Poder nuclear

Líquidos de sumidouros, coletores de vazamentos radioativos, o Sistema de Resfriamento do Reactor (RCS) e sistemas aliados são coletados, armazenados e processados. Os resíduos inativos são descartados ou reutilizados; os resíduos ativos são coletados para processamento. Os líquidos radioativos podem fornecer maquiagem para o RCS, o ECCS e o pool de armazenamento de combustível gasto. Desafio Os resíduos líquidos são coletados e armazenados em grandes tanques de paredes simples e duplas projetados para atender aos níveis de radioatividade. Os tanques são monitorados quanto aos níveis de atividade e seus conteúdos são processados, liberados ou reutilizados. Instrumentos de nível de tanques, freqüentemente de projeto redundante, indicam níveis de estoque e protegem contra o enchimento excessivo ou o enchimento insuficiente que cavitam as bombas. Prevenção do enchimento excessivo do tanque.

As torres de resfriamento de sistema aberto rejeitam o calor residual do ciclo de vapor expondo a água de resfriamento diretamente à atmosfera. A maior parte do calor removido é devida à evaporação e a água resfriada remanescente cai em uma bacia de coleta. Aplicações de controle de nível incluem um interruptor de alto nível para evitar condições de transbordamento na bacia da torre de resfriamento. Em um sistema de resfriamento de passagem única, a estrutura de entrada de água é geralmente uma bomba de poço úmido vertical que requer alta e baixa detecção de nível e possível controle da bomba. Desafio Os níveis de alimentação da água e da bacia da torre de resfriamento exigem detecção e controle de nível. Em climas frios, um interruptor de nível pode trabalhar em conjunto com um aquecedor de resistência para proteger a água parada na bacia da torre de resfriamento contra o congelamento.

Uma planta tem muitos reservatórios de drenagem de baixa altitude conhecidos como sumps. Pequenos reservatórios incluem compartimentos de bombas e bacias de ruptura de tanques que contêm vazamentos. O grande poço de contenção do reator é um reservatório essencial do ECCS, cuja função é circular continuamente o refrigerante através do reator, uma vez que todos os tanques de armazenamento de refrigerante estão esgotados. Desafio Pequenos reservatórios são monitorados quanto à detecção de vazamentos com interruptores de nível simples, operados por flutuador, projetados para a montagem de suportes em covas ou canais no nível do piso. Esses switches detectam vazamentos ou derramamentos de bombas, válvulas, vasos e tubulações. Os níveis do grande reservatório de contenção, ou do reservatório ECCS, são monitorados durante a fase de recirculação da remoção de calor residual quando o sistema primário de refrigerante do reator está inoperante.

O líquido arrefecedor primário que circula em um PWR é aquecido sob pressões extremamente altas para evitar a ebulição. O líquido arrefecedor aquecido entra em duas ou mais caldeiras chamadas Geradores de Vapor (SG) e ferve o líquido arrefecedor de circuito secundário em um processo de transferência de calor realizado sem misturar os fluidos juntos. O líquido arrefecedor transforma-se em vapor, que aciona o gerador de turbina. Desafio Trinta por cento dos desligamentos de emergência do PWR são atribuíveis a problemas de controle no nível de SG. Os controles equilibram a água de alimentação ao fluxo de vapor sob todas as condições operacionais. Altos níveis altos podem desarmar a turbina. Níveis anormalmente baixos podem ativar a água de alimentação de emergência ou o desligamento de um reator. A precisão da medição é desafiada pelos efeitos térmicos reversos conhecidos como “encolher e dilatar” e por efeitos de pressão estática.

A torre de resfriamento hiperbólica que libera nuvens de vapor de água é a imagem icônica da energia nuclear. A água quente do condensador é bombeada para a torre de resfriamento natural, distribuída para remover calor residual para a atmosfera ambiente por evaporação e coletada em uma bacia antes de ser reciclada de volta ao condensador. Desafio A estrutura de admissão da torre de resfriamento, normalmente uma fossa úmida vertical, requer detecção de nível e controle da bomba. Os controles de nível de bacia hidrográfica mantêm o nível através da adição de água de reposição e são frequentemente configurados com alarmes de nível alto e baixo.

Um terço da carga total de combustível de um reator é removido do núcleo a cada 12 a 18 meses e substituído por combustível novo. Hastes de combustível gasto geram calor intenso e alta radiação e são armazenadas debaixo d’água em piscinas com profundidades de 20 a 40 pés. A água resfria o combustível e fornece proteção contra radiação. O combustível irradiado é posteriormente enviado para reprocessamento ou armazenamento em barris secos. Desafio Sem arrefecimento, a água da piscina de combustível gasto irá aquecer e ferver. Conjuntos de combustível expostos irão superaquecer, derreter ou entrar em combustão. O nível da piscina é rigidamente controlado e a água é continuamente resfriada por recirculação para trocadores de calor e depois de volta para a piscina para retomar o resfriamento. Alarmes de nível alto e baixo, bem como indicação de nível contínuo redundante são normalmente necessários. Consult factory for Nuclear Qualified instruments and specific model codes.

O Sistema Central de Resfriamento de Emergência (ECCS) fornece água de resfriamento ao reator durante uma interrupção do sistema de resfriamento normal do reator. Mais de 250.000 galões de água de reposição de emergência são retirados de tanques de armazenamento de água de reabastecimento (RWST) durante a fase de injeção e de um reservatório de contenção durante a segunda fase de recirculação. Desafio O controle de nível dos tanques de armazenamento de água de reabastecimento é essencial para operações de resfriamento de emergência. Níveis baixos nesses tanques podem desencadear a atuação de bombas que trazem refrigerante adicional de acumuladores, desaeradores, tanques de água desmineralizados e tanques de condensado tratados. O ECCS pode ser acionado por uma indicação de perda de pressão do refrigerante ou por baixo nível de refrigerante do reator. Consult factory for Nuclear Qualified instruments and specific model codes.

Um SCRAM é um desligamento rápido de um reator nuclear pelo qual as hastes de controle são inseridas entre as hastes de combustível no núcleo do reator para descontinuar a reação de fissão. O SCRAM é acionado manualmente por um operador ou automaticamente quando os parâmetros são excedidos. Quando as barras de controle são inseridas, o refrigerante radioativo é deslocado pelas hastes e encaminhado para um tanque de armazenamento. Este refrigerante “quente” é posteriormente processado e encaminhado de volta para o sistema de recirculação. Desafio A instrumentação de nível no tanque de descarga é um importante controle no RPS (Reactor Protection System). Os controles de nível devem ser aprovados para o serviço radioativo em um ambiente de vapor. Interruptores de boia convencionais são freqüentemente especificados, pois atendem a esses requisitos com alta confiabilidade. Consult factory for Nuclear Qualified instruments and specific model codes.