежный ответ Мастрояни:
--- Да желание-то у меня есть...

У нашего поколения последнее стало ходовой присказкой...

В нашу копилку от Локбаума:

Fission Stories #14: Ready, Maybe Even Willing, But Definitely Not Able

Готов, даже может и при желании, но определенно неспособен...


После отмеченной неполадками 15-летней службы АЭС Rancho Seco под Sacramento, California вывели в 1989 в вечный холодный останов. Как и на Like Three Mile Island, на Rancho Seco стоял аналог нашего ВВЭР (pressurized water reactor (PWR)) постройки   Babcock & Wilcox Company. В его система безопасности были два насоса высокого давления, которые могли подавать воду из внешней цистерны в корпус реактора при разрыве трубопроводов малого диаметра. Фишка в том, что в  работающем PWR давление очень высокое (под 200 атм) и насосы низкого давления не способны закачивать воду в реактор при таком давлении и не могут справиться с такой утечкой.  

Насосы высокого давления на АЭС  Rancho Seco штатно если и запускались то только для тестирования системы. В норме они должны запускаться как только так сразу чтобы предотвратить перегрев топлива в активной зоне в случае разных неполадок и аварий. В норме достаточно одного насоса высокого давления, второй стоит для пущей гарантии буде возникнет нужда в усиленном охлаждении.

Всюду, где одна железка трется о другую, требуется смазка. Через эти насосы высокого давления гоняют насосиками масло, которое надо охлаждать, прогоняя масло через радиаторы из тоненьких трубок, омываемых водой.

В-общем, задумка была именно такой. Но 18 марта 1981 сотрудник АЭС  Rancho Seco изумился, что входные каналы 85 % трубок масляного радиатора забиты какой-то дрянью. Сотрудник кинулся к радиатору неработавшего масляного насоса и обнаружил, что трубки и того радиатора забиты дрянью, оказавшейся на поверку клочьями/стружками со стального кожуха масляных кулеров.

Насосы высокого давления периодически запускали для проверки, но всего на несколько минут, за которые должной проверки работы радиаторов провести и не успевали, и не пытались: гудит да гудит, а до разогрева масла дело дойти не успевало и саботаж радиаторов оставался незамеченным. Случись авария, насосы запустились бы, но вскорости встали бы из-за перегрева масла.

Реактор АЭС Davis-Besse также PWR  детище  Babcock & Wilcox с двумя пасосами высокого давления. Поставщиком насосов на  Davis-Besse была Babcock and Wilcox Canada. В США это был единственный реактор с насосами такого типа, хотя они и были в ходу на нескольких реакторах в разных частях света. Эти насосы закачивают воду в инжекторы подшипников с водяной смазкой вала насоса.

В начале 1980-х French Nuclear Safety Authority задалось вопросом, а смогут ли такие насосы работать должным образом в случе настоящей аварии? При сбое в насосе вода потащит с собой металлическую стружку и мелкие крошки обдираемого металла. Французы провели серьезные испытания и убедились, что этот мусор быстро и надежно забивает радиаторы охлаждения, выводя насосы из строя. Французы после этого модернизировали насосы высокого давления на своих АЭС.

Но  Davis-Besse в теченое двух десятилетий содержала свои насосы в первоначальном виде. И только в ходе длительного останова на ремонт с февраля 2002 по март 2004, в ходе лечения и улучшения многих систем безопасности, на  Davis-Bessе удосужились привести в порядок и насосы высокого давления.

Что берем на заметку?

На  Rancho Seco  масляная смазка и система охлаждения масла были конструктивно адекватны. Насосы пали жервой старения системы, а непродуманные короткие ее проверки не были в состоянии выявить накопившиеся проблемы.

На  Davis-Besse насосы высокого давления были конструкривно уродами с самого рождения. При периодических проверках не замечали ничего, так как под проверку заливали каждый раз нереалистически чистую воду.

Но и на  Rancho Seco, и на  Davis-Besse насосы высокого давления, призванные предотвратить повреждение активной зоны реактора, отказали бы в случае настоящей аварии.

Как быстрее всего и эффективнее всего откопать ошибки конструкторов? Надо выдать на конкурсе контракт компании А, а в пику ей выдать контракты поменьше проигравшим тендер компаниям B, C и D, чтобы они с остервенением раздраконили разработки компании А.

Из загашника Дэйва Локбаума:


Fission Stories #13: Scram Cause: A Scram = Что заглушило реактор? Да заглушка...

30 avgusta 1989 кипящий реактор ( boiling water reactor (BWR)  ) АЭС Hope Creek в New Jersey автоматически заглох, т.е., был экстренно выключен при работе на 82% номинальной мощности из-за низкого уровня воды внутри корпуса реактора. В норме вода должна достигать примерно половины высоты 5-футового сепаратора пара, который стоит внутри корпуса прямо над активной зоной



Как только уровень воды упал на 2 фута ниже нормы, так сразу же сработала автоматика ввода контрольных стержней для прерывания цепной реакции и останова реактора.

В школьной задачке о бассейнах уровень воды опеделяется балансом между потоком воды в заливной трибе  и сливом через дернажную трубу. Если залив быстрее слива, то уровень растет. если залив слабее слива, уровень падает. Если залив равен сливу, уровень стабилен.

Но все домохозяйки знают, что в их кастрюльке уровень воды может вырасти даже если ее не подливать: стоит только воде закипеть, как пузырьки пара в ней уровень воды поднимут. Собственно воды сколько было столько и осталось, обьем вырастает за счет объема пузырьков. И напротив, если кипящую воду перестать подогревать, то уровень воду упадет, так как и число и размер пузырьков упадут.

В кипящем реакторе BWR АЭС образца Hope Creek вода, как оно значится в названии, кипит. Она поступает в корпус реактора через трубопровод “FW”  ( фeedwater) справа, как показано на рисунке, и уносится из реактора в виде пара через паропроводы  “Steam Outlet”, нарисованные с обеих сторон реактора. Стрелками показан путь воды: ее гонят ко дну корпуса реактора водоструйные насосы (jet pump drive).
В норме реактор экстренно глушат если подача воды недостаточна, и это обычная причина останова реактора из-за низкого уровня воды. Но на Hope Creek подача воды была согласована с выпуском пара и до останова, и во время экстренного глушения реактора, и после останова.

И что спровоцировало тогда останов реактора  Hope Creek? В-общем, развалились штуцера труб подачи воздуха к некоторым из клапанов системы перемещения контрольных стержней. В работающем реакторе BWR контрольные стержни удерживаются в штатном положении с сжатыми пружинами давлением воздуха --- как только это давление падает, так сразу пружины вгоняют стержни в полжение, отвечающее останову рактора. В данном случае воздух из треснувших штуцеров вызвал сброс давления и входне и выпускные вентили всех и каждого контрольных стержней открылись.

Контрольные стеружни напичканы бором, пожирающим нейтроны, и прекращающим цепную реакцию ввиду недостатка нейтронов для последующего деления ядер урана или плутония.

В условиях шатаного останова реактора и входные и входные вентили ситемы контрольных стержней открываются электрическими сигналами практически одновременно.  Но в ситуации на Hope Creek время открытия входных и выходных вентилей зависело от их расстояния от места прорыва штуцеров. Самые близкие к месту прорыва контрольные стержни влетели в активную зону как только так сразу. А вот соседние пришли в движение только через 7 секунд, а самый последний стержень зашевелился только через 11 секунд. В норме полностью воткнуть полностью выведенный контрольный стержень занимает 5 секунд.  В-общем, когда часть стержней уже полностью воткнулась, другие еще и шевелитъся не начинали.

Так или иначе, с растянутым по времени вводом контрольных стерженй мощность реактора резво начал падать. Это как домохозяйка приподняла свпою кастрюлю с плиты --- кипение ослабло, пузыри стали пузыречками, уровень воды пополз вниз, и на Hope Creek упал до уровня аварийного останова.

Через 20 лет, 17 мая 2009, тот же реактор the Hope Creek снова сыграл в аварийный останов из-за падения уровня воды в реакторе по практически той же причине --- в этот раз лопнул трубопровод сжатого воздуха. Давление воздуха упало и перестало справляться с отжимающими контрольные стержни пружинами, входные и выпускные клапана сработали, ну а далъше ровно та же песня, что и ранее.

Что берем на заметку?

Техника безопюасности предписывает немедленный аварийный останов реактора ели один или два контрольных стержня вдруг пришли в движение в активной зоне реактора. В обоих случаях для запуска падения уровня воды до уровня экстренного останова потребовалось ввода более двух контрольных стержней, и сам процесс падения до запуска экстренного останова занял несколько секунд.


Предписание немедленного аварийного останова реактора когда более одного контрольного стержня пришли в движение, обусловлено важными соображениями безопасности. Контрольные стержни перемещаются гидравличекими поршнями, ранотающими на разности давлений. С одной стороны это высокое давление воды (и пара) внутри реактора, с другой стороны это болъшой сливной объем под атмосферным давлением. Если часть контрольных стержней пошла в движение, а до остальных команда еще не дошла, как оно случилось на Hope Creek, то вода стравливаемая из-под их гидравлического поршня может залить вентиляционную емкость. Эта емкость может переполниться и воде из-под поршней следующих стержней будет некуда вытекать со всеми отсюда вытекающими.  Как явствует из трех близких историй на АЭС Browns Ferry,  это вовсе не пугалка, а совершенно реальный сценарий...

В наши дни аварийные остановы приключаются намного реже, чем два десятка лет тому назад. Зачастую в постепенное развитие событий, ведущее к аварийному останову, успевает вмешаться оператор БЩУ и заглушить реактор за считанные секунды. Зачастую, но не  Hope Creek в 2009.

Прекрасно, что системы безопасности Hope Creek сработали автоматически. Но было бы еще прекраснее, если бы операторы на Hope Creek продемострировали ту же готовность к подобным авариям, как операторы на большинстве других АЭС.   I

Дэйв Локбаум подоспел с новой притчей

Fission Stories #55: Too Much of a Good Thing === От перебора добра можно и повредиться  

14 июля система охлаждения бассейн выдержки отработанного топлива на блоке-3 АЭС San Onofre в California работала в нормальном режиме. Она сливала воду из бассейна, прогоняла для охлаждения через теплообменник и закачивала взад в бассейн выдержки и примыкающий бассейн для пеналов хранения топлива в сухом виде. Два бассейна связаны каналом, и шлюз/ворота в канале был открыт, как это видно на рисунке



Если приглядеться, то слева на дне бассейна видны кассеты/стеллажи для топливных сборок, справа бассейн для хранения  пеналов, и вниз к головке реактора идет канал, по которому строго под водой как биозащитой перемещают в бассейн выдержки вынутые из реакторы облученные топливные сборки.

Пенал для сухого хранения отработанных сборок с оснятой крышкой "топится" в своем бассейне, и уже хорошо выдержанные и не такие горячие термически, но все еще ацки радиоактивные топливные сборки под водой перемещаются в этот бассейн и дна за другой втыкаются в эти пеналы. Когда порция загружена, пенал закрывают колпаком, вытаскивают его из боды в бассейне, и выдувают воду из него инертным газом --- недорогой азот вполне на это годится. После чего пенал закрывают намертво и пенал ставят в т.н. сухое хранилище.  Показанная выше фотка сделана в период строительства, когда бассейны и каналы были еще сухими без воды.

Сотрудникам АЭС в рабочем режиме  с уже залитыми бассейнами понадобилось кой-чего подлатать в бассейне для пеналов. Они перекрыли канал между бассейнами выдержки и пенальным бассейном. Но забыли перекрыть вентиль, через который подаваемая в бассейн выдержки охлажденная вода поступала в бассейн для пеналов. Гениальность конструкторов была такова, сто при перекрытом канале меж двух бассейнов продолжавшей поступать в пенальный бассейн воде было вообще некуда выливаться. Бассейн радостно переполнился и около 5600 галлонов (около 20 кубов) облагороженной воды через стенки бассейна вылились куда можно и далее в дренажную систему реакторного корпуса. Дренажная система для влажной уборки помещения такого потока переварить не смогла и переполнилась. И пол примыкающего корпуса обработки слаборадиоактивных отходов залили 2 дюйма слаборадиоактивной, но таки радиоактивной воды.  

Что берем на заметку?

Как оно уже обсуждалось в предыдущей Fission Story #54, от перебора добра можно и повредится (студентами на двери комнаты со стороны коридора в период подготовки к экзаменам мы вывешивали "Хороший гость нужен нам как воздух, но если его долго не выдыхать, то можно и задохнуться"). Так, в январе 1919, перебор мелассы в цистерне мелассохранилища в Бостоне привел к взрыву, убившему почти дюжину рабочих при четырех дюжинах раненых, читаем газетное сообщение



Ключ к ядерной безопасности зачастую в руках девочки Маши из сказки о трех медведях: переборы и давления, и температуры и переливы и недоливы сплошь во вред, только когда все в самый раз, довольны все.

(У Локбаума вместо девочки Маши из сказки нашего детства Goldilocks, что можно перевести как Золотые Локоны или Золотые Кудри или Златовласка).

Происшествие  на АЭС San Onofre хорошая иллюстрация к необходимости тщательно отслеживать последствия всех действий. После того, как рабочие перекрыли канал между двумя бассейнами, было просто необходимо проследить в течение хотя бы нескольких минут, как стал меняться уровень воды в бассейне для пеналов. следить , Бассейн выдержки место деликатное --- вдруг перекрытие канала могло повлиять на режим его охлаждения? Это не пустые домыслы: оно же повлияло и повлияло таки вредительски на перераспределение охлажденной воды. Хочешь нарваться на проблему?  Просто закрой глаза.

Дополним из загашников Локбаума:

Fission Stories #8 : Yo Yo No No

Поздно пополудни 9 марта 1988 кипящий реактор блока-2 АЭС LaSalle в Illinois работал на  84 % мощности --- на рабочей диаграмме



это зеленая точка . Тут техник, проверявший прибора контроля уровня воды в реакторе взял и открыл не тот вентиль, что спровоцировало показание якобы высокого уровня воды в реакторе. Раз такое дело, то выключились оба рециркуляционных насоса, прокачивающих воду через реактор и в реакторе осталась всего-то естественная циркуляция воды сквозь активную зону. Это понизило мощность реактора, так что на рабочей диаграмме реактор пополз по светло-голубой линии к точке, обозначенной пурпурной звездочкой, т.е., к 40-процентной мощности.

Моща реактора идет из деления ядер, высвобождающего как тепло так и частички, именуемые нейтронами, которые могут расщепить последующие ядра. Мощность кипящего реактора регулируется двояко:  контрольными стержнями и потоком воды. Всунув в реактор контрольные стержни, мы понижаем его мощность, а вытаскивая их повышаем. Поток воды в рециркуляционном контуре работает хитрее. Вода замедляет нейтроны, в норме часть топлива в кипящем слое, так что добавив воды мы повышаем  число замедленных нейтронов и мощность реактора, а понизив закачку воды усиливаем ее кипение, уменьшаем число замедленных в кипящем сле нейтронов и мощность реактора.

Как только мощность реактора после выключения рециркуляционных насосов упала, то упала на 45 Фаренгейта (20 Сельсия) за 5 минут и температура подаваемой в реактор воды, кипение этим подзаглушило, кипящего слоя стало меньше, нейтронов медленных стало поболее и реактор пошел разгонять мощность. Тем самым кипение воды усилилось и моща пошла взад вниз. Далее на колу мочала --- начинай сначала.

В-общем, через пять с половиной минут операторы заметили, что мощность реактора стала скакать вверх-виз на дксяток процентов каждые 2-3 секунд и осознали, что невольно залезли в область в область нестабильности активной зоны, показанной на диаграмме как Unacceptable Region of Operation = Недопустимый Режим Работы. Как уже мы намекнули выше, настабильность связана с обратной связью потока нейтронов с толщиной кипящего слоя. Будь поток воды через две рециркуляционные петли достаточным, такой нестабильности не было бы.

Осознав проблему,операторы попытались перезапустить рециркуляционные насосы чтобы вылезти из нестабильной области снова в рабочую, сместившись на диаграмме вверх и вправо. Но перезапуск сделал невозможным ошибочно открытый вентиль стравливания насоса, который все еще оставался нештатно открытым.

Но этом риснке показаны фактические скачки мощности реактора-2 АЭС  LaSalle в тот день 9 марта 1988:



Как только рециркудяционные насосы заглохли, мощность упала до 40 % штатной. Затем из-за описанного выше понижения температуры воды в активной зоне мощность за последующие 5 минут поднялась до 50%, а через 5 с половиной минут после останова насосов мощность пошла скакать вверх-вниз.наращивая амплитуду скачков, так что дело дошло аж до 118 процентов номинала, когда автоматика заглушила реактор.  

Осцилляции мощности на LaSalle могли удивить только непосвященных. С ними сталкивались на кипящем реакторе АЭС Vermont Yankee  в 1981, на кипящем реакторе АЭС Caorso BWR в Италии в июне 1982 и еще на нескольких кипящих реакторах в США с 1983 по 1984. General Electric, торгующему кипящими реакторами и творящему их в СШЫ, пришлось в 1984 подвести итоги и разослать 10 февраля 1984 предупреждения всем владельцам кипящих реакторов.  В числе рекомендаций  GE по выходу из режима осцилляций при останове рециркуляционных насосов было следующее:

Немедленно погасите мощность введя контрольные стержни на 80% или более следуя стандартной процедуре останова реактора.

Владельцы LaSalle получили предостережения GE, но положили их под сукно и забыли ввести в перечень штатных указаний --- бардак-то у них приключился через много лет, аж в 1988.

Через два года после рассылки GE даже сама NRC удостоила проблему своего внимания и разослала Generic Letter 86-02 всем владельцам американских кипящих реакторов. NRC заключила, что предложенные GE меры вполне достаточны для предотвращения нестабильности реактора. Кто будет спорить --- таки да, достаточно, но только если инстркукцм\ии принять к практическому исполнению, в не отправить пылиться в шкаф. Владельцы  LaSalle’s как и все получили напоминание  NRC , но и пальцем не шевельнули ,  чтобы пустить их в ход.

После того, как реактор  LaSalle завершил свою скачку по американским горкам, NRC разразилось потоком грозных документов --- действенных пинков под зад владельцам кипящих реакторов (я уж опущу перечень).

Чтобы NRC проснулосЬ, понадовился проход по бровке пропасти на АЭС LaSalle и навязать правмила выхода из скачущей мощности реактораю

Но они так не помогли! 23 декабря 2004 кипящий реактор АЭС Perry в Ohio забрался в Недопустимый Режим Работы. Вместо немедленного останова реактора, которым им все уши уже прожужжали, операторы на смене попытались справиться с забуксовавшим рециркуляционным насосом, теряя тем самым драгоценное время. Повторение мать учения: всего через пару недель после этого они снова влетели в запретный режим и в этот раз им хватило ума тут же вставить контрольные стержни.

Что берем на заметку?

Можно дожить до туннельной нейропатии, ака синдрома запястного канала повторяя как мантру необходимость доводить до внимания владельцев все предписания  NRC и полагаясь на добросовестность владельцев АЭС, и с отчаянием убеждаясь, что ошибки повторяются вновь и вновь, так как владельцы игнорируют все уроки.

Бывает, что молнии бьют, но не повторно, но удар тупости сравним только с ударом кувалдой по бошке.  Ка же глупо со стороны  NRC продолжать доверять владельцам АЭС что они примут предостережения к исполнению, несмотря на систематические свидетельства к обратному. NRC следует жестко ревизовать как на АЭС внедряются ее рекомендации по безопасности.

Цитата: NetGhost от 01.09.2011 19:39:49
Странно, что проектанты никакой блокировки на этот случай не предусмотрели автоматической.
Ведь вполне прогнозируемый вариант.
Хотя сша. Чё взять.

Я уж повторюсь, ув. NetGhost: все истории Локбаума звучат гимном инженерной бестолковости.  Причем на уровне водопроводчиков-теплотехников и электриков, а вовсе не собственно ядерных физиков и этим поучительны для работников любых сложных проbзводств. Хотел бы я, ув. NetGhost, видеть подобную подборку не только об АЭС --- вспомним Саяно-Шушенскую АЭС или Бхопал --- и не только об американских, но и со всего остального свету, включая и наши.

А вот изображать американцев полными дебилами я не стал бы. И у них есть чему учиться.

Можно маленький вопросик?

В историях рассказывалось про ледяные пробки и жидкий азот. Всегда думал, что расширяющийся внутри трубы лед может привести к разрыву этой самой трубы или к ее опасным деформациям. Разве в данном случае это не так?

Цитата: MikeS от 03.09.2011 15:25:21
Можно маленький вопросик?

В историях рассказывалось про ледяные пробки и жидкий азот. Всегда думал, что расширяющийся внутри трубы лед может привести к разрыву этой самой трубы или к ее опасным деформациям. Разве в данном случае это не так?

Легко проделать опыт в домашней морозилке со стаканом воды: бывает и так, что лед просто вспучивает вверх вместо того, чтобы стакану лопнуть... Да и неполную бутылку  пива не факт, что разнесет --- пробку давлением воздуха выдавит и все. Те ледяные пробки, о которых речь, были заведомо не шибко длинными, хотя сам никогда этой операции не видал. В личной жизни бывало, что из забытой в морозилке бутылки пива ледяная жижа выдавливалась в горлышко, а бутылка оставалась целой.

Пробка застревает, естественно, за счет давления при расширении льда, но нетрудно видеть, что вначале будет корка, промерзающая внутрь и выдавливающая воду из центра вдоль трубы

Новое от Дэйва Локбаума:

Fission Stories #56: Locked out at Limerick - Twice

В-общем, не лает, не кусает, а в нужный зал  не пускает


11 сентября 1985 на АЭС Limerick с кипящим реактором фукусимского образца под Филадельфией устроили учения по дистанционному останову реактора, т.е., симитировали пустой зал БЩУ без персонала и вывод реактора из работы используя оборудование и системы, находящиеся вне контрольного залаю

(Отвлекусь на минуту:  Упражнение не бессмысленное! Пару лет тому назад на АЭС Крюммель под Гамбургом загорелся трансформатор и система вентиляции зала БЩУ имела так гениально расположенный забор воздуха, что немедленно всосала дым в зал БЩУ. Диспетчерам пришлось надеть противогазы и в дыму провести все процедуры звглушки реактора)

Учения начались с того, что отказал и не открылся впускной вентиль одной из систем охлаждения активной зоны реактора, т.н.  reactor core isolation cooling (RCIC) system (точного русского термина не знаю).  В RCIC воду гоняет маленькая турбина, которую крутит пар, вырабатываемый в реакторе за счет остаточного тепловыделения в облученном топливе. Пар из кипящего реактора, как оно положено, достаточно радиоактивен, даже если все топливные сборки в активной зоне в целости и сохранности, так как в облучаемой в активной зоне воде (а у кипящего реактора контур только один) нарабатывается радиоактивный азот-16. Поэтому когда оператор побежал в зал RCIC открыть вручную злополучный вентиль, то наткнулся на запертую в целях радиационной безопасности дверь. Вообще-то радиоактивный азот-16 имеет короткий период полупаспада чутка дольше 7 секунд, но для падения активности воды до безопасного уровня должна пройти хотя бы минута, так что дверь должна быть под замком.

Оператор немедленно связался с отелом радиационной безопасности, откуда к двери выслали техника с ключом. Когда тот добрался через 15 минут до нужной двери, то ключ оказался неправильным. В конце-концов доставили правильный ключ и оператор дорвался до системы RCIC.

Но не тут-то было! На "штурвал" нужного впускного вентиля былф накинута запертая цепь! Все логично: да чтобы никто сдуру не смог этот вентиль открыть при штатной работе реактора. Ключей от этого амбарного замка у оператора не было --- они спокойно лежали в запертом зале БЩУ, откуда весь персонал был удален.

Цепь пришлось перекусить. Оператор открыл впускной клапан охлаждающей  воды системы RCIC с большим опозданием.

Дуракам везет! Учения затеяли во время запуска реактора после штатного останова на перезагрузку топлива, когда остаточное тепловыделение в активной зоне было низким. Вместо заблокированного RCIC с подачей охлаждающей воды в реактор справилась система управления движением контрольных стержней. После разбора полетов NRC (Комиссия Ядерного Регулирования) заключила, что в случае нужды в дистанционном остановк реактора в штатном режиме его работы было бы крайне сомнительно, что активную зону удалось бы охлаждать при такой задержке с запуском подачи охлаждающей воды системой RCIC.

Что берем на заметку?

Как с наполовину полным или наполовину пучтым стаканом, на этот случай можно смотреть двояко. Хреново, что аж два замка преградили путь к штатному режиму останова реактора. В данном случае пронесло, но при других обстоятельствах мало бы не показалось.

Но случай поучителен как иллюстрация к тезису, что нельзя пренебрегать периодическими учениями. Все привально, что дверь в зал RCIC была заперта, чтобы защитить персонал от контакта с радиацией. Колесо впускного вентиля  RCIC было заперто также из соображений безопасности работы реактора, чтобы вентиль  нечаянно не открыли. Учения вскрыли непреднамеренный бардак с ключами и дали шанс предотвратить подобное в будущем.

Если вдуматься, то цель инспекций и учений вовсе не в проверке сиюминутной работоспособности систем АЭС. Их цель убедиться в том, что все системы и обрудование будут раблтать как надо когда в этом возникнет нужда. В этом смысле учения на АЭС Limerick следует признать вполне успешными.

Это будет длинновато, но как гимн головотяпству того стоит

Fission Stories #57: Near-Miss at Perry

Правильный перевод: Уфффф.... пронесло!

25 апреля 2011 бригада чекистов из NRC была отправлена на АЭС Perry в Ohio для разбора полетов с облучением бригады ремонтников. Никто из терпил не схватил больше предельной дозы, но благодаря не готовности к инциденту, а только и только  необыкновенной прухе.

На любом реакторе и при работе, и при запуске тщательно отслеживают мощность реактора, измеряя нейтронные потоки в активной зоне. На кипящем реакторе (BWR) АЭС Perry запуск мониторируют четырьмя детекторами (Source Range Monitors (SRMs) ), которые использут только при мощностях менее одного процента от номинала. Эти SRM длиной в дюйм и 0.16 дюйма в диаметре нанизаны та тросик длиной почти в 40 футов, вставленный в металлическую трубку, которая со дна корпуса реактора вставлена в активную зону. Моторчик снаружи корпуса реактора впихивает тросик в трубку, так что при выключенном реакторе или при очень низкой мощности счетчики встают на 18 дюймов выше центра активной зоны. При росте мощности эстафету перенимают счетчики промежуточной мощности (Intermediate Range Monitors (IRMs)), а SRM, чтобы они не захлебнулись в высоком потоке нейтронов, сдергивают мотором на 2 ½ фута ниже активной зоны реактора. Эти перемешения SRM условно показаны на этой схеме:


                 

В феврале 2009 персонал заменил счетчик C  --- это делается периодически при потере чувчтвительности из-за радиционного повреждения материала счетчиков, из-за износа кабелей и т.д. Когда в марте 2010 реактор перезапускали, то тросик со счетчиком С выдергиваться из реактора не захотел. На это махнули рукой: доживем до следующей перезагрузки топлива и заменим. Само собой, за год жизни в высоком потоке нейтронов высокочувствительный счетчик сдох напрочь.

Начало следующей перезагрузочной кампании пришлось на 18 апреля 2011 и 22 апреля 2011 бригада ремонтников вошла в помещение под корпусом реактора,



чтобы выдернуть счетчик С и заменить его новеньким. Предполагалось тросик перекусить, подсоединить его к переносной шпульке с моторчиком



выйти из этого достаточно горячего помещения, запустить дистанционно моторчик, всосать тросик в шпульку, и унести это все, засунув в свинцовый контейнер.  По расчетам выходило, что на одном дюйме от детектора   SRM была бы доза в 66 rem --- кирдык человеку за 7 секунд --- посему все собирались делать дистационно.

Важнейшей из многих закавык окзалось длина тросика в 39 футов, так как шпулька могла вмотать всего 30 футов. Поэтому работягам надо было вначале тросик откусить от штатного моторчика, выдернуть и откусить 9 футов, и только затем прикрепить к шпульке остатние 30 футов, чтобы намотать их уже с дистанционным управлением шпулькой.

По техзаданию тросик надо было перекусывать второй раз или когда уровень радиации вырастет (нижний конец тросика далеко от активной зоны и не так сильно активируется), или когда в трубе останется 30 футов. Но это на корабле на якорной цепи ставят аккуратные метки, а на этом тросике никаких меток не было и работяги выдернули 22 фута вместо предполагемых 9 футов. Уровень радиации в этом горячем помещении с штатными 2 рэм в час взлетел немедленно выше 1000 рэм в час. Пиковая высота осталась неизвестной, так как при 1000 рэм тамошние счетчики просто зашкаливают.

За работой присматривали два дозиметриста. Один был приставлен прямо к работягам, а второй из-за стенки мониторил радиационную телеметрию и местонахождение работяг.  После всплеска уровня радиации дозиметристы вскричали "Полундра!" и работяги дали немедленного деру из горячего отсека.  Индивидуальные дозиметры показали, что оти хватанули по  0.098 rem, что далеко от федеральной допустимой годовой дозы в  5 rem для работников ядерной промышленности.

Чекисты из NRC обнаружили кучу проколов с радиационной безопасностью этой бригады:

Техническое задание на замену счетчика было тупо скопировано с задания 2005 года без поправки на то, что в этот раз уровень облучения сидевшего год прямо в активной зоне, а не вне его счетчика С был намного выше.

Приборы контроля радиации в рабочем помещении имели недостаточный диапазон чувствительности.

В техзадании не было указаний, как не выдернуть излишнюю длину тросика.

У дозиметристов было переговорное устройство, но его не было у работяг, так что команда "Полундра!" до них могла оперативно и не дойти.

В случае паники в рабочем помещении у работяг было достаточно шансов или споткнуться, или провалиться в дыры в решетке пола,




что могло бы помешать своевременной эвакуации из зоны запредельной радиации.

В общем, ядерные чексты выписали руководству АЭС одну белую и одну зеленую метку за нарушение федеральных правил ядерной безопасности.

Что берем на заметку?

Эту бригаду на АЭС Perry послали в смертельную ловушку, из которой им удалось выскочить малой ценой. Было абсолютно недопустимо послать работяг со шпулькой недостаточной емкости и подвергать их риску с откусыванием лишней длины тросика. По инструкции работягам было предписано оставить 30 футов тросика внутри трубы --- без меток отмерить эти невидимые 30 футов было немыслимо. В рабочем плане такие меры как нужда в мгновенной эвакуации из помещения с ловушками и препятствиями проработаны не были.

Несмотря на все это, кой-чего таки сработало. Дозиметристы отдали команду "Спасайся!" до того, как работяги получили дозы выше федеральных ограничений. Несмотря на этот счастливый исход,  NRC почситала нужным направить своих ядерных чекистов для детального расследования. .

Приятно, когда Госпожа Удача улыбнется и происходят инциденты только со счастливым концом. Но гораздо важнее извлекать правильные выводы из таких случаев, чтобы избежать трагедий, когда Госпожа Удача смотрит в другую сторону.

Fission Stories #58: Millstone Rollercoaster

т.е.,Скачки АЭС Millstone по американским горкам

12 февраля 2011 дежурная бригада реактора-2 (PWR) на АЭС Millstone в Коннектикуте снизили мощность реактора со 100% до 88% номинала в целях ежеквартального испытания контрольных вентилей главной турбины.

График смен на АЭС был таким, что данной бригаде давненько не доводилось заниматься этим тестом. Само собой, во избежание ляпов такая смена должна было перед тестом пройти специальную подготовку по нескольким пунктам. Но вся эта подготовка пошла насмарку, когда во время теста начался брдак с реактором, который взбрыкнул и его мощность понеслась вскачь по американским горкам. Особо украсило инцидент то, что когда реактор пахал на полной мощности (как показал разбор полетов), операторы на смене полагали, что мощность реактора подскочила всего до половины номинала.

Еще 10 февраля бригада этой смены явилась на тренеженый центр АЭС Millstone чтобы отработать предстоящие им процедуры на симуляторе. Чтобы не было ошибок, каждый из операторов БЩУ прошелся по переключателям БЩУ с наставником, отслеживавшим всю цепочку переключений, чтобы операторы переключали все в правильное положение и в нужный момент времени.

Как всегда при поножении мощности реактора, надо было отслеживать баланс мощности. На этой ветке уже обсуждалось, что при понижении мощности примерно сутки неизбежно ксеноновое отравление --- наращивается концентрация ксенона, очень сильного пожирателя нейтронов. С ксеноновым отравлением можно бороться, понижая концентрацию бора в воде первичного контура, который тоже известный пожиратель нейтронов. Так удается удержать мощность реактора постоянной.

При штатном тесте закрывают по очереди не более одного из четырех контрольных вентилей (CV на рисунке)



одновременно. Эти CV регулируют поток пара, подаваемого на главную турбину. Чтобы полное давление пара на турбине было постоянным, закрывая однин вентиль надо было приоткрыть шире три остальных.

Для пущей надеждости в поддержании баланса операторы приоткрыли один из вентилей трубы в обход турбины ( BPV на рисунке). Этот пар в обход турбины шел прамо в конденсатор пара. В штатном режиме этот вентиль должен был автоматически отслеживать за постоянством подачи пара на турбину, чтобы вырабатываемая электрогенераторами мощность стояла скалой. Все операторы успешно отработали подгот. The operators completed the practice test on the control room simulator successfully.

Two days later, the freshly retrained operators reported to the real Unit 2 control rовку на тренажере.

Перед началом теста бригадир смены еще раз прощелся по всем процедурам с разбором участка работы и действий каждого оператора. И только после этого операторы понизили мощность до запланированных и отработанных на тренажере 88%, рабавили борированную воду и открыли вентиль обходного паропровода ровно как они делали на тренажере за пару дней до этого.

Первый этап прошел успешно, но после этого оператор по ошибке перевел три последующих преключателя в неправильное положение. Стоявший на страже наставник отметил момент переключения, но ничтоже сумныщеся посчитал, что они все были в правильном направлении. Начальник контрольной бригады тоже отметил момент переключения и впал в то же заблуждение о знаке действия.

Вентиль обходного паропровода, который был приоткрыт как мера предосторожности, заметил что дела пошли кувырком и через минуту автоматически закрылся в попытке восстановить нарушенный баланс. Но закрыться вдойне он не мог, и выпал из игры. Бригадир смены это через 45 секунд заметил и приказал оператору открыть его снова. Открыли, но умный вентиль обходного паропровода через 6 секунд закрылся снова. Очевидные признаки идущей в разнос ситуации осознаны не были.

Возникший разбаланс поддал пара на турбину и на входе в турбину давление пара подскочило на 10%. На реакторах PWR стоявших на АЭС Millstone рост подачи пара требует через обратные связи роста мощности реактора. Через три минуты после начала теста подросшая с плановых 88 % мощность устаканилась на 96%.

Для лихого водителя лишние 8% мощности тьфу. Такой цифрой не удивить и какого-нибудь правительственного клерка. Но по букварям Института Ядерной Энергии в одной таблетке топливного стежня сидит энергии как в 17,000 куб. футах природного газа, или 1780 фунтах каменного угля, или 149 галлонах нефти. Скачок мощности реактора на 8% то же самое, что добавить в активную зону еще 140,000 тысяч таблеток === 2,380,000,000 куб. футов природного газа или 249,200,000 фунтов угля или 20,860,000 галлонов нефти. Беззаботная игра такими мощностями привествоваться не может.

Операторы раобрались с вентилями, понизили мощность к требуемым 88% и через час доложили о конце теста.

Что берем на заметку?

Как говорится, прежде чем опрокинуться  на лодке в воде, надо отработать греблю всухую на пляже...

Чтобы избежать повтора, вдогонку таким инцидентам устраивают муштру со всем шагами всухую на тренажере, пропесочивают мозги перед началом теста и приставляют к каждому оператору наставника, отслеживающего все действия и переключения и их соответствие инструкциям. Вце это наличествовало в разобранном случе и провалу не помешало.

Одним из уроков катастрофы марта 1979 на выла нужда в большей муштровке персонала на полномасштабных тренажерах. В ходе этой муштры инструкроры допускают преднамеренные ошибки с выходом из строя вентилей, с неправильно считанными с показиметрDuring simulator training sessions, instructors cause pumов данными и выводом из строя разного оборудования, чтобы проверить готовность персонала к борьбе с такими проблемами.

Но одному уроку из Three Mile Island должного внимания не уделили. Упор был на технические неполадки, а человеческий  фактор остался за скобками. Инцидент на  Millstone гвовоит, что такой узкий взгляд с фокусом на железках все еще не изжит.

На АЭС Millstone прошли над пропастью вовсе не из-за отказа оборудования, все проблемы создали сами операторы. Операторы были хорошо вымуштрованы на случай отказа оборудования, но эта муштра была без пользя для вызванных ими самими проблем.

До дих пор трениривки на симуляторах нацелены на отказ железок, и ядерная промышленность продолжает сталкиваться с ошибками операторов на БЩУ, цена которых и риски чрезвычайно высоки. В тренировочне курса непременно надо включать преднамеренные ошибки поерсонала, чтобы подготовить их к выходу из @опы, куда они засунули себя сами..

Продолжим цикл притчей-59 от Дэйва Локбаума, с названием дублирующим название предыдущей притчи-58:

Fission Stories #59:  Pilgrim Rollercoaster

т.е., "Скачки АЭС Pilgrim по американским горкам"

В Fission Stories #58 речь шла о проблемах с контролем уровня мощности реактора-2 на АЭС Millstone в феврале 2011. Теперь пойдет рассказ о том, что случилось на реакторе Pilgrim  всего три месяца спустя.

В мае 2011 дежурная смена перезапустила кипящий реактор АЭС Pilgrim поле останова на перезагрзку топлива. Операторы вытащили контрольные стержни из активной зоны до начала минимальной самоподдерживающейся цепной реакции и, следуя предписанным шагам, продолжили наращивать мощность до номинальной. В ходе йтого процесса, когда пять стержней были выдвинуты на фут каждый, т.е., менее чем на 10 процентов от полной длины стержней в 12 футов, компьютер заверещал, что за последние 5 минут температура воды внутри стального корпуса реактора поднялась на целые 18 градусов Фаренгейта. Компьютер предупредил, что такими темпами вода за час погорячела бы на 216 градусов по Фаренгейту.

Чтобы исключить повреждение старльного корпуса реактора из-за возникающих тепловых напряжений, нагревание или охлаждение со скоростью выше 100 градусов Фаренгейта за час инструкциями не допускаются. Операторы труханули, что превышают это ограничебие и вставили контрольные стержни обратно, тем самым понизив мощность реактора. Компьютер охотно подтвердил, что рост температуры прекратился.

Но по техзаданию смене нужно было реактор перезапустить, удерживая рост мощности реактора и температуры воды в предписанном корридоре. Так что они снова выдвинули 5 контрольных стержней на фут каждый и выдвинули еще один стержень. Реактор вошем в режим удвоения мощности через каждые 20 секунд. И вот вам сила цепной реакции: если бы начальная мощность было 1 процент от номинала, то через 20 секунд было бы 2 процента, через 80 секунд все 16 процентов, через две минуты, т.е., 120 секунф, уже 64 процента от нминала, а через 140 секунд уже катастрофические 128 процентов номинальной мощности.

Это, конечно, по теории. На практике системы защиты учуяли разнос реактора и прекатили взбесившуюся цепную реакцию вдвинув взад все контрольные стержни.

Эта бешеная ядерная пляска (nuclear hokey pokey) на АЭС  Pilgrim, lкак и описанный ранее нерегламентный рост мощности на АЭС  Millstone, был типичным самострелом. Не было никаких отказов никакого оборудования, раруха была в головах пресонала.

Операторы всего-навсего сдрейфили увидев якобы перегрев реактора и заглушив мощность вставив все контрольные стержни взад. Они перебздели второй раз, когда увидели что скорость нагрева реактора упала ниже предписанной и выдернули стержни больше чем надо. Реактор пошел в разгон и автматика его заглушила как по Писанию.

Операторам вообще не надо было суетиться. Непосредственно после вывода контрольных стержней рост температуры всегда быстрый, вот откуда эти  18°F за первые 5 минут. Все как с ускорением Вашего родного авто: вдавили педаль и вначале рывок ускорения, а потом ничего... Если бы операторы были терпеливее, то наградой было бы снижение скорости нагрева через какие-то минуты, и им пришлось бы продолжить выдвигать стержни, чтобы поддерживать те предписанные не более сто градусов по Фаренгейту за час. Вместо этого операторы стали дергаться и за ошибкой допустили вторую: увы, два минуса не перемножились в плюс.

Что берем на заметку?

В событиях и на Millstone и на  Pilgrim оборудование функционировало штатно, а операторы были совершенно неадекватны. Испытания вентиля турбины на Millstone и перезапуск реактора на  Pilgrim относятся к рутинным, ненеапаряжным действиям. Кхм... так по книгам, пока дурь операторов не поставила все с ног на голову и не превратила это в мероприятия повышенного риска.

Если хорошо натренированные операторы спотыкаются на таких мелких кочках, то поневоле задумаешься, а как же они будут преодолевать настоящие препятствия? Когда проваливаются на рутинных операциях, то можно ли верить в профессионализм в случае серьезных происшествий?

Поскольку персоналы реакторов АЭС  Pilgrim и  Millstone есть олицетворение операторов на всех других американских АЭС, то это два случая есть звоночек, что повсеместно операторам следует повышать свое мастерство, чтобы легкий чих не оканчивался фатально. Ведь это все было при штатно работавшем оборудовании, а если бы оно было аварийным?

Как все уже наслушались и начитались, после Фукусимы только и разговоров, что о стресс-тестах под международной эгидой на АЭС.

Но такие тесты продолжительностью в одну-полторы-две недели (по-крайней мере на наших АЭС) проводились регулярно и до Фукусимы. Насколько я понимаю, на форуме Атоминфо.ру будет подборка материалов на эту тему.

Кто почитывает ветку "Дэвид Локбаум: поучительные притчи об АЭС"

http://glav.su/forum/topic/1447

тот уже успел привыкнуть к тому, что пустяков не бывает. Ну что делать в аварийной ситуации, когда оператору прихватило живот, а туалет не функционирует?

Пока модератор Атоминфо.ру не раскачался на профессиональный разбор, я приведу здесь небольшую подборку замечаний таких международных ревизоров к статусу ТБ на одной из наших АЭС. Речь об инспекции уже постфукусимской эры.

Поехали (технически обозначения помещений колорита не меняют):

1) Использование "красной линии" в помещениях АЭС не однозначно.

--- Казалось бы, все и так ясно: если это не твое рабочее место, не смей красную линию вроде ограждения пультов и т.д. переступать. Но инспектора чего-то недопоняли --- я недопонял, чeго они недопоняли.

2) Иногда продублированы сигналы радиационного загрязнения.

--- Казалось бы, каши маслом не испортишь? Но инспекторам не понравилось.


3) Нашлась лесенка, где две ступеньки по высоте отличаются от остальных.

--- На мой вкус, когда бежишь впопыхах, то это шанс споткнуться и звездануться. Архитекторы лажанулись...

4) Нашли перегоревшую лампочку одного индикатора на панели одного трансформатора.

--- Такие панели контролируют в начале и конце каждой смены, т.е., шесть раз за сутки при трех сменах. Сумела лампочка перегореть между проверками. Бывает, но неприятно...

5) Не понравилась система Громкой Голосовой Связи. Точнее, что ей пользуются и для поиска персонала. типа: "Имярек, срочно свяжись с пультом таким-то!"

--- Видите ли, на Западах персонал ищут по пэйджерам. ГГС выглядит предпочтительнее, так как сигнал на пэйджер не всякий бетон с железками пробивает. Но у них так принято.

6) В инструментальном бардачке одного из помещений нашли два газовых ключа.

--- Пояснение: и газовый и разводной ключи по понятным причинам запрещены --- потихоньку портят гайки и болты! --- и их следовало изъять. Замечание наверно по делу.

7) Казаку за коня, который пачкает белоснежный носовой платок, давали наряд вне очереди, На АЭС инспектор застукал запылившийся насос.

--- Кхм... а ведь по делу, казак обязан быть казаком и конякa должен быть чист как стеклышко!

8 ) Нашлась мирно стоявшая приставная леcтница без маркировки.

--- Пожалуй, не впустую: нефиг ей по помещениям гулять, когда у нее должно быть штатное место на случай чего.

9) На одной лестничной клетке плохо закреплен поручень на перилах.

--- В-общем-то непорядок.

10) К одному насосу можно подойти только переступив через трубопроводы.

--- Это что, на всех АЭС и во всех цехах к любой фитюльке можно лихо подкатить на квадрицикле?

11) Экспертов поразило, что их пустили гулять (ну, в плотном сопровождении!) по АЭС без сдачи экзамена по ТБ.

--- На АЭС не предполагали, что это воскресная экскурсия школьников.  Посчитали их за опытных коллег, как никак эксперты! Но по строгости закона экспертам тоже может страшновато?

12) На входной двери в зал аварийных дизель-генераторов не было указателя, надевать на уши беруши глухим, кто не слышит, что дизеля гудят, или не надо надевать, если дизеля стоят.

--- Улыбнемся?

13) Есть лестницы без маркированных первой и последней ступеньках.

--- Для видящего лесенку вервые в жизни может и важно.

14) Нашлось стекло в уличном оконном блоке, где трещина не помечена яркой наклейкой.

--- Стекольщику по сусалам, что не меняет вовремя.  

Это не все, просто самое типичное. Не подумайте, что я опустил что-то серьезное типа парящей дырки в корпусе реактора... я не Игорь Кио, чтобы из рукава выдергивать несуществующее.

Двое ДАЛЕКО НЕ ВСЕГДА лучше одного

Fission Stories #60:  Two is NOT Always Better Than One

Владельцы кипящих реакторов (BWR) обязаны регулярно проверять скорость ввода контрольных стержней в активную зону реактора: каждый из них при аварийном останове должен вставляться до упора не медленнее чем за 5 секунд. Цифровое табло, показывающее положение стержня, мигает при аварийном останове так резво, что о цифрах на нем от силы одно ощущение, пока наконец стержень не вставился полностью.

Написанное на бумаге не потвердилось в 1983 на реакторе блока-3 АЭС Browns Ferry в Алабаме. Щелчок тумблерочка на  аварийный ввод стержня не запустил его движения.  Вместо быстрого мелькания цифр на индикаторе вроде  ‘48 .. 38 .. 22 .. 12 .. 00” , когда стержень с положения (в футах) полностью выдернут (48 ) пролетает со свистом до полного ввода (9), на индикаторе спокойно читалось “48, 46, 44, 42, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 08, 06, 04, 02, 00.” Ни один стержень не влетал за положенные менее пяти секунд, некоторые из них ползли вообще медленнее 60 секунд. В шатном, НЕаварийном режиме стержень вставляется за примерно 48 секунд --- а тут испытания показали бОльшее время для ввода стержня в режиме аварийного останова.

Щелчок тумблерочка аварийного останова дает ток в соленоиды, которые открывают вентили в двух воздухопроводах --- это стравливает воздух из вентилей впуска и выпуска воды высокого давления. Через впускной клапан вода идет на поршень под контрольным стержнем (на кипящих реакторах чисто конструктивно все стержни подаются снизу, а не сверху активной зоны), а открытый выпускной клапан позволяет стравливать воду сверху того же поршня (воду туда загоняли чтобы стержень вынуть из активной зоны).  На поршень при этом действует дифференциальное давление от 1,000 до 1,500 фунтов на квадратный дюйм (делим на 14.7 для перевода в атмосферы) и оно ращит стержни крайне резво.

После чесания затылков, на Browns Ferriers разобрались, где собака зарыта.

Перед остановом реактора на оперезагрузку топлива компрессор, подюитывавший давление в вентилях требопроводов высокого давления, идущих к поршням, пахал на почти полную мощность. Тут бы и призадуматься, так как в норме он всего то должен поддувать когда давление воздуха в вентилях чутка падало ниже номинала. Кроме того, воздух в норме ходит по замкнутому кругу. Но все краны и вентили имеют привычку подтекать.Оно подтекало и на этом реакторе: не так чтобы так, но и не так, чтобы. В-общем, до самопроизвольного открывания вентилей не доходило, но компрессор гудел почти всю дорогу.

В течение кампании перезагрузки топлива ремонтники трудились над утечками воздуха. Они обнаружили, что резиновые кольцевые сальники внутри солеинодальных клапанов от старости стали жесткими, а местами так вообще растрескались --- а им для хорошей герметизации было положено быть мягкими и пластичными. Так что ремонтники решили заменить все сальники.

Хотели как лучше, но получилось как всегда. Они демонтировали соленоидальные клапана и заменили старые сальники на новые. Пуще того: надежности для они вставили вместо одного по паре сальников.

Двойные сальники утечку воздуха перекрыли. Но они перекрыли частично также проход воздуха в клапана, затруднив их продувку. В-общем, воздух прорывался в клапан или выдувался из него сквозь закрытые сальниками проходы с трудом и когда и как попало.

У некоторых из контрольных стержней воздух пробивал вначале впускной канал, у других ваначале пробивало выпускную трубу.  Что в лоб, что по лбу; внесто обещанных 1000 фунтов или выше этого на кв. дюйм дифференциальниое давление на поршнях достигало еле половинку этого. Это примерно, что подается на поршень при штатном, не аварийном, вводе контрольных стержней. Отсюда понятно, почему аварийный ввод стержней растягивался за 60 сек.

Владельцы АЭС притормозили запуск реактора-3 после перегрузки топлива на 40 процентах ниминальной мощности и успели поменять сальники на 5 контрольных стержнях.  Случись в этот момент ЧП, реактор смогли бы заглушить не быстрее 5 секунд, а за минуту от силы --- и это промедление было бы чревато поврежгдением топливных сборок.  

Что берем на заметку?

Какой домовладелец не втыкал гвоздь или пятак вместо перегоревшего предохранителя? Как способ дать свет в темный дом годится вполне. Но в случае корткого замыкания или перенапряжения в сети предохранитель уже не сработает и дом может вспыхнуть и владелец останется на пепелище.

Ремонтная бригада на Browns Ferry по сути вставила жучок в сеть. Их задачей было справиться с пропускавшими воздух сальниками, из-за которых компрессор трудился почти непрерывно. Если не считать этой мелочим ядербная безопасность пока не страдала: стержни все еще могли вставиться за штатные менее 5 секунд.

В ядерной промышленности “Configuration management” это тот технадзор, в задачу которого входит котроль. не допускающий ухудшения рабочих характеристик после ремонта, как оно случилось на Browns Ferry. Любая запчасть должна соответствовать оригиналу и по форме, и по габаритам, и по функциональности, и запчасть дожна пройти жесткую проверку и на работоспособность. Двойные сальники решали часть проблемы с утечкой воздуха, но не подходили по габаритам и форме.  Нормальный технадзор такое пресек бы, но  технадзор  действенен только при условии, что он осуществляется на практике.  Работники Browns Ferry всунули второй сальник не подумавши о последствиях.

Может двое и лучше одного, но далеко не всегда, бывает и наборот.

Похоже, что эта история, номер 1 в серии Fission Stories от Дэйва Локбаума, осталась без внимания:

Fission Stories #1:  Surfs Up!

т.е., "Вперед по бурунам"

Много было говорено совершенно заслуженно о неприятностях, когда вода покидает реактор АЭС. Оборотная сторона медали, когда на АЭС поступает избыточная вода, не менее неприятна (писалось задолго до Фукусимского цунами!).

17 октября работники АЭС Indian Point к северу от Нью Йорка вошла в корпус контейнмента реактора блока-2, чтобы отремонтировать вышедший из строя прибор. Их удивленным глазам предстала не мокресть на полу, и даже не лужица, а целое море разливанное воды --- около 100 тыс галлонов, т.е., около 350 кубов. Все пространство было залито так, что даже металлический корпус реактора утоп в ней на свои нижние 9 футов. На картинке это обозначено красным кружочком:


Вода поступала в контейнмент через протекшие трубопроводы радиаторов охлаждения: О том, что они любят протекать, было известно всегда. На блоке-2 АЭС Indian Point внутри колпака контейнмента установлено всего пять радиаторов охлаждения, от FCU 31 to FCU 35 (FCU = Fan Cooling Unit).


Вода из Гудзона всасывается и подается по трубопроводам внутрь колпака контейнмента в эти пять радиаторов, а вентиляторы внутри колпака обдувают эти радиаторы, охлаждая воздух внутри контейнмента, а тепло уносится в Гудзон циркулирующей водой.

Потоп внутри контейнмента оставался незамеченным, так как лампочки обоих индикаторов уровня воды в контейнменте были перегоревши. Кроме этих показиметров внутри контейнмента торчат датчики еще и влажности. Но они обучены распознавать влажность от утечки парящей горячей воды внутрь контейнмента и игнорировали низкую влажность от наливавшегося холодного моря на дне контейнмента.

Вообще-то этого моря не должно было быть, так как избыточную воду должны были откачивать два насоса. Но они оба были в отключке: у одного перегорел предохранитель, а у второго застопорило плавучий индикатор уровня воды. О растущем уровне воды в контейнменте сообразили только когда вода закоротила этот индикатор, и ремонтная бригада была послана справиться с собственно этим коротким замыканием.

Одна из первопричин этого бардака все еще лихорадит ядерную промышленность. Снова и снова пренебрежение к выходу из строя датчиков, с легкомысленной верой в то, что вспомогательные датчики предупредят, остается нормой без подобающей проверки работоспособности тех вспомогательных датчиков.  В этой конкретной истории к текущим радиаторам системы охлаждения контейнмента успели притерпеться: текут и текут, зато есть насосы, которые эту водичку откачают. Заткнулся один из насосов? Ну что за беда, если есть второй насос? Оба заткнулись? Ну что за беда, если датчик уровня воды вовремя подскажет операторам, что возникла проблема. Один датчик в отключке? Ну что за беда, если есть второй. Что, это все не пашет? Да полноте, это так маловероятно! Но на Indian Point одновременно рухнуло все!

Как говорится, из двух минусов не шить один плюс. Не надо думать, что если двух минусов маловато, то спасут три или четыре минуса... не надо гнатъся за числом минусов в надежде на плюс в конце.

Так чего берем на заметку?

Это была хорошая иллюстрация того, как долго игнорируемая мелкая проблемочка может разрастись до катастрофической. Персонал блока-2 АЭС Indian Point отлично знал, что радиаторы текут. Но они знали, что это мелкая утечка не аварийного масштаба. Тихой сапой эта утечка вывела из строя приборы, которые было обязаны эту утечку зафиксировать. Более того, после этого последствия выросли до прямой угрозы работе собственно реактора!

И что же, из этого извлекли должные уроки? Возможно, но только не на АЭС Indian Point.

Вода продолжала журчать и с 1993 в корпус контейнмента блока-2 пролилось (и было выкачано) почти 2 млн галлонов (около 7 тыс кубов) воды. О проблеме отлично знают и владелец АЭС, и NRC (Комиссия Ядерного Контроля), и никто из них не хочет и пальцем шевельнуть. Если бы выворачиване шеи с хрустом, чтобы не видеть проблему, было олимпийским видом спорта, то NRC вне сомнения принесло бы золото в копилку американской команды.