روانکارهای مورد استفاده در نیروگاههای هسته ای

نیروگاه اتمی بررسی شده در این مقاله دارای ۲ رآکتور است که ضخامت جداره فولادی هریک۲۰ سانتیمتر، قطر۴/۸ و ارتفاع آنها۱۲/۸ متر است. این راکتورها درون سیلوهایی به ارتفاع۵۸ متر از بتون مسلح به قطر۱/۸ متر قرار دارند. در درون رآکتور، میله های سرامیکی به قطر تقریبی۱/۷ سانتیمتر که سوخت هسته ای درون آن است قرار دارد. این سرامیک ها به وسیله آلیاژهای مخصوص فلزی پوشش داده شده و به صورت مجموعه ای مورد استفاده قرار می گیرد. آبی که درون این رآکتور بنام آب اولیه در گردش است بیش از۳۲۰ درجه سانتیگراد گرم می شودو برای جلوگیری از جوشش، آن را تحت فشار بسیار زیاد قرار می دهند. آب گرم شده در رآکتور، به یک مبدل منتقل می شود و با آب دوم تبادل حرارت می کند. ضخامت جداره لوله های تبادل حرارت در این مبدل در حدود۱۲ سانتیمتر است. در این مرحله آب موجود در مبدل تبدیل به بخار سوپر هیت شده و برای به گردش در آوردن توربین مولد برق مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به ضخامت لوله های موجود در این مبدل، امکان تبادل مواد رادیواکتیو در آب گرم شده در مرحله اول با آب گرم شده در مرحله دوم وجود نداشته و در نتیجه این مواد به سایر نقاط سرایت نمی کند. بخار مصرف شده در توربین های مولد برق به وسیله آب سردی که از دریاچه نزدیک به آن تامین می شود به مایع تبدیل و برای مصرف مجدد به سیستم باز می گردد. آب مرحله سوم که از دریاچه گرفته شده بود پس از سرد کردن بخار خارج شده از توربین مولد برق، گرم شده و به دریاچه باز می گردد. در مجموع می توان گفت سه سیستم آب در این نیروگاه هسته ای وجود دارد.

در سال۱۹۴۲، گروهی به سرپرستی »انریکو فرمی« فیزیکدان ایتالیایی در شهر شیکاگو توانست نخستین راکتور شکاف هسته ای کنترل شده با سوخت اورانیوم را بسازد. این فناوری امروزه بیش از۱۷ درصد برق مصرفی دنیا را تامین می کند. گفتنی است که انرژی بدست آمده از یک کیلوگرم اورانیوم۲۳۵ ، معادل۵/۵ میلیون برابر انرژی حاصل از سوختن یک کیلوگرم زغال سنگ است.

در ایالات متحده نیروگاه های هسته ای تامین کننده انرژی برق به عنوان دومین منبع تامین الکتریسته به شمار می روند. در سال۲۰۰۴ ،۷۸۸/۶ میلیارد کیلو وات ساعت برق توسط۱۰۳ نیروگاه هسته ای تولید شد که این میزان در حدود۲۰ درصد مصرف مورد نیاز انرژی برق بود. بیشترین میزان تولید برق در نیروگاههای سوخت فسیلی (زغال سنگ) معادل۵۲ درصد، در نیروگاههای گاز طبیعی معادل۱۶ درصد، در نیروگاههای هیدروالکتریک و نیروگاههای باد و خورشید مجموعاً۱۱ درصد بوده است.

یکی از مزیت های عمده نیروگاههای اتمی در مقایسه با نیروگاههای فسیلی عدم انتشار گازهای زیان آور در هوا است و از همین رو به آن منبع سوخت تمیز می گویند. تنها نگرانی برای استفاده از این نیروگاهها احتمال نشت مواد رادیواکتیو بر اثر بروز حوادث به محیط زیست است که با کاربرد روشهای مدرن، کنترل دقیق علمیات و رعایت موارد ایمنی، کاملاً قابل جلوگیری است.اما در صورتی که موارد ایمنی و کنترل دقیق عملیات رعایت نشود این مسئله می تواند مشکل ساز باشد. برای مثال در سال۱۹۸۶ در نیروگاه چرنویل به علت بروز حادثه و آتش سوزی، میزان تشعشعات رادیواکتیو متصاعد از آن، بیش از۱۰۰ برابر انفجارهای دو بمب اتمی پرتاب شده بر روی شهرهای هیروشیما و ناکازاکی بوده است. این موضوع اهمیت بسیار زیاد کنترل دقیق عملیات و رعایت موارد ایمنی را نشان می دهد. البته بنا به گزارش کارشناسان احتمال بروز چنین حادثه ای با کاربرد روشهای نوین امکان پذیر نیست و در صورت رعایت تمامی موارد ایمنی و عملیاتی نیروگاههای هسته ای مانند سایر نیروگاههای برق است.

با توجه به این مقدمه کوتاه به بررسی روانکارهای مورد مصرف در این نیروگاهها می پردازیم.

روانکارهای نیروگاههای هسته ای

تا کنون تعداد اندکی روانکار، مخصوص نیروگاههای هسته ای ساخته شده است که در مجموع مقدار بسیار کمی از آنها در ناحیه رآکتورها به مصرف می رسد. دراین قسمت حرکات مکانیکی بسیار محدودی در مقایسه با سایر نیروگاههای تولید برق وجود دارد. تاثیر تشعشعات بسیار زیاد مواد رادیواکتیویته بر روی کیفیت روانکارها بسیار کم است. نیروگاه مورد مثال ما از یک روانکار که دارای گواهینامه کیفیت ممتاز است، برای بخش تزریق ایمن تجهیزات (SIE) استفاده می کند. روانکار اکسان ترستیک۴۶ (Exoon- Terrestic 46) برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته است. آزمایش کیفیت این روانکار برای تولید کننده و مصرف کننده بسیار پرهزینه است ولی برای استفاده در دستگاههای سیستم ایمنی بخش رآکتورها ضروری بوده و می بایست انجام شود.

زمانی که از توقف سریع نیروگاه در زمانهای اضطراری سخن به میان

می آید می بایست از کارکرد تمامی تجهیزات آن مطمئن بود. این تجهیزات ماهیانه برای اطمینان از عملکرد، مورد آزمایش مکرر قرار می گیرند. موارد ایمنی یکی پس از دیگری برای اطمینان از عدم نشت مواد رادیواکتیو به خارج تدوین و اجرا می شود. برای مثال می بایستی مطمئن بود که همیشه نیروگاه دارای برق برای توقف خود در زمانی است که شبکه اصلی برق سراسری دارای مشکلاتی شود. حتی اگر این سیستم نیز عمل نکند، نیروگاه دارای چهار مولد برق بسیار نیرومند است که هر کدام از آنها می توانند یک کشتی غول پیکر را به حرکت درآورد. دو دستگاه از این ژنراتورها که با موتور۱۲ سیلندر به گردش در می آیند می توانند کل نیازهای برق نیروگاه را تامین کنند. تاسیسات این قسمت به گونه ای ساخته شده است که از آسیب عوامل طبیعی مانند توفان ، سیل و زلزله در امان باشند. موارد ایمنی بسیار زیادی نیز برای اطمینان از عدم آسیب رسانی به افراد و محافظت از آنها چه در داخل و یا خارج از نیروگاه در نظر گرفته شده است و علیرغم اطمینان کامل از ایمنی نیروگاه، تجهیزات و نیروی کافی به صورت آماده باش برای موارد اضطراری آماده است. ایمنی نیروگاهها در سطح بسیار بالایی قرار دارد و در آن تمامی عواملی که می توانند توسط خطای انسانی منجر به حادثه شوند، پیش بینی و برای مقابله با آنها راهکارهای مناسبی تدوین شده است. ورود و خروج افراد چه به صورت بازدید کننده و یا شاغل، دارای کنترل های بسیار دقیقی بوده و افراد تنها می توانند در

قسمت های مربوط به خود تردد کنند و مراجعه به سایر قسمتها منوط به اخذ اجازه ویژه و حتی به همراهی نیروهای انتظامات صورت می گیرد. برای کاهش خطاهای انسانی و اطمینان از سلامت روحی و جسمی کارکنان در قسمت های بسیار مهم، آزمایش های متعددی توسط تیم های مجرب پزشکی و روانشناسی انجام می شود.

هزاران قطعه متحرک

با توجه به اهمیت موارد ایمنی در این نیروگاهها، تعجب آور نیست که کارکنان بخش عملیات و تعمیرات حساسیت و دقت فوق العاده ای برای مصرف روانکارها داشته باشند. نیروگاه مورد مطالعه تقریباً دارای یک هزار و۷۰۰ قطعه متحرک بوده که سالیانه در حدود۵ هزار و۷۰۰ لیتر از انواع روانکارها در آن مورد استفاده قرار می گیرد. این مقدار مصرف شامل نیروگاه برق دوقلوی۹۲۱ مگا واتی نیست. این نیروگاهها هر۱۸ ماه از۳۸ هزار لیتر روغن توربین استفاده می کنند. روغن توربین مصرفی از

نوع Chevron GTS 32 بوده و به صورت بالک در مخازنی به ظرفیت۶۱ هزار لیتر نگهداری می شود. در این نیروگاه از۱۸ نوع روغن و۱۹ نوع گریس برای روانکاری قسمت های مختلف استفاده

می شود. این روانکارها با ثبت اطلاعات کامل شامل مشخصات، نوع و مکان مصرف در انبارهای مخصوص به منظور جلوگیری از هر گونه اشتباه، نگهداری می شود. تمامی روانکارهای دریافتی قبل از ذخیره سازی مورد آزمایش کامل کیفیت قرار می گیرند و سپس از فیلترهای۳ میکرونی به منظور جداسازی ذرات ریزی که ممکن است به ماشین آلات آسیب برسانند، عبور داده می شوند. قبل از استفاده از هر روانکار، مسئول مربوطه می بایستی دستور العمل چگونگی استفاده از این روانکارها را خوانده و تمامی عملیات تعویض و یا روانکاری انجام شده را در کتابچه مخصوص یادداشت کند. هر روانکار در مکان مخصوص نگهداری می شود و کلید قفسه آن متصل به کتابچه راهنمای آن است. این روش برای جلوگیری از خطاهای انسانی تدوین شده است و یکی دیگر از موارد حفظ ایمنی نیروگاهها محسوب می شود. برای کنترل کیفیت روانکارهای مصرفی در نیروگاه، یک گروه متخصص از روغن و گریس های به کار گرفته شده در تمامی دستگاهها به صورت ماهیانه نمونه برداری کرده و آنها را به آزمایشگاههای خارج از نیروگاه برای تعیین تمامی مشخصات کیفی مانند میزان فلزات خورده شده، مقدار ادتیو، سطح اسیدی و یا هر نوع اطلاعات دیگر که می تواند علایم هشدار دهنده ای برای خرابی دستگاهها یا روانکارهای مصرفی باشد ارسال می کند. همان گونه که اطمینان از ایمنی تجهیزات این نیروگاه برای تمامی قسمتها از اهمیت بالایی برخوردار است، این پدیده برای انتخاب و کاربرد روانکارها نیز وجود دارد. کنترل بسیار دقیق عملیات برای جلوگیری از بروز حوادث در تمامی سطوح و دقت در انتخاب و کاربرد روانکارهای مناسب بسیار با اهمیت بوده و در صورت تحقق آن می توان با اطمینان کامل از یک نیروگاه هسته ای برای تولید برق استفاده کرد.