25 Transitori operazionali in BWR

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TRANSITORI OPERAZIONALI IN BWR
Transitori operazionali sono quegli eventi per i quali nessuna barriera di contenimento della
radioattività viene lesa. Qualora ciò avvenga si parlerà di incidenti.
I transitori operazionali possono essere normali ed anormali; i primi sono dovuti a variazioni di
carico, i secondi a difetti funzionali di un componente o ad errori commessi dall’operatore. Possono
essere suddivisi in:
− transitori di pressione
− transitori di temperatura
− transitori di livello
− transitori di portata
− transitori di reattività.
Prenderemo in considerazione alcuni transitori in un BWR MARK II.
Transitori di pressione
Sono dovuti agli sbilanciamenti, tra potenza prodotta dal reattore e potenza ceduta, che si verificano
in caso di perdite di carico, scatto della turbina, chiusura delle valvole di isolamento vapore,
mancata apertura delle valvole di sorpasso, guasto in chiusura del regolatore di pressione.
Ad un aumento della pressione nel reattore corrisponde un collasso dei vuoti e un incremento di
reattività, con conseguente aumento della potenza generata, surriscaldamento del combustibile e
avvicinamento al flusso termico critico. Dove possibile bisogna evitare un incremento eccessivo di
pressione per evitare lo scram, altrimenti bisogna anticipare lo spegnimento rapido per ridurre le
possibilità di danneggiamento del combustibile.
Il transitorio più gravoso si ha per perdita totale del carico nominale con mancata apertura delle
valvole di sorpasso (dovuta per esempio al fatto che il condensatore ha perduto il sufficiente grado
di vuoto), figg. 4.1.1. La chiusura delle valvole di controllo, CV, provocata dal segnale di
sbilanciamento del carico, avviene prima (t < 0.2 s) della chiusura delle stop valves, SV, che
intervengono nel caso di trip della turbina (per motivi legati al funzionamento del sistema turbinacondensatore-sorpasso), dato che le CV, anche se meno veloci in chiusura, sono però aperte a piena
potenza solo del 66%.
Il comando di chiusura delle CV determina anche lo scram del reattore, che necessita di 3-4 s per
intervenire completamente. Nel frattempo la pressione nel reattore aumenta, per raggiungere un
massimo dopo 2 s; solo l’apertura delle valvole di sfioro/sicurezza (RV) tenta di arginarla dato che
le BPV sono chiuse. Il picco di flusso neutronico dipende dal tipo di combustibile caricato e
aumenta con l’irraggiamento, dato che più prossimi siamo allo scarico, più le barre sono estratte (lo
scram dura di più) e più Pu è presente. Il flusso termico dal combustibile aumenta con un certo
ritardo; MCPR varia da 1.34 a 1.07.
Il livello inizialmente diminuisce (tanto che possono entrare in funzione RCIC e HPCIS) per il
collasso dei vuoti dovuto all’incremento di pressione, per poi aumentare per il blocco delle pompe
di ricircolo dovuto al RPT con il conseguente rigonfiamento dei vuoti, quando la pressione
decresce.
Il transitorio termina con la chiusura in sequenza delle RV.
Un transitorio di station black-out è come una perdita di carico accompagnata da chiusura delle
valvole di isolamento del reattore.
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Transitori di temperatura
Sono dovuti all’aumento della portata di alimento (guasto al sistema di regolazione di livello) o alla
riduzione della sua temperatura (perdita di una stringa di pre-riscaldatori), all’erroneo avvio di un
circuito di ricircolo o di un HPCIS. Un maggior sottoraffreddamento dell’acqua in ingresso al
nocciolo provoca un inserimento di reattività positiva.
L’avvio erroneo di un circuito di ricircolo fermo e freddo (da alcuni considerato un transitorio di
portata) è fra questi transitori quello più severo, specie se avviene a una potenza del 55%. Infatti
quando un circuito è fermo la portata d’acqua nelle sue pompe a getto è invertita. Ad alta potenza,
con perdite di carico più elevate nel nocciolo (una pompa di ricircolo in funzione da sola riesce ad
avere, per le minori perdite di carico nel nocciolo, una portata ~ 150% della sua portata nominale,
corrispondente ad una potenza del reattore pari al 75%), la coppia di spunto della pompa, prima
ferma, non riesce ad invertire immediatamente il flusso idraulico, per cui l’acqua fredda presente
nel circuito ha il tempo di miscelarsi con quella del downcomer e non entrare subito fredda nel
nocciolo, cosa che invece accade per potenze più basse con transitori di reattività più pesanti.
Questo tipo di transitori nelle situazioni più gravose può determinare scram per alto flusso
neutronico o per trip di turbina dovuto all’alto livello. MCPR non raggiunge mai valori critici (il
suo massimo decremento, 0.15, si ha per perdita di una stringa di pre-riscaldatori).
Transitori di livello
Gli eventi che determinano abbassamenti di livello del reattore sono i seguenti:
− guasto in apertura al sistema di regolazione della pressione
− apertura incontrollata di valvole di sfioro/sicurezza
− perdita dell’acqua di alimento
− perdita dell’alimentazione elettrica degli ausiliari
Nel transitorio di perdita dell’alimento a partire dalla potenza nominale, figg.10.1.2, le pompe di
alimento si fermano in 5 s, il livello decresce rapidamente, anche se un po’ controbilanciato dal runback del ricircolo, provocando lo scram e successivamente è anche possibile l’isolamento del
reattore, con intervento di RCIC e HPCIS.
Nessun problema al combustibile.
Transitori di portata
Gli eventi che determinano repentine variazioni della portata attraverso il nocciolo sono:
− guasti al sistema di controllo della portata di ricircolo
− scatto di una o entrambe le pompe di ricircolo
− grippaggio di una pompa di ricircolo
Se il sistema di controllo del ricircolo fa accelerare rapidamente una delle due pompe a partire da ~
70% della potenza nominale, si ha scram per alto flusso.
Lo scatto delle pompe di ricircolo, o il grippaggio di una di loro, produce un aumento di livello,
scatto della turbina e delle pompe di alimento, scram del reattore.
La massima diminuzione di MCPR, = 0.25, è in caso di grippaggio.
Transitori di reattività
Possono essere determinati dall’estrazione continua di una barra di controllo durante il
funzionamento a piena potenza o durante l’avviamento. L’estrazione viene bloccata dal sistema
RBM o dallo scram per alto flusso. Nessun particolare problema per il combustibile.
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