Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1983. január-június (16. évfolyam, 1-25. szám)
1983-04-15 / 15. szám
JSZÚ 17 3. IV. 15. TUDOMÁNY TECHNIKA A technika történetében talán az atomenergia békés felhasználása az első olyan esemény, amelynél a felhasználásból eredő veszély lehetősége elejétől fogva ismert volt. Ennek folytán kezdettől fogva a káros hatás csökkentése és lehetőleg annak teljes kiküszöbölése volt nemcsak a kutatók és tervezők, hanem az ellenőrző és engedélyező állami szervek törekvése is. Már az első generációs atomerőműveket is olyan biztonsági berendezésekkel szerelték fel, amelyeknek köszönhetően a környezetre - még a tervezés során kötelezően vizsgált legnagyobb lehetséges üzemzavar fel- tételezése esetén is - csak minimális káros hatás mutatkozhat. Ha a klasszikus hőerőművek normális üzemének környezeti hatását hasonló módon akarnánk csökkenteni, rendkívül nagy többletberuházásokra lenne szükség. Ezeknek az égéstermékeknek a hatástalanítása azért is problematikus, mert hatalmas mennyiségekről van szó, mind a hordozóközeg, mind a káros összetevők esetében. Ha mindkét fajta erőművet környezetvédelmi szempontból azonos szintre akarnánk hozni, akkor az így termelt villamos energia költsége az atomerőmű gazdaságosabb voltát igazolná. Az atomerőművekben — ellentétben a klasszikus hőerőművekkel - a káros anyagok igen kis koncentrációban lépnek fel, viszonylag kis mennyiségű hordozóközeg kíséretében. Környezeti hatásuk azonban rendkívül káros. Normál üzemállapotban is védeni kell tőle az erőműben közvetlenül foglalkoztatott személyeket és a környezetet. Cikkemben a nálunk is üzemelő és épülő WER típusú atomerőműveknél alkalmazott megoldások és eljárások ismeretére szorítkozom. A HASADÁSI TERMÉKEK ÚTJÁBA ÁLLÍTOTT VÉDÖÖVEZETEK A közvetlen hasadási termékek és azok származékai kizárólag a cirkónium burkolatú fűtőelemekben keletkeznek. A baj ott kezdődik, amikor a reaktorban levő sok ezer fűtőelem közül egy vagy több burkolata meghibásodik. Ilyenkor az innen kidifundáló hasadási termékek létrehozzák a reaktor hűtőközegének radioaktivitását. A fű- töelemhibán kívül még számolni kell az úgynevezett másodlagos sugárzó elemek jelenlétével is, melyek tulajdonképpen a hűtőközegben jelenlevő korróziós és eróziós részecskék. Ezek a neutronsugárzás hatására aktivizálódnak. A veszély nagysága arra kötelezi a tervezőket, hogy többszörös védöövezetet létesítsenek a hasadási termékek körül. Az első védő- övezet a fűtőelemek burkolata. A következő övezetet a zárt primér hűtőkörfolyam fémfalazata képezi. Mint tudjuk, ez a körfolyam áthalad a reaktoron, a gőzgenerátorokon. a keringető szivattyúkon, majd lehűlve ismét visszajut a reaktorba. Közben a hűtőközeg felveszi a fűtőelemek esetleges hibái folytán kilépő radioaktív termékeket. Ha a második övezet hosz- szabb üzemeltetés után is zárt maradna, nem is lenne szükség további intézkedésekre. Bármilyen nagy gondossággal tervezik és kivitelezik is ezeket a berendezéseket, a gyakorlat azt mutatja, hogy bizonyos fokú hűtőközeg-veszteséggel számolni kell. Ezért van szükség a harmadik védőövezetre is, melyet az ún. üzemi helyiségek betonfala alkot. Ezeket pórusmentesen építik és a belőlük képzett, hermetikusan zárt helyiségekben helyezkednek el a primérkör főberendezései. A körfolyam üzemzavara esetén fellépő szivárgásokat elnyelik a hermetikus helységek. Az utolsó övezetet a biztonsági védőburkolat (containment) képezi, amelyben a nyomás alacsonyabb, mint a külső atmoszféráé. A negyedik övezet alkalmazását sokszor túlbiztosításként értékelik. A WER—440 típusú erőművek két változatban, biztonsági védőburkolattal és anélkül épülnek. A WER-1000 reaktorok kivétel nélkül biztonsági védőburkolattal lesznek ellátva. A REAKTOR HŰTŐKÖZEGÉNEK TISZTÍTÁSA Ha a radioaktív szennyező anyagok környezeti hatását csökkenteni akarjuk, akkor a primér- körből minél több radioaktív izotópot kell kivonni. így megakadályozhatjuk, hogy ezek egyáltalán lehetőséget nyerjenek a továbbjutásra. Ezt a feladatot a primérkör- rel párhuzamosan kapcsolt tisztítóberendezések látják el. A tisztítandó hűtőközeg lehűtés és nyomáscsökkentés után kerül először a tisztító (szűrő) majd a gáztalaní- tó berendezésbe. A szűrő berendezése általában mechanikus szűrőkből (finomsága 0,5 u.) és ioncserélő szűrökből áll. A szűrők kb. 80-90 %-os hatásfokkal dolgoznak. Ezzel meg lehetünk elégedve, hiszen a közeg úgyis visz- szakerül a reaktorba. Persze, jóval magasabb hatásfok szükséges akkor, ha valamilyen megtisztított anyagot a környezetbe akarunk kibocsátani. A tisztító szűrőberendezést a gáztalanító berendezés követi. Ennek nem kell állandóan üzemben lennie. Míg ugyanis a szűrő- berendezéseken olyan részecskék válnak le, amelyek ha a rendszerben maradnának lerakódásaik által a helyi sugárzást növelnék, a gázrészecskék esetében ez a veszély nem áll fenn. Gáztalaní- tás a reaktor normál üzemekor csak akkor ajánlatos, ha a primér- körben hűtőközeg-veszteségek lépnek fel. Ilyen veszteségek esetén nagyobb mennyiségű radioaktív gáz kerülhetne a másodikból a harmadik védőövezetbe, vagyis az üzemi helyiségekbe. Innen már csak aránytalanul nagy felkészültséggel lehetne eltávolítani, hiszen míg a második övezet hordozóközege víz, addig a harmadik övezeté levegő. Különösen nagy szükség van a primér hűtőközeg gáztalaní- tására fűtőelemek cseréje, vagy nagyobb javítási munkák előtt, mivel ilyen esetekben a zárt rendszert meg kell bontani, vagyis a reaktortartályt ki kell nyitni. A gáztalanítás után a hűtőközeg visszakerül a reaktorba. A gáztalanítóban elvont gázkeverék mennyiségileg igen kicsiny, de aktivitása számottevő. Irányadó a Kr-85 és az Xé-133 mennyisége. Ezután az elvont gáz a „késleltető berendezésekbe“ kerül, ahol elveszti radioaktivitásának jelentős részét. A külső atmoszférába az atomerőmű kéményén keresztül csak olyan gáz kerülhet, melynek radioaktivitása nem lépi túl a leadható radioaktivitás felső határát. Ezt az üzemi engedélyt kiállító hatóságok szabják meg, összhangban a nemzetközileg elfogadott normákkal. TOVÁBBI RADIOAKTÍV KÖZEGEK KEZELÉSE Mint már említettük, a primér hűtőrendszert még két további védőövezet veszi körül. Nézzük meg, mi történik ezekben az övezetekben annak elérésére, hogy minél kevesebb radioaktív anyag kerüljön ki a környezetbe. Hordozóközegként víz, levegő és szilárd anyagok jönnek számításba! Ennek megfelelően alkalmaznak víz- és levegötisztító berendezéseket. A szilárd radioaktív anyagokat zárt helyen tárolják. A környezetbe való leadás előtt feldolgozandó hulladékvíznek csupán 1 %-a származik a primér körből. A többi egyéb folyékony halmazállapotú hulladék a mosdóhelyiségekből, laboratóriumokból, dekontaminációs munkákból stb. A gyüjtötartályokon felfogott hulladékvíz feldolgozásának két fő formája a desztiláció és a szűrés. Erősebben radioaktív hulladékvizek feldolgozására (10 2Ci/m3 felett) csak desztilláció alkalmas. Amennyiben a feldolgozandó közeg esetleg illanó radioaktív anyagokat is tartalmaz (pl. jód), akkor sorba kapcsolt ioncserélő végzi el az utolsó simításokat. Az elérendő tisztasági fok attól függ, hogy mennyi radioaktív anyag kibocsátását engedélyezik az üzemi engedély kiadásakor. A hazai gyakorlat szerint ez az érték 0,1-5 Ci/év. Ha azonban arra kényszerül az energiaipar, hogy erőmüveket állóvizü csatornák mellé, vagy teljes légkondenzációra tervezzenek, akkor a fajlagos radioaktivitásnak a leadott vízben el kell érnie az ún. ivóvízminőséget. A második közeg a levegő, amely radioaktív anyagokat hordozhat. Ez a radioaktivitás a hűtőközeg veszteségeiből keletkezik, de vannak egyéb forrásai is; pl. a javítási vagy karbantartási munkák során szükségszerűen keletkező por, a kiégett fűtőelem-tárolómedencéből kilépő részecskék stb. Megfigyelt jelenség, hogy nedves, hideg felületek nem adnak le jelentős mennyiségben radioaktív részecskéket. Amint azonban a felület megszárad (pl. léghuzat következtében) azonnal a levegő radioaktivitásának növekedése észlelhető. Vizsgáljuk most meg a harmadik övezet, az üzemi helyiségek légkörét. Nagy hőmérsékletük miatt az esetleges hűtőközeg-veszteségek nagyrészt azonnal elpárolognak és bekerülnek a helyiségek levegőjébe. Ezért is légcserét biztosító légtechnikai berendezéseket alkalmaznak. Ezek hűtik és megszűrik a levegőt, s így megakadályozzák a radioaktivitás akkumulációját. A kezelőhelyiségek - negyedik védelmi körzet - normális üzemben mindig megközelíthetők. Itt arra kell vigyázni, hogy a nyomás- különbség az üzemi helyiségekhez képest pozitív legyen. Ezekben a helyiségekben is alkalmaznak berendezéseket, melyek főleg a levegő megfelelő hőmérsékletét biztosítják, de mellékáramok szűrését is elvégzik, különösen ha a fűtöelemtárolóban esetleg hibás fűtőelemeket tárolnak, vagy nagyobb javítási munkák vannak folyamatban. A vízen és a levegőn kívül még egy fajta radioaktivitást hordozó közeg fordul elő. Ez az ún. szilárd anyagok radioaktivitása. Ilyenek a különböző már nem felhasználható, javítások alkalmával kicserélt gépalkatrészek. Ebbe a csoportba sorolhatók még a desztilláló berendezések koncentrált maradékai is, az elhasznált szűrök és ioncserélő gyanták. Ezeknek a feldolgozásánál a fő cél, hogy minél kisebb térfogatra lehessen besűríteni őket és hogy lehetőleg légmentesen és vízhatlanul legyenek tárolhatók. A jelenleg általánosan használatos eljárás a radioaktív anyagok bebetonozása különböző fémtartályokba, vagy bitomene- mulzióval való rögzítése. A felvázolt elővigyázatossági intézkedések eredményeként elmondhatjuk, hogy egy ilyen biztonsági megoldásokkal épült atomerőmű kihatása a környezetre elhanyagolhatóan kicsiny. A szel- lözőkéményen keresztül leadott és a levegőben hordozott radioaktivitás hatása kb. 0,1 mrem/év számított radioaktív dózissal terheli a környezetet. A tulajdonképpeni valóságos vagy mért értékek még erősen a számított értékek alatt vannak, gyakorlatilag nem kimutathatók. KOVÁCS ZOLTÁN Az atomerőművek és a környezetvédelem • WER típusú reaktor primér berendezésének vázlata 1 — biztonsági védőburkolat, 2 - reaktortartály, 3 - keringető föszivattyú, 4 — térfogatkompenzátor, 5 — gőzfejlesztő, 6 - üzemanyagelem tárolóedény. 7 - nyomáscsökkentő állomás, 8 - hűtőközeg tisztísát, 9 - hűtőközeg gáztalani- tás, 10 - nagynyomású szivattyú, 11 - bórsav adagolás (a reaktor szabályozásának eszköze), 12 - iontalanitott folyadék, 13 - hűtőközeg előkészítés, 14 - távozógáz kezelóberendezés, 15 - gázkörfolyamat szabályozás, 16 - kémény * f A bútorgyártásban a műveletek 50 százalékát a csiszolás képezi. A csiszolószalagok műszaki színvonala tehát jelentősen hat a minőségen kívül a bútorgyártás hatékonyságára is. Éppen ezért a Bratislavai Faipari Kutatóintézetben ágazati feladatként foglalkoznak a facsiszolás tökéletesítésével. E program keretében a csiszolószalagok kipróbálására laboratóriumot rendeztek be, amelyben megvizsgálhatják az új típusú ragasztókat, a csiszolószemcséket, a papírt, a textilanyagot stb. Előreláthatólag 1985-ben végeznek e feladattal, melynek végeredményeként lényegesen nagyobb élettartamú és jobb paraméterű csiszolószalag születik, s ezzel deviza- megtakarítást is elérnek. A felvételen Ján Vavrovic mérnök (balról) és Milan Klimek mérnök a laboratóriumi berendezés működését ellenőrzi. (Felvétel: CSTK - Peter Simoncík) Érdekességek, újdonságok NAPENERGIÁVAL ELŐÁLLÍTOTT HIDROGÉN A kaliforniai Lawrence Berkeley laboratóriumban sikerült olyan fotokémiai cellát készíteni, amely közönséges fénnyel hidrogént állít elő vízből. A fotoelektromos hidrogén-előállításra eddig kipróbált szerkezetek ibolyántúli fénnyel működtek, ami csak kis részét teszi ki a napsugárzásnak. Az újfajta cella a napfény egész spektrumát hasznosítja, jóllehet az átalakítás hatásfoka még nagyon kicsiny: csupán 0,05 százalék. A nap- energiás vízbontásnak fényes jövőt jósolnak a vegyészek és energetikusok: a kifogyhatatlan hidrogén megoldhatná az emberiség energiagondjait a kőolajkészletek kifogyása utáni időkben. Eddig azonban minden kísérletet meghiúsított a megfelelő katalizátor hiánya. Az újfajta fotokémiai cellában vas- oxiddal szennyezett szilícium- és magnéziumatomok alkotják az alapot. Ha az elektródod körül nátriumszulfát- vagy nátriumhidroxid oldatot áramoltatnak, fényhatásra hidrogén szabadul fel. A kísérleteket folytatják. ENERGIASZÁLLÍTÓ ELEKTRONNYALÁBOK A Szovjet Tudományos Akadémia magfizikai és nagy hőmérsékletű fizikai intézeteinek kutatói annak lehetőségeit vizsgálják, hogy felhasználhatnának-e a jövőben a nagy feszültségű távvezetékek helyett elektronnyalábokat az energia szállítására. Ezzel párhuzamosan tanulmányozzák a szupravezető és gázszigetelt távvezetékek gyakorlati megvalósításának lehetőségeit is. A magas oszlopokra szerelt távvezetékek lassan lehetőségeik határához közelednek. Először is feszültségüket 500 kilovoltról 750 kilovoltra növelték. Később 1150 kilovoltos távvezetéket is építettek, legújabban pedig már másfél millió voltos egyenáramú távvezetéket is terveznek. Az elektronnyalábos rendszer megoldaná az energiaátvitelt, de megvalósítása csak a távolabbi jövő lehetősége. REZGÉSNYELŐ ÖTVÖZETEK Különböző fémek vibrálásmentes és ezzel zajelnyelö ötvözeteit dolgozták ki a Szovjet Tudományos Akadémia Bajkovról elnevezett metallurgiai intézetében. Kísérletekkel megállapították, hogy a magnézium, mangán és titán alapú ötvözetek különösen alkalmasak a rezgésmentes gépelemek, berendezések előállítására. Abból indultak ki, hogy a zajt anyagrezgés okozza. Újfajta ötvözeteik valósággal visszafordítják a gépekben, berendezésekben alkalmazott fémek rezonancia-rezgéseit. Ennek következtében a rezgések lecsillapodnak, többé nem kelt zajt az anyag. A rezgés- nyelő ötvözetek a felére-harmadá- ra csökkenthetik a hagyományos anyagok rezonancia-rezgéseit, (d) <4
