שנאי יבש מסוג Class 1E לתחנות כוח גרעיניות

1. מהו שנאי יבש מסוג Class 1E?

ראשית, חיוני להבין את המושג המרכזי של "Class 1E".

סיווג 1E: זהו סיווג בטיחות הנגזר מתקני תכנון של תחנות כוח גרעיניות (למשל, IEEE Std 323 בארה"ב או GB/T 12727 בסין). הוא מתייחס לציוד ומערכות חשמליים החיוניים לביצוע פונקציות בטיחות מרכזיות, כגון כיבוי חירום של הכור, בידוד בלימה, קירור ליבת הכור ומניעת שחרור חומר רדיואקטיבי.

שנאי יבש: שנאי שסליליו אינם טבולים בשמן מבודד אלא מוגנים על ידי חומרי בידוד מוצקים (למשל, שרף אפוקסי).

לכן, שנאי יבש מסוג Class 1E מוגדר כ: שנאי יבש שתוכנן במיוחד לספק חשמל למערכות בדרגת בטיחות (1E) של תחנת כוח גרעינית. עליו להיות מסוגל לפעול בצורה אמינה ורציפה בתנאים רגילים, בתנאי תאונה (למשל, רעידת אדמה, LOCA - אובדן נוזל קירור) ובסביבות לאחר תאונה למשך זמן מוגדר.

במילים פשוטות, זהו אחד מ"מקורות הכוח החיוניים" למערכות הבטיחות של תחנת כוח גרעינית.

1. מדוע תחנות כוח גרעיניות חייבות להשתמש בשנאים מסוג 1E?

בטיחות תחנות כוח גרעיניות היא בראש סדר העדיפויות. תפקידם של שנאים מסוג 1E הוא לספק חשמל יציב ואמין לציוד בטיחות קריטי בתנאים הקיצוניים ביותר, כולל:

מערכות הפצה הקשורות לבטיחות

ציוד מיתוג לגנרטורים דיזל לשעת חירום

מערכות בקרה והגנה על כורים

מנועים למשאבות מערכת קירור ליבה לשעת חירום (ECCS)

מערכות ניטור לאחר תאונה

מערכות אוורור ובידוד של מערכות בלימה

אובדן חשמל למערכות אלו עלול להוביל לתוצאות קטסטרופליות. לפיכך, שנאים מסוג 1E הם מרכיב מכריע באסטרטגיית ההגנה לעומק של תחנת כוח גרעינית.

1. דרישות ליבה וטכנולוגיות מפתח עבור שנאים יבשים מסוג Class 1E

שנאים מסוג 1E שונים במידה רבה משנאים יבשים סטנדרטיים מסוג תעשייתי או מסחרי. דרישות הליבה שלהם מתבטאות בתחומים הבאים:

1. אמינות אולטימטיבית ותקן סביבתי (ציוד K1, K2, K3)

תחנות כוח גרעיניות מסווגות ציוד מסוג 1E בהתבסס על חומרת תנאי הסביבה שעליו לעמוד בהם. שנאים מתחלקים לקטגוריות מתאימות:

קטגוריית K1: מותקן בתוך המכל. חייב לעמוד בתנאים רגילים, רעידות אדמה (OBE/SSE), ובסביבה של טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה, לחות גבוהה וריסוס כימי כתוצאה מתאונה עקב אובדן נוזל קירור (LOCA), ועליו להישאר תקין גם לאחר התאונה. זוהי הקטגוריה המחמירה ביותר.

קטגוריית K2: מותקן בתוך הכליאה אך נדרש לעמוד רק בתנאים רגילים ורעידות אדמה, למעט סביבת LOCA.

קטגוריית K3: מותקן מחוץ לבלימה אך חלק ממערכת בטיחותית, נדרש לעמוד בתנאים רגילים ורעידות אדמה.

טכנולוגיות מפתח מתאימות:

מערכת בידוד מיוחדת: משתמשת בחומרי בידוד איכותיים, מעכבי בעירה, עמידים בפני לחות וקרינה (למשל, שרף אפוקסי איכותי). תהליכי יציקה/הספגה מתקדמים (למשל, טכנולוגיית בידוד דק, הספגה בלחץ ואקום) משמשים כדי להבטיח מבנה בידוד צפוף ונטול חללים, עם רמות פריקה חלקיות נמוכות במיוחד.

עמידות מעולה בפני להבה (דרגה F1): חומרים כבים את עצמם ולא ישמרו על בעירה גם כאשר הם נחשפים ללהבה גלויה, ובכך מונעים התפשטות אש.

חוזק מכני חזק: כל מבנה השנאי (כולל פיתולים, מסגרות וכו') חייב לעמוד בפני רעידת אדמה בכיבוי בטוח (SSE) ללא נזק, תוך הבטחת שלמות תפקודית. יש לאמת זאת באמצעות ניתוח אלמנטים סופיים (FEA) מדויק ובדיקות סייסמיות קפדניות.

2. אבטחת איכות והסמכה מחמירים

תוכנית אבטחת איכות גרעינית: כל מחזור החיים - החל מתכנון, רכש חומרים, ייצור, בדיקה ועד אספקה ​​- חייב לעמוד בתוכנית אבטחת איכות גרעינית (בדרך כלל מבוססת על HAF 003 או נספח B לתקן 10 CFR 50), תוך הבטחת שליטה מלאה בתהליך ומעקב אחר התהליך.

הסמכה והסמכה: על השנאי לעבור בדיקות סוג ובדיקות הסמכה סייסמיות הנערכות על ידי סוכנות המוכרת על ידי הגוף הרגולטורי הלאומי לבטיחות גרעינית (למשל, NNSA בסין) כדי להדגים עמידה בתקני Class 1E. זהו "הרישיון" שלו להיכנס לשוק.

3. תכנון ובדיקות ביצועים ספציפיים

עמידות בפני הזדקנות קרינה: במיוחד עבור שנאים בקטגוריית K1, יש להעריך את חומרי הבידוד והרכיבים המבניים על מנת להבטיח שלא תהיה ירידה משמעותית בביצועים תחת מינון הקרינה הצפוי לאורך חייהם.

בדיקות שגרתיות וסוג קפדניות: מעבר לבדיקות סטנדרטיות (יחס, התנגדות, הפסדי עומס/ללא עומס, דיאלקטרי, רמת רעש וכו'), בדיקות מיוחדות הן חובה, כגון:

מדידת פריקה חלקית: הדרישות מחמירות במיוחד, ובדרך כלל דורשות רמות מתחת ל-5-10 pC, כדי להבטיח אמינות בידוד לטווח ארוך.

בדיקות מתח אימפולס (אימפולס ברק ואימפולס מיתוג).