Egy nukleáris reaktormag összeomlást akkor jelentkezik, amikor a nukleáris fűtőanyag rudak egy nukleáris reaktorban , amelyek tartalmaznak urán vagy plutónium, mint valamint erősen radioaktív hasadási termékek , kezdenek túlmelegedését és ezután olvadékban. Különösen akkor fordul elő, amikor a reaktor leáll a megfelelő lehűléssel. Súlyos nukleáris balesetnek számít , annak valószínűsége miatt, hogy a hasadóanyagok sok erősen radioaktív radioizotóp kibocsátásával szennyezhetik a környezetet , miután áthaladtak aelszigetelő burkolat .
A polgári és a katonai atomreaktorokban már számos magolvadás történt (lásd a nukleáris balesetek felsorolását ). Nagyon súlyos károsodás jellemezte őket az atomreaktorban, és a legsúlyosabb esetek (radioaktív kibocsátások a környezetbe) miatt a civil lakosságot ki kellett evakuálni a környezetből. A legtöbb esetben ezután a reaktor végleges leállítását, majd a teljes leszerelését kellett befejezni.
A nukleáris üzemanyag- rúd megolvad, amikor a hőmérséklet eléri az olvadáspontját . A csernobili katasztrófa során ez a hőmérséklet-emelkedés szinte azonnali volt; más esetekben ez több órát is igénybe vehet, különösen a Three Mile Island nukleáris baleset során .
A magolvadék a neutronhasadásos láncreakció befejezése után következhet be, mivel a termikus tehetetlenség , a hulladékhő (a rövid élettartamú hasadási termékek bomlásához kapcsolódik) vagy a tűzből származó hő tovább melegítheti az üzemanyagot még a reaktor leállítása után .
A nukleáris reaktorokban a magban lévő üzemanyag-rudak megolvadhatnak a következő okok miatt:
A vészhelyzeti áramellátási rendszerek meghibásodása a mag leolvadásához is vezethet. Az Egyesült Államok Nukleáris Biztonsági Hatóságának (NRC) jelentéséből kiderül, hogy a magolvadási forgatókönyvek 50% -a áramkimaradásból származik az erőműben.
A hasadási reakciók leállítása után egy atomreaktor még mindig felszabadítja névleges hőteljesítményének körülbelül 7% -át, ez a maradékteljesítmény logaritmikusan csökken.
Így közel áll:
Maradékhőjüket - ebben az esetben - általában hűtés útján távolítják el, köszönhetően a kiegészítő áramköröknek, amelyekben a víz a hűtőfolyadék, és amelyek szivattyúinak és vezérlő rendszereinek áramot kell biztosítaniuk. A fukusimai nukleáris baleset esetén úgy tűnik, hogy a vészhelyzeti rendszereket a földrengés súlyosan megrongálta és / vagy a későbbi szökőár elárasztotta . A vészgenerátorok egy órával később hirtelen leálltak.
A reaktort már nem lehet hűteni, és a víz térfogata csökken, ami a reaktor magjának megolvadásához vezethet. Az üzemanyag olvadáspontja körülbelül 2800 ° C, míg a cirkónium alapburkolat 830 ° C körüli értékre romlik, majd vízzel oxidáló reakcióval 1200 ° C körüli értékre szakad . A burkolat 1600 ° C körül olvad , a hőmérséklet néhány perc alatt eléri a leállított reaktor magját, ha az részben ki van zárva a vízből.
Egy robbanás szétszórhatja a mag nagyon erős radioaktivitását viszonylag nagy (egy kilométer nagyságú) távolságokon, és tönkreteheti az üzem vezérlő eszközeit.
Ezért előnyösnek tartják az ilyen típusú balesetek során a kamrában felgyülemlett gőz és hidrogén távozását, még akkor is, ha ez azt jelenti, hogy a külső radioaktív szennyeződést okoz, amely általában korlátozott, ha az üzemanyag-csöveket használták. . Hasonlóképpen, a maghűtést prioritásnak tekintik, még akkor is, ha ez azt jelenti, hogy alacsony radioaktivitás hagyja el a zárt teret (szétterítő medencék vannak kialakítva ennek a potenciálisan szennyezett hűtővíznek a visszatartására). Ez a megközelítés egy „ leromlott üzemmódot ” hoz létre, ahol a radioaktivitás nagy része a konténer korlátok között marad.
Miután eltávolították a reaktor magjából, a kiégett fűtőelemeket, amelyek tovább adják a hőt, egy dezaktiváló medencében tárolják , amelynek vize mind hűtésre, mind gátat képez ("folyadékárnyékolás"). Az általuk kibocsátott sugárzásnak. Az uszoda szintjét folyamatosan ellenőrizni kell, és hőmérséklete nem haladhatja meg a 25 ° C-ot , ami állandó hűtést igényel. Minden 12 méter mély medence radioaktív anyagokat képes befogadni 4 m magasságban. A fukusimai Daiichi telephelyen a TEPCO szerint több radioaktív anyag volt az uszodákban, mint a reaktorokban. A baleset idején 11125 kiégett fűtőelem-egység volt benne (a hat reaktor magjában lévő radioaktív termékek mennyiségének csaknem négyszerese). A reaktor medence n o 4 (amelyet leállt karbantartás) 1331 részében foglalt szerelvények, amikor ki vannak téve a levegő.
Használt üzemanyag-tároló medence hűtésére szolgáló vízellátás hiányában a medence tartalma elpárolog ( 0,4 liter másodpercenként és megawattonként), és a forrás utána felmelegedést, majd lehűlést okoz . . Ezenkívül a tároló medencék a reaktorok ellenálló tartályán kívül helyezkednek el (normál helyzetben dinamikusan vannak bezárva), és így könnyebben ki vannak téve a légkörnek.
Ez a helyzet potenciálisan nagyon súlyos: ha az uszoda vize elpárolog (ami néhány napos rendellenes működés után következhet be), a benne lévő besugárzott üzemanyag elemek megolvadhatnak vagy kigyulladhatnak, hasadási termékeiket közvetlenül a medencébe terjesztik.
Ilyen esetben a megfelelő radioaktív kibocsátások sokkal magasabbak lennének, mint az eddigi kibocsátások.
Az atomerőművekben lévő reaktorokat úgy tervezték, hogy a nagyobb remegés kezdetekor automatikusan leálljanak, a reaktor normál működése során lejátszódó láncreakciót ezután leállítják, de a reaktorokat le kell hűteni a hő eltávolítása érdekében hasadási termékei, amelyeket tartalmaz, amelyek ezért hevítés közben több hónapig is szétesnek.
A teljes hűtési veszteség az atomerőmű biztonsági berendezéseinek méretezését okozó súlyos baleset . Valójában egy ilyen baleset külső következményeinek kiszámításával lehet meghatározni, hogy a reaktor kellően biztonságos-e. Ezért egy ilyen baleset következményeit előre megvizsgálják, és a különböző helyzetekre adandó válaszok az üzem biztonsági dokumentációjának részét képezik. Annak érdekében, hogy az erőmű működését törvényesen engedélyezzék, az üzemeltetőnek be kell mutatnia, hogy az esetleges magolvadási balesetek következményei továbbra is az erőműre korlátozódnak, és nem igénylik a helyi lakosok kiürítését.
Általában a reaktor hűtésének elvesztése következményei lehetnek:
Mechanikai sérülés Az első következmény az, hogy a hűtővíz elpárolog, ami a vízgőz túlnyomását okozza. A gőznyomás akkor elegendő lehet a berendezés károsodásához. Radioaktív szennyezés Amint a hőmérséklet folyamatosan növekszik, az üzemanyag burkolata (hosszú csövek) szétválhat, és a magban hasadási termékeket szabadíthat fel. Ekkor az a kockázat áll fenn, hogy ezek a hasadási termékek a keletkezett gőzökkel a légkörbe terjednek, és kívül radioaktív szennyeződéshez vezetnek. A jelenség súlyosbodhat, akárcsak a csernobili baleset , ha a tűz a radioaktív anyagot a légkörbe viszi. Hidrogéntermelés és vegyi robbanás Az üzemanyag-csövek, ha már nem merülnek vízbe, sokkal magasabb hőmérsékletre (néhány száz fok) melegednek fel. Ezen magas hőmérsékleteknél, a cirkónium , hogy formái az üzemanyag shell vízzel reagál a gázfázisban, hogy formában cirkónium-oxid és hidrogén, amely elegyedik a vízzel, a gázfázisú és felhalmozódik a felső része a primer kör. A Zr + H 2 O reakcióannál gyorsabb, mivel a hőmérséklet magas, és 1200 ° C-tól (a hőmérséklet csak akkor érhető el, ha a tartályban lévő víz teljesen átjutott a gázfázisba) hirtelen felgyorsul. A levegőben lévő oxigénnel kombinálva a hidrogén robbanékony keveréket képezhet. Ha túl nagy mennyiségben állítják elő, a hidrogént kifelé kell engedni, ellenkező esetben a robbanások hatására a leggyengébb részen repedés vagy repedés keletkezik: bármelyik kamra tartálya (az elsődleges folyadék felszabadulását követően) áramkör), vagy a reaktor tartályából. Szívfúzió Végül a tüzelőanyag-elemek megolvadhatnak, és a képződött korium gravitáció útján felhalmozódik, általában a reaktortartály alsó részeiben. Amennyiben a mag geometriáját ezután már nem szabályozzák, fennáll a kritikus baleset veszélye , ha a vezérlőrudak (a többivel megolvadva) már nem tudják ellátni a funkciójukat. Éppen ezért bórt ( bórsav formájában ) adnak a hűtővízhez, hogy a lehető legtöbb neutront elnyelje, és ezáltal csökkentse a mag reaktivitását. Folyamatos nukleáris reakció Egy esetleges kritikus baleset mindig a kritikus határon marad, de nem lépheti túl, bár kisebb mechanikai robbanáshoz vezethet. Az atomerőműben fizikailag nem lehetséges megfelelő atomrobbantás (ugyanolyan típusú, mint az atombomba ), mert a csak lassan mozgó koriumot azonnal eloszlatná a kezdő láncreakció energiája. , mielőtt energiapotenciáljának jelentős részét képes lenne felszabadítani.A csernobili baleseti szcenárió két problémát vetett egymásra: egyrészt gőzrobbanás , másrészt a grafit moderátor tüze okozta hasadási termékeket és radioaktív törmeléket a reaktor magjából, és képezte a radioaktivitási felhőt, amely átterjedt egész Európában és azon túl is (a grafittűz nem lehetséges azoknak a PWR-knek és BWR-eknek , amelyek neutronjait a víz moderálja ).