Bagaimana Krisis Nuklir di Jepang Bisa Terjadi?

Pemahaman Reaktor Nuklir
Jika Anda telah membaca Cara Kerja Reaktor Nuklir, Anda sudah familiar dengan ide dasar di balik pembangkit listrik tenaga nuklir. Pada tingkat tinggi, tanaman ini cukup sederhana. bahan bakar nuklir, yang pada modern pembangkit listrik tenaga nuklir komersial datang dalam bentuk uranium yang diperkaya, alami menghasilkan panas sebagai pemecahan atom uranium (lihat bagian Nuklir Fisi dari Cara Kerja Bom Nuklir untuk rincian). Panas digunakan untuk air mendidih dan menghasilkan uap. Uap drive turbin uap, yang berputar generator untuk menciptakan listrik. Tanaman ini besar dan umumnya mampu menghasilkan sesuatu atas perintah dari gigawatt listrik dengan kekuatan penuh.

Agar output dari pembangkit listrik tenaga nuklir harus diatur, bahan bakar uranium dibentuk menjadi pelet kira-kira ukuran Tootsie Roll. Pelet ini ditumpuk akhir-on-end dalam tabung logam panjang yang disebut batang bahan bakar. Batang disusun menjadi bundel, dan bundel disusun dalam inti reaktor. Kontrol batang sesuai antara batang bahan bakar dan mampu menyerap neutron. Jika batang kendali sepenuhnya dimasukkan ke dalam inti, reaktor dikatakan ditutup. uranium akan menghasilkan jumlah terendah mungkin panas (tapi masih akan menghasilkan panas). Jika batang kendali ditarik keluar dari inti sejauh mungkin, inti menghasilkan panas maksimal. Pikirkan tentang panas yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar 100 watt cahaya. Lampu ini mendapatkan cukup panas - cukup panas untuk memanggang kue dalam oven Panggang Mudah. Sekarang bayangkan bola lampu 1000000000-watt. Itu adalah jenis panas yang keluar dari inti reaktor pada daya penuh.

Reaktor yang gagal di Jepang Markus 1 reaktor air mendidih yang dirancang oleh General Electric pada tahun 1960. Ini adalah salah satu desain reaktor sebelumnya, di mana bahan bakar uranium air mendidih yang langsung menggerakkan turbin uap. Rancangan ini kemudian digantikan oleh reaktor air bertekanan karena masalah keamanan sekitar Markus 1 desain. Sebagaimana telah kita lihat, mereka masalah keamanan berubah menjadi kegagalan keamanan di Jepang. Mari kita melihat kesalahan fatal yang menyebabkan bencana.

The Fatal Flaw dalam didih Reaktor Nuklir Air

Sebuah reaktor air mendidih memiliki tumit Achilles - sebuah kesalahan fatal - yang tidak terlihat di bawah kondisi operasi normal dan skenario kegagalan paling. Cacat yang ada hubungannya dengan sistem pendingin.

Sebuah reaktor air mendidih air mendidih: Sudah cukup jelas dan sederhana. Ini adalah teknologi yang akan kembali lebih dari satu abad untuk mesin uap yang paling awal. Ketika air mendidih, ia menciptakan sejumlah besar tekanan - tekanan yang akan digunakan untuk memutar turbin uap. Air mendidih juga menjaga teras reaktor pada suhu yang aman. Ketika keluar dari turbin uap, uap didinginkan dan terkondensasi untuk dipakai ulang berulang lagi dalam loop tertutup. Air itu diresirkulasi melalui sistem dengan pompa listrik.

Kerentanan Desain datang ke dalam bermain jika pompa listrik kehilangan daya. Tanpa pasokan air segar dalam boiler, air terus mendidih off, dan tingkat air mulai jatuh. Jika cukup air mendidih off, batang bahan bakar yang terkena dan mereka panas. Pada titik tertentu, bahkan dengan batang kendali sepenuhnya dimasukkan, ada cukup panas untuk melelehkan bahan bakar nuklir. Ini adalah istilah dimana krisis berasal dari. Ton uranium mencair mengalir ke bagian bawah kapal tekanan. Pada saat itu, itu bencana. Dalam kasus terburuk, bahan bakar cair menembus bejana akan dilepaskan ke lingkungan.

Karena itu kerentanan diketahui, ada redundansi besar sekitar pompa dan pasokan listrik mereka. Ada beberapa set pompa berlebihan, dan ada pasokan listrik berlebihan. Daya dapat berasal dari jaringan listrik. Jika itu gagal, ada beberapa lapisan generator diesel cadangan. Jika mereka gagal, ada sistem baterai cadangan. Dengan semua redundansi ini, tampaknya seperti kerentanan benar-benar tertutup. Tidak ada jalan bagi kesalahan fatal yang pernah terkena.

Sayangnya, tak lama setelah gempa, skenario terburuk jadi berlipat.

Skenario Terburuk kasus di Jepang, Krisis Nuklir

Pembangkit listrik nuklir di Jepang lapuk gempa bumi itu sendiri tanpa kesulitan. Keempat tanaman terdekat pusat gempa menutup secara otomatis, yang berarti bahwa batang kendali sepenuhnya dimasukkan ke dalam core reaktor mereka dan tanaman berhenti menghasilkan tenaga. Ini adalah operasi prosedur normal untuk tanaman ini, tetapi itu berarti bahwa sumber pertama listrik untuk pompa pendingin sudah pergi. Itu bukan masalah karena tanaman bisa mendapatkan daya dari jaringan listrik untuk menjalankan pompa.

Namun, jaringan listrik menjadi tidak stabil dan ditutup juga. Sumber kedua listrik untuk pompa pendingin sudah pergi. Yang membawa generator diesel cadangan ke dalam bermain. Generator Diesel adalah cara kuat dan telah teruji untuk menghasilkan listrik, sehingga tidak ada kekhawatiran.

Tapi kemudian tsunami. Dan sayangnya, tsunami jauh lebih besar dari siapa pun direncanakan. Jika generator diesel cadangan telah lebih tinggi dari tanah, yang dirancang untuk berjalan sementara terendam dalam air atau dilindungi dari air yang dalam dalam beberapa cara, krisis bisa dihindarkan. Sayangnya, tingkat air tak terduga dari tsunami menyebabkan generator gagal.

Hal ini menyebabkan lapisan terakhir dari redundansi - baterai - untuk mengoperasikan pompa. Baterai dilakukan seperti yang diharapkan, tapi mereka berukuran hanya berlangsung beberapa jam. Asumsinya, tampaknya, adalah listrik yang akan menjadi tersedia dari sumber lain cukup cepat.

Walaupun operator tidak truk di generator baru, mereka tidak bisa tersambung dalam waktu, dan pompa pendingin kehabisan listrik. Kesalahan fatal dalam desain air mendidih - dianggap mustahil untuk mengungkap melalui begitu banyak lapisan redundansi - telah tetap menjadi terbuka. Dengan itu terbuka, langkah berikutnya dalam proses ini menyebabkan bencana.

Ledakan di Japan's Nuclear Power Plants

Dengan baterai mati, pompa pendingin gagal. Dengan tidak adanya pendingin segar mengalir ke dalam inti reaktor, air yang terus dingin mulai mendidih off. Ketika air mendidih jauh, puncak batang bahan bakar terbuka, dan memegang tabung logam uranium pelet terlalu panas dan pecah-pecah. Celah-celah air diperbolehkan untuk masuk ke tabung dan sampai ke pelet bahan bakar, di mana ia mulai menghasilkan gas hidrogen. Proses ini disebut thermolysis - jika Anda mendapatkan cukup air panas, itu rusak menjadi hidrogen pendiriannya dan atom oksigen.

Hidrogen adalah gas yang sangat eksplosif - mengingat ledakan Hindenburg, di mana Hindenburg penuh dengan gas hidrogen. Pada tumbuhan nuklir Jepang, tekanan dari hidrogen dibangun, dan gas harus vented. Sayangnya, begitu banyak hidrogen dibuang begitu cepat yang meledak di dalam gedung reaktor. Ini rantai peristiwa yang sama berlangsung di reaktor yang berbeda.

Ledakan tidak pecah pembuluh tekanan memegang inti nuklir, juga tidak mereka merilis jumlah yang signifikan radiasi. Ini adalah ledakan hidrogen sederhana, bukan ledakan nuklir. Ledakan merusak bangunan beton dan baja sekitar pembuluh tekanan.

Ledakan juga menunjukkan bahwa hal-hal yang telah didapat di luar kendali. Jika air terus mendidih off, meltdown akan hampir terjamin.

Jadi operator memutuskan untuk banjir reaktor dengan air laut. Ini adalah upaya terakhir untuk mengendalikan situasi, karena air laut benar-benar reruntuhan reaktor, tapi itu lebih baik daripada meltdown. Selain itu, air laut tersebut dicampur dengan boron untuk bertindak sesuatu seperti versi cairan dari batang kendali. Boron menyerap neutron dan merupakan salah satu unsur utama dalam batang kendali.

Insiden nuklir di Jepang digambarkan sebagai Tingkat 6 kejadian Ines (International Nuklir dan Radiologi Event Skala). Three Mile Island itu suatu Level 5 acara. Chernobyl Tingkat 7 peristiwa, dan itu adalah bagian atas [sumber: Reuters] event berskala. Jelas, ini situasi serius.

Jepang telah kehilangan sebagian besar kapasitas pembangkitan listriknya. Sekitar sepertiga dari listrik Jepang berasal dari pembangkit listrik tenaga nuklir, dan sekitar setengah dari kapasitas yang telah hilang (sekitar 20 persen dari total kapasitas pembangkitan) [sumber: Izzo]. Kapasitas itu akan perlu diganti dalam beberapa cara.

Pada 40 tahun, reaktor ini telah mendekati akhir umur manusia desain mereka pula. Salah satu alternatifnya adalah hanya membangun kembali tanaman. Dua masalah dengan pendekatan ini adalah bahwa hal itu akan menjadi proses yang sangat panjang - mungkin mengambil satu dekade atau lebih - dan masyarakat umum di Jepang mungkin tidak memiliki nafsu untuk reaktor nuklir baru. Hal ini masih terlalu dini untuk mengatakan.

Ada sejumlah Markus 1 reaktor di Amerika Serikat. Sudah pasti bahwa mereka akan dihentikan atau diubah untuk mengambil keuntungan dari pelajaran yang dipelajari di Jepang. Reaktor lain juga dapat diubah sesuai kebutuhan.

Industri nuklir berharap untuk kebangkitan tenaga nuklir di Amerika Serikat sekarang yang lebih dari tiga dekade telah berlalu sejak insiden Three Mile Island menutup pembangunan pabrik baru nuklir di Amerika Serikat. Peristiwa di Jepang mungkin menghentikan kebangkitan ini. Atau mereka bisa memacu penelitian di bidang teknologi lain, mungkin lebih aman, nuklir.

Source: http://science.howstuffworks.com/japan-nuclear-crisis.htm