Raffreddamento alternativo per il reattore 3

E' partito l'esperimento Core Spray

Qui un articolo di approfondimento.


Due grafici e due reattori a confronto

Guardate i due grafici qui sotto, entrambi rappresentano l'andamento temporale della temperatura nella parte alta (linea blu) e in quella bassa (linea rossa) dell'RPV. Nel grafico di sinistra vedete la situazione per il reattore 1 di cui abbiamo annunciato la discesa sotto i 100 gradi proprio nell'aggiornamento precedente. A destra invece vedete l'andamento per il reattore 3 in cui da qualche giorno la temperatura della parte alta era tornata a risalire per il fatto che TEPCO sta sperimentando l'andamento della temperatura con la diminuzione della portata dell'acqua.

L'obiettivo di questa seconda fase della roadmap è quello di portare tutti e tre i reattori con il nocciolo carico in uno stato di cold shutdown, con temperatura al di sotto dei cento gradi e nuove emissioni di contaminati molto ridotte. Ovviamente la risalita della temperatura nel reattore 3 va contro l'obiettivo dei 100 gradi, ma il fatto che serva molto più portata d'acqua rispetto agli altri due reattori e anche rispetto alle stime effettuate da TEPCO sul calore di decadimento prodotto dal combustibile, ha generato anche qui sul blog una serie di preziose discussioni (una e due). La nostra conclusione è che l'acqua di raffreddamento non riusciva a raggiungere in modo efficace il nocciolo caldo, lasciando particolarmente scoperta la parte alta del vessel.

La nostra ipotesi non si discosta di molto da quella che ha esporto TEPCO in una conferenza stampa nella giornata di oggi.

Come migliorare il raffreddamento

L'idea alla base di questo esperimento per raffreddare il nocciolo del reattore 3 è ben illustrata dal grafico qui a fianco. Quella che vedete è una parte dell'RPV al cui interno vedete il cosidetto shroud, ovvero un cilindo vuoto posto a protezione del nocciolo. Negli ultimi mesi, l'acqua di raffreddamento è stata buttata all'interno dell'RPV attraverso la linea principale dell'acqua (FDW) che nello schema è rappresenta dalla linea blu scuro. Vedete che l'acqua fredda entra all'interno del vessel, sbatte contro lo shroud e quindi si accumula nella parte bassa del contenitore. Questa in effetti è una strategia ottima per raffreddare la parte bassa del combustibile, ma perde di efficace per la parte alta che invece è rinfrescata solo dal vapore prodotto dall'acqua sottostante. Bisogna anche aggiungere che nell'eventualità di una fusione importante del combustibile questo si è depositato sul fondo e quindi viene efficacemente raffreddato attraverso il sistema appena descritto.

Immagine del core spray. Sotto i getti d'acqua si intravedono
gli elementi di combustibile

Questo tecnica di raffreddamento ha funzionato per il reattore 1, che è sceso sotto i 100 gradi con circa 3.5 metri cubi di acqua fresca ogni ora. Ma non funziona per il numero 3 dove nonostante i 7 metri cubi di acqua all'ora la temperatura della parte alta torna a salire. Serve un metodo migliore per raffreddare la parte alta. Ecco che entra in gioco il sistema chiamato Core Spray (CS) e che vedete nella foto qui a lato. C'è un anello posizionato nella parte alte dell'RPV da cui viene spruzzato il refrigerante e che permette di raffreddare direttamente la parte alta del combustibile con acqua anziché con vapore.

Per poter realizzare questa tipologia di raffreddamento è necessario accedere alla linea di ingresso del core spray attravero la valvola identificata MO-14-12B nello schema qui sotto e che si trova all'interno dell'edificio del reattore.

I lettori più attenti si ricorderanno che gli operatori della centrale avevano già effettuato due sopralluoghi all'interno del reattore 3 per verificare la fattibilità di questa operazione e che a frenare l'entusiasmo iniziale era stata l'individuazione di un punto "molto caldo" (280 milliSv/h in contatto) proprio nella zona in cui si sarebbe dovuto lavorare per connettere il sistema. In questo altro schema del 27 luglio venivano messi in evidenza due punti importanti e che probabilmente (purtroppo non riusciamo al momento ad essere più precisi) corrispondono ai punti indicati nel cerchio rosso nella schema qui sopra.

La scala dei tempi e il passaggio graduale

Il progetto era probabilmente nella mente degli operatori della centrale da qualche tempo e certamente non verrà messo in pratica senza prima aver effettuato una prova almeno su un reattore simile. E' dalla giornata di ieri che gli operai stanno simulando un'operazione analoga sul reattore 5 che è al momento tranquillo in cold-shutdown. A partire dal 25 agosto, invece, inizieranno a stendere i tubi necessari e a fare i necessari collegamenti all'interno dell'edificio del reattore 3. Quindi venerdì dovrebbe essere tutto pronto per iniziare la fase sperimentale vera e la validazione di questo metodo di raffreddamento. Il passaggio avverrà per gradi, come prima cosa la portata del reattore 3 verrà abbassata a 6 metri cubi e venerdì quando il sistema verrà messo in funzione si inizierà con un solo metro cubo all'ora di acqua iniettata attraverso il core spray. Nei due giorni successivi, la portata del CS verrà via via incrementata fino ad arrivare ad una portata totale di 9 metri cubi all'ora (come era la scorsa settimana, ma solo attraverso il FDW). A questo punto si dovrebbe evidenziare una netta diminuzione della temperatura nella parte alta e quindi si procederà a diminuire la portata nel circuito dell'acqua primaria di un metro cubo ogni due giorni. Dopo dieci giorni si dovrebbe arrivare ad una portata totale di acqua iniettata di 6 metri cubi all'ora, suddivisa equamente tra i due sistemi.

Ovviamente ci risentiremo al più presto per darvi ulteriori aggiornamenti e anche sulla situazione della decontaminazione dell'acqua visto che proprio oggi SARRY ha avuto il primo inconveniente.


Le note in piccolo
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21/08/2011:

• Sono state rimesse in funzione le linee 1A e 1B del sistema di rimozione dei sali ad osmosi inversa. Riparte oggi dalla fine di luglio quando erano stati fermati? (fonte)
• L'acqua dal locale turbine di R3 viene ora trasferita all'edificio dell'inceneritore da dove SARRY pesca l'acqua da processare.
• L'acqua che si era travasata nel site bunker (link) è in corso di trasferimento verso l'edificio principale da cui proveniva. 

22/08/2011:

• Giornata estremamente tranquilla in centrale. Non sono riportati eventi o operazioni importanti. Ma c'è un dato interessante in questo rapporto: Da ieri acqua viene pompata dai reattori allo stoccaggio, di conseguenza il livello nelle cantine è sceso. Ma per la prima volta da quando il sistema è in funzione è sceso anche il livello dell'acqua nello stoccaggio, segno che la portata dell'impianto è veramente aumentata di parecchio. 

23/08/2011:

• Presentazione del sistema misto di raffreddamento del reattore 3. Interessante!
• Posizione del punto caldo su SARRY. Possibile spiegazione dell'origine di questo hot spot. Circa 7 ore di stop a causa di questo problema, quando in realtà doveva essere molto più veloce.
• Ancora una perdita sul circuito primario della piscina 4 (fonte)

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