[討論] 福島 地震瞬停機的爐心冷卻 探討
標題: [討論]福島 地震瞬停機的爐心冷卻 探討
: 3.因地震瞬停, 反應爐仍在可控狀態下, 但爐的遺熱仍在, 無法散熱下, 即使控
: 制棒全落下阻止快速生熱, 但也無法瞬間將熱移除. 因此會使爐內輕水汽化,
: 使得燃料棒缺水緩衝而快速反應生熱, 一旦高溫且燃料棒外露就發生燃料棒的
: 外棒體鋯金屬與水發生氫解, 造成爆炸.
:
: 4.如果冷卻系統全停, 就從可控狀態進入危險的狀況, 一旦要靠洩氣降壓那就是
: 造成核污染的輕水蒸汽洩漏. 斷然處置必須洩壓後, 才能注入海水也就必然造
: 成核污染洩露.
:
: 問題應該不是斷然處置是否有效的問題? 而是熔毀後是否造成更大汙染擴散!
:
: 大家關心的問題, 應是在無核污染洩漏的前提要求下, 如何做到讓運轉中的反應
: 爐立即安全回到未運轉前的冷卻無高熱反應的停機狀態.
:
: 這是無電力, 但仍有部份高壓蒸氣可產生動力, 且可能管線通路都發生洩漏或
: 阻斷情況, 尚伴有遺震下的迅速降溫冷卻問題.
: ==========
: 請研究熱傳的, 研究一套無電力下的快速散熱冷卻系統. 用重力水庫地震時自動
: 放水淹沒反應爐急速散熱也是可採行的爛招.
:
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福島一號機的反應爐內壓力是 設計圧力（8.7MPa abs）. 運転圧力（7.0MPa abs)
一個大氣壓是 0.1 MPa abs , 運轉時有 70 大氣壓在熱爐內.
一大氣壓= 0.76m 汞柱重. 換成水就是 0.76M*13.6(水銀比重)*70=723.5M
若不洩壓, 這個重力水塔要有 800 米高以上才有可能靠重力灌水進爐, 這顯然
不切實際. 洩壓則有放出幅射污染輕水的顧忌.
福島一號機是裝備有 Isolation Condenser 的唯一系統, 這是個 passive 裝置
不必用上電力設備, 但第一個發生熔毀氫爆的卻是這個一號機系統.
設計與人為失誤是很明顯的, 但大家都避而不明指這個問題, 而歸罪於沒預料到
的高浪海嘯淹過來. 但這個一號機第一爆, 那就是摧毀整個運作人員的信心而失
控了. 台灣有核一,二都是老式的沸水反應爐跟福島一號機是類似的, 核三是改
良型. 如果萬一有同樣的地震海嘯發生在台灣, 這個 Passive Isolation
Condenser 應該是能發揮作用的.
首先, 安全防護系統在失去電力時應該處於無電力下的安全防護狀態, 人工按電
紐切斷, 失電時應該自動跳入安全防備狀態才是. 因為該IC系統應該是自動洩壓
降溫的被動裝置. 即使地震時因震動使控制棒未能落下, 這個反應爐的IC冷卻系
統因其熱交換散熱可能會把IC的外部冷卻池水, 在欠外部電力驅動的循環水補充
下燒乾, 但也不會立即造成爐心缺水覆蓋熔毀, 何況冷卻池大量產生的蒸發水氣
是人就能目視察覺的, 應該就能發覺是否在冷卻當中.
假設核電廠是供應 1000MW 的電力, 按能量轉換效率 30% 估, 產生的熱量就相
當於 3333MW, 依能量單位換算 1Kcal=1.2Whr.
假設一小時內控制棒未落下, 爐心全運轉, 一小時的發熱量就是 2777.5Mkcal.
一克水升高一度就約 1cal, 假設室溫水25C, 煮沸一克水要(100-25)*1cal,
1克水的氣化熱是 452 cal, 燒乾1克25C的水需527cal
一小時全運轉熱量用於燒冷卻水池, 能加熱 526kKg的水為100C蒸氣, 就相當於
526立方米的水全化為水蒸汽. 水量約要長寬高各 8.1米的水池才能撐 1 Hr.
這是最壞狀況, 何況控制棒應該立即落下. 假設需1分鐘內才全落下, 1分鐘累
積的熱量從最高到0只有 23.145 MKcal, 只會燒熱 0.3086Mkg 的水至 100C,
約為308立方米的水. 大約就是 7米*7米*7米 水池的量. 若燒沸為蒸氣就只需
4.38KKg的水, 大約小於長寬高各 1.7 米水池的水全化為蒸氣.
控制棒全落下後, 最低運轉的功率降為5MW(MIT 網站). 此時, 每小時則有
13.875 Mkcal 可燒乾 2.63 立方米的水.
當然, 散熱的熱交換時間將依 Condenser 交換器接觸面而定.
底下這幾個網站說出號機失誤這件事, 另有一號機的記錄資料.
http://www.ucsusa.org/assets/documents/nuclear_power/fukushima-daiichi-ucs-analysis-unit-1-first-30-minutes.pdf
http://www.neimagazine.com/news/newsunit-1-isolation-condensers-stopped-working-after-tsunami
http://www.joewein.net/blog/2011/05/17/fukushima-cooling-system-switched-off-10-minutes-after-quake/
Fukushima cooling system switched off 10 minutes after quake
May 17th, 2011 · No Comments
很想知道 Passive Isolation Condenser 裝置是否能防止爐心熔毀?
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福島電廠的一號機在地震時, 其 IC 是及時啟動運作的, 散熱進行了10 min, 但
隨後其兩台中一台IC, 是被操作人員因冷卻太快而關閉的. 當海嘯發生時, 備援
電力消失, 閥門因之沒有開啟, 導致無法運作而發生缺水氫爆.
就地震緊急停機來看, 福島電廠沒有整個降溫停止運作的打算, 才會有關閉IC
的處置, 就商轉立場言, 可能是捨不得整個爐溫. 缺電就缺水應該是儘速冷卻
停機才是.
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05/23 14:26, , 1F
05/23 14:26, 1F
推
05/24 09:29, , 2F
05/24 09:29, 2F
從上到下整個沒預料到海嘯會讓備用電源整個失效.
在一片暗黑下整個慌了手腳, 一號機沒人下去將IC的閥門手動打開.
以致於無法散熱也無法注水. 使得核心熔毀氫爆.
想討論的就是如果那個閥門在控制棒全落下且電力全消失時, 會自
動打開, 使爐內蒸氣散熱, 蒸氣冷凝的輕水又流回反應爐, 是否就
不會發生一號機核心熔毀氫爆?
※ 編輯: ggg12345 來自: 140.115.5.55 (05/24 21:19)
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