Estoy escribiendo este texto (12 de marzo) para darle un poco de paz de la mente con respecto a algunos de los problemas en Japón, que es la seguridad de los reactores nucleares de Japón. En la delantera, la situación es grave, pero bajo control. Y este texto es largo! Sin embargo, usted podrá conocer más acerca de las plantas de energía nuclear después de la lectura de todos los periodistas en este planeta en su conjunto.
Hubo y * * No haber ninguna liberación significativa de radioactividad.
Por "sensible" me refiero a un nivel de radiación de más de lo que recibiría en - digamos - un vuelo de larga distancia, o beber un vaso de cerveza que proviene de ciertas áreas con altos niveles de radiación natural de fondo.
He estado leyendo cada comunicado de prensa sobre el incidente desde el terremoto. No ha habido un solo (!) Informe que se precisa y libre de errores (y parte de ese problema es también una debilidad en la comunicación de crisis japonés). Por "no está exento de errores" no me refiero al periodismo tendencioso antinuclear - que es bastante normal en estos días. Por "no está exento de errores" me refiero a los errores evidentes con respecto a la física y la ley natural, así como la mala interpretación de los hechos, debido a una evidente falta de comprensión fundamental y básico de la forma en reactores nucleares son construir y operar. He leído un informe de la página 3 en la CNN en el que cada párrafo que contenía un error.
Vamos a tener que cubrir algunos fundamentos, antes de entrar en lo que está pasando.
La construcción de las centrales nucleares de Fukushima
Las plantas en Fukushima son los llamados reactores de agua hirviendo, o BWR, para abreviar. Reactores de agua en ebullición son similares a una olla a presión. El combustible nuclear calienta el agua, el agua hierve y crea vapor, el vapor de agua a continuación, las unidades de turbinas que generan la electricidad y el vapor se enfría y se condensa de nuevo al agua, y el agua se envía de nuevo a ser calentada por el combustible nuclear. La olla a presión que funciona a unos 250 ° C.
El combustible nuclear es el óxido de uranio. óxido de uranio es una cerámica con un alto punto de fusión de unos 3000 ° C. El combustible es fabricado en pellets (cilindros pequeños que el tamaño de las piezas de Lego). Esas piezas se ponen en un tubo largo hecho de Zircaloy con un punto de fusión de 2.200 ° C, y bien sellado. El conjunto se llama una barra de combustible. Estas barras de combustible entonces se juntan para formar paquetes más grandes, y un número de estos paquetes son a continuación, poner en el reactor. Todos estos paquetes juntos se conocen como "el núcleo".
La cubierta Zircaloy es el primero de contención. Se separa el combustible radiactivo del resto del mundo.
El núcleo se coloca en el "recipientes a presión". Esa es la olla a presión que hablamos antes. Los recipientes a presión es la contención de segundo. Esta es una pieza sólida de una olla, diseñados para contener con seguridad el núcleo de las temperaturas de varios cientos de º C Que cubre los escenarios donde el enfriamiento puede ser restaurada en algún momento.
Todo el "hardware" del reactor nuclear - el recipiente de presión y tuberías de todo, las bombas, el líquido refrigerante (agua) las reservas, entonces encerrado en la contención de terceros. La contención es una tercera herméticamente (hermético) sellado, burbuja muy gruesa del acero más fuerte. El tercero de contención se ha diseñado, construido y probado para un solo propósito: Para contener, de forma indefinida, una fusión del núcleo completo. A tal efecto, una cuenca de concreto grande y grueso se echa en el recipiente de presión (la contención segundo), que está lleno de grafito, todas dentro de la contención de terceros. Este es el llamado "receptor principal". Si el núcleo se funde y las explosiones de recipientes a presión (y eventualmente se derrite), se captura el combustible líquido y todo lo demás. Está construido de tal manera que el combustible nuclear se extiende, por lo que puede enfriarse.
Esta contención tercero es entonces rodeada por el edificio del reactor. El edificio del reactor es una cubierta exterior que se supone que para mantener el clima, pero nada para invitados (esta es la parte que fue dañado en la explosión, pero más sobre esto más adelante).
Fundamentos de las reacciones nucleares
El combustible de uranio genera calor mediante la fisión nuclear. los átomos de uranio grande se dividen en átomos más pequeños. Neutrones que genera calor más (una de las partículas que se forma un átomo). Cuando el neutrón golpea a otro átomo de uranio, que se divide, generando más neutrones y así sucesivamente. Eso se llama la reacción nuclear en cadena.
Ahora, sólo un montón de embalaje de las barras de combustible junto a la otra rápidamente producir un sobrecalentamiento y después de unos 45 minutos a una fusión de las barras de combustible. Vale la pena mencionar en este punto que el combustible nuclear en un reactor puede * nunca * causar una explosión nuclear del tipo de una bomba nuclear. La construcción de una bomba nuclear en realidad es bastante difícil (pregunte Irán). En Chernóbil, la explosión fue causada por la acumulación de exceso de presión, una explosión de hidrógeno y la ruptura de todos los elementos de contención, impulsando material del núcleo fundido en el medio ambiente (una "bomba sucia"). ¿Por que no y no va a pasar en Japón, más adelante.
Con el fin de controlar la reacción nuclear en cadena, los operadores del reactor utilizar los llamados "barras de moderador". Las barras de moderador de absorber los neutrones y matar a la reacción en cadena de forma instantánea. Un reactor nuclear se construye de tal manera, que cuando funciona con normalidad, lo llevará a cabo todas las barras de moderador. El agua de refrigeración a continuación, quita el calor (y la convierte en vapor y electricidad) en la misma proporción que el núcleo que produce. Y tienes mucha libertad de acción en torno al punto de operación estándar de 250 ° C.
El reto es que después de la inserción de las barras y detener la reacción en cadena, el centro todavía sigue produciendo calor. El uranio "parado" la reacción en cadena. Pero una serie de elementos radiactivos intermedios son creados por el uranio en su proceso de fisión, en particular los isótopos de cesio y yodo, es decir, versiones de estos elementos radiactivos que con el tiempo se dividirá en pequeños átomos y no ser más radiactiva. Los elementos mantienen en descomposición y la producción de calor. Debido a que no se regeneran por más tiempo del uranio (el uranio se detuvo en decadencia después de las barras de moderador se puso en), que reciben cada vez menos, por lo que el núcleo se enfría en cuestión de días, hasta que los elementos radiactivos de media se han agotado .
Este calor residual es la causa del dolor de cabeza ahora mismo.
Así que el primer "tipo" de material radiactivo que el uranio en las barras de combustible, además de los elementos radiactivos de media que el uranio se divide en, también dentro de la barra de combustible (cesio y yodo).
Hay un segundo tipo de material radiactivo creado, fuera de las barras de combustible. La gran diferencia principal en la delantera: Los materiales radiactivos tienen una media muy corta vida, lo que significa que se descomponen muy rápido y se dividió en los materiales no radiactivos. Por rápida me refiero a segundos. Así que si estos materiales radiactivos se liberan en el medio ambiente, sí, la radioactividad fue puesto en libertad, pero no, no es peligrosa, en absoluto. ¿Por qué? En el momento en que escribe "radionucleidos", que serán inocuos, ya que se han dividido en elementos no radiactivos. Los elementos radiactivos son N-16, el isótopo radiactivo (o versión) de nitrógeno (aire). Los otros son los gases nobles como el xenón. Pero ¿de dónde vienen? Cuando el uranio se divide, genera un neutrón (véase más arriba). La mayoría de estos neutrones llegará a otros átomos de uranio y mantener la reacción nuclear en cadena en marcha. Sin embargo, algunos abandonarán la barra de combustible y golpeó las moléculas de agua o el aire que está en el agua. A continuación, un elemento no radiactivo puede "capturar" el neutrón. Se vuelve radiactivo. Como se describe más arriba, rápidamente (segundos) deshacerse nuevamente del neutrón para regresar a su antiguo hermoso auto.
Este segundo "tipo" de la radiación es muy importante cuando hablamos de la radiactividad que se libera al medio ambiente más adelante.
¿Qué pasó en Fukushima
Voy a tratar de resumir los hechos principales. El terremoto que afectó a Japón fue de 7 veces más potente que el peor terremoto se construyó la planta de energía nuclear (la escala de Richter obras logarítmica, la diferencia entre el 8.2, que las plantas fueron construidas y los 8,9 que ocurrió es 7 veces no 0.7, ). Así que la primera hurra para la ingeniería japonesa, todo lo levantó.
Cuando el terremoto golpeó con 8.9, los reactores nucleares en todo entró en parada automática. En cuestión de segundos después del terremoto comenzó, las barras de moderador se había insertado en el núcleo y la reacción nuclear en cadena del uranio se detuvo. Ahora, el sistema de refrigeración tiene que llevarse el calor residual. La carga de calor residual es de aproximadamente 3% de la carga de calor en condiciones normales de funcionamiento.
El terremoto destruyó la fuente de alimentación externa del reactor nuclear. Ese es uno de los accidentes más graves para una planta de energía nuclear y, en consecuencia, una "planta fuera negro" recibe mucha atención en el diseño de sistemas de copia de seguridad. El poder es necesario para mantener las bombas de refrigerante de trabajo. Desde la planta de energía había sido cerrado, no puede producir toda la electricidad por sí sola nunca más.
Las cosas iban bien durante una hora. Un conjunto de varios conjuntos de grupos electrógenos de emergencia diesel se hizo presente y siempre que la electricidad que se necesitaba. A continuación, el tsunami llegó, mucho más grande que la gente había esperado en la construcción de la planta de energía (ver más arriba, el factor 7). El tsunami sacó todos los varios conjuntos de copia de seguridad de los generadores diesel.
En el diseño de una planta de energía nuclear, los ingenieros siguen una filosofía llamada "Defensa de la profundidad". Esto significa que primero construir todo para soportar la peor catástrofe que pueda imaginar, y luego diseñar la planta de tal manera que todavía puede manejar un fallo del sistema (que usted pensó que nunca podría suceder) después de la otra. Un tsunami de sacar todo el poder de copia de seguridad en un ataque rápido es un escenario. La última línea de defensa es poner todo en la contención de terceros (véase más arriba), que mantendrá todo, cualquiera que sea el desorden, las barras de moderador en nuestro cabo, Núcleo de Magma o no, en el interior del reactor.
Cuando los generadores diesel se habían ido, los operadores del reactor transición a la energía de la batería de emergencia. Las baterías fueron diseñadas como una de las copias de seguridad para las copias de seguridad, para proporcionar energía para la refrigeración del núcleo durante 8 horas. Y así lo hicieron.
Dentro de las 8 horas, otra fuente de energía tenía que ser encontrado y conectado a la central eléctrica. La red eléctrica se redujo debido al terremoto. Los generadores diesel fueron destruidas por el tsunami. generadores diesel Así móviles fueron transportados en camiones pulgadas
Aquí es donde las cosas empezaron a ir muy mal. Los generadores de corriente externo no se podía conectar a la central eléctrica (los enchufes no encajaba). Así que después de las baterías se agotaron, el calor residual no podía llevar más.
En este punto, los operadores de las plantas comienzan a seguir los procedimientos de emergencia que están en su lugar una "pérdida de refrigeración de eventos". Es de nuevo un paso en la "profundidad de la Defensa" líneas. El poder de los sistemas de refrigeración nunca debería haber fracasado por completo, pero lo hizo, por lo que "retiro" a la siguiente línea de defensa. Todo esto, sin embargo, parece sorprendente para nosotros, es parte de la formación del día a día que ingresa a través de un operador, la derecha a través de la gestión de una fusión del núcleo.
Fue en esta etapa que la gente empezó a hablar de fusión del núcleo. Porque al fin y al cabo, si el enfriamiento no se puede restaurar, el núcleo con el tiempo se derretirá (después de horas o días), y la última línea de defensa, el colector principal y la contención en tercer lugar, entraría en juego.
Pero el objetivo en esta etapa fue para administrar la base mientras se estaba calentando, y asegurarse de que la contención en primer lugar (los tubos de Zircaloy que contiene el combustible nuclear), así como la contención segundo (nuestra olla a presión) se mantienen intactas y operativas para el mayor tiempo posible, para dar tiempo a los ingenieros para arreglar los sistemas de refrigeración.
Debido a enfriar el núcleo es tan importante, el reactor tiene una serie de sistemas de refrigeración, cada uno en varias versiones (el reactor de agua del sistema de limpieza, la eliminación de calor de desintegración, el enfriamiento del núcleo del reactor de aislamiento, el modo de espera del sistema de refrigeración líquida, y la emergencia núcleo del sistema de refrigeración). Cuál no cuando o no no no está claro en este punto en el tiempo.
Así que imaginen nuestra olla en la estufa, el calor a baja temperatura, pero en. Los operadores de utilizar cualquier capacidad de refrigeración del sistema que tienen que deshacerse de tanto calor como sea posible, pero la presión comienza a construir hacia arriba. La prioridad ahora es mantener la integridad de la contención en primer lugar (mantener la temperatura de las barras de combustible debajo de los 2200 ° C), así como la contención en segundo lugar, la olla a presión. Con el fin de mantener la integridad de la olla a presión (la contención segundo), la presión tiene que ser puesto en libertad de vez en cuando. Debido a la capacidad de hacer que en una emergencia es tan importante, el reactor cuenta con 11 válvulas de alivio de presión. Los operadores comenzado vapor de ventilación de vez en cuando para controlar la presión. La temperatura en esta fase fue de 550 ° C.
Esto es cuando los informes sobre "fugas de radiación", a partir próximos pulg Creo que he explicado antes por qué salir el vapor es teóricamente la misma que la liberación de radiación en el medio ambiente, pero ¿por qué se fue y no es peligrosa. El nitrógeno radiactivo, así como los gases nobles no suponen una amenaza para la salud humana.
En algún momento durante este ventilación, se produjo la explosión. La explosión tuvo lugar fuera de la contención de terceros (los "última línea de defensa"), y el edificio del reactor. Recuerde que el edificio del reactor no tiene ninguna función en el mantenimiento de la radiactividad contenida. No es del todo claro aún lo que ha sucedido, pero este es el escenario probable: Los operadores decidieron ventilar el vapor del recipiente a presión que no están directamente en el medio ambiente, pero en el espacio entre la tercera y la contención del edificio del reactor (dar a la radiactividad en el vapor más tiempo para desaparecer). El problema es que en las altas temperaturas que el núcleo ha llegado a esta etapa, las moléculas de agua se puede "desvincularse" en oxígeno e hidrógeno - una mezcla explosiva. Y lo hizo estallar, fuera de la contención de terceros, daños en el edificio del reactor alrededor. Era ese tipo de explosión, pero dentro de la vasija de presión (debido a que fue mal diseñado y no gestionada adecuadamente por los operadores) que conducen a la explosión de Chernobyl. Esto nunca fue un riesgo en Fukushima. El problema de la formación de hidrógeno-oxígeno es uno de los biggies cuando se diseña una planta de energía (si no está Soviética, que lo es), por lo que el reactor es construir y operar de una manera que no puede ocurrir dentro de la contención. De haberse producido fuera, que no estaba previsto, sino un escenario posible y bien, porque no representan un riesgo para la contención.
Así que la presión estaba bajo control, en forma de vapor fue ventilado. Ahora, si se mantiene hirviendo la olla, el problema es que el nivel del agua seguirá cayendo y cayendo. El núcleo está cubierto por varios metros de agua con el fin de permitir un cierto tiempo para pasar (horas, días) antes de que se expone. Una vez que las barras empiezan a ser expuestos en la parte superior, las partes expuestas se llega a la temperatura crítica de 2200 ° C después de unos 45 minutos. Esto es cuando la contención en primer lugar, el tubo de Zircaloy, sería un fracaso.
Y esto empezó a suceder. El enfriamiento no puede ser restaurada antes de que hubiera algunos (muy limitado, pero aún) el daño a la cubierta de algunos de los combustibles. El material nuclear en sí todavía estaba intacta, pero el entorno de shell Zircaloy había iniciado de fusión. ¿Qué ha pasado ahora es que algunos de los subproductos de la desintegración del uranio - radiactivo cesio y yodo - comenzaron a mezclarse con el vapor. El gran problema de uranio, aún estaba bajo control, ya que las barras de óxido de uranio eran buenas hasta 3000 ° C. Se confirma que una pequeña cantidad de cesio y yodo se midió en el vapor que se libera a la atmósfera.
Al parecer, este fue el "ir de la señal" para un importante plan B. Las pequeñas cantidades de cesio que se midieron los operadores dijeron que la contención por primera vez en una de las barras en alguna parte estaba a punto de dar. El plan había sido para restaurar uno de los sistemas regulares de enfriamiento hasta la médula. ¿Por que no está claro. Una explicación plausible es que el tsunami también se llevó / contaminado todo el agua potable necesaria para regular los sistemas de refrigeración.
El agua utilizada en el sistema de refrigeración es muy limpio, desmineralizada (como destilada). La razón para utilizar el agua pura es la activación antes mencionadas por los neutrones del uranio: el agua pura no se activan mucho, así que se queda prácticamente sin radiactivos. La suciedad o la sal en el agua absorbe los neutrones rápidos, cada vez más radioactivo. Esto no tiene efecto alguno en el núcleo - que no le importa lo que es enfriado por. Sin embargo, hace la vida más difícil para los operadores y los mecánicos cuando tienen que lidiar con activa (es decir, ligeramente radiactivas) de agua.
Pero el plan A no había - sistemas de refrigeración por agua limpia o adicionales disponibles - para el Plan B entró en vigor. Esto es lo que parece que sucedió:
Con el fin de evitar una fusión del núcleo, los operadores comenzaron a usar agua de mar para enfriar el núcleo. No estoy muy seguro de si se inundó nuestra olla a presión con ella (la contención segundo), o si se inunda la contención en tercer lugar, sumergir la olla a presión. Pero eso no es relevante para nosotros.
El punto es que el combustible nuclear se ha enfriado. Debido a la reacción en cadena se ha detenido hace mucho tiempo, sólo hay muy poco calor residual que se producen ahora. La gran cantidad de agua de refrigeración que se ha utilizado es suficiente para asumir que el calor. Debido a que es una gran cantidad de agua, el núcleo no produce suficiente calor nada más para producir una presión significativa. Además, el ácido bórico se ha añadido al agua de mar. El ácido bórico es "barra de control líquido". Cualquiera que sea la decadencia está todavía en curso, el boro se captura los neutrones y además acelerar el enfriamiento del núcleo.
La planta estuvo a punto de una fusión del núcleo. Aquí está el peor de los casos que se evitó: Si el agua de mar no podría haber sido utilizado para el tratamiento, los operadores se han seguido para ventilar el vapor de agua para evitar la acumulación de presión. El tercero de contención a continuación, habría sido completamente sellado para permitir la fusión del núcleo a ocurrir sin la liberación de material radiactivo. Después de la crisis, no habría habido un período de espera de los materiales radiactivos intermedios de la corrupción en el interior del reactor, y todas las partículas radiactivas que se asientan en una superficie interior de la contención. El sistema de refrigeración que se han restaurado con el tiempo, y el núcleo fundido se enfría a una temperatura razonable. La contención que se han limpiado por dentro. A continuación, un trabajo sucio de quitar el núcleo fundido de la contención han comenzado, el embalaje (ahora más sólida) de combustible poco a poco en los contenedores de transporte para ser enviados a plantas de procesamiento. Dependiendo del daño, el bloque de la planta de entonces o se reparará o desmanteladas.
Ahora, ¿dónde nos deja esto?
La planta está a salvo ahora, y estarán a salvo.
Japón está considerando un INES Nivel 4 Accidente: Accidente nuclear con consecuencias locales. Eso es malo para la empresa propietaria de la planta, pero no para nadie más.
Parte de la radiación fue puesto en libertad cuando el recipiente de presión fue ventilado. Todos los isótopos radiactivos del vapor activa se han ido (caries). Una cantidad muy pequeña de Cesio fue puesto en libertad, así como de yodo. Si estuviera sentado en la parte superior de la chimenea de la planta cuando se ventilación, probablemente debería dejar de fumar para volver a su expectativa de vida anterior. Los isótopos de cesio y yodo se llevaron a cabo en el mar y nunca se volvió a ver.
Hubo algunos daños limitados a la contención en primer lugar. Esto significa que algunas cantidades de cesio radiactivo y yodo también se dará a conocer en el agua de enfriamiento, pero no de uranio o de otras cosas desagradables (el óxido de uranio no se "disuelve" en el agua). Hay instalaciones para el tratamiento del agua de refrigeración dentro de la contención de terceros. El yodo radiactivo cesio y se eliminará allí y finalmente se almacena como residuos radiactivos, almacenamiento definitivo.
El agua de mar utilizada como agua de refrigeración se activará hasta cierto punto. Debido a que las barras de control están plenamente insertados, la reacción en cadena de uranio no está sucediendo. Eso significa que el "principal" reacción nuclear no está ocurriendo, por lo tanto no contribuyen a la activación. Los materiales radiactivos intermedios (cesio y yodo) son también casi se ha ido en esta etapa, debido a la desintegración del uranio se detuvo hace mucho tiempo. Esto reduce aún más la activación. La conclusión es que habrá un nivel bajo de activación del agua de mar, que también serán retirados por las instalaciones de tratamiento.
El agua de mar será sustituido en el tiempo con el agua "normal" de enfriamiento
El núcleo del reactor será desmontado y transportado a una instalación de procesamiento, al igual que durante el cambio de combustible habitual.
barras de combustible y la instalación completa será verificada por los daños potenciales. Esto tomará alrededor de 4-5 años.
Los sistemas de seguridad en todas las plantas japonesas se actualizarán para soportar un terremoto de 9,0 y el tsunami (o peor)
Creo que el problema más importante será una escasez de energía prolongada. Alrededor de la mitad de los reactores nucleares de Japón probablemente tendrá que ser inspeccionados, lo que reduce la capacidad del país de generación de energía en un 15%. Esto probablemente se cubrirá mediante la ejecución de plantas de gas de alimentación que son por lo general sólo se utiliza para los picos de carga para cubrir parte de la carga base como así. Esto aumentará la factura de electricidad, así como llevar a la escasez de energía potencial durante la demanda máxima, en Japón.
Si quieres estar informado, por favor, olvide los medios de comunicación habituales y consultar las siguientes páginas web:
http://www.world-nuclear-news.org/RS_Battle_to_stabilise_earthquake_reactors_1203111.html
http://bravenewclimate.com/2011/03/12/japan-nuclear-earthquake/
http://ansnuclearcafe.org/2011/03/11/media-updates-on-nuclear-power-stations-in-japan/
