Awaria w elektrowni jądrowej Lucens – jedna z czterech najpoważniejszych awarii elektrowni jądrowej w historii. Miała miejsce 21 stycznia 1969 roku w eksperymentalnej elektrowni jądrowej małej mocy koło Lucens w Szwajcarii. W awarii nikt nie został ranny, ani nie otrzymał dużych dawek promieniowania jonizującegoEfektywne równoważniki dawek otrzymane przez personel nie przekraczały 1,5 mSv.. Analizy i badania związane z awarią zakończono w 1980.

Awaria doprowadziła do uszkodzenia rdzenia reaktora, przegrzewając materiał paliwowy, niszcząc koszulki paliwowe i ściany obiegu pierwotnego. Dopiero czwarta bariera ochronna, obudowa bezpieczeństwa w postaci ścian jaskini, w której zbudowano reaktor – powstrzymała dalsze rozpraszanie się substancji promieniotwórczych.

Przebieg awarii thumb|250px|Przekrój poprzeczny przez element paliwowy reaktora jądrowego EJ Lucens W grudniu 1968 roku reaktor przechodził zaplanowane remonty. Z uwagi na budowę układu chłodzenia reaktora, a dokładnie zastosowanie łożysk uszczelnianych wodą w pompach tłoczących chłodziwo (dwutlenek węgla), pewne ilości wody z łożysk dmuchaw dostały się do kanałów paliwowych. Niekorzystny układ geometryczny pozwolił wodzie na spłynięcie i osadzenie się wody w dolnej części kanałów. Woda spowodowała korozję koszulek paliwowych wykonanych z magnezu. Korozja dwóch zestawów była bardzo silna. Do zakończenia remontu niektóre części koszulki utleniły się całkowicie, odpadając i odsłaniając paliwo jądrowe.

Reaktor wznowił pracę 21 stycznia 1969 roku. Po uruchomieniu, fragmenty skorodowanych koszulek zaczopowały wlot chłodziwa do kanałów z uszkodzonymi prętami (chłodziwo wpływało od dołu).

Wraz ze zwiększaniem mocy reaktora, temperatura uszkodzonych i nie chłodzonych prętów rosła, aż osiągnęła temperaturę topnienia. Paliwo jądrowe zaczęło się topić i spływać, dalej blokując przepływ chłodzącego CO2. Reaktor był wyposażony w układ detekcji uszkodzeń koszulek paliwowych, ale działał on wolno, dając sygnał około 10 minut po wystąpieniu objawów awarii. Tymczasem rozgrzane do około 1000 °C paliwo jądrowe zaczęło gwałtownie reagować z dwutlenkiem węgla już w 6 minucie grzania. Sygnał do wyłączenia reaktora dało dopiero wyzwolenie się dużych ilości produktów rozszczepienia.

W międzyczasie rozgrzany blok grafitowy zdeformował się i zetknął z rurą ciśnieniową. Rozgrzana do 750 °C rura pękła na znacznej długości. Powstała różnica ciśnień spowodowała rozpad bloku grafitowego. Chłodziwo, fragmenty paliwa, grafitu i osprzętu zostały wyrzucone do zbiornika z ciężką wodą (moderatorem).

Naruszenie zbiornika spowodowało w końcu pęknięcie jednej z membran zbiornika. Dwutlenek węgla pod ciśnieniem wypchnął około 1100 kilogramów ciężkiej wody z jej zbiornika. Niedługo potem stopione pręty paliwowe, które wcześniej spłynęły w dół, zetknęły się z ciężką wodą. Zawarty tam magnez gwałtownie reagował ciężką wodą, tworząc duże ilości pary D2O i deuteru. Para spowodowała dalszy wzrost ciśnienia w zbiornikach ciężkiej wody, rozerwanie pozostałych 4 membran bezpieczeństwa i wyrzucenie poza zbiornik dalszych ilości ciężkiej wody i chłodziwa. Spowodowało to uszkodzenie dalszych zestawów paliwowych.

Skutki thumb|250px|Rozmieszczenie i stan prętów w rdzeniu reaktora jądrowej EJ Lucens Produkty rozszczepienia wydostały się poza zbiornik ciężkiej wody. Środowisko zewnętrzne nie zostało skażone dzięki temu, że reaktor umieszczony był w jaskini. Jak pokazywały badania przeprowadzone przed uruchomieniem elektrowni, nieszczelności nie przekraczały 2% objętości na godzinę. Około 94% przecieków ulegało filtracji przez skały. Około 2 do 6% przecieku przenikało do sąsiednich grot, gdzie było filtrowanych przez układ wentylacji i odprowadzane kominem.

W awarii nikt nie został poszkodowany. W grocie reaktora dawka promieniowania osiągała poziom 1,2 Sv/h. Jednak dawka dla osoby, która w trakcie awarii i przez następne dni przebywałaby na granicy normalnej strefy ochronnej, wyniosłaby jedynie 0,6 μSv. Zaangażowany personel otrzymał dawki nieprzekraczające 1,5 mSv. Dawka kolektywna dla personelu wyniosła 17 miliosobosiwertów, tj. około 6% dopuszczalnej miesięcznej dawki kolektywnej.

Działania po awarii Analizy i badania związane z badaniem przebiegu i skutków awarii zakończono dopiero w 1980 roku, z uwagi na ich dogłębny charakter. Były one przeprowadzane przede wszystkim przez szwajcarski federalny instytut badań jądrowych. Doprowadziły one do konkluzji: układ geometryczny reaktora, który spowodował korozję paliwa, był unikalny i nie powtarza się w innych reaktorach tego czy innego typu, inne reaktory wykorzystujące dwutlenek węgla nie są zagrożone przenikaniem wody do rdzenia, system wykrywania uszkodzeń koszulek był zbyt wolny i za mało czuły.

Dokumentacja projektu elektrowni i zestawu paliwowego przewidywała podobny wypadek, ale nie przewidziano jego przyczyn. Konstrukcja została przyjęta z podjęciem takiego ryzyka, ale przy zachowaniu środków ostrożności w postaci umieszczenia reaktora właśnie w grocie skalnej.

Elektrowni nie uruchomiono ponownie. Jaskinia została zapieczętowana, a reaktor stał się pierwszym w Szwajcarii reaktorem, który poddano demontażowi.

Decyzję o tym, że teren nie będzie więcej używany do celów jądrowych podjęto w 1988. Szwajcarski urząd dozoru jądrowego zgodził się na wycofanie licencji jądrowej ośrodka pod warunkami: jaskinie nie będą finalnym miejscem gromadzenia opadów, jaskinie muszą „zachować stabilność”, wody gruntowe nie mogą przebiegać przez jaskinie, wody gruntowe nie mogą zostać skażone.

Demontaż trwał od 1972 do 2003. Składały się na niego takie prace, jak: odzyskanie i przetworzenie D2O, przeprowadzenie inspekcji uszkodzeń, stworzenie makiety rdzenia reaktora w celu oceny możliwości usunięcia zestawów paliwowych, demontaż głowic kolektorów i dystrybutorów dwutlenku węgla, naprawa urządzenia do obsługi paliwa jądrowego, pocięcie pokrywy zbiornika moderatora, usunięcie i demontaż zestawów paliwowych oraz załadowanie ich do transporterów, demontaż kalandrii, demontaż zbiornika moderatora, demontaż osłony biologicznej,

W ramach operacji dokonano zdalnego sondowania reaktora, również z użyciem narzędzi tnących. Stworzono też makiety treningowe. Na operację zapieczętowania jaskini reaktora składała się: instalacja nowego systemu drenażu jaskini, zalanie betonem jaskini i zbiornika reaktora, wypełnienie przestrzeni między ścianami a betonem pęczniejącym mleczkiem cementowym, okresowe, do roku 2025, monitorowanie własności fizyko-chemicznych wody drenowanej z jaskini, odprowadzanej do rzeki Broye.

Teren elektrowni został wyłączony spod nadzoru jądrowego w 1992 roku i objęty nadzorem przez szwajcarskie federalne biuro ds. zdrowia publicznego. Tym samym zaprzestano tam wszelkiej działalności badawczej i naukowej. Obecnie należy on do kantonu Vaud. Część grot z systemu jaskiń (hala maszyn i tunel dostępowy) jest publicznie dostępna; jest miejscem wystaw i imprez kulturalnych.

W 1992 w jaskiniach zalegały materiały radioaktywne o aktywności jedynie 2,2 MBq.

Z jaskiń wydobyto łącznie około 20 ton nisko i średnio aktywnych materiałów promieniotwórczych. Przewieziono je w postaci 200 zbiorników 200-litrowych (nisko aktywne) i 25 zbiorników odpadów średnio aktywnych do Instytutu Badań Jądrowych w celu utylizacji (spopielenia i zacementowania). Ich łączna aktywność wynosiła 185 GBq.

Aktywne promieniotwórcze elementy rdzenia i obiegu pierwotnego, w ilości 310 ton (w tym 110 ton osłony samych zbiorników, które uległy wtórnej aktywacji) i o aktywności 4,44 TBq, zebrano w 6 stalowych zbiornikach. Do 2003 roku przechowywano je na terenie elektrowni, a potem przewieziono je na centralne szwajcarskie składowisko odpadów radioaktywnych ZWILAG.

Około 235 ton skażonych elementów metalowych pozostawiono w jaskiniach, po zalaniu betonem, w różnych sztucznych (np. po kondensatorach, po zbiorniku reaktora itp.) i naturalnych zagłębieniach jaskiń. W ten sposób zabezpieczono około 3,7 GBq aktywności promieniotwórczej.

Nieaktywowane i nieskażone elementy obwodów dwutlenku węgla nie mogły być sprzedane. Zostały one pozostawione jak są i zalane betonem przy zalewaniu samych jaskiń.

Zobacz też Stopienie rdzenia reaktora jądrowego Międzynarodowa skala zdarzeń jądrowych i radiologicznych

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

Linki zewnętrzne Karta reaktora EJ Lucens na stronach IAEA Zasoby ETH Biblioteken Zurich – dostęp do kilkunastu fotografii EJ Lucens Zdjęcia i rysunki związane z awarią w EJ Lucens

Kategoria:1969 w Szwajcarii Kategoria:Katastrofy w 1969 Kategoria:Katastrofy w Szwajcarii Lucens