Grafiittihidasteinen kanavatyyppinen reaktori

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
RBMK-reaktorin päällä näkyvät polttoainekanavien kannet, joiden kautta polttoainetta voidaan vaihtaa käytön aikana toisin kuin kevytvesireaktoreissa.

Grafiittihidasteinen kanavatyyppinen reaktori eli RBMK (ven. Реактор Большой Мощности Канальный, Reaktor Bolšoi Moštšnosti Kanalnyi) on vesijäähdytteinen ja grafiittihidasteinen ydinreaktori.[1] Polttoaineena on väkevöity uraanioksidi, mahdollisesti myös väkevöimätön luonnonuraani. Polttoaine ja jäähdytinputket sijaitsevat pystysuorina massiivisessa grafiittilohkossa, joka on typellä ja heliumilla täytetyssä paineastiassa grafiitin hapettumisen estämiseksi. Jäähdytinaine on 75 baarin paineessa, ja se poistuu reaktorista 350 °C:n lämpötilassa höyrynä, jollaisena se johdetaan suoraan turbiiniin. Reaktorin polttoainetta voidaan vaihtaa käytön aikana, mikä mahdollistaa ydinasekelpoisen plutoniumin tuottamisen.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäinen tuotannollinen, grafiittihidasteinen ja kevytvesijäähdytteinen ydinreaktori kehitettiin 1950-luvun alussa Neuvostoliitossa. Kyseessä 100 kilometriä Moskovan lounaispuolella sijaitsevaan Obninskin ydinvoimalaitokseen rakennettu, teholtaan 5 MW:n reaktori (LWGR, Light Water cooled Graphite moderated Reactor). Reaktorin kriittinen massa saavutettiin ensimmäisen kerran 6. toukokuuta 1954 kello 19:40 Moskovan aikaa. Voimala liitettiin sähköverkkoon 27. kesäkuuta 1954. [2][3][4][5][6] Obninskin LWGR-reaktorin pohjalta laadittiin uusia reaktoriratkaisuja ja se toimi esikuvana myös RBMK-reaktorille.[7][8]

RBMK-reaktori on kehitetty Neuvostoliitossa Anatoli Aleksandrovin johdolla, ja se tunnetaan laajimmin Tšernobylin voimalan reaktorina. Toisin kuin puhtaasti siviilikäyttöön tehdyissä kevytvesireaktoreissa, hidastinaine on palonarkaa hiiltä. RBMK on alusta asti tunnettu epävakaana reaktorityyppinä. Siinä on sekä suunnitteluvikoja että tarkoituksellisia ominaisuuksia, jotka olennaisesti heikentävät reaktorin turvallisuutta. Reaktorilla on tietyillä tehoalueilla taipumusta yllättäviin tehonnousuihin ja epävakauteen. Lisäksi reaktorin säätösauvojen kärjistä puuttuu absorbaattoriaine, jolla reaktiota säädetään. Näin ollen säätösauvojen syötöllä ei aluksi ole reaktiota hillitsevää vaikutusta – pahimmillaan päinvastoin. Reaktorin hidastinaine grafiitti eli alkuaine hiili voi vakavassa onnettomuudessa syttyä palamaan, mikä mahdollisti yhdessä muiden suunnitteluvikojen kanssa Tšernobylin onnettomuuden massiivisen päästön. RBMK-reaktoreiden suunnitteluvikoja on sittemmin korjattu.lähde?

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

RBMK-tyyppisiä eli grafiittihidasteisia kiehutusvesireaktoreita on yhä käytössä entisen Neuvostoliiton alueella kaikkiaan 12 kpl (2005).[9] Ne tuottavat vielä miltei puolet nykyisen Venäjän ydinsähköstä. Kaikkiaan alueen sähköstä tuotetaan ydinvoimalla runsaat kymmenen prosenttia. Tauoton reaktorin käyttö on mahdollista, sillä polttoaine voidaan vaihtaa käytön aikana uuteen erikseen kussakin polttoainekanavassa. Operaatio tehdään reaktorihallin 200 tonnia painavalla latauskoneella.

Polttoaineen vaihto "lennossa" merkitsee myös sitä, että RBMK-tyyppiä voidaan käyttää plutoniumin tuotantoon ydinaseita varten.selvennä Soveltuvuus sotilaskäyttöön selittää sitä, ettei Tšernobyl-tyypin voimaloita viety ulkomaille. Ns. painevesireaktoriin verrattuna RBMK oli lisäksi halpa ja sen osia voitiin valmistaa tavallisissa konepajoissa. RBMK oli Neuvostoliiton ydinvoimateollisuuden selkäranka huhtikuussa Ukrainassa 1986 sattuneeseen Tšernobylin turmaan asti. Sittemmin RBMK-mallin reaktorihankkeita alettiin perua ja käytössä oleviin reaktoreihin tehtiin teknisiä muutoksia, joiden toivotaan estävän Tšernobylin onnettomuuden toistuminen.

Suomea lähimmät RBMK-voimalat ovat Leningradin ydinvoimala Sosnovyi Borissa Pietarista länsilounaaseen, sekä Smolenskin ydinvoimalaitos Desnogorskissa (kolme 950 megawatin yksikköä).[10] Ignalinan ydinvoimala Liettuassa (kaksi 1450 megawatin yksikköä) ajettiin alas joulukuussa 2009.

Tšernobylin onnettomuuden jälkeen saman tyypin valmiita voimaloita alettiin parantaa lisäämällä niihin turvallisuusjärjestelmiä. Sosnovyi Borin ykkösyksikköön tehtiin puolitoista vuotta kestänyt korjaus, ja sama työ on käynnissä kakkosessamilloin?. Suurimmat ongelmat Sosnovyi Borissa liittyvätkin kahteen vanhimpaan reaktoriin. Niihin rakennettiin 1995 samanlaiset onnettomuuksien paikantamisjärjestelmät kuin kahteen uusimpaan reaktoriin. Järjestelmä on olennainen reaktorin sulkemisen kannalta ajoissa ennen tilanteen riistäytymistä hallinnasta.lähde?

Suomen ja Venäjän turvallisuusyhteistyö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suomi ja Venäjä ovat tehneet yhteistyötä Sosnovyi Borin ja muiden Suomen lähellä sijaitsevien ydinvoimaloiden turvallisuuden parantamiseksi. Projekti on ollut mallina kaikille muille RBMK-laitosten muutoksille. Yhteistyön tuloksia ovat diesel-varavoimaloiden, valvontakameroiden ja kulunvalvonnan rakentaminen voimaloihin. Aikaisemmin Venäjän ydinvoimaloita ei oltu edes aidattu kunnollisesti. Valvontakameroilla voimalan johto voi huolehtia muun muassa siitä, että valvomossa on tarpeellinen henkilökunta läsnä. Mahdolliset tulipalot sekä höyry- tai vesivuodot havaitaan kameroiden välityksellä nopeasti.

STUK:n tarkastajat totesivat ultraäänitutkimuksissa monien venäläisvoimaloiden vesiputkien heikon laadun ja niiden uudistaminen on ollut eräs kiireellisimmistä töistä. Muita turvallisuuden kannalta tärkeitä uudistuksia ovat voimaloiden sisäpuhelinjärjestelmien parantaminen ja sähköjärjestelmien huolto. Alun perin sisäpuhelimien soittoääni peittyi usein voimalan meluun. Nyt puhelimissa on soittoäänen kanssa samanaikaisesti toimiva valosignaali.

Diesel-varavoiman lisääminen on erittäin tärkeä parannus turvallisuuteen, sillä aikaisemmin RBMK-voimalat ovat olleet Venäjän valtakunnan sähköverkon varassa. Sähkön katkeaminen voimalassa reaktorin käydessä pysäyttäisi kaikki jäähdytysvettä kierrättävät pumput ja voisi aiheuttaa Tšernobylin toisinnon, koska RBMK-reaktorilla on taipumus kiihtyä itsekseen. Voimalan henkilökunta testaa diesel-varavoiman toiminnan vuosittain.

Venäjän ydinvoimaloiden henkilökunnan koulutus ja palkkaus on ollut eräs tärkeimmistä turvallisuusongelmista, joiden ratkaisu on Venäjän talousvaikeuksien aikana 1990-luvulla ollut eräs suurimpia tehtäviä. STUK on osallistunut RBMK-voimaloiden valvomosimulaattorin rakentamiseen. Henkilökunnan koulutus ja ydinvoimalan sisäinen komentoketju ovat tärkeitä tekijöitä poikkeustilanteissa, kuten kaikki tähänastiset ydinturmat osoittavat.

Suomen lähellä sijaitsevien venäläisten ydinvoimaloiden alueille STUK on saanut Venäjän hallitukselta luvan rakentaa radioaktiivisen säteilyn mittausasemat. Ne ovat samanlaisia kuin STUK:in Suomessa käyttämät valtakunnalliset säteilyn varoitus- ja mittausasemat. Suomen avustuksella RBMK-laitoksiin on myös asennettu hälyttimet, jotka varoittavat ääni- ja valosignaalein reaktorin lähestyessä epävakaaksi tiedettyä tehoaluetta.lähde?

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Elmer Eugene Lewis: Fundamentals of Nuclear Reactor Physics, s. 93. Academic Press, 2008. ISBN 9780123706317. (englanniksi)
  2. Pervaja v mire AES FGUP Gosudarstvennyi nautšnyi tsentr Rossijskoi federatsii – fiziko-energetitšeski institut imeni A. I. Leipunskogo", FGUP "GNTs RF – FEI", ippe.ru / Rosatom. Viitattu 27.4.2014. (venäjäksi)
  3. Istorija nautšnogo tsentra FGUP Gosudarstvennyi nautšnyi tsentr Rossijskoi federatsii – fiziko-energetitšeski institut imeni A. I. Leipunskogo", FGUP "GNTs RF – FEI", ippe.ru / Rosatom. Viitattu 27.4.2014. (venäjäksi)
  4. Kansainvälinen atomienergiajärjestö IAEA (YK:n erityisjärjestö): APS-1 OBNINSK (Atomic Power Station 1 Obninsk) (IAEA:n ydinvoimalarekisterin yhteenveto Obninskin ydinvoimalasta) IAEA, iaea.org. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
  5. Historical development of the Russian nuclear industry Rosatom, rosatom.ru. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
  6. Obninsk: number one Nuclear Engineering International, neimagazine.com. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
  7. B. A. Semenov: [www.iaea.org/Publications/Magazines/Bulletin/Bull252/25204744759.pdf Nuclear power in the Soviet Union] (pdf) IAEA Bulletin, Vol 25, No 2., sivut 47-59. iaea.org. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
  8. I. S. Zheludev ja L. V. Konstantinov: Nuclear power in the USSR (pdf) IAEA Bulletin, Vol 22, No 2., sivut 34-45. iaea.org. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
  9. Teollisuuden Voima Oy: Ydinvoimalaitosyksiköt Olkiluoto 1 ja Olkiluoto 2 (pdf) (sivu 4) 5/2007. EuraPrint.
  10. Kansainvälinen atomienergiajärjestö IAEA (YK:n erityisjärjestö): The Power Reactor Information System (PRIS):Russian Federation (IAEA:n ydinvoimalarekisterin yhteenveto Venäjän ydinvoimaloista ja niiden reaktoreista) 2013 tilanne. IAEA, iaea.org. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)