نظام إزالة الحرارة المتبقية

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

بعد إيقاف تشغيل المفاعل النووي، يستمر قلب المفاعل في إنتاج حرارة الاضمحلال نتيجةً للاضمحلال النووي لمنتجات الانشطار المتكونة أثناء تشغيل المفاعل. في مفاعل الماء المغلي أو مفاعل الماء المضغوط (BWR أو PWR)، يُستخدم نظام إزالة الحرارة المتبقية (نظام RHR) لإزالة هذه الحرارة، كما يؤدي وظائف أمان أثناء وقوع حادث. يُطلق على نظام RHR أيضًا اسم نظام إزالة حرارة الاضمحلال أو نظام تبريد الإيقاف. [ 1 ]

العمليات الاعتيادية

بعد إيقاف التشغيل، ينشأ توليد الحرارة في المفاعل النووي المُهدَّأ بالماء من آليتين: (1) الانشطار الناتج عن النيوترونات المتأخرة، و(2) انشطار النظائر المتولدة خلال التشغيل العادي السابق. في البداية، تُسهم كلتا الآليتين في التسخين بشكل متساوٍ تقريبًا، حيث تُشكلان معًا حوالي 6% من طاقة المفاعل الكاملة، لكن المكون الأول يتحلل بسرعة: يبلغ عمر النصف له حوالي 80 ثانية. أما الآلية الثانية فتتحلل ببطء شديد، ويمكن أن تُولد ما يصل إلى 1% من طاقة المفاعل الاسمية بعد يوم واحد. [ 2 ] يُستخدم نظام استعادة الحرارة المتبقية (RHR) لإزالة حرارة الاضمحلال الناتجة من قلب المفاعل.

مفاعلات الطاقة المضغوطة

يُبرَّد نظام تبريد المفاعل (RCS) أولاً من درجات حرارة التشغيل عبر الجانب الثانوي: حيث يُنتَج البخار (غير المشع) في مولدات البخار ويُصرَّف إلى المكثف الرئيسي أو مباشرةً إلى الغلاف الجوي. وبمجرد أن يبرد المفاعل بدرجة كافية تسمح بتشغيل نظام استعادة الحرارة المتبقية (RHR) بأمان، يُوجَّه سائل تبريد المفاعل عبر مضخة استعادة الحرارة المتبقية والمبادل الحراري لخفض درجة الحرارة أكثر إلى ظروف الإيقاف البارد. ويُبرَّد المبادل الحراري لنظام استعادة الحرارة المتبقية بواسطة نظام مياه تبريد المكونات (CCS)، وهو حلقة تبريد وسيطة تُوفَّر بين الأنظمة المشعة والبيئة الخارجية، لتقليل احتمالية التلوث. [ 3 ]

مفاعلات الماء المغلي

تؤدي وحدة استعادة الحرارة المتبقية (RHR) نفس وظيفة إيقاف التشغيل عند درجات الحرارة المنخفضة في مفاعلات الماء المغلي (BWR) كما في مفاعلات الماء المضغوط (PWR). عند إيقاف تشغيل المفاعل مبدئيًا، تُخفَّض درجة حرارة سائل التبريد أولًا عن طريق تصريف البخار إلى المكثف الرئيسي عبر صمامات تجاوز التوربين. عندما يقل ضغط نظام التبريد (RCS) عن 50 رطلًا لكل بوصة مربعة تقريبًا، تُستخدم مضخة RHR والمبادل الحراري لتحقيق إيقاف التشغيل البارد. ويكمن الاختلاف الرئيسي عن تكوين مفاعلات الماء المضغوط في عدم وجود نظام وسيط بين سائل التبريد المشع للبيئة المحيطة. [ 4 ] [ 5 ]

وظيفة السلامة (عمليات الحوادث)

يتمتع نظام RHR أيضًا بوظيفة أمان باعتباره الفرع ذو الضغط المنخفض لنظام التبريد الأساسي للطوارئ (ECCS).

مفاعلات الطاقة المضغوطة

يعمل نظام استعادة الحرارة المتبقية (RHR) كمصدر تبريد طارئ للقلب النووي ذي ضغط منخفض وتدفق عالٍ. في حال حدوث حادث فقدان كبير لسائل التبريد ( LOCA )، يقوم النظام بحقن الماء المعالج بالبورون من خزان تخزين مياه التزود بالوقود (RWST) إلى قلب المفاعل لتوفير التبريد وامتصاص النيوترونات. عند استنفاد خزان RWST، يُعاد توجيه نظام RHR لإعادة تدوير الماء من حوض الاحتواء إلى قلب المفاعل، وتبريده أولاً عبر مبادل حراري خاص بنظام RHR. [ 6 ] إذا كان فقدان سائل التبريد ناتجًا عن تسرب صغير، فقد يظل ضغط المفاعل مرتفعًا جدًا لحقن نظام RHR؛ في هذه الحالة، خلال مرحلة الحقن الأولية من خزان RWST، تُستخدم فروع الضغط العالي والمتوسط ​​لنظام التبريد الطارئ (ECCS) بدلاً من ذلك. خلال مرحلة إعادة التدوير، يُعاد توجيه نظام ECCS بحيث تسحب مضخات الضغط العالي والمتوسط ​​الماء من حوض الاحتواء عبر مضخة RHR والمبادل الحراري. يضمن ذلك تبريد مياه الحوض وضغط السحب الكافي (NPSH) لمضخات الضغط العالي. [ 7 ]

مفاعلات الماء المغلي

يعمل نظام استعادة الحرارة المتبقية (RHR) كنظام حقن سائل التبريد منخفض الضغط (LPCI). أثناء حادثة فقدان سائل التبريد (LOCA)، تسحب مضخات RHR الماء من حوض الكبح وتُدوّره عبر مبادل حراري RHR إلى حلقات إعادة تدوير سائل التبريد، ومنها إلى قلب المفاعل. قد تعمل حلقة RHR أيضًا كنظام رش داخل حاوية الاحتواء لتكثيف البخار وخفض الضغط ودرجة الحرارة فيها. [ 8 ] يمكن تشغيل وضع LPCI حتى في حالات الانقطاعات الصغيرة أو المتوسطة عندما يظل ضغط المفاعل مرتفعًا عادةً، وذلك بفضل تشغيل نظام تخفيض الضغط التلقائي (ADS)، الذي يخفض ضغط المفاعل إلى مستوى يسمح لنظام LPCI بحقن ماء التبريد. [ 9 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ دليل مفاهيم المفاعل، ص 4-28.
  2. ↑ الأنظمة النووية، الصفحات 64-65.
  3. ↑ دليل مفاهيم المفاعل، الصفحات 4-22 و4-23.
  4. ↑ دليل مفاهيم المفاعل، ص 3-10.
  5. ↑ دليل دورة هندسة محطات الطاقة، ص 1-8.
  6. ↑ دليل مفاهيم المفاعل، الصفحات 4-24 و4-25.
  7. ↑ دليل أنظمة تكنولوجيا وستنجهاوس، الصفحات 5.0-3، 5.0-4، 5.1-6
  8. ↑ دليل مفاهيم المفاعل، الصفحات 3-15 و3-17.
  9. ↑ دليل دورة هندسة محطات الطاقة، ص 1-5.

مراجع

  • دليل مفاهيم المفاعلات، الجزء الأول (ملف PDF) ، هيئة التنظيم النووي، 19 سبتمبر 2002، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 28 فبراير 2025
  • تودرياس، نيل إي.؛ كازيمي، مجيد س. (1993)، الأنظمة النووية. 1: أساسيات الديناميكا الحرارية / نيل إي. تودرياس؛ مجيد س. كازيمي (الطبعة الثانية  )، نيويورك: تايلور وفرانسيس، ISBN 978-1-56032-051-7
  • دليل دورة هندسة محطات الطاقة، الجزء الأول (ملف PDF) ، هيئة التنظيم النووي، 19-09-2002، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 01-03-2017
  • دليل أنظمة تكنولوجيا وستنجهاوس (ملف PDF) ، تشاتانوغا، تينيسي: هيئة التنظيم النووي، يوليو 2020