Αγαπημένη ξένη σειρά (v. III)

[nnn]

@ jose_ee1985 εξαιρετικός, ευχαριστούμε.

[badweed]

ωραιος jose , μας φωτισες !
κυριολεκτικα
(αξιζει σε αυτο το ποστ , να γινει copy ,οχι cut , ως νεο θεμα )

@popmaniac , ή νερο , ή γραφιτης , ή βαρυ υδωρ θα γινεις ;

[Valder]

Ρε τι γαμάτα μέλη έχουμε εδω μέσα. Ωραία τα είπε το παλικάρι, όσα έπιασα τέλοσπάντων!

Συναρπαστικό επιστημονικά, αν και φοβερό ως γεγονός.

[zeronero]

Off Topic

Μιας και είστε λίγο off και οι 2 (όχι πολύ βέβαια), και επειδή είναι στο χώρο μου το αντικείμενο, for geeks only (συνοπτικά):

Spoiler:

Εισαγωγικά
* Όλα τα είδη αντιδραστήρων που έχουν χρησιμοποιήθηκαν/χρησιμοποιούνται για ηλεκτροπαραγωγή μέχρι και σήμερα διαθέτουν ένα δοχείο πίεσης (καρδιά) που περιλαμβάνει το καύσιμο, τον επιβραδυντή (moderator), το ψυκτικό μέσο και τις ράβδους ελέγχου (από βόριο) οι οποίες έχουν τον ρόλο του απορροφητή νετρονίων και όταν βυθιστούν στην καρδιά, ο αριθμός ελεύθερων νετρονίων μειώνεται και η αλυσιδωτή αντίδραση σταματά.

* Ο επιβραδυντής χρειάζεται διότι τα νετρόνια που προκύπτουν από την σχάση έχουν μεγάλη ταχύτητα (ταχέα) και πρέπει να επιβραδυνθούν/moderated (σε "θερμικά" οπως αποκαλούνται) γιατί η πιθανότητα σχάσης αυξάνεται σε ένα συγκεκριμένο band ταχύτητας που είναι πολύ μικρότερο από την ταχύτητα που έχουν αμέσως μετά την σχάση.

* Όλα τα στοιχεία έχουν είτε μικρότερη είναι μεγαλύτερη ικανότητα απορρόφησης νετρονίων, και αντίστοιχα έχουν και μια ικανότητα σκέδασης (moderation) νετρονίων. Ένας κάλος moderator πρέπει να έχει μεγάλη ικανότητα σκέδασης (τα νετρόνια κουτουλάνε πάνω του και χάνουν ταχύτητα) και μικρή ικανότητα απορρόφησης (δεν τα απορροφά όταν τον κουτουλάνε).

* Ποσοστό εμπλουτισμού ουρανίου είναι o λόγος μάζας σχάσιμου ουρανίου (U-235) προς την συνολική μάζα του ουρανίου (το υπόλοιπο είναι U-238 και δεν είναι σχάσιμο). Στην φύση ο λόγος αυτός είναι 0,7%. Η χρήση νερού ή γραφίτη σαν moderator απαιτούν την χρήση εμπλουτισμένου ουρανίου, καθώς και τα δυο υλικό απορροφούν σε αρκετό βαθμό νετρόνια (σε σχέση πχ με το βαρυ ύδορ)

* Το νερό έχει πολύ μεγαλύτερη ικανότητα απορρόφησης, πράγμα που σημαίνει ότι το ουράνιο της καρδιάς ενός αντιδραστήρα με moderator νερό πρέπει να είναι πιο "εμπλουτισμένο" σε σχέση με ενός που χρησιμοποιεί γραφίτη (για να αντισταθμίσει την αυξημένη αυτή απορροφητικότητα του νερού), άρα και ακριβότερο. Άρα η χρησιμοποίηση γραφίτη είναι μια λύση για την μείωση του κόστους παραγωγής ηλεκτρισμού.

* Στον πιο κοινό τύπο αντιδραστήρων (τύπος PWR), ψυκτικό και επιβραδυντής είναι το νερό (το απλό, όχι το βαρύ ύδωρ που υπάρχει μόνο στους καναδικούς αντιδραστήρες CANDU που λειτουργουν με μη εμπλουτισμένο ουράνιο). Αφού το νερό είναι και moderator, πρέπει να είναι πάντα σε υγρή φάση, άρα και υπό μεγάλη πίεση, για να μην υπάρχει μετατροπή σε ατμό. Στους αντιδραστήρες με γραφίτη, όπως οι RBMK του Chernobyl, μιας και ο moderator είναι ο γραφίτης, το νερό δεν μας πειράζει να μπορεί να αλλάζει φάση. Μέσα στο πρωτεύον κύκλωμα ψύξης μπορεί να είναι και σε αέρια μορφή, αλλά το ποσοστό του ατμού πρέπει να ελέγχεται.

* Όταν η λειτουργεία ενός αντιδραστήρα σταματάει, η ακτινοβολία των προϊόντων της σχάσης συνεχίζεται. Αυτά συνεχίσουν να μετατρέπονται σε πιο ολοένα πιο σταθερά στοιχεία (η (ημι)ζωή του κάθε στοιχείου διαφέρει), απελευθερώνοντας ενέργεια. Αυτό έχει δυο σημαντικά χαρακτηριστικά. Α) Μερικά από τα προϊόντα της σχάσης είναι ισχυροί απορροφητές νετρονίων, άρα "δηλητηριάζουν" την αντίδραση η οποία τείνει να σταματήσει. Β) Μετά το κλείσιμο του αντιδραστήρα, συνεχίζει να υπάρχει μεγάλη ανάγκη ψύξης.

* Οι ράβδοι ελέγχου του αντιδραστήρα του Chernobyl είχαν στις δυο άκρες tips από γραφίτη. Αυτό σχεδιάστηκε για να έχει μεγαλύτερη διαφορά η απορρόφηση νετρονίων στις ακραίες θέσεις. Αν δεν υπάρχουν τα tips από γραφίτη, γύρω από της ράβδους υπάρχει νερό που είναι ισχυρότερος απορροφητής νετρονίων, άρα οι καταστάσεις φουλ-μέσα vs φουλ έξω παρουσιάζουν μικρότερη διαφορά από την περίπτωση που υπάρχει γραφίτης (ο οποίος δεν απορροφά). Δηλαδή, σε σχέση με την ονομαστική λειτουργεία, η βύθιση των ράβδων με άκρες γραφίτη (αν έχει σχεδιαστεί σωστά...), είναι ικανή να δώσει περισσότερη αρνητική αντιδραστικότητα.

Περί Chernobyl
* To πείραμα που προσπαθούσαν να κάνουν είναι το εξής. Σε περίπτωση γενικού blackout (από πολεμική σύγκρουση ή οτιδήποτε άλλο), οι ράβδοι ελέγχου θα έκλειναν τον αντιδραστήρα. Συνεχίζει όπως να υπάρχει η ανάγκη απαγωγής θερμότητας από την δραστηριότητα των προϊόντων της σχάσης. Για αυτό το λόγο, γεννήτριες ντίζελ έχουν σκοπό να συνεχίζουν να τροφοδοτούν το κύκλωμα ψύξης. ο χρόνος εκκίνησης των ντιζελογεννητριών ήταν 45-50 δεύτερα. Το πείραμα είχε σκοπό να τσεκάρει αν η στροφορμή του κυρίως στροβίλου με τον οποίο είναι συνδεδεμένος ο αντιδραστήρας είναι ικανή έτσι ώστε να συντηρήσει την παραγωγή ηλεκτρισμού για κάποια δεύτερα, μέχρι οι ντιζελογεννήτριες να αναλάβουν.

* Το πείραμα αρχίζει, για κάποιο λόγο ο αντιδραστήρας έχει πέσει σε χαμηλή ισχύ. Ο Ντιατλοφ επιμένει να συνεχίσουν κανονικά, ενώ οι προδιαγραφές του πειράματος τονίζουν ότι πρέπει να γίνει σε μια συγκεκριμένη μίνιμουμ ισχύ. Οι χειριστές κάνουν μικρές αλλαγές έτσι ώστε να αυξήσουν σιγά σιγά την ισχύ.

*Όμως η ισχύς του αντιδραστήρα πέφτει ακόμα περισσότερο ξαφνικά; όπως είπαμε μερικά προϊόντα της σχάσης είναι ισχυροί απορροφητές, οπότε σε έναν αντιδραστήρα που υπολειτουργεί, δεν υπάρχει αρκετή ροή νετρονίων για να συντηρήσει την αντίδραση και μπορεί να οδηγηθούμε σε "σβήσιμο του αντιδραστήρα".

* Ο Ακιμοφ το αναφέρει στον Ντιατλοφ, αλλά ο δεύτερος τον κράζει και του λέει να επαναφέρει τον αντιδραστήρα σε μεγαλύτερη ισχύ (πιστεύω προσωπικά ότι υπάρχει μεγάλη δόση υπερβολής όσον αναφορά την συμπεριφορά του Ντιατλοφ εδώ, θέλοντας οι Σοβιετικοί να βρουν ένα εξιλαστήριο θύμα). Σε αυτήν την φάση ο αντιδραστήρας έπρεπε να κλείσει.

* Αποσύρουν σχεδόν όλες τις ράβδους ελέγχου από τον πυρήνα, πλήρως. Αυτό είναι το λάθος σχεδιασμού (και χειρισμού). Οι ράβδοι δεν έπρεπε να έχουν την δυνατότητα να αποσύρονται πλήρως, και οι άκρες του γραφίτη να έχουν βγει από την περιοχή του καυσίμου.

* Με την απόσυρση των ράβδων το κάτω μέρος της καρδίας γίνεται ασταθές; οι ράβδοι αποσύρονται πάντα από πάνω, άρα με την απότομη έξοδο τους, το κάτω μέρος του πυρήνα δέχεται μεγάλη θετική αντιδραστικότητα (αφου χάνει πλήρως τα υλικά που απορροφούσαν νετρόνια), και ζεσταίνεται παραπάνω κ δημιουργείται τοπικά ατμός.

* Το "αέριο" νερό (ατμός) δεν απορροφά τόσα νετρόνια όσο η υγρή του φάση. Άρα περισσότερος ατμός -> λιγότερη απορρόφηση νετρονίων -> περισσότερη αντιδραστικότητα -> περισσότερη αύξηση θερμοκρασίας -> περισσότερος ατμός -> λιγότερη απορρόφηση νετρονίων -> περισσότερη αντιδραστικότητα κ.ο.κ. Αυτός ο κύκλος θετικής ανάδρασης είναι το ελάττωμα των RKBM αντιδραστήρων, όταν λειτουργούν σε χαμηλή ισχύ, το οποίο όμως ήταν γνωστό την τότε εποχή, για αυτό και η εκπαίδευση του Ακιμοφ του έλεγε να κλείσει τον αντιδραστήρα και να μην προσπαθήσει να τον επαναφέρει.

* Ο Ακιμοφ βλέπει ότι η ισχύς ανεβαίνει απότομα, κάθε δευτερόλεπτο. Αυτό τον κάνει να πιέσει το AZ-5, το λεγόμενο SCRAM, το οποίο δίνει εντολή να βυθιστούν όλες οι ράβδοι ελέγχου όσο πιο γρήγορα μπορούν στην καρδιά για να την "σβήσουν".

* Αφού οι άκρες γραφίτη είχαν βγει πλήρως από την καρδιά, το νερό είχε πάρει τον όγκο που θα απασχολούσε κανονικά ο γραφίτης. Όμως το νερό απορροφά νετρόνια όπως είπαμε, περισσότερα σε σχέση με το γραφίτη. Άρα με το που πάτησε (όπως είχε εκπαιδευτεί) το SCRAM ο Ακιμοφ, η αρχική επανείσοδος του γραφίτη, που έκανε displace νερό, καθώς οι ράβδοι βουτούσαν στην καρδιά, έφερε θετική αντιδραστικότητα, αντί για αρνητική, κάτι που ήταν το τελειωτικό χτύπημα... Η πίεση του νερού έγινε τόσο μεγάλη μετά από αυτό που διέλυσε το δοχείο πίεσης...

Η μίνι σειρά ξεκινά από αυτό το σημείο.

Off Topic

Jose, ωραίος, kudos!
Μου δημουργήθηκε όμως η εξής απορία: Ακόμη και στην περίπτωση που ο εν λόγω PWR αντιδραστήρας έπρεπε να κλείσει πχ. για προγραμματισμένο refueling, θα εξακολουθούσε να υπάρχει η ανάγκη απαγωγής θερμότητας. Άρα μιλάμε για shutdown όχι ελάχιστη ισχύ λειτουργίας για να αυτοσυντηρηθούν τα ασφαλιστικά. Ο αρχικός σχεδιασμός ήταν αυτό να το αναλάβουν ηλεκτρoκινητήρες που θα τροφοδοτούνταν από άλλο δίκτυο (στηριζόμενο πχ. σε 2ο αντιδραστήρα ή εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο) ή και πάλι θα επαφίετο στις dieselογεννήτριες οι οποίες θα τίθεντο χειροκίνητα σε λειτουργία νωρίτερα; Και τελικά, το ατύχημα οδήγησε σε κάποια αλλαγή στο standardization στο σχεδιασμό των ασφαλιστικών ή περιμένουμε κάποιον να φωνάξει "όχι άλλο κάρβουνο";

Περιμένω και την "in layman terms" ανάλυσή σου για το Three Mile Island.

edit: typo

[pakitis]

Γιατί δεν έχουν βγάλει υπότιτλους για όλα τα επεισόδια του The Simpsons;

[Erebos]

Off Topic

Και τελικά, το ατύχημα οδήγησε σε κάποια αλλαγή στο standardization στο σχεδιασμό των ασφαλιστικών ή περιμένουμε κάποιον να φωνάξει "όχι άλλο κάρβουνο";

edit: typo

Κάνανε όντως αλλαγές στα designs των RBMK μετά το ατύχημα διορθώνοντας σχεδόν όλα τα αδύνατα σημεία.

https://en.wikipedia.org/wiki/RBMK#I...nobyl_accident

[jose_ee1985]

Off Topic

Χαίρομαι που άρεσε η οφ-τοπικ ανάλυση και που κάποιοι βρήκαν τον αληθινό σκοπό του σωστού moderator, έστω και καθυστερημένα

Off Topic

Jose, ωραίος, kudos!
Μου δημουργήθηκε όμως η εξής απορία: Ακόμη και στην περίπτωση που ο εν λόγω PWR αντιδραστήρας έπρεπε να κλείσει πχ. για προγραμματισμένο refueling, θα εξακολουθούσε να υπάρχει η ανάγκη απαγωγής θερμότητας. Άρα μιλάμε για shutdown όχι ελάχιστη ισχύ λειτουργίας για να αυτοσυντηρηθούν τα ασφαλιστικά. Ο αρχικός σχεδιασμός ήταν αυτό να το αναλάβουν ηλεκτρoκινητήρες που θα τροφοδοτούνταν από άλλο δίκτυο (στηριζόμενο πχ. σε 2ο αντιδραστήρα ή εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο) ή και πάλι θα επαφίετο στις dieselογεννήτριες οι οποίες θα τίθεντο χειροκίνητα σε λειτουργία νωρίτερα; Και τελικά, το ατύχημα οδήγησε σε κάποια αλλαγή στο standardization στο σχεδιασμό των ασφαλιστικών ή περιμένουμε κάποιον να φωνάξει "όχι άλλο κάρβουνο";

Περιμένω και την "in layman terms" ανάλυσή σου για το Three Mile Island.

Καταρχάς ο αντιδραστήρας του Chernobyl ήταν RBKM, και όχι PRW (που είναι η πλειονότητα). Σε περίπτωση refuelling (ή shutdown για οποιοδήποτε λόγο) η απαγωγή θερμότητας συνεχίζεται απο τις υπάρχουσες ηλεκτρικές αντλίες, οι οποίες τροφοδοτούνται από το ρεύμα του δικτύου (συμπεριλαμβανομένης και της ισχύος των άλλων μονάδων του ίδιου σταθμού, δλδ οι Chernobyl 1,2,3 θα μπορούσαν να παρέχουν ισχύ για την ψύξη σε περίπτωση ανεφοδιασμού του 4 (απλό υποθετικό σενάριο, καθώς επίσης ο RKBM είναι ο μόνος τύπος αντιδραστήρα που είναι αρκετά modular, και μπορεί να ανεφοδιαστεί εν λειτουργεία).

Το ατύχημα οδήγησε σε κάποιες αλλαγές στους αντιδραστήρες RBKM, προσθαθώντας να μειωθεί η πιθανότητα του feedback loop, ήταν το τελος του RBMK σαν σχεδιασμός (μόνο ένας αντιδραστήρας τέτοιου τύπου συνδέθηκε στο δίκτυο μετά το 1986), και η οριστική μη υιοθέτηση του από μη Σοβιετικούς (όλοι οι RBKM βρίσκονταν σε Σοβιατικά κράτη, και οι μόνοι λετουργικοί σήμερα είναι στη Ρωσία. Μην ξεχνάμε βέβαι ότι οι υπόλοιποι αντιδραστήρες του Chernobyl συνέχισαν να κειτουργούν κανονικά για αρκετά χρόνια ακόμα με τον τελευταίο να κλείνει μόλις το 2000...

Για να γυρίσουμε σε on-topic, προσωπικά βρίσκω την σειρά πολύ ενδιαφέρουσα, καθώς δεν έχω διαβάσει τόσα για το post-του ατυχήματος (σε local επίπεδο εννοώ), σε σχέση με το pre-. Βέβαια, έχει μια έντονη αντισοβιετική χροιά και κάποιες σκηνές ειναι μεσα στην υπερβολή! Πχ:

Spoiler:

το γεγονός ότι ο κουστουμάτος υπουργός πήγε και διέταξε τους λιγνιτορύχους να πάνε στο τσερνομπυλ ήταν απλά αστείο!

[xhaos]

Thx Jose! Μια παρατηρήση, νομίζω ότι δεν είναι σωστός ο όρος σκεδαστης (scatterer), αφού κάνουν απορρόφηση, όχι παραμόρφωση ή αντανάκλαση. Ή κάτι δεν καταλαβαίνω?

[jose_ee1985]

Thx Jose! Μια παρατηρήση, νομίζω ότι δεν είναι σωστός ο όρος σκεδαστης (scatterer), αφού κάνουν απορρόφηση, όχι παραμόρφωση ή αντανάκλαση. Ή κάτι δεν καταλαβαίνω?

Κάπου έχεις μπερδευτεί λιγο νομίζω xhaos. Ο αγγλικός όρος είναι moderator και αναφέρεται στο υλικό που έχει σαν πρωταρχικό σκοπό την επιβράδυνση των ταχέων νετρονίων μέσω σκέδασης. Αυτός (σκέδαση) νομίζω είναι κ ο δόκιμος όρος στα ελληνικά (αν κ δεν είμαι 100% σίγουρος). Το ίδιο υλικό, απορροφά και νετρόνια, αλλά αυτό είναι ανεπιθύμητο, δεν είναι ο πρωταρχικός σκοπός του.

Φυσικά σε περίπτωση moderator νερού, αυτό έχει και του ρόλου του ψυκτικού ταυτόχρονα.

[zeronero]

Από ό,τι κατάλαβα ο ρόλος του δεν είναι να απορροφήσει ούτε να σκεδάσει (με την λογική της αλλαγής πορείας), αλλά να επιβραδύνει. Εξού και ο όρος moderator.

Edit: Ok, πρόλαβε ο op.

[xhaos]

Από ό,τι κατάλαβα ο ρόλος του δεν είναι να απορροφήσει ούτε να σκεδάσει (με την λογική της αλλαγής πορείας), αλλά να επιβραδύνει. Εξού και ο όρος moderator.

Edit: Ok, πρόλαβε ο op.

Και εγώ αυτό καταλαβαίνω, Οπωτε είναι λάθος ο όρος σκεδαστης. Sorry Jose δεν προσπαθώ με τίποτα σε τίποτα να μειώσω αυτό που έγραψες! Απλά scattering είναι διαφορετικό από absorbing. Και πάλι μπράβο που ασχολείσαι με τέτοια θέματα στο χωριό σου και μας τα μεταφέρεις.

[zeronero]

Off Topic

Προτείνω η σειρά των post να αποκοπεί, να γίνει ένα νήμα IAMJose/ AMA και να βγάλουμε το άχτι μας χωρίς έλεος στον OP.

Από ό,τι φαίνεται το φαινόμενο όντως αποδίδεται ως Neutron scattering και το μέσο που εκμεταλλεύεται το φαινόμενο ως Neutron moderator

[xhaos]

Inelastic neutron scattering, that's something new (for me).

[zeronero]

Off Topic

Inelastic neutron scattering, that's something new (for me).

Μη σκας, θα "χώσουμε" τον jose (που το τραβάει ο οργανισμός του) και θα μας τα κάνει δίφραγκα.

[jose_ee1985]

Off Topic

Μη σκας, θα "χώσουμε" τον jose (που το τραβάει ο οργανισμός του) και θα μας τα κάνει δίφραγκα.

Αύριο θα βρω τα ελληνικά εγχειρίδια και θα επιβεβαιώσω αν το "σκέδαση" είναι ο δόκιμος όρος!

Για το 3-mile island θα αρχισω να χρεώνω!