1. Mi a gond az
atomerőművekkel és mi a
megoldás?
Stolmár Aladár
2013. December 16.
Hermann Otto Társaság

2. Miről fogok beszélni?
 Fukushima Daiichi üzemzavar
 Nagyon kevés szereplője volt a biztonsági
filozófia váltásnak Paks esetében
 Biztonsági filozófia ma sem végleges Generation
III, III+, IV és post-Fukushima!
 A Hogyan is történt? Követhető példa
 Üzemanyag roncsolásos atomerőművi
üzemzavarok, kísérletek
 Cirkónium-vízgőz reakció a kulcsfolyamat
 Megoldás: eresszük ki a gőzt!

9. Biztonsági filozófia metamorfózisa
 Loviisa-i atomerőmű
 Finn követelmények
 Westinghouse-Siemens
jég-containment
 Következő VVER – Paks
 Viktor Nyikulin: Olyan
atomerőművet építsünk
Pakson, amit bárhová el
lehet adni
 NRC (Teller Ede) orosz
nyelvű előírásai a Fehér
Lóhoz fogadóban
 És ma?

10. Hogyan is zajlik egy üzemanyag
meghibásodásig eljutó eseménysor?
 TMI-2 1979. március 28., Csernobil-4 1986.
április 26. – a Paksi Atomerőmű terveit pedig
már 1975.-76.-ban véglegesítettük
 Máig megoldatlan kérdés a cirkónium-vízgőz
reakció mértéke és következményei
 Pakson a természetes folyamatok
érvényesülésének biztosítása elsődleges
 Légcsapdák és buborékoltató kondenzátor,
reaktor akna a mélypont – hangtompító rács a
víztálcák védelmére
 Végigvinni az eseménysorokat és meghatározni
az egyes elemek reagálását, hasznosságát

11. Maximális lehetséges üzemzavar
 A különbség: 213-nál bármi eltörhet, míg a 230-as
változatban a főkeringtető vezeték és annál nagyobb
(tartály) törés nem volt lehetséges
 Az üzemzavarok következményeit az alábbi elemek
korlátozzák:
 Keramikus üzemanyag pasztilla
 Üzemanyag rudak hermetikus cirkónium burkolata
 Nyomástartó tartályok és csővezetékek hermetikus falai
 A tervezési esemény (maximális lehetséges üzemzavar)
minden következményét figyelembe vevő hermetikus tér fala
(containment az üzemzavar során reagáló rendszerekkel)
 Fukushima után – minden elvész, akkor sincs baj
 A következményeket helyesen kell figyelembe venni

12. Paksi Atomerőmű – a bővítés felől

13. Hermetikus tér hermetizálás és
lokalizációs torony – Kijevi tervezőintézet

14. Cirkónium-vízgőz reakció
 Heves égés ZrO2 és H2
reakciótermékekkel 5
MJ/kgZr hőkiválással
 A forró hidrogén gáz
intenzív áramot képez
 Hevíti és mossa az
üzemanyag pasztillákat
 Gravitáció hatására a
cirkónium dioxid
kiülepedik és a hidrogén
a felső teret tölti ki
 A kiülepedő keramikus
anyag vízzel érintkezve
porózus üledéket képez

15. FPT0 és FPT1
 Circónium-vízgőz
reakció által okozott
roncsolás

16. FPT2
 http://itu.jrc.ec.europ
a.eu/uploads/media/
Activity_Report_2004
.pdf
 Folytott gőzáramos
cirkónium-vízgőz
reakció
 Összeragadt felső
rudak
 Üreg
 Keramikus üledék
 Rudak közti térben
keramikus üledék

17. Elefánt láb Csernobülben – ZrO2-UO2

18. Lávafolyam

19. TMI-2 aktív zóna belülről

20. TMI-2 üzemanyag
leszorító lemez
TMI-2 Leszorító lemez
hidrogén áram hatása

21. TMI-2 reaktor

25. 1979 – Nord NDK és Novo-Voronyezs
 Kidobott gőzfejlesztők, rossz tisztítási technológia
 Samu használata biztonsági szelep visszazáráshoz
 Nyitott hermetikus tér ajtók – üzemelő blokkon
besétáltam a gőzfejlesztőkhöz
 Reaktor belső részek központosító tüskéje körüli
repedések a tartály fenekén (megnéztem)
 Főelzáró tolózárak kivágása (törés keresztmetszet?),
újrahegesztése – betonvas töltőanyag a varratban
 Konstrukció módosítások, nyugati beszerzések,
minőségbiztosítási rendszer szükségessége
 Átfogó minőségbiztosítási szabályozás és átvételi
ellenőrzések szigorú rendszere - NYILVÁNOSSÁG

26. A biztonsági filozófia változása és a Kijevi
tervezőintézet prototípus atomerőműve
 A technológiai részlettervek 1980-ban érkeztek
ERŐTERV-hez, mikor én is odamentem dolgozni az
ERBE üzemeltető-üzembehelyező felkészítés után
 A háromszoros biztonság filozófiájának differenciált
megértése:
 A befelé szállító vezetékek közül az üzemzavar elhárításához
nyitva tartandó vezetékeknél nem az elzárást kell
háromszorosan biztosítani hanem a kinyitást
 Ami nem vesz részt az üzemzavar elhárításában azt
biztonsággal le kell zárni
 Az üzemzavarok lefolyásának hibafákon történő ábrázolása több
mint száz módosítási javaslathoz vezetett (építészet,
technológia, mérés és irányítástechnika és villamos részek)
 Majdnem két blokkra elégséges lett az egyhez vásárolt szelep

27. EPR 1600 MW – AREVA-tól

28. Biztonság betervezve – természetes
folyamatok érvényesülése biztonságos
végállapothoz kell vezessen
 EPR – zónaolvadék
befogadó tér amiben
megfagy
 Kérdésem: kibírja-e a
containment a teljes
lehetséges hidrogén egy
lehető legrosszabb
robbanását?
 Paksi 2. blokk 2003.
pihentető medencében
AREVA közreműködött
 Véleményem szerint
TMI-2, Chernobyl-4
és Fukushima Daiichi
a cirkónium heves
égését mutatja
vízgőzben, nincs
zónaolvadék, hanem
durranógáz robbanás
lehetősége a
kontémentben

29. Magnézium heves égése víz hatására
= ugyanígy viselkedik a cirkónium is

30. Súlyos baleset kiinduló adatai
NRC-2012-0022-0002, NRC-2012-00220003 dokumentumokból: cirkónium tömeg
PWR 16.465 kg, BWR 40.580 kg
Zr (91) + 2 H2O (36) = ZrO2 (123) + 2 H2
(4) + 5 MJ/kgZr
A súlyos baleset = cirkónium-vízgőz
reakció, tűzvész begyulladása a reaktor
aktív zónájában

31. PWR Nyomottvizes reaktor
Teljes cirkónium mennyiség reagálásához
szükséges víz: PWR 16.465 * 36/91 =
6513,6 kg vagy 6,5 m3
A reaktorban ennek többszöröse található.
Reakció termékek: PWR 16.465 * 123/91
ZrO2 = 22.255 kg, Hidrogén 16.465 * 4/91
= 723,7 kg és hőenergia 82.325 MJ
A hőenergia jelentős része a hidrogénnel
távozik

32. BWR Forralóvizes reaktor
Teljes cirkónium mennyiség reagálásához
szükséges víz: BWR 40.580 * 36/91 =
16053,6 kg vagy 16 m3.
A reaktorban ennek többszöröse található.
Reakció termékek: BWR 40.580 * 123/91
ZrO2 = 54.850 kg, Hidrogen 40.580 * 4/91
= 1784 kg es hőenergia 204.250 MJ
A hőenergia jelentős része a hidrogénnel
távozik

36. Összegzés
A legnagyobb gond: nincs elég
atomerőmű a légköri széndioxid
koncentráció elfogadható szinten
tartásához
Az atomerőművek konstruktőrei két
kérdést kell megválaszoljanak
Begyulladhat-e a cirkónium-vízgőz tűzvész?
A teljes cirkónium mennyiség másodpercek
alatt történő elégéséből származó hidrogén
robbanása szétveti-e a kontémentet?

37. Mi a megoldás?
 Megkérdőjelezhetetlen biztonság
 A gőz kieresztésével megakadályozható a
cirkónium-vízgőz reakció begyulladása
 Elégséges víztartalék biztosítandó a teljes hideg
leállítás eléréséhez
 A kontémentet a legrosszabb eshetőségre, a
teljes cirkónium mennyiség reagálására és a
termelődött hidrogén épületen belüli
felrobbanására, vagy ellenőrzött, szűrt
kieresztésére kell tervezni

38. Javasolt megoldás
1. – reaktor
2. – gőzfejlesztő
3. – főkeringtető szivattyú
4. – nyomástartó
Kössük össze a reaktor
tetejét a nyomástartó
gőzterével
 Visszacsapó szelep a
melegági bekötésbe






39. Mikor használjuk a gőz lefúvatást?
Ha a reaktor állapota ismeretlen
Ha a hűtőközeg kényszeráramoltatása a
reaktoron keresztül meghiúsult (üzemi és
vészhűtés is)
Ha a reaktor és a végső hőelnyelő közötti
hő-áram megszakadt, annak minden
csatornáján