محطة فورت سانت فرين للطاقة النووية

كانت أكبر مشكلة واجهتها حصن سانت فرين هي جهاز تدوير الهيليوم . فجزيئات الهيليوم الصغيرة تتطلب موانع تسرب محكمة للغاية لمنع تسرب الغاز. وقد تضمنت بعض موانع التسرب أسطحًا متحركة، واستُخدم تصميم محمل مُشحّم بالماء لاحتواء الهيليوم. ووُفّر نظام لتنقية الغاز لإزالة الملوثات، بما في ذلك الماء، من نظام الهيليوم. إلا أن مشاكل التصميم أدت إلى زيادة كمية الماء في نظام الهيليوم، مما تسبب في التآكل.

كان المصممون يهدفون إلى أن تحافظ حاقنات الماء على ضغط في المحامل مساوياً تقريباً لضغط الغاز في النظام. ولكن في الواقع، تفاوت ضغط الغاز أكثر من المتوقع، مما سمح بتسرب كمية زائدة من الماء إلى المضخة.

لم تأخذ سعة نظام تنظيف الغاز في الحسبان كمية الماء الزائدة من المحامل، وافترضت أن التفاعلات ذات درجة الحرارة العالية في قلب مفاعل الجرافيت ستُقلل من تأثير الماء المتبقي في الهيليوم، استنادًا إلى مسامية الجرافيت النموذجي المستخدم في القلب. كان الجرافيت المستخدم في بناء قلب مفاعل فورت سانت فرين من نوعية أعلى وأقل مسامية، وبالتالي لم يُوفر مساحة سطحية كافية لحدوث هذه التفاعلات. ^{[ 4 ]}

على الرغم من عدم المساس بسلامة النظام، فقد واجهت أنظمة المفاعل مشاكل تشغيلية متكررة بسبب الماء والتآكل. تشكل الجليد على وحدات التبريد في نظام تنظيف الغاز، مما قلل من كفاءتها. عند خفض إنتاج المفاعل وتبريد النظام، كان الماء يتكثف على المعدات والأجهزة داخل نظام الهيليوم. صدأت محركات قضبان التحكم، وفشلت عمليات الإيقاف السريع في العمل بشكل صحيح. كان نظام الإيقاف الاحتياطي، الذي يُطلق كرات الجرافيت المُعالجة بالبورون في قلب المفاعل في حالة حدوث اضطراب عابر متوقع دون إيقاف طارئ (ATWS)، غير متاح أحيانًا لأن الماء كان يُرشح البورون مُشكلاً حمض البوريك، مما أدى إلى تليين كرات الجرافيت وتكتلها. تعرضت "الأوتار" الفولاذية داخل وعاء إعادة تدوير غازات المفاعل (PCRV) للتآكل بسبب ترسب الكلوريدات، مما أدى إلى إضعافها. هاجرت بقع الصدأ إلى سائل التبريد واستقرت في الآلات الحيوية، بما في ذلك محركات قضبان التحكم. كما حدثت تسريبات في مولد البخار بسبب التآكل. ^{[ 4 ]}

كانت مشاكل التصميم التي أدت إلى التآكل ناتجة جزئيًا عن خطأ الجهات التنظيمية ، التي ركزت بشكل كبير على التفاعلات الكيميائية للبخار مع الجرافيت عالي الجودة في قلب المفاعل وتأثير ذلك على نظام تنظيف الغاز. ويمكن القول إن مذكرات هيئة التنظيم النووي استهلكت موارد هندسية مفرطة، مما أدى إلى إغفال اعتبارات تصميمية أخرى. كما يتحمل مالك محطة FSV وإجراءات تشغيلها وصيانتها جزءًا من المسؤولية عن مشاكل التآكل. فعلى سبيل المثال، أطلقت أجهزة إنذار الرطوبة تنبيهات لعدة أشهر في أجزاء حيوية من المحطة، ولكن تم تجاهلها باعتبارها معيبة. واكتشف الموظفون الذين أُرسلوا لاحقًا لإزالة أجهزة إنذار الرطوبة التي زُعم أنها معيبة لإصلاحها، أنها سليمة، وأن كميات كبيرة من الماء كانت تتسرب أحيانًا عند إزالة الأجهزة من تركيباتها.

أخيرًا، يتحمل مصممو المحطة مسؤولية مشتركة لعدم تصميم نظام تنظيف الغاز بما يتناسب مع كمية المياه الزائدة في نظام الهيليوم، إذ كان ينبغي عليهم توقع احتمال تسرب كميات زائدة من المياه. وقد أقروا بذلك لاحقًا: "لقد استوفت مضخات تدوير الوقود الصلب جميع مواصفات التصميم، إلا أن المحامل، والأختام، وأنظمة دعم المحمل المُشحم بالماء تسببت في العديد من المشاكل. علاوة على ذلك، استخدمت المضخات محرك توربيني بخاري، مما زاد من تعقيد عمليات النظام. وقد أدت هذه الخصائص التصميمية الفريدة إلى دخول الماء إلى قلب المفاعل، وهو السبب الرئيسي لانخفاض جاهزية المحطة." ^{[ 5 ]}

واجه النظام الكهربائي للمحطة تحديات عديدة، وكانت حلولها مكلفة في كثير من الأحيان. تعطلت المحولات الكهربائية، وفي بعض الأحيان لم تعمل مولدات الطاقة الاحتياطية عند تفعيلها، وفي أحيان أخرى، حدثت مشاكل في القنوات الجانبية أثناء التشغيل، مما منعها من توليد الطاقة. كما أدى انقطاع الطاقة الاحتياطية إلى بعض مشاكل تسرب الرطوبة، وذلك من خلال تعطيل منطق أنظمة حقن الماء في المحامل ومنطق فصل مضخة الهيليوم. وحدثت أعطال في المحولات الكهربائية، وما ترتب عليها من انقطاع الطاقة الاحتياطية، في مناسبة واحدة على الأقل بسبب تسرب الرطوبة إلى الكابلات الكهربائية وما تلاه من عطل أرضي عندما كانت المحطة تعمل بطاقة منخفضة لإزالة المياه الناتجة عن مشاكل تسرب الرطوبة السابقة. ويُعتقد أن هذا العطل الكهربائي أدى إلى مزيد من تسرب الرطوبة. ^{[ 4 ]}

أثار مقاولو المنشأة مخاوف تتعلق بالسلامة في عدة مناسبات. في إحدى الحوادث الأكثر خطورة، ألحق عمال المقاول أضرارًا بالوحدات الهيدروليكية، مما سمح بتسرب السائل الهيدروليكي على كابلات التحكم في المفاعل. ثم قام نفس الطاقم بعمليات لحام لمعدات موجودة فوق كابلات التحكم. سقط الخبث الساخن على المادة المستخدمة لاحتواء السائل الهيدروليكي وأشعلها، بالإضافة إلى السائل الموجود على كابلات التحكم. امتد الحريق إلى الكابلات لمدة خمس دقائق، وتضرر 16 كابل تحكم أساسي. بعد ذلك، لم يُبلغ عمال المقاول موظفي المحطة بالوضع، وظل المفاعل يعمل لعدة ساعات في هذه الحالة. في مناسبة أخرى، تسبب عمال المقاول، باستخدام أجهزة لحام غير مؤرضة بشكل صحيح، في فصل دوائر الحماية من النيوترونات، مما أدى إلى فصل المحطة بأكملها بشكل غير مبرر. ^{[ 4 ]}

بسبب مشاكل التآكل الناجمة عن المياه والمشاكل الكهربائية، كانت عمليات إيقاف تشغيل المحطة شائعة. ونتيجة لذلك، بدأت شركة الخدمات العامة في كولورادو بالتساؤل عن جدوى استمرار التشغيل التجاري. لوحظ تحسن في الأداء بين عامي 1987 و1989، مما يشير إلى حل بعض المشاكل في النظام، لكن شركة الخدمات العامة لم تقتنع بذلك. في عام 1989، أشارت الشركة إلى أنها تدرس إمكانية إغلاق المحطة. وفي وقت لاحق من العام نفسه، تبين أن جزءًا حيويًا من المفاعل يعاني من تآكل طويل الأمد ويتطلب استبداله. ونظرًا لأن تكلفة الاستبدال كانت باهظة، تم إغلاق المحطة. اكتملت عملية إيقاف التشغيل وإزالة الوقود بحلول عام 1992. وبذلك، أصبحت محطة فورت سانت فرين أول مفاعل نووي تجاري في الولايات المتحدة يتم إيقاف تشغيله . ^{[ 6 ]}