Jadrová energia – Černobyľ inými očami – časť E)

Autor: Marian Nanias | 23.11.2018 o 6:42 | Karma článku: 0,00 | Prečítané:  421x

Pre bezpečnú prácu JE je nutný kvalitný operatívny personál. Ale nemenej dôležité je aby aj predpisy podľa ktorých pracujú boli kvalitné. A aké teda boli v tom čase tie prevádzkové predpisy a konkrétny program skúšky?

Jadrová energia – Černobyľ inými očami – časť E)

Je jasné, že pre bezpečnú prácu JE je dôležitý kvalitný operatívny personál. Ale nemenej dôležité je aby aj predpisy podľa ktorých pracujú boli kvalitné. A aké teda boli v tom čase tie prevádzkové predpisy a konkrétny program skúšky?

Vráťme sa tu opäť k admirálovi Rickoverovi. Bol to on, ktorý prvý vo svete veľmi tvrdo presadzoval (a aj presadil), že na všetky rutinné operácie na jadrových zariadeniach musia byť vypracované, odskúšané a schválené prevádzkové predpisy, ktorých dodržanie musí zabezpečiť že nebude urobená žiadna chyba.

A na tie procesy, ktoré nie sú rutinné musia byť vopred písomne pripravené a všetkými zainteresovanými aj schválené zvláštne programy!

V r. 1986 na JE v ZSSR a vo Východnej Európe neexistovali tzv. „Symptómovo-orientované“ havarijné prevádzkové predpisy. Tie boli vypracované a implementované až neskôr v rámci tzv. „Lisabonskej iniciatívy“, k tomu bude tiež v budúcnosti samostatný článok.  

A taktiež treba zdôrazniť, že na blokoch RBMK žiaľ neexistovalo zariadenie, ktoré by bolo bývalo kontinuálne meralo a vyhodnocovalo tzv. operatívnu - pracovnú zásobu reaktivity.

Táto nebola priamo meraná žiadnymi snímačmi a taktiež nebola zaznamenávaná žiadnymi kontinuálnymi indikátormi, či zapisovačmi. Hodnota bola vypočítavaná podľa fyzikálneho programu výpočtom "Prism" na počítači centrálneho riadiaceho systému "SKALA". Samozrejme že výpočet trval nejaký čas, a výsledok bol vytlačený na papieri, čo musel vždy urobiť počítačový inžinier v službe a priniesť na blokovú dozorňu (BD).

Na druhej strane - Áno, prevádzkové predpisy obsahovali informáciu o obmedzení veľkosti operatívnej zásoby reaktivity!

Ale pozrime sa, ako to bolo tam napísané. V predpisoch sú uvedené iba tri údaje týkajúce sa tohto obmedzenia a jeden z nich je uvedený v kapitole 9. "Normálne prevádzkové parametre a tolerancie".

Mimochodom v tejto kapitole sa v 33 odsekoch týkajúcich sa viac alebo menej všetkých významných parametrov reaktorového bloku (každý parameter má svoj paragraf) podrobne opisuje, aké limity by mali byť. Ak je to potrebné, je aj opísané, ako sa určuje tento súlad s predpismi.

Pri niektorých (zložitých) parametroch je dodatočne vysvetlené aj vyriešenie situácie.

A v ďalšej kapitole 10 "Akcie personálu v prípade odchýlok od parametrov z normálu" v  27 odsekoch (s veľkým počtom podpoložiek) sú podrobne popísané všetky potrebné činnosti pre každý z parametrov.

Zarážajúce však je, že v celom tomto texte už nie je vôbec žiadne slovo o operatívnej zásobe (rozpätí) reaktivity.

Ani ako ju určiť, ani či je v prijateľných medziach, ani čo a ako postupovať, ak prekročí tieto limity.

Nič, vôbec nič! Ako keby takýto kontrolovaný parameter neexistoval!

Obmedzenie operatívnej zásoby reaktivity je spomenuté iba v preambule kapitoly 9. Táto preambula je veľmi krátka, takže ju môžeme uverejniť celú. Je to fragment kópie predpisu ako obrázok (v ruskom jazyku).

Stručný preklad:

Na nominálnom výkone v stacionárnom režime musí byť operatívna zásoba reaktivity držaná na úrovni najmenej 26-30 kaziet.

Pri nižšej úrovni ako 26 kaziet je dovolená práca reaktora s povolením hlavného inžiniera.

Pri znížení veľkosti operatívnej zásoby reaktivity pod 15 kaziet musí byť reaktor bezprostredne odstavený.

Čo tu môžeme vidieť?

1) Operatívna zásoba reaktivity nie je žiadny prevádzkový parameter, nie je operatívne kontrolovaný a je to určitá kvantitatívna charakteristika stavu reaktora, ktorá ešte nevychádza z ohľadu na fyziku reaktora.

2) Táto charakteristika súvisí so stabilitou polí uvoľňujúcich energiu v reaktore a schopnosťou ich regulovať. Nie je tu spomenutá žiadna súvislosť s možným  oslabením či znížením havarijnej ochrany.

3) Podľa tejto formulácie obmedzenie veľkosti operatívnej zásoby reaktivity súvisí so stacionárnym režimom, keď sa tieto hodnoty menia pomaly a je čas nielen na ich vypočítanie ale aj premyslenie ďalšieho postupu.

4) Obmedzenie veľkosti operatívnej zásoby reaktivity na hodnotu 15 havarijných kaziet je tu reprezentované „veľmi frivolne“. Nie je popísané, akým spôsobom má byť „bezprostredné odstavenie“ reaktora (veď havarijných odstavení poznáme viacej druhov, a nie je vôbec napísané aké tlačítko ochrany má byť použité) a taktiež nie je vysvetlené, prečo vôbec táto požiadavka existuje! Už iba ako paradoxná bodka je, že termín "bezprostredné odstavenie" (reaktora) nie je nikde v žiadnom predpise vysvetlený, že čo to má znamenať.

Vyzerá to teda veľmi zvláštne, takáto doslovne krutá reakcia na odchýlku od normy, pre tak pokojne vyzerajúcu hodnotu a kontext, v ktorom sa zaznamenáva.

-         Ak veľkosť operatívnej zásoby reaktivity nie je prevádzkovým parametrom, ale iba určitou fyzikálnou charakteristikou, ktorá neovplyvňuje jadrovú bezpečnosť reaktora a hlavný konštruktér sám nevedel nič o nebezpečenstve malej zásoby operatívnej zásoby reaktivity, bol by kontext vysvetliteľný, ale taká rigidita reakcie je nepochopiteľná.

-         A naopak ak je veľkosť operatívnej zásoby reaktivity hodnota, ktorá je skutočne dôležitá pre jadrovú bezpečnosť, a hlavný konštruktér o tom vedel (aj keď to nepovedali operatívnemu personálu), tak potom je takáto krutá predpísaná akcia pochopiteľná a namieste. Ale v takomto prípade je takto frivolne urobený  záznam o tomto obmedzení v predpisoch už niečo, čo hraničí s trestným činom!

Ďalšia položka o obmedzení operatívnej zásoby reaktivity na 15 kaziet je v kapitole 6 "Zvyšovanie výkonu reaktora a spustenie reaktorového bloku po krátkom odstavení a čiastočnom znížení výkonu" v odseku 6.6 "Postup zvyšovania výkonu". Tu je záznam:

Preklad:

Minimálna hodnota operatívnej zásoby reaktivity v procese zvyšovania výkonu po krátkodobom odstavení musí byť minimálne 15 kaziet.

Ak sa v prípade dvíhania kaziet havarijnej ochrany počas vyvádzania reaktora na minimálny kontrolovaný výkon hodnota operatívnej zásoby reaktivity zníži na úroveň 15 kaziet a bude klesať – zhodiť všetky kazety do aktívnej zóna na dolné koncové vypínače.  

A čo môžeme vidieť tu?

Po prvé, aby sme zistili, či hranica reaktivity dosiahla limitnú hodnotu a prípadne naďalej klesá trvá určitý čas (niekoľko minút). Po celú túto dobu môže byť zásoba menej ako 15 kaziet, a bude čoraz menej.

Po druhé, vo väzbe na krátkodobé zmeny výkonu je jasné prepojenie na dôsledok pádu reaktora do "jódovej jamy" (charakteristický čas sú hodiny), teda tu nejde o možné okamžité riešenie. Opäť tu neexistuje ani jedno slovo o nebezpečí katastrofickej malej operatívnej zásoby reaktivity.

Po tretie, detto ako v kapitole 9. Neurčitosť znenia. - Napríklad, aké má byť rozpätie reaktivity v procese zvyšovania výkonu, ako ju určiť v tomto pomerne rýchlom prechodnom procese? Dá sa to pochopiť a zabezpečiť pred začatím ako aj po ukončení, ale vôbec nie je jasné ako to robiť v samotnom procese.

A čo je najdôležitejšie, nie je vôbec jasné, prečo takáto klauzula v predpisoch existuje, ak predpisy obsahujú inú klauzulu 6.2 (pozri nižšie), ktorá jasne stanovuje, pri akej zásobe (reaktivity) môže byť reaktor dvíhaný na výkon po krátkom odstavení (a aj ako určiť túto hranicu reaktivity).

Ako je zabezpečená bezpečnosť, keď je reaktor uvedený do kritického stavu a ďalšie zvyšovanie výkonu je podrobne opísané v mnohých (iných) klauzulách predpisov bez akéhokoľvek odkazu na veľkosť operatívnej zásoby reaktivity, teda ustanovenie 6.6.4 v podstate neprináša nič.

Tretia zmienka o veľkosti operatívnej zásoby reaktivity je obsiahnutá v ustanovení 6.2.

Preklad:

Zvyšovanie výkonu reaktora po krátkodobom odstavení bez prechodu cez „jódovú jamu“ je dovolený pri úrovni operatívnej zásoby reaktivity, určenej pred odstavením reaktora.

Nutná zásoba reaktivity v závislosti od výkonu reaktora na ktorom pracoval reaktor pred odstavením je v nasledujúcej tabuľke:

 

Výkon reaktora (% Nnom.)          Nutná operatívna zásoba kaziet (počet kusov)

80-100           (% Nnom.)                            50       kusov kaziet

50-80             (% Nnom.)                            45       kusov kaziet

50                   (% Nnom.)                            30       kusov kaziet

Ako môžeme vidieť, aj v tejto dosť jasne formulovanej klauzule to nie je bez nepochopiteľností. Podľa tejto položky nie je vôbec napríklad jasné, aká by mala byť minimálna operatívna zásoba reaktivity, ak pred odstavením pracoval reaktor na výkone menšom ako 50% - teda koľko kaziet? 30, 26 alebo 15? Alebo možno by malo byť zrejmé, že ak by bol pracoval reaktor pred odstavením na  výkone nižšom ako 50%, potom by bolo zakázané vrátiť sa na výkon bez toho, aby prešiel jódovou jamou? Prečo to teda nebolo jasne napísané?

Prirodzene potom vzniká otázka, že ako možno vysvetliť takéto vágne vyjadrenie v limitách a podmienkach prevádzky takéhoto dôležitého parametra pre bezpečnosť reaktora.

Pokiaľ by sme nechceli konštruktérov podozrievať na niečo zlé, môže existovať len jedno vysvetlenie, a to že nepovažovali operatívnu zásobu reaktivity za parameter dôležitý z hľadiska bezpečnosti.

Ale ak obmedzenia jej hodnoty, ktoré boli podchytené v predpisoch nesúviseli s jadrovou bezpečnosťou, tak s čím iným?

Skúsme sa spoločne pozrieť, čo napísal hlavný konštruktér (Dolležal) o operatívnej zásobe reaktivity pred haváriou v Černobyle v jeho knihe.

V  knihe autorov N.A.Dolležal, I.J.Jemeľjanov, „Kanaľnyj jadernyj energetičeskyj reaktor“, Moskva, Atomizdat, (1980), je o operatívnej zásobe reaktivity na stranách č. 34, 35 napísané:

Preklad:

Otrávenie reaktora pri zmene výkonu. Zmena reaktivity výsledkon Xenónovej otravy pri zmene výkonu priemyselného reaktora je veľmi  zaujímavá. Je to zviazané s tým, že podľa požiadaviek záťaže v energetickej sústave sú adekvátne požiadavky na zmenu výkonu reaktora, kde je potrebné udržiavať tú ktorú úroveň zásoby reaktivity, ktorá následne priamo vplýva na hĺbku vyhorenia (jadrového) paliva. Všetky charakteristiky reaktora RBMK sú vypočítané za predpokladu, že operatívna zásoba reaktivity je rovná 1 %. V takom prípade je možné zníženie výkonu reaktora na 50 % nominálneho výkonu bez upadnutia do jódovej jamy.  Pre rozšírenie úrovne dovoleného zníženia výkonu je nutné zvyšovať operatívnu zásobu reaktivity, čo buď zmenší úroveň vyhorenia paliva, alebo je potrebné zvýšiť počiatočného obohatenia paliva pre udržanie (rovnakej) úrovne hĺbky vyhorenia. Zmení sa taktiež počet regulačných kaziet, ktoré kompenzujú operatívnu zásobu reaktivity. Grafické závislosti sú uvedené na obrázku č. 2.5. Operatívna zásoba reaktivity silne vplýva na dovolený čas úplného odstavenia reaktora pri (zrejme predtým) zníženom výkone, alebo na čas núteného prestoja v Prípade upadnutia do jódovej jamy. Takže pri zmeny výkonu zo 100%-ného výkonu a operatívnej zásobe 1% je dovolený čas na úplné odstavenie reaktora – 1 hodina, a čas vynúteného prestoja je – 24 hodín, pri operatívnej zásobe na úrovni 2% sú to adekvátne 3 hodiny (odstavenie) a 18 hodín vynútený prestoj.

A to je všetko, viac o vplyve operatívnej zásoby reaktivity nie je nič uvedené na čokoľvek.

Pre personál teda bolo skôr pochopiteľnejšie, že povolené rozpätie úrovní prevádzkovej reaktivity v reaktore RBMK nebolo zvolené z dôvodov jadrovej bezpečnosti, ale z dôvodov hospodárnosti, dobrej manévrovateľnosti pri prevádzke v elektrizačnej sústave a účinnosti v prechodovom riadení. Hodnoty operatívnej zásoby reaktivity od 1% do 2% (čo je približne 15 a 30 PP, pozri krivku 1 na obrázku 2.5) sú považované za optimálne. Ak je zásoba nižšia ako tento rozsah, bude vznikať viac prestojov kvôli pádu do jódovej jamy,  a bude nízka efektívnosť riadenia (reaktora, či bloku) a ak bude zásoba väčšia, potom budú vyššie náklady na palivo a účinnosť jeho využívania bude nízka.

Zrejme to ťažko mohli operátori pochopiť (obmedzenia) ináč, ako práve z týchto dôvodov. A to sa tieto obmedzenia v predpisoch objavili až po nehode v Leningrade v roku 1975.

Symptomatické je aj to, že autori predpisov vôbec neuvádzajú aký vplyv má zníženie výkonu reaktora a operatívnej zásoby reaktivity na absorpčné vlastnosti havarijných kaziet.

Dnes už vieme, že sa ich absorpčné vlastnosti znižovali a za určitých okolností (a to bol práve prípad havárie 26.4.1986) pri ich zasunutí do reaktora (ako požadoval vyššie uvedený predpis) miesto vnášania absorpcia a teda potlačovania výkonu reaktora, vnášali kladnú reaktivitu, ktorá rýchlo prekročila hodnotu Beta potrebnú pre kritický stav na tzv. rýchlych neutrónoch a teda nekontrolované zvýšenie výkonu rádovo v tisíckach percent za pár sekúnd. Čo sa aj v osudnú noc stalo.

A ako to bolo predtým na reaktoroch RBMK 1. stupňa?

Zdá sa, že predtým neexistovali žiadne obmedzenia.

V tej istej knihe hlavného konštruktéra sa na strane 45 môžeme dočítať: 

Preklad:

Pri režime odstaveného jedného čerpadla na 45%-nom výkone, pri strednom vyhorení paliva 500 MWd/t, bol úroveň koeficientu reaktivity: mínus 0,22 Beta.

Pri vyhorení 3.5 GWd/t bol určený parný koeficient reaktivity po odpojení dvoch hlavných cirkulačných čerpadiel. Experiment bol vykonávaný na zníženom výkone a malej operatívnej zásoby reaktivity (6-8 kaziet). Spracovanie výsledkov experimentu ukázalo, že parný koeficient reaktivity sa stal plusový: plus 0,7 Beta!

Čo môžeme vidieť tu?

Hlavný konštruktér v roku 1980, (6 rokov pred haváriou na černobyľskej JE) tu pokojne opisuje akoby bežný experiment na zmeranie parného koeficientu reaktivity.

A výsledok?

Podmienky experimentu akoby skopírované od černobyľských: pracujú na zníženom výkone, odpoja dve hlavné cirkulačné čerpadlá, operačná hranica reaktivity na 6-8 kazetách.

A čo? A nič.

Nepíše žiadne sťažnosti na prevádzkový personál, naopak, vyzerá to ako príklad dobrého a vysokokvalitného experimentu.

Natíska sa samozrejme prirodzená otázka – A prečo tu teda nedošlo k havárii?

No, po prvé, pretože nestlačili tlačítko havarijnej ochrany.

A po druhé, fakticky mali veľké šťastie v tom, že vykonávali pokus v podmienkam slabo vyhoretého jadrového paliva (3,5 GWd/t) namiesto 14 GWd/t ako bol v Černobyle.

Akokoľvek sa to zdá byť čudné, k personálu z Leningradskej JE v súvislosti s haváriou z roku 1975 neboli žiadne výhrady, napriek tomu že pracovali s operatívnou zásobou reaktivity dokonca iba s 3,5 kazetami, ako to hlavný konštruktér uvádza vo knihe na strane 593 (tajomstvo zverejnili až po 30 rokoch).

Veľmi vážnou chybou bolo, že vtedy tomu nevenovali dostatočnú pozornosť.

Áno, napísali síce a aj rozoslali všetkým JE niečo nie úplne zrozumiteľné do predpisov, poslali elektrárňam informačný list o koncovom efekte, ktorý bol objavený (údajne po prvýkrát) pri fyzikálnych spúšťaniach, ale keďže v tomto liste nebolo jasne uvedené žiadne spojenie tohto javu s jadrovou bezpečnosťou alebo s operatívnou zásobou reaktivity, tento bol pravdepodobne "položený do šuflíka" a zabudlo sa naň, bez upovedomenia operátorov!

Takže môžeme žiaľ konštatovať, že napriek tomu že existovali poznámky v predpisoch (aj keď nedokonalé) tzv. „koncový efekt“, ako aj práca reaktora s malou operatívnou zásobou reaktivity bola pred haváriou v Černobyle akási "vec sama osebe", ktorú nikto vážne nevnímal (najmä v súvislosti s jadrovou bezpečnosťou).

Bezpochyby to bola hrubá tragická chyba.

A teraz sa pozrieme ako to bolo s programom skúšok a činnosťou operatívneho personálu.

Inými slovami ako to teda bolo s ľudským faktorom z pohľadu havárie na 4. bloku Černobyľskej JE?

To bude práve téma v budúcom článku.....

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

PLUS

Agent 007 sa celé roky predstavoval zle. Jeho pravé meno je iné

V archívoch objavili skutočného Jamesa Bonda.

Komentár Zuzany Kepplovej

Večný kandidát Mikloško. A prečo ním zostane

KDH sa vzdali Čaučíka a pohnevali si Mikloška.


Už ste čítali?