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Sin un incumplimiento del recipiente de reactor, ¿cómo la acumulación de radiación en los edificios de contención de los reactores nucleares problemáticos?

Parece que en three Mile Island y en Fukushima, hubo una acumulación de gases radiactivos, y otros gases como el hidrógeno en la contención de los edificios.

Wikipedia dice: La contención [edificio] es la cuarta y última barrera a la liberación radiactiva (parte de un reactor nuclear en la defensa en profundidad de la estrategia), siendo el primero el combustible cerámica en sí, y el segundo el metal de las vainas del combustible de los tubos, el tercero a la vasija del reactor y el sistema de refrigeración.

¿Cómo escapar de la radiación en el edificio de contención en el accidente de TMI, si la vasija del reactor no fue violado?

¿No era el mismo caso en el reactor de Fukushima que los buques estaban intactos?

Y donde estos gases provienen de?

73voto

Adam Tegen Puntos 8563

Hay por lo menos cinco maneras en las que el material radiactivo puede escapar de una estación de energía nuclear, más allá de ser eliminado por la acción humana. Los cinco dependen, por definición, en un incumplimiento de cada contención.

Cuatro de estas versiones ocurrido en Fukushima.

El que no se producen en la central de Fukushima fue una explosión que se lleva a cabo la vasija del reactor en sí misma - la de Chernóbil fenómeno.

Los cuatro que ocurrió en Fukushima son:

Las fugas de agua de la vasija del reactor

Cuando el agua en la vasija del reactor de la gota, la exposición de las barras de combustible en el aire, el combustible-barras de fundir. El resultado dermis de daños en la vasija del reactor, que conduce a una violación de ese buque, y la fuga de agua de enfriamiento de la realización de las partículas radiactivas de la dañada y (parcialmente) derretida combustible-barras, a partir de la vasija del reactor. Además de las violaciones en el resto de la contención (ver a continuación) resulta en el agua que entra en el ambiente exterior. La evidencia es que esto ocurrió en el reactor número 1 de Fukushima: no una "importante" incumplimiento por parte de algunas normas - es decir, no es suficiente para una importante pérdida de sangre - pero lo suficientemente mal como para crear una gran descarga de agua altamente radiactiva. Esto también puede ocurrir en los reactores 2 y 3.

El vapor de la pérdida de la vasija del reactor

Cuando el agua en la vasija del reactor de la gota, la exposición de las barras de combustible al aire y al vapor, la reacción entre la vaina de circonio de la combustible-barras, como el crack, y la máquina de vapor y de agua, a altas temperaturas, se produce gas de hidrógeno. Si la salida de humos de este gas de hidrógeno se realiza sin la inyección de un montón de nitrógeno en el recipiente en primer lugar, a continuación, cuando el agua muy caliente, el hidrógeno es la ventilación apropiada, llevar a cabo algunas de vapor de vapor y de los materiales radiactivos de las barras de combustible dañadas, explota en el aire, rompiendo el resto de la contención, y poniendo los materiales radiactivos en el aire exterior; esto sucedió en Fukushima los reactores 1 y 3. Como @whoplisp señala, esto puede suceder a través involuntaria de ventilación, donde la presión en el interior de la vasija del reactor se levanta de la drywell cabeza - Brunswick fenómeno. (Posterior ventilación de Fukushima ha sucedido sólo después de la inyección de nitrógeno)

La pérdida de agua del circuito de refrigeración

Como se puede ver en el diagrama en la respuesta de @Zassounotsukushi , hay tubos en el circuito del refrigerante - entre la vasija del reactor y el resto del reactor. Se rompe en estos tubos, y la pérdida de la contención de las explosiones (como arriba), puede resultar en la pérdida de agua del circuito de refrigeración; cuando las barras de combustible han sido dañados, esta agua transporta material radiactivo con ella. Esto sucedió en los reactores 1 y 2, y posiblemente en el reactor 3 de Fukushima.

El incumplimiento de contención en el almacenamiento de combustible estanque

Cuando el agua en el combustible de la piscina de almacenamiento de la gota, la exposición de las barras de combustible para el aire; y el edificio de contención es violado, las barras de combustible se dañan y el hidrógeno que se produce; como es arriba, esto puede resultar en una explosión incumplimiento de todos contención, y una atmósfera de distribución de materiales radiactivos; esto ocurrió en el reactor 4 de Fukushima.

Afortunadamente, para la mayoría de la época de la liberación en Fukushima, el viento que sopla hacia el mar, lo que resulta en el material radiactivo en su mayoría deposita en el Océano Pacífico, en lugar de en la tierra. El Total de las estimaciones de la cantidad de material liberado variar enormemente, y nunca podemos conocer los valores reales. Las estimaciones varían entre menos del 1% de los isótopos radiactivos presentes; y el 50% de la liberación de Chernóbil.

9voto

whoplisp Puntos 761

El sitio http://allthingsnuclear.org/post/3940804083/possible-cause-of-reactor-building-explosions describe un escenario creíble. Al parecer hay un problema de la fuga con este tipo de reactor, cuando la presión dentro del recipiente es alta.

"Es posible que la contención de las presiones de la rosa lo suficientemente alta como para replicar el Brunswick experiencia por el levantamiento de la drywell la cabeza lo suficiente para permitir que el hidrógeno y otros gases de escape en la recarga de combustible de la cavidad y el edificio del reactor. Si es así, el hidrógeno podría construir a una mezcla explosiva." Sin embargo no he escuchado ninguna de seguimiento de noticias en esto desde el mes de Marzo.

3voto

Alan Rominger Puntos 13921

Mi respuesta va a ser en su mayoría de un linkfest porque no hay mucha información disponible para responder a sus preguntas en línea. De hecho, es probablemente demasiado. Como otras respuestas ya se ha señalado, esto es un asunto de la fuga de material radiactivo. La mejor ilustración que he visto para comunicar los fundamentos de esto se puede encontrar en diapositivas 21 - 26 aquí:

http://online.itp.ucsb.edu/online/plecture/bmonreal11/

La conclusión es que los productos de fisión (FP) contener la radiactividad, y estas FP están contenidas dentro de las barras de combustible normalmente. Cuando algo empieza a ir mal, los sucesivos incumplimientos de las barreras que permitirá a más tipos de FP escapar, escapar más. El punto importante para accidentes como el de Fukushima es la movilidad. No es casualidad que el Yodo y el Cesio son los principales culpables - son algunos de los la mayoría de los átomos a partir de la radiactivos FPs. Ellos hacen que las barreras técnicas y se fuera más lejos. De xenón también es altamente móvil, de hecho, más móviles que los. Cualquier fuga en todos prácticamente garantía de escape radiactivo de Xenón, pero una vez que entra en la atmósfera no concentrarse en el suelo y por lo tanto no hacer daño a la gente, como el Yodo y el Cesio voluntad.

Breve resumen:

  • Puesto que todo en el núcleo de un reactor nuclear es expuesto a la radiación, hay productos de activación (materiales radiactivos creado a partir de ser expuesto a la radiación) presentes en el sistema, y esto es una preocupación para los trabajadores en una planta en condiciones normales de operación.
  • En un colapso parcial Cs, I, y el Tc lo hacen en el agua de refrigeración y Xe, Kr, y el Radón en el vapor
  • De emergencia, cuando la ventilación se produce algunos de los FP en el vapor que se puede hacer para el medio ambiente
  • Cuando contención de falla, la FP en el agua también puede hacer que sea, la expansión de la lista de Xe, Kr, Rn, Cs, I, Ct
  • Cuando el combustible se prende fuego y la contención se destruye, todo lo anterior puede hacer en el medio ambiente, además de algunos de combustible y más aún FP

Esto es bastante discusión general. Aún se pueden ver actualizaciones ocasionales sobre lo que ocurrió en Fukushima, y el OIEA ha tratado de poner juntos un autorizado de la cuenta. Aquí es un buen resumen de un informe más reciente:

http://neutroneconomy.blogspot.com/2011/07/iaea-perspective-on-fukushima.html

Basado en los cálculos de la medición de la actividad fuera de los reactores, el OIEA hizo una estimación de la fracción relativa de material editado de cada núcleo. Casi todos los nobles de los productos de fisión de los gases (como el xenón y criptón) fueron puestos en libertad; sin embargo, estos son de escaso preocupación, dado el hecho de que ellos son químicamente inertes. Aproximadamente el 1% de yodo radiactivo fue liberado de la Unidad 1, con alrededor de 0,4 a 0,7% del yodo liberado de las Unidades 2 y 3. Finalmente, para otras especies (incluyendo cesio), menos del 1% se determinó que han sido liberados en el medio ambiente; para las Unidades 2 y 3, este estaba decidido a ser alrededor de 0.3 a 0.6% de la actividad en el núcleo.

Esta es una cuantificación de lo que salió de contención. ¿Cómo logró salir del combustible y, a continuación, la vasija del reactor en la contención? Bien, para empezar, el combustible fundido, por lo que esas barreras se están tostadas. A continuación, el transporte de agua entre el buque y la contención primaria es totalmente parte del diseño.

Emergency cooling

En esta imagen, los modos de refrigeración de emergencia se ilustran, y que, básicamente, se puede ver una línea directa que va desde el buque a la contención primaria. Esto es cómo los FPs son transportados desde el combustible para la contención. Entonces, obviamente, la ventilación y la flagrante ruptura en la contención de proporcionar una ruta de acceso de la política de contención hacia el exterior.

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Vasil Puntos 141

Estos gases, el primero que venga a partir de la todavía en proceso de desintegración. Más devastador es el calor de desintegración, la cual obligará a que se enfríe o de ventilación (leyes de los gases todavía se aplican y la vasija de contención y límites). Usted puede apagar la fisión de un (térmica) de reactores nucleares bastante bien, pero usted todavía tiene que enfriar durante días y semanas.

El hidrógeno puede ser producido más tarde, si el enfriamiento se produce un error: a la alta temperatura de circonio de la común de las barras de combustible reacciona con el agua para el hidrógeno.

Hemos estimado un ejemplo de la cantidad de energía de calor de desintegración, se pueden producir en Fukushima #4s de la piscina de combustible gastado: 15m de profundidad, nos cuenta cúbicos mediciones y un máximo de 3000 m3 de agua en la piscina. La piscina estaba vacía suficiente después de cinco días que se necesitan con urgencia para la reposición por helicóptero/cañón de agua, grietas no se conocen en este momento. Toma (4kJ/K * 80 K + 2300kJ)/kg * 3*10^6 kg de agua ~ 78*10^12J a ebullición que el agua de distancia, dividido por cinco días ~ 18*10^9J/s. Dar o tomar una magnitud para bajo el agua/la tarde descubrió las grietas que se hace aún algo de entre 2 a 18 MW de calor de desintegración de la piscina de combustible gastado solo. Tan lejos como se conoce a este grupo estaba lleno más allá de la capacidad normal.

1voto

Daniel Huckstep Puntos 2017

Vasija del Reactor no es completamente hermético. De lo contrario se iba a explotar en algún momento, si algo no va como se esperaba y la presión interior aumenta. AFAIK, en Fukushima en un primer día (antes de las explosiones) que permita que algunos (radiactivos) de gas del recipiente (para el confinamiento de construcción) para disminuir la presión en el interior de los reactores y evitar la destrucción de la nave. Lamentablemente, no ayuda. Es una práctica normal. Es mejor dejar que la radiación ir que esperar la explosión.

P. S. por supuesto, de la vasija del reactor es completamente hermético durante un correcto funcionamiento. Sin embargo, "ningún reactor de violación" no es igual a "no materiales radiactivos se escapó".

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