PANTIP.COM : X10476012 ทำไมโรงไฟฟ้าฯ ฟุกุชิมะถึงพังอาการหนัก{แตกประเด็นจาก X10475115} [วิศวกรรมและเทคโนโลยี]

ความคิดเห็นที่ 1

เหตุการณ์การสูญเสียระบบไฟฟ้าสำรองจากซึนามิ และการสูญเสียระบบแบตเตอรี

กระแสไฟฟ้าของฟุกุชิมะไดอิจินั้นตามปรกติจะได้รับการจ่ายไฟฟ้าจาก touhoku denryoku แต่เสาไฟฟ้าแรงสูงที่จ่ายไฟมาหักลง ณ จุดนี้ทำให้ฟุกุชิมะไดอิจิสูญเสียระบบไฟฟ้าหลักไป หลังจากสูญเสียระบบไฟฟ้า ระบบผลิตไฟฟ้าสำรองจากเครื่องดีเซลก็เริ่มทำการจ่ายไฟโดยอัตโนมัติ แต่ก็หยุดจ่ายไฟลงไปอีกหลังจากผ่านไป 1 ชั่วโมง สาเหตุเนื่องมาจากถังเก็บน้ำมันที่ใช้ในการปั่นไฟนั้นถูกซึนามิพักหายไป ตามภาพของสำนักข่าว ABC “ Japan Earthquake: before and after; http://www.abc.net.au/news/events/japan-quake-2011/beforeafter.htm จะเห็นว่าถังเก็บน้ำมัน 2 ถัง (รูป 6 ล่างขวา) นั้นหายไปโดย 1 อันพบอยู่บนเนิน อีก 1 อันนี้มีผู้พบเห็นว่าถูกพัดไปกับสายน้ำ
พร้อมกันนี้ปั้มที่ใช้สูบน้ำทะเลที่ตามข้อกำหนดของอเมริกาที่ต้องมีเคสหุ้มแต่ที่ฟุกุชิมะไดอิจินั้นปั้มถูกติดตั้งไว้เปล่าๆนอกอาคาร 3 ตัวก็ถูกซึนามิพัดหายไปด้วย จริงๆแล้วที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ onnagawa นั้นก็มีสถาพเหมือนกัน แต่ onnagawa นั้นโรงไฟฟ้าถูกสร้างสูงจากระดับน้ำทะเล 14.8 m ทำให้ไม่เป็นไรในขณะที่ ฟุกุชิมะไดอิจิ นั้นถูกสร้างอยู่สูง 10m จึงได้รับความเสียหายจากซึนามิ
มีเพียงเตาปริกรณ์หมายเลข 1 เท่านั้นที่ได้รับการสร้างมาตามแบบของ GE ซึ่งออกแบบให้มีระบบระบายความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวที่เรียกว่า isolation condenser ซึ่งเป็นระบบที่ใช้น้ำจากภายนอกเข้ามาทำให้ ไอน้ำที่เกิดภายในเตาปริกรณ์ควบแน่นกลับมาลดแรงดันภายใน แต่ทางญี่ปุ่นที่ทำการติดตั้งเตาปริกรณ์หมายเลข 2 และ 3 ได้ตัดเอาระบบ isolation condenser นี้ออกไปเนื่องจากเห็นว่าไม่จำเป็น (โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อื่นๆของญี่ปุ่นก็ไม่มีระบบนี้)

หลังจากเกิดแผ่นดินไหวและซึนามิ ในช่วงที่ระบบผลิตไฟฟ้าสำรองจากเครื่องดีเซลยังทำงานอยู่นั้น ระบบหล่อเย็นฉุกเฉินของแกนปฏิกรณ์ (ECCS; Emergency Core Cooling System) หรือระบบ ABWR นั้นยังคงทำงานลดความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวอยู่ แต่เมื่อเวลา 15:41 ของวันที่ 11 ระบบผลิตไฟฟ้าสำรองหยุดลง (เนื่องจากน้ำมันหมดเพราะ tsunami พัดถังน้ำมันไป) ทำให้สูญเสียระบบไฟฟ้าทั้งหมดภายในเตาไป ซึ่งจุดนี้เป็นจุดที่อยู่นอกการคาดการณ์ของญี่ปุ่นก็ไม่คิดว่าจะสูญเสียระบบไฟฟ้าไปทั้งหมดไปในทีเดียว (ไม่คิดว่าถังน้ำมันจะหายไป) หลังจากสูญเสียระบบไฟฟ้า ความดันภายในเตา 2 และ 3 ก็เริ่มเพื่มขึ้นทันที ในขณะที่เตา 1 ที่มีระบบ isolate condenser ช่วยอยู่จึงยังควบคุมความดันภายในได้ระยะหนึ่งแต่หลังจากนั้นก็หยุดทำงานตามไปเพราะไม่มีไฟฟ้าเพียงพอ ทำให้ความดันภายในเตา 1 เพิ่มขึ้นตามมา และเนื่องจากไม่มีไฟฟ้า ระบบหล่อเย็นฉุกเฉินของแกนปฏิกรณ์ ECCS ก็หยุดทำงาน ณ จุดนี้ ระบบที่ใช้ไอน้ำปั่น turbine เพื่อเดินเครื่องสูบน้ำมาหล่อเย็นแกนปฏิกรณ์ (RCIC; Reactor Core Isolation Cooling System) ก็เริ่มทำงาน ระบบนี้ถูกออกแบบมารับมือกับภาวะที่สูญเสียทั้งระบบไฟฟ้าภายนอกและระบบไฟฟ้าสำรอง โดยเอาพลังงานของไอน้ำที่เกิดจากความร้อนในการสลายตัวในเตามาปั่น turbine เพื่อสูบน้ำมาหล่อเย็นตัวเตาเอง และใช้แบ็ตเตอรีสำรองในการเปิดปิววาล์ว ระบบนี้ทำงานติดต่อดกันอยู่ถึง 8 ชั่วโมง ทำให้แบ็ตเตอรีสำรอง (ไฟ DC) นั้นหมดลง ทำให้น้ำในเตาเริ่มไม่พอแกนเชื้อเพลิงเริ่มโผล่พ้นน้ำ เกิดปฏิกิริยา oxidation ระหว่างไอน้ำกับ zirconium alloy ที่หุ่มแกนอยู่ทำให้เกิด H2 gas ขึ้นมา เป็นเหตุให้ความดันภายในเตาสูงขึ้นไปอีก แต่หลังจากความดันภายในสูงขึ้นถึงระดับหนึ่ง ระบบวาล์วอัตโนมัติก็จะเปิดเพื่อลดแรงดัน ทำให้ระบบสูญเสียไอน้ำไปอีก ระดับน้ำในเตาก็ลดลงมากขึ้น ทำให้ระบบไม่สามรถรับได้เนื่องจากความดันภายในมากกว่าปรกติถึง 2 เท่า gas ส่วนหนึ่งเริ่มรั่วออกมาด้านนอก

เกียวกับเรื่องแบ็ตเตอรีสำรอง (ไฟ DC) ที่ทำงานติดต่อกัน 8 ชั่วโมง จริงๆแล้วในช่วง 8 ชั่วโมงนี้ สามารถทำกาจจ่ายไฟย้อนกลับผ่านสายไฟฟ้าแรกสูง 1 ล้านโวลต์ของโรงไฟฟ้าเข้ามาทำการ charge แบตเตอรีได้ แต่ทาง tepco ก็ไม่ได้ดำเนินการ แต่ tepco เลือกใช้วิธิใช้นำรถปั่นไฟ 4 คันเข้ามาในโรงไฟฟ้าเวลา 22:00 แต่มีปัญหาเรื่องการต่อไฟและปลักที่จะต่อไฟนั้นจมอยู่ในน้ำทำให้ไม่สามารถเดินเครื่องปั้มน้ำได้อีก แต่ถึงจะทำให้ระบบหล่อเย็นจาก turbine ไอน้ำทำงานได้ก็ตาม การที่จะเปิดวาล์วไปสู่ตัวเตาก็ต้องใช้ไฟจากแบตเตอรีอยู่ดี

สรุปว่าเหตุการณ์ครั้งนี้ถึงแม้โรงไฟฟ้าจะมีระบบ back up เพื่อควบคุมอุณหภูมิเตากี่ชั้นก็ตาม แต่ tsunami ทำให้เกิดการสูญเสียระบบไฟทั้งหมดเนื่องจากพัดถังน้ำมันไปทำให้ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าสำรองได้ เป็นสาเหตุหลักของเหตุการณ์ครั้งนี้

จากคุณ : ferrocene

เขียนเมื่อ : 22 เม.ย. 54 19:18:10

ความคิดเห็นที่ 2

วิเคราะห์สถานการณ์ภายใน Reactor Pressure Vessel และ containment vessel

หลังจากที่แท่งเชื้อเพลิงโผล่พ้นน้ำ และความพยายามใช้ระบบผลิตไฟฟ้าสำรองจากเครื่องดีเซลไม่สำเร็จ แรงดันภายใน reactor pressure vessel สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง วันที่ 12 เวลา 2:30 วัดแรงดันใน reactor ได้สูงสุดถึง 840 kPa แต่หลังจากนั้น 3 ชั่วโมง เวลา 5:14 ก็เริ่มปรับตัวลดลง คาดว่าน่าจะเกิดการรั่วของ gas ที่จุดนี้ และได้เริ่มใช้รถดับเพลิงพยายามอัดน้ำทะเลผ่านระบบดับเพลิงเข้าไปในเตา แต่ความดันในเตานั้นยังคงสูงเกินไปทำให้ไม่สามารถอัดน้ำเข้าไปได้ เพื่อที่จะให้อัดน้ำเข้าไปได้ ได้พยายามจะลดแรงดันของ safety valve (SR valve) ลงให้ต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ โดยพยายามเปิดวาล์วของระบบ ADS (Automatic Deepressurization System) แต่ก็ไม่สามรถเปิดได้ เนื่องจากไม่มีไฟฟ้า จากนั้นก็พยายามเอา battery มาต่อทำให้สามารถเปิดวาล์วได้ในที่สุด จากนั้นก็เริ่มปั้มน้ำเข้าไปในเตาได้จนแรงดันเพิ่มขึ้นเนื่องจากระดับน้ำจะไม่สามารถปั้มเข้าได้อีก เปิดวาล์วให้ความดันลดและปั้มต่อทำแบบนี้วนอยู่หลายรอบ สุดท้ายเหมือนว่าน้ำจะรั่วออกมาที่ก้นของ reactor แต่ก็ทำให้สามารถรักษาระดับแรงดันใน reactor เอาไว้ได้ แต่เนื่องจากก้น reactor รั่วอยู่ ทำให้ไม่สามารถควบคุมระดับน้ำให้อยู่สูงกว่าระดับแท่งเชื้อเพลิงได้ ทำให้แท่งเชื้อเพลิงได้รับการหล่อเย็นผ่านทางไอน้ำเท่านั้น จนกระทั้งบ่ายของวันที่ 12 เวลา 15:36 อาคารเตาเบอร์ 1 ก็เกิดการระเบิดเนื่องจาก H2 gas
จนกระทั่ง 1 เดือนผ่านไป ถึงแม้ระบบไฟในอาคารจะกลับมาแล้วก็ตาม แค่ระบบไฟฟ้าสำหรับระบบตรวจวัดต่างๆยังคงไม่สามารถใช้การได้ ตอนนี้ยังคงทำได้แค่ใช้รถปั้มสูบน้ำทะเลเข้าหล่อเตาวันล่ะหลายตัน โดยน้ำทะเลที่สูบเข้าไปทุกวันนี้กลายเป็นไอภายในเตา กลั่นตัวกลับมาอีกครังใน Suppression chamber ในขั้นตอนนี้การเกิด H2 หรือ halogen gas อื่นๆ ที่เกิดจากน้ำทะเล ไม่สามารถกลั่นตัวได้ ทำให้ความดันภายใน containment vessel สูงขึ้นอยู่เรื่อยๆ จนอาจหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ต้องทำการ vent gas เหล่านั้นออกสู่ภายนอก แต่ทว่าเกิดการรั่วที่ตัว containment vessel ซะก่อน ทำให้น้ำภายในรั่วออกมา เป็นผลทำให้เมื่อวันที่ 19-25 นั้นระดับน้ำคงที่ และไม่ต้อง vent gas ออกมาอีก (ถึงตรงนี้ ทั้ง Reactor Pressure Vessel และ containment vessel นั้นรั่วแล้วทั้งคู่)

กลับมาที่เรื่องน้ำที่อัดเข้าไปหล่อเย็นใน Reactor Pressure Vessel ปริมาณมาก ตั้งวันที่ 27 ได้พบว่ามีน้ำขังที่อาคาร turbine ของ reactor 2 ท่วมออกมาถึงหลุมที่ใช้เดินระบบท่อ คาดว่าเป็นน้ำที่รั่วมากจาก containment vessel ที่รั่วมาต่อจาก Reactor Pressure Vessel ซึ่งทั้งปริมาณน้ำและสิ่งที่อยู่ในน้ำนั้นบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าน้ำที่เติมมาตลอด 20 วันนั้นรั่วออกมาตลอดเวลา และเริ่มรั่วไหลออกสู่ทะเล แต่ถึงจะรู้ก็ไม่สามารถหยุดการเติมน้ำไปหล่อเย็น Reactor Pressure Vessel ได้ เนื่องจากภายในยังคงปล่อยความร้อนออกมาตลอดเวลา

การที่จะหยุดน้ำตรงนี้ได้ คือต้องใช้ระบบน้ำหล่อเย็นหมุนเวียนภายในเท่านั้น ซึ่ง tepco ก็ทราบดี แต่ทว่า ระบบปั้มนั้นถูก set อยู่ใต้ตัวอาคารเตาปฏิกรณ์ซึ่งแน่นอนว่าจมอยู่ในน้ำที่ปนเปื้อนรังสี ทำให้ไม่สามารถทำอะไรได้ ในส่วนของเตาหมายเลข 3 พบว่าน้ำที่ขังอยู่ในตัวอาคาร turbine นั้นปนเปื้อนด้วยโคบอล ไอโอดีน แบเรียม ซีเซียม และ พลูโตเนียม ซึ่งไม่สามารถทำอะไรได้

จากคุณ : ferrocene

เขียนเมื่อ : 22 เม.ย. 54 19:18:42