Pasif Güvenlik Sistemleri Tasarlama: Arıza Emniyetli Nükleer Operasyonlar İçin Fizikten Yararlanma

PASİF GÜVENLİK SİSTEMLERİ TASARLAMA: ARIZA EMNİYETLİ NÜKLEER OPERASYONLAR İÇİN FİZİKTEN YARARLANMA

Esin Yiğitbaşı¹

 1-Hacettepe Üniversitesi,Mühendislik Fak.,Fizik Mühendisliği,Beytepe Kampüsü,Ankara

Özet

Pasif güvenlik özellikleri (yani, yerçekimi, basınç farkları veya doğal ısı taşınımı gibi doğal kuvvetlerden veya olaylardan yararlananlar) nükleer santrallerde aktif bir güç kaynağı gerektirmeden güvenlik işlevlerini yerine getirmek için kullanılmaktadır. Son zamanlarda yeni reaktör tasarımları, pasif sistemlerin son derece güvenilir olduğu ve pahalı pompalar, motorlar ve diğer ekipmanların yanı sıra yedek güvenlik sınıfı güç kaynakları gerektiren birden fazla ekipman gerektiren sistemlerin kurulum ve bakımıyla ilgili maliyeti azalttığı iddiasıyla, örneğin geçici durumlar, tasarım temelli kaza ve hatta ciddi kazalar sırasında çekirdek soğutması veya muhafaza soğutması gibi çeşitli amaçlar için pasif güvenlik özelliklerinden daha kapsamlı bir şekilde yararlanmaktadır. Bununla birlikte, örneğin doğal sirkülasyon ve küçük basınç farklılıklarına dayanan bu tür pasif güvenlik özelliklerinin çoğunun zayıf itici güçleri, çok çeşitli kaza koşulları ve ayrıca dahili veya harici tehlikelerden kaynaklanabilecek ek yükler için pasif sistemin tasarımı ve güvenlik gösteriminde önemli zorluklar yaratmaktadır.

Dünya çapındaki nükleer düzenleyiciler de yeni pasif ve yenilikçi reaktör tasarımlarının ruhsatlandırılmasında önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Pasif sistemlerin veya güvenlik özelliklerinin güvenilirliğini göstermek için, farklı savunma seviyelerinin bağımsızlığını da derinlemesine ele alarak, tasarım gereksinimleri, fiziksel olayların analizi için yöntemler ve hesaplama araçları ile doğrulama için deneysel testler büyük önem taşımaktadır.

Anahtar kelimeler: Pasif güvenlik, nükleer santral, kaza, ciddi kaza, doğal sirkülasyon

Abstract

Passive safety features (i.e., those that take advantage of natural forces or phenomena such as gravity, pressure differentials or natural heat transport) are used in nuclear power plants to perform safety functions without requiring an active power source. Recently, new reactor designs are making more extensive use of passive safety features for various purposes, e.g. core cooling or containment cooling during transients, design basis accidents or even severe accidents, with the claim that passive systems are highly reliable and reduce the cost associated with the installation and maintenance of systems requiring multiple pieces of equipment such as expensive pumps, motors and other equipment as well as redundant safety-grade power supplies. However, the weak driving forces of many such passive safety features, based for example on natural circulation and small pressure differences, create significant challenges in the design and safety demonstration of the passive system for a wide range of accident conditions, as well as for additional loads that may result from internal or external hazards.

Nuclear regulators worldwide also face significant challenges in licensing new passive and innovative reactor designs. To demonstrate the reliability of passive systems or safety features, design requirements, methods and computational tools for the analysis of physical phenomena, and experimental tests for verification are of great importance, taking into account the independence of different levels of defense in depth.

Key words: Passive safety, nuclear power plant, accident, serious accident, natural circulation