Konteinerihoone: tuumareaktori kaitse, tüübid ja roll õnnetuses

Konteinerihoone on hoone, milles asub tuumareaktor. See on ehitatud reaktori ümber, et hoida kiirgust ja radioaktiivseid osakesi reaktori sisemusest eemal ning ära hoida nende sattumine keskkonda, kui reaktoriga peaks midagi juhtuma. Konteinerihoone ehk kaitsehoone moodustab sageli viienda kaitsekihi defence-in-depth-kontseptsioonis ja on viimane füüsiline barjäär, mis takistab radioaktiivsete ainete levikut väljapoole ja kaitseb isikuid otsese kiirguse eest. Tuumaelektrijaamade kaitsesüsteeme eristatakse suuruse, kuju, kasutatud materjalide ja summutussüsteemide järgi. Kasutatava kaitsekesta liik sõltub reaktoritüübist, reaktori põlvkonnast ja konkreetse tuumajaama nõuetest ning regulatiivsetest standarditest.

Eesmärk ja põhifunktsioonid

• Kiirguse ja radioaktiivsete ainete piiramine: blokeerida tahkete, vedelate ja gaasiliste radioaktiivsete ainete levik õhku ja keskkonda.
• Kiirguskaitse: vähendada väljastpoolt hoonet tulevat ja seestpoolt tulevat kiirgust inimeste ja seadmete kaitseks.
• Rõhu kandmine ja kontroll: hoida reaktori ruumide rõhku kontrolli all lekkel või plahvatusel tekkiva üle- või alarõhu korral.
• Keskkonnatingimuste juhtimine: tagada ventilatsioon, filtratsioon ja vajadusel jahutus, et ära hoida temperatuuride või rõhkude muutusest tingitud kahjustusi.
• Õnnetuse haldamise tugi: pakkuda ruumi ja liidestusi pääste- ja leevendussüsteemide (nt pihustussüsteemid, filtrimiseadmed) paigaldamiseks ja töös hoidmiseks.

Tüübid ja konstruktsioonid

• Kuiv konteiner (dry containment): suur raudbetoonkonstruktsioon, sageli sisemise teraskestaga, iseloomulik paljudele PWR-tüüpi (surveveereaktor) ja VGNR-idele. Suure mahutavuse ja kõrge lekkekindluse tõttu sobib laiaulatuslikuks kaitseks.
• Rõhuhapniku (pressure suppression) torus/vaakumiga süsteem: kasutatakse mõnedes BWR-tüüpi (ajuatel) reaktorites — Mark I ja Mark II kontseinerid kasutavad vesialust survesummutit (torus), kuhu üle rõhu korral suunatakse auru ja kondenseeritakse see vees, vähendades rõhu tõusu.
• Jääkondensaatori (ice condenser) süsteem: Ameerika Ühendriikides kasutatud lahendus, kus konteineri osa on täidetud jääplokkidega, mis neelavad kiiresti soojust ja auru, piirates rõhu tõusu õnnetuse ajal.
• Topeltkaitse ja sekundaarne konteiner: mõnedes jaamades lisaks põhikonteinerile veel väliskesta või halon-vabale ruumile, mis kaitseb väliste mõjuainete (nt lennukiõnnetuse) eest.
• Materjalid: enamasti kombineeritud terasest sisemine kest ja jäik raudbetoonist väliskest; mõnel juhul kasutatakse spetsiaalseid perforeeritud või polümeerseid tihendeid ja lekkeavajaid.

Kaitsesüsteemid ja varustus

• Tihendussüsteemid ja isolatsioon: automaatsed sulgklapid ja tihendid, mis isoleerivad konteineri lekke korral.
• Pihustussüsteemid ja jahutus: vähendavad konteineri sisemist temperatuuri ja auru hulka, soodustades kondenseerumist.
• Hüdrosump ja reservoaarid: koguvad lekkinud jahutusvett ja võimaldavad radioaktiivsete ainete settleerimist ning deaktiveerimist.
• Filtreeritud väljatõmme (filtered venting): süsteemid, mis lubavad kõrgsurveolukorras õhukoguse juhtida läbi filtrite (HEPA, aktiivsöe elemendid) enne õhku laskmist, vähendades levikut.
• Vesinikjuhtimine: passiivsed või aktiivsed vesinikrekombinaatorid ja igniitorid, mis takistavad plahvatusohtlike vesiniku-kogunemiste tekkimist.
• Järelpidamine ja monitooring: siseõhu dose-meetrid, rõhu- ja temperatuuriandurid ning lekkeindikaatorid, mis võimaldavad operatiivset jälgimist ja juhtimist.

Roll õnnetuses ja piirangud

Konteinerihoone peamine roll õnnetuses on piirata radioaktiivsete ainete levikut, säilitada inimeste ja ümbruse tervist ning anda aega hädaolukorra piiramiseks ja reaktoriseisundi stabiliseerimiseks. Näiteks lekkiva toru, LOCA (loss-of-coolant accident) või osalise sulamise korral hoiab konteiner enamikku tahkest ja vedelast radioaktiivsest materjalist ning vähendab aerosoolide ja gaaside väljumist.

Kuid konteiner ei ole absoluutne garantii. Rasked juhtumid — suur tuumakütuse sulamine, pikaajaline järeljahutuseta olukord, tugev üle- või alarõhk, vesiniku äkiline kogunemine ja plahvatus või otsene mehaaniline kahjustus (näiteks suure energiaga välisõnnetus) — võivad konteineri tõhusust vähendada või selle rikkuda. Seetõttu on konteiner osa laiemast kaitsesüsteemide komplektist, kuhu kuuluvad ka automaatsed sulg-, jahutus- ja tuumakütusega seotud kaitsemehhanismid.

Standardid, inspektsioon ja keskkondlik vastutus

Tuumaelektrijaamade konteinerid projekteeritakse vastavalt rangetele riiklikele ja rahvusvahelistele standarditele, mis sätestavad lubatud lekkevoolud, surve- ja seismilise taluvuse ning hooldus- ja testimissageduse. Konteinerite lekkeid ja tihedust kontrollitakse regulaarsete surve- ja rõhukatsetega ning hooldus- ja remonditöid tehakse ettenähtud ajavahemike järel. Samuti on planeeritud tegevusplaanid filtrite vahetuseks, filtrimisvõimekuse testimiseks ja erakorraliseks filtrimiseks (filtered venting) juhul, kui varasemad kaitseliinid on kompromiteeritud.

Tšernobõli õnnetus oli väga raske osaliselt seetõttu, et nõukogude reaktoritel puudusid kaitsehooned. See juhtum rõhutas ülemaailmselt konteineri ja teiste füüsiliste barjääride tähtsust tuumaohutuses ning kiirendas palju riike oma jaamade kaitse- ja seadistuse ülevaatamist.

Kokkuvõte: konteinerihoone on kriitiline osa tuumajaama ohutussüsteemist — see vähendab kiirgusohte, piirab radioaktiivsete ainete levikut ja annab aega õnnetuse lahendamiseks. Samas ei ole see kõikvõimas: tõhusa kaitse tagamiseks tuleb konteinerit toetada mitme muude süsteemide ja protseduuridega ning regulaarselt kontrollida ja hooldada.

Küsimused ja vastused

K: Mis on konteinerihoone?

K: Mis on ohjeldamishoone eesmärk?

K: Kuidas eristatakse tuumaelektrijaamade isoleerimissüsteeme?

K: Millest sõltub tuumaelektrijaamas kasutatav kaitsesüsteem?

K: Miks oli Tšernobõli õnnetus nii raske?

K: Kas kaitsehoone oleks täielikult ära hoidnud kiirguse vabanemise Tšernobõlis?

K: Milline on kaitsehoone roll tuumaelektrijaamas?

Otsing