إيقاف تشغيل (المفاعل النووي)

الإيقاف هو حالة المفاعل النووي عندما يتباطأ تفاعل الانشطار بشكل ملحوظ أو يتوقف تمامًا. تختلف تعريفات "الإيقاف" باختلاف تصميمات المفاعلات النووية، ولكنها تعني عادةً أن المفاعل لا ينتج كمية قابلة للقياس من الكهرباء أو الحرارة، وأنه في حالة مستقرة ذات تفاعلية منخفضة للغاية .

يُحدد هامش إيقاف تشغيل المفاعلات النووية (أي عندما يُعتبر المفاعل في حالة إيقاف تشغيل آمنة) عادةً إما من حيث التفاعلية أو بالدولار . بالنسبة للتفاعلية، يُحسب هذا الهامش بوحدات دلتا-ك/ك، حيث ك تساوي درجة حرجية المفاعل (أي مدى سرعة وتحكم تفاعل الانشطار النووي). ويُقاس أحيانًا بالدولار، حيث يُعادل الدولار الواحد مفاعلًا في حالة حرجية فورية ، ويمكن استخدام هذه القيمة لحساب التغير في التفاعلية اللازم لإيقاف تشغيل المفاعل أو بدء تشغيله. ^{[ 1 ]}

يمكن أن يشير هامش الإيقاف لكل مفاعل إما إلى الهامش الذي يكون فيه المفاعل دون المستوى الحرج مع وجود جميع قضبان التحكم ، أو إلى الهامش الذي يتم عنده إيقاف المفاعل في حالة حدوث توقف مفاجئ للمحرك . يجب دراسة هذا الهامش بعناية لكل مفاعل وتصميمه، لضمان بقائه ضمن المواصفات الفنية والقيود المحددة للمفاعل. ^{[ 2 ]}

قد يتوقف المفاعل عن العمل بشكل غير مقصود نتيجة تراكم كميات زائدة من المواد السامة للنيوترونات في وعاء المفاعل. هذه المواد السامة هي نواتج كيميائية ثانوية للتفاعل النووي ، تمتص النيوترونات ، مما يقلل من تفاعلية المفاعل، وقد يؤدي إلى توقف التفاعل إذا تراكمت كميات كافية منها. ^{[ 3 ]}

ومن الأمثلة على ذلك كارثة تشيرنوبيل عام 1986، عندما تعرض المفاعل رقم 4 لتسمم خطير بغاز الزينون-135 ، مما أدى إلى دخوله في حالة غير مستقرة تسببت لاحقًا في وقوع الحادث. ^{[ 4 ]} وبينما لا يُعتبر التسمم النيوتروني سببًا لإيقاف تشغيل المفاعل بحد ذاته، فإنه غالبًا ما يستدعي إيقاف تشغيله مؤقتًا ريثما يتم التخلص من السموم من النظام، لأنها قد تُزعزع استقرار المفاعل وتجعله يتصرف بشكل غير متوقع.

تستخدم بعض المفاعلات، مثل مفاعل كاندو (حيث يُطلق عليه نظام حقن السموم في حالات الطوارئ EPIS)، هذه الظاهرة كجزء من إجراءات إيقاف التشغيل الطارئ (SCRAM). عند حدوث إيقاف التشغيل الطارئ، تُحقن مواد سامة للنيوترونات في المفاعل لخفض تفاعليته فورًا، بالتزامن مع آليات الإيقاف الأخرى أو قبلها بقليل، مثل قضبان التحكم. ^{[ 5 ]}

يتمثل الفرق بين الإيقاف العادي (الساخن) والإيقاف البارد في أن الوقود يبرد تمامًا أو يكاد. ^{[ 6 ]} في الإيقاف العادي، تبقى مستويات التبريد المعتادة مطلوبة، ويظل الوقود ساخنًا نسبيًا لاستمرار تفاعله. أما في الإيقاف البارد، فيُخفض مستوى نظام التبريد عادةً لضخ الماء عند الضغط الجوي ، وتبقى درجة حرارة وعاء المفاعل أقل من 93 درجة مئوية (200 درجة فهرنهايت). هذه الدرجة منخفضة جدًا لدرجة أن ماء التبريد في مفاعل الماء الخفيف لا يغلي أو يتبخر حتى لو انخفض الضغط في دائرة التبريد تمامًا. ^{[ 6 ]} مع ذلك، لا يمكن إجراء إيقاف بارد بعد انصهار قلب المفاعل ، حيث يتلف هيكل قضبان الوقود ودائرة التبريد، وتتفاعل المخلفات بطريقة غير منضبطة، حتى لو استوفى الضغط ودرجة الحرارة شروط الإيقاف البارد، ولو مؤقتًا. ^{[ 7 ]}

يُستخدم الإيقاف البارد عادةً عندما يحتاج المشغلون إلى الوصول إلى وعاء المفاعل للصيانة أو إعادة تزويده بالوقود، أو عندما يتعرض المفاعل لتلف ما يستدعي الإصلاح. في حالة الإيقاف البارد، يمكن إزالة الوقود وقضبان التحكم بأمان واستبدالها، كما يمكن إجراء الصيانة. مع ذلك، بمجرد دخول المفاعل في حالة الإيقاف البارد، يتطلب إعادة تشغيل التفاعل المتسلسل وقتًا وطاقة أكبر مقارنةً بحالة الإيقاف الساخن. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

• حفرة اليود