Härdsmälta

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
En av kärnreaktorerna vid Three Mile Island, TMI-2, och dess status efter härdsmältan 1979.

En härdsmälta (stor härdskada) är ett olycksförlopp i en kärnkraftsreaktor där härden smälter och kollapsar på grund av överhettning.

Händelseförlopp[redigera | redigera wikitext]

Förloppet uppstår när härden utvecklar mer värme än vad som kyls bort av kylsystemen och hela eller delar av härden uppnår sin smältpunkt.

När förloppet väl har satt igång förvärras förloppet genom att smältan blockerar de kanaler och passagevägar som finns för kylvattnet, samt att ytterligare energi frigörs från exoterma reaktioner mellan bränslekapsling och vattenånga. Detta gör att det inledningsvis kan vara omöjligt att kyla härden även om man skulle lyckas återetablera inmatning med kylvatten, genom att vattnet inte kan tränga in i den kompakta smälta härden.

En försvårande omständighet är att strålnivåerna vid härdskador raskt stiger till nivåer som omöjliggör mänsklig tillträde. Så länge bränsleelementen är oskadade är de hermetiskt tillslutna "konservburkar" som innesluter de radioaktiva fissionsprodukterna. När bränsleelementen överhettas och skadas sprids dessa fissionsprodukter i reaktorsystem och reaktorinneslutning och ger höga strålnivåer.

Om återetablering av kylning i reaktortanken sker sent - eller inte alls - kommer härden att smälta igenom reaktortanken och hamna i reaktorinneslutningen. Om man inte heller där lyckas etablera någon form av kylning kan härden skada reaktorinneslutningens täthet och ge utsläpp till omgivningen.

Förloppet mildras så småningom genom att härdens resteffekt avtar med tiden, men även många dygn efter olyckan utvecklar härden en värmeeffekt på cirka 0,5% av full effekt (cirka 15 MW) vilket kräver aktiva åtgärder för att hålla härden kyld.

Fissionseffekt och resteffekt[redigera | redigera wikitext]

Vid normal drift i en reaktor pågår en kärnklyvnings- eller fissions-process där neutroner klyver uranatomer - som sänder ut neutroner - som klyver nya uranatomer. Reaktorn är kritisk och opererar med en effekt på 100%. Vid störningar har reaktorn tillförlitliga avstängningssystem som stoppar neutronerna genom inskjutning av styrstavar och/eller inpumpning av neutronabsorberande bor.

Skulle avstängningen misslyckas så kommer fissionsprocessen för vattenmodererade reaktorer iallafall att upphöra när vattnet börjar koka bort, då vattnet är nödvändigt som moderator för att bromsa upp neutronerna till en lagom hastighet för att kunna åstadkomma kärnklyvning. Om inte förr så upphör kärnklyvningsprocessen när härden börjar kollapsa, då processen kräver ett väldefinierat geometriskt arrangemang av bränsle och moderator.

Vid ett härdsmälteförlopp är det därför mycket troligt att den primära fissionssprocessen har upphört, men att kylsystemen måste ta hand om den kvarvarande resteffekt som utvecklas från det bestrålade bränslet. Omedelbart efter att klyvningsprocessen upphört är resteffekten cirka 6%, efter en timme cirka 2%, efter en dag cirka 1% och efter en vecka cirka 0,5% av full effekt, där 100% är cirka 3000 MW för en normalstor reaktor. Denna värmeutveckling är obetvinglig och måste kylas bort. Misslyckas detta stiger temperaturen tills dess att bortförsel av värme med konvektion och/eller strålning balanserar den utvecklade resteffekten.

Kända härdsmältor[redigera | redigera wikitext]

Vid Harrisburgolyckan 1979 smälte ungefär halva härden innan man lyckades återetablera kylningen. Härden stannade lyckosamt nog i reaktortanken, och tillsammans med en tät inneslutning blev konsekvenserna helt försumbara för omgivningen[1].

Vid Fukushima-olyckan 2011 skedde tre härdsmältor, en i vardera reaktor 1-3, där härdarna i varierande omfattning har smält igenom reaktortank samt också skadat inneslutningarna. 1-10% av härdinnehållet av Cesium släpptes ut till omgivningen[2] och cirka 155,000 personer evakuerades.[3]

Härdsmälta i vardagligt språk[redigera | redigera wikitext]

Ordet härdsmälta förekommer i vardagligt språk som en bild för en snabb kollaps i ett stort system, till exempel "en finansiell härdsmälta"[4]

Källor[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Säker kärnkraft? Betänkande av Reaktorsäkerhetsutredningen, SOU 1979:86. "SOU 1979:86". Regeringen, Industridepartementet. 1979. sid. 122. http://weburn.kb.se/metadata/910/SOU_7259910.htm 
  2. ^ The Fukushima Daiichi Accident. International Atomic Energy Agency. 2015-08-31. sid. Vol 1, sid 138. ISBN 9789201070159. OCLC 928130612. http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/AdditionalVolumes/P1710/Pub1710-TV1-Web.pdf. Läst 14 november 2017 
  3. ^ Assessment on the 66th day of projected external doses for populations living in the north-west fallout zone of the Fukushima Nuclear accident. IRSN - Institut de Radioprotection et de sûreté Nucléaire (Franska kärnkraftmyndighetens forskningsorganisation). 2011-05-23. sid. 28. http://www.irsn.fr/EN/newsroom/news/Documents/IRSN-Fukushima-Report-DRPH-23052011.pdf. Läst 14 november 2017 
  4. ^ ”Synonymer.se”. Sinovum Media. https://www.synonymer.se/sv-syn/h%C3%A4rdsm%C3%A4lta. Läst 14 november 2017.