Švajcarski PANDA test potvrđuje primenjivost pasivnog hlađenja za male modularne reaktore
Istraživači Paul Scherrer instituta (PSI) u Švajcarskoj objavili su rezultate istraživanja koji po prvi put precizno dokumentuju rad pasivnih sistema hlađenja za male modularne reaktore (SMR). Korišćenjem postrojenja PANDA, naučnici su dokazali da se reaktori sledeće generacije mogu bezbedno hladiti isključivo fenomenom prirodne konvekcije, bez potrebe za pumpama, ventilima ili eksternim napajanjem, što radikalno poboljšava bezbednost jer u velikoj meri eliminiše opasnost od topljenja reaktora
PANDA (Passive Nachzerfallswärmeabfuhr und Druck-Abbau Testanlage – otrpilike: “postrojenje za testiranje pasivnog odvođenja preostale toplote i rasterećenja pritiska”) je postrojenje visoko 25 metara koje simulira procese u nuklearnom reaktoru u realnom vremenu, ali potpuno bez radioaktivnog materijala. Sa zapreminom od 500 kubnih metara i 1.450 senzora, ovo je jedino mesto na svetu gde se može testirati preko deset različitih dizajnerskih koncepata SMR reaktora koji su trenutno u razvoju širom sveta.
Ključni nalazi: Stratifikacija i difuzija
Iako je princip pasivnog hlađenja i prirodne konveksije odavno poznat, PSI tim je po prvi put prikupio podatke visoke rezolucije koji menjaju dosadašnje kompjuterske simulacije. Testiran je zatvoreni krug od šest metara gde para, kondenzujući se na hladnoj cevi, oslobađa toplotu koja prirodno podiže toplu vodu ka rezervoaru, kreirajući ciklus hlađenja bez ikakvog mehaničkog uticaja. Test je zabeležio da se unutar zaštitne zgrade (kontejnmenta) gasovi razdvajaju – što predstavlja kritično važan podatak jer direktno utiče na efikasnost odvođenja toplote.
„Do sada istraživači nisu mogli biti sigurni da li se njihove kalkulacije podudaraju sa stvarnošću. Mi sa projektom PANDA zatvaramo tu prazninu”, ističe Jago Rivera Duran sa PSI, koji je istraživanje i sproveo i potpisao.
Obećanje: ispunjeno
Značaj ovih testova je, smatramo, izuzetan: on potvrđuje ispravnost tvrdnji koje je godinama unazad iznosila nuklearna industrija koja se zalagala za razvoj malih modularnih reaktora i koja je tvrdila i – i dalje tvrdi – da bi mali modularni reaktori trebalo da budu znatno bezbedniji od reaktora velikog kapaciteta upravo zbog toga što pasivno hlađenje potencijalno eliminiše najgori scenario u nuklearnoj industriji: topljenje reaktora. Naime, kada se reaktor ugasi, u njemu nastavlja da se proizvodi termalna energija kao posledica prorodnog raspadanja fisionih proizvoda – i ovo je proces koji ne može da se zaustavi. A ova rezidualna toplota je otpilike oko 6% termalne snage reaktora, što znači da je u reaktorima velikog kapaciteta ona ogromna i da je neophodno “na silu” hladiti reaktor neko vreme čak i kada je on potpuno ugašen. Najmanje dve od tri velike nuklearne nesreće (TMI i Fukušima) su upravo posledica gubitka hlađenja kada je reaktor već bio ugašen nakon čega je došlo do topljenja reaktora. A jedno od obećanja malih modularnih reaktora je, pak, da je zbog nešto manje snage, moguće upravo pasivno hlađenje koje bi znatno umanjilo opasnost od ovog “najgoreg” scenarija u nuklearnoj industriji.
Ipak, ova karakteristika reaktora manje snage nije potpuno nepoznata – pa navodimo primer sovjetskog reaktora OK-650 koji je razvio OKB (Opitno Konstrukcioni Biro) Afrikantov, koji je pogonio veliki broj sovjetskih podmornica i koji je bio opremljen sofisticiranim sistemom za pasivno hlađenje pa je, po nekim izveštajima, čak mogao i u nekim režimima da proizvodi energiju oslanjajući se samo na prirodnu konveksiju.
Inače – da je u pitanju zanimljivo polje istraživanja govori i podatak da je postrojenje PANDA već rezervisano za testove sve do 2030. godine, što ukazuje na značaj ovakvih istraživanja za licenciranje i bezbednosne procene budućih nuklearnih postrojenja.
Izvor: Paul Scherrer Institute (PSI), World Nuclear News, Eurekalert, Nuclear Engineering and Design
S.A.