Quando un reattore viene spento il nucleo produce molto meno calore, ma non ancora producono calore attraverso un meccanismo noto come decadimento calore . Il fatto che il nucleo stia producendo meno calore significa che la temperatura del liquido di raffreddamento diminuirà, ma fino a che punto tale temperatura dipende dalla velocità di generazione del calore di decadimento. Questo a sua volta si basa sulla storia operativa o sulla potenza alla quale l'impianto stava funzionando prima dell'arresto. Questo può essere grande per gli impianti commerciali, perché in genere funzionano a capacità molto vicina o molto vicina e le compagnie elettriche portano su e giù impianti a carbone o gas naturale per modulare la capacità della rete. Il calore in decomposizione dopo un giorno è circa il mezzo percento della storia di energia, il che, per un impianto da 500 MW che funziona a capacità, significa che il calore in decomposizione potrebbe essere 2,5 MW.
Quindi, se si verifica un breve arresto, il tasso di generazione del calore di decadimento è così elevato che l'impianto primario rimane caldo e quindi normalmente possono avviarsi piuttosto "rapidamente". Dico "rapidamente" perché, mentre il lato primario (lato radioattivo) dell'impianto potrebbe essere ancora caldo, è probabile che il sistema a vapore secondario si sia raffreddato. Per le startup di impianti secondari, una delle maggiori preoccupazioni è la formazione di umidità nelle tubazioni. Ciò accade quando il vapore tocca il tubo (relativamente) freddo. L'umidità nell'impianto a vapore può causare tutti i tipi di cose terribili, ma soprattutto i danni provengono dal colpo d'ariete nelle tubazioni e dall'impatto di umidità delle pale della turbina.
Per la cronaca: lo so perché ero un nuke della Marina. Nel mio periodo in Marina, la cosa più terrificante a cui ho mai assistito sulla nave era un tubo del vapore, forse 18 pollici di diametro, saltando letteralmente 2-3 pollici ad ogni colpo di colpo d'ariete, sapendo che se il tubo falliva che tutti nella engineroom sarebbe probabilmente cucinato vivo. Tieni presente che, nel video collegato sopra, il vapore è probabilmente alla pressione atmosferica o appena sopra e flusso molto basso e sembra ancora che qualcuno stia battendo su quel radiatore con un martello. Quel tubo ha probabilmente un pollice o meno di diametro.
La condensa che si forma quando il vapore tocca le tubazioni viene "trascinata" nel flusso di vapore attraverso il tubo. Il vapore spinge questa presa d'acqua ad altissima velocità, come un martello (quindi "colpo d'ariete"), rompendo le pale della turbina e danneggiando le tubazioni e soprattutto i giunti delle tubazioni.
Esistono dispositivi chiamati "trappole di umidità" o " trappole di vapore " che rimuovono l'umidità dal sistema durante il normale funzionamento, ma il volume di condensa che si forma all'avvio della pianta fredda è talmente grande che le trappole di umidità non riescono a tenere il passo. Questo, combinato con il pericolo rappresentato dal colpo d'ariete e dall'impatto dell'umidità nella turbina, fa sì che il vapore sia ammesso all'impianto di vapore molto, molto, molto lentamente. Gli operatori dell'impianto devono periodicamente fare il giro delle trappole di vapore azionate manualmente per " scaricare " la condensa. (Nota: l'impianto a vapore in quel video è orrendo e non funzionerei lì, ma il suono ringhiante che fa quando la condensa si schiarisce e il vapore inizia a uscire è esattamente come lo ricordo che suona)
Riassumendo fino ad ora: l'avvio "rapido" (24 ore) è in genere limitato dalla generazione di umidità nell'impianto di vapore secondario, causata dal contatto con il vapore delle tubazioni fredde.
L' avvio dell'impianto primario potrebbe richiedere molto, molto più tempo. La maggior parte (tutti?) Dei reattori negli Stati Uniti sono reattori ad acqua pressurizzata . Ciò significa che, nonostante sia a 2-3 volte (o più!) La temperatura alla quale l'acqua bolle normalmente, c'è una pressione sufficiente nell'impianto primario per mantenere l'acqua nella sua forma liquida. Questa è molta pressione e le tubazioni nell'impianto primario hanno pareti molto spesse per resistere a quella pressione.
Le pareti spesse significano che esiste la possibilità che l' interno del tubo sia "caldo" mentre l' esterno del tubo è "freddo". Questi sono termini relativi; è tutto caldo.
Il riscaldamento della pianta primaria è un problema di galline e uova. La preoccupazione principale qui è garantire che non si formi mai vapore nel reattore. Il vapore è in realtà un ottimo isolante, il che significa che, se mai si formasse nel reattore, improvvisamente non ci sarebbe nulla per raffreddare il combustibile, quindi si riscalderebbe molto molto rapidamente (leggi: sciogliere).
Quindi, è necessario mantenere il sistema pressurizzato abbastanza in alto da non formare vapore nel reattore. MA , se dovessi esercitare una tale pressione sulla tubazione mentre faceva freddo, si fratturerebbe, attraverso un meccanismo chiamato " fragile frattura ". Si tratta di un guasto improvviso e catastrofico che può essere evitato se le tubazioni vengono riscaldate al punto da presentare una certa duttilità.
Quindi, è necessario riscaldare le tubazioni, ma non si può ottenere così caldo che bolle. Quindi lo riscaldi un po ', quindi aumenti un po' la pressione, quindi riscaldi, pressurizzi, ecc.
In genere ci sono pause conosciute come "ammollo", che danno al metallo il tempo nelle tubazioni per uniformare la temperatura. Ciò impedisce l'accumulo di stress interni perché l'interno del tubo è "caldo" e l'esterno è "freddo". I bagni normalmente impiegano gran parte della maggior parte del tempo di avvio - i bagni sono generalmente di 12-24 ore.
Quindi, si riscalda fino a un punto di immersione, quindi tipicamente si pressurizza a una pressione intermedia, si riscalda a un altro punto di immersione, quindi si aumenta la pressione a una pressione intermedia più alta, quindi si riscalda e si pressurizza insieme. Tutto ciò viene fatto per rimanere al di sotto dei limiti di frattura noti come "limite di prevenzione delle fratture fragili", che, ancora una volta, è quello di garantire che la pressione della temperatura alla quale sono sottoposti i tubi sia tale che i tubi non cadano.
Quindi, una volta che hai riscaldato l'impianto primario, puoi iniziare a portare online l'impianto secondario, quindi di solito sono 2 giorni per il primario e poi un altro giorno per il secondario: questa è l'avvio di 72 ore.
Come accennato, il calore di decadimento mantiene caldo l'impianto primario per un lungo periodo (fino a forse un mese), quindi a meno che tu non sia in un'interruzione prolungata di solito puoi avviare abbastanza "veloce", dove di nuovo "veloce" è di circa 24 ore .