Þurrgerðarspennir af flokki 1E fyrir kjarnorkuver

1. Hvað er þurrspennir af flokki 1E?

Í fyrsta lagi er nauðsynlegt að skilja kjarnahugtakið „1. flokks E“.

Flokkur 1E: Þetta er öryggisflokkun sem er fengin úr hönnunarstöðlum kjarnorkuvera (t.d. IEEE Std 323 í Bandaríkjunum eða GB/T 12727 í Kína). Hún vísar til rafbúnaðar og kerfa sem eru nauðsynleg til að framkvæma lykilöryggishlutverk, svo sem neyðarstöðvun kjarnaofna, einangrun innilokunar, kælingu kjarnaofns og forvarna gegn losun geislavirkra efna.

Þurrspennir: Spennubreytir þar sem vafningar eru ekki dýftar í einangrandi olíu heldur verndaðar með föstu einangrunarefni (t.d. epoxy plastefni).

Þess vegna er þurrspennubreytir af flokki 1E skilgreindur sem: Þurrspennubreytir sem er sérstaklega hannaður til að veita afl til öryggiskerfa (1E) í kjarnorkuveri. Hann verður að geta starfað áreiðanlega og samfellt við eðlilegar aðstæður, slysaaðstæður (t.d. jarðskjálfti, LOCA - Loss of Coolant Accident) og umhverfi eftir slys í tiltekinn tíma.

Einfaldlega sagt er það ein af „líflínuorkugjöfunum“ fyrir öryggiskerfi kjarnorkuvera.

1. Af hverju verða kjarnorkuver að nota spennubreyta af flokki 1E?

Öryggi kjarnorkuvera er í forgangi. Hlutverk spennubreyta af flokki 1E er að veita stöðuga og áreiðanlega orku til mikilvægs öryggisbúnaðar við erfiðustu aðstæður, þar á meðal:

Öryggistengd dreifikerfi

Rofabúnaður fyrir neyðardísilrafstöðvar

Stjórn- og verndarkerfi kjarnaofna

Mótorar fyrir dælur í neyðarkælikerfi (ECCS)

Eftirlitskerfi eftir slys

Loftræstingar- og einangrunarkerfi fyrir innilokun

Rafmagnsleysi í þessum kerfum gæti leitt til hörmulegra afleiðinga. Því eru spennubreytar af flokki 1E mikilvægur þáttur í varnaráætlun kjarnorkuversins.

1. Kjarnakröfur og lykiltækni fyrir þurrspennubreyta af flokki 1E

Flokkur 1E spennubreytar eru mjög ólíkir hefðbundnum iðnaðar- eða viðskiptaþurrspennubreytum. Helstu kröfur þeirra birtast á eftirfarandi sviðum:

1. Fullkomin áreiðanleiki og umhverfisvottun (K1, K2, K3 búnaður)

Kjarnorkuver flokka búnað í flokki 1E eftir því hversu alvarlegar umhverfisaðstæður þær verða að þola. Spennubreytar falla í samsvarandi flokka:

K1 flokkur: Uppsettur inni í afgirtu rými. Verður að þola eðlilegar aðstæður, jarðskjálfta (OBE/SSE), og hátt hitastig, háþrýsting, mikinn raka og efnaúða sem stafar af slysi vegna kælivökvataps (LOCA), og verður að vera áfram starfhæfur eftir slysið. Þetta er strangasti flokkurinn.

K2 flokkur: Sett upp innan í afmörkunarsvæðinu en aðeins krafist til að þola eðlilegar aðstæður og jarðskjálfta, að undanskildum LOCA umhverfi.

K3 flokkur: Uppsett utan afmörkunarsvæðisins en hluti af öryggiskerfinu, þarf að þola eðlilegar aðstæður og jarðskjálfta.

Samsvarandi lykiltækni:

Sérstakt einangrunarkerfi: Notar hágæða, logavarnarefni, rakaþolin og geislunarþolin einangrunarefni (t.d. úrvals epoxy plastefni). Háþróaðar steypu-/gegndreypingaraðferðir (t.d. þunn einangrunartækni, lofttæmisþrýstingsgegndreyping) eru notaðar til að tryggja þétta einangrunarbyggingu án holrúma og afar lága hlutaútblástursstig.

Frábær logavörn (F1 flokkur): Efni eru sjálfslökkvandi og viðhalda ekki bruna, jafnvel þegar þau verða fyrir opnum loga, sem kemur í veg fyrir útbreiðslu elds.

Sterkur vélrænn styrkur: Öll spennubreytirinn (þar með taldar vafningar, rammar o.s.frv.) verður að standast örugga jarðskjálftastöðvun (SSE) án þess að skemmast, sem tryggir virkniheilleika. Þetta verður að staðfesta með nákvæmri endanlegþáttagreiningu (FEA) og ströngum jarðskjálftaprófunum.

2. Ströng gæðaeftirlit og vottun

Gæðatryggingaráætlun fyrir kjarnorkuiðnað: Allur líftími framleiðsluferilsins — frá hönnun, efnisöflun, framleiðslu, prófunum til afhendingar — verður að fylgja gæðatryggingaráætlun fyrir kjarnorkuiðnað (venjulega byggt á HAF 003 eða 10 CFR 50 viðauka B), sem tryggir fulla stjórn á ferlinu og rekjanleika.

Hæfni og vottun: Spennubreytirinn verður að standast gerðarprófanir og jarðskjálftaprófanir sem framkvæmdar eru af stofnun sem viðurkennd er af innlendum eftirlitsstofnunum með kjarnorkuöryggi (t.d. NNSA í Kína) til að sýna fram á að hann uppfylli kröfur í flokki 1E. Þetta er „leyfi“ hans til að koma inn á markaðinn.

3. Sérstök afköstahönnun og prófanir

Geislunarþol: Sérstaklega fyrir spennubreyta í K1 flokki verður að meta einangrunarefni og burðarvirki til að tryggja að engin veruleg skerðing á afköstum sé við væntanlegan geislunarskammt á líftíma þeirra.

Ítarlegar reglubundnar og gerðarprófanir: Auk staðlaðra prófana (hlutfall, viðnám, álagstap/óhleðsla, rafsvörun, hljóðstig o.s.frv.) eru sérstakar prófanir nauðsynlegar, svo sem:

Mæling á hlutaútblæstri: Kröfur eru einstaklega strangar og þurfa yfirleitt gildi undir 5-10°C til að tryggja langtímaáreiðanleika einangrunar.

Prófanir á höggspennu (eldingar og rofa).