محولات النوع الجاف من الفئة 1E لمحطات الطاقة النووية

I. ما هو محول النوع الجاف من الفئة 1E؟

أولاً، من الضروري فهم المفهوم الأساسي لـ 'الفئة 1E'.

• الفئة 1E: هذا تصنيف للسلامة مشتق من معايير تصميم محطات الطاقة النووية (على سبيل المثال، IEEE Std 323 في الولايات المتحدة أو GB/T 12727 في الصين). ويشير إلى المعدات والأنظمة الكهربائية الأساسية لأداء وظائف السلامة الرئيسية، مثل إيقاف تشغيل المفاعل في حالات الطوارئ، وعزل الاحتواء، وتبريد قلب المفاعل، ومنع انطلاق المواد المشعة.

• محول من النوع الجاف: محول لا تكون ملفاته مغمورة في زيت عازل ولكنها محمية بمواد عازلة صلبة (مثل راتنجات الايبوكسي).

لذلك، يتم تعريف المحول من النوع الجاف من الفئة 1E على أنه: محول من النوع الجاف مصمم خصيصًا لتزويد الطاقة لأنظمة فئة الأمان (1E) في محطة الطاقة النووية. يجب أن يكون قادرًا على العمل بشكل موثوق ومستمر في ظل الظروف العادية، وظروف الحوادث (مثل الزلازل، وLOCA - حادث فقدان سائل التبريد)، وبيئات ما بعد الحوادث لمدة محددة.

ببساطة، إنها أحد 'مصادر الطاقة الحيوية' لأنظمة السلامة في محطات الطاقة النووية.

ثانيا. لماذا يجب أن تستخدم محطات الطاقة النووية محولات الفئة 1E؟

سلامة محطات الطاقة النووية هي الأولوية القصوى. يتمثل دور محولات الفئة 1E في توفير طاقة مستقرة وموثوقة لمعدات السلامة المهمة في ظل الظروف الأكثر قسوة، بما في ذلك:

• أنظمة التوزيع المتعلقة بالسلامة

• المفاتيح الكهربائية لمولدات الديزل في حالات الطوارئ

• أنظمة التحكم والحماية للمفاعلات

• محركات لمضخات نظام التبريد الأساسي في حالات الطوارئ (ECCS).

• أنظمة مراقبة ما بعد الحوادث

• أنظمة تهوية وعزل الاحتواء

وقد يؤدي فقدان الطاقة لهذه الأنظمة إلى عواقب كارثية. وبالتالي، تعد محولات الفئة 1E عنصرًا حاسمًا في استراتيجية الدفاع المتعمق لمحطة الطاقة النووية.

ثالثا. المتطلبات الأساسية والتقنيات الأساسية لمحولات النوع الجاف من الفئة 1E

تختلف محولات الفئة 1E بشكل كبير عن المحولات القياسية الصناعية أو التجارية من النوع الجاف. وتتجلى متطلباتهم الأساسية في المجالات التالية:

1. الموثوقية القصوى والتأهيل البيئي (معدات K1، K2، K3)

تصنف محطات الطاقة النووية معدات الفئة 1E بناءً على شدة الظروف البيئية التي يجب أن تتحملها. تنقسم المحولات إلى الفئات المقابلة:

• فئة K1: مثبتة داخل الاحتواء. يجب أن يتحمل الظروف العادية، والزلازل (OBE/SSE)، ودرجات الحرارة المرتفعة، والضغط العالي، والرطوبة العالية، وبيئة الرش الكيميائي الناتجة عن حادث فقدان سائل التبريد (LOCA) ، ويجب أن يظل فعالاً بعد وقوع الحادث. هذه هي الفئة الأكثر صرامة.

• فئة K2: يتم تركيبها داخل الحاوية ولكنها مطلوبة فقط لتحمل الظروف العادية والزلازل ، باستثناء بيئة LOCA.

• فئة K3: يتم تركيبها خارج منطقة الاحتواء ولكنها جزء من نظام السلامة، وهي مطلوبة لتحمل الظروف العادية والزلازل.

التقنيات الرئيسية المقابلة:

• نظام عزل خاص: يستخدم مواد عازلة عالية الجودة، ومثبطة للهب، ومقاومة للرطوبة، ومقاومة للإشعاع (على سبيل المثال، راتنجات الإيبوكسي الممتازة). يتم استخدام عمليات الصب/التشريب المتقدمة (على سبيل المثال، تقنية العزل الرقيق، والتشريب بالضغط الفراغي) لضمان بنية عزل كثيفة خالية من الفراغات، مع مستويات تفريغ جزئي منخفضة للغاية.

• مقاومة فائقة للهب (الفئة F1): المواد ذاتية الإطفاء ولن تحافظ على الاحتراق حتى عند تعرضها للهب المكشوف، مما يمنع انتشار الحريق.

• قوة ميكانيكية قوية: يجب أن يتحمل هيكل المحول بالكامل (بما في ذلك اللفات والإطارات وما إلى ذلك) زلزال الإغلاق الآمن (SSE) دون حدوث ضرر، مما يضمن السلامة الوظيفية. ويجب التحقق من صحة ذلك من خلال التحليل الدقيق للعناصر المحدودة (FEA) واختبار التأهيل الزلزالي الصارم.

2. ضمان الجودة الصارمة وإصدار الشهادات

• برنامج ضمان الجودة النووية: يجب أن تلتزم دورة الحياة بأكملها - بدءًا من التصميم وشراء المواد والتصنيع والاختبار وحتى التسليم - ببرنامج ضمان الجودة النووية (يعتمد عادةً على HAF 003 أو 10 CFR 50 Appendix B)، مما يضمن التحكم الكامل في العملية وإمكانية التتبع.

• التأهيل والشهادة: يجب أن يجتاز المحول اختبارات النوع واختبارات التأهيل الزلزالي التي تجريها وكالة معترف بها من قبل الهيئة التنظيمية الوطنية للسلامة النووية (على سبيل المثال، NNSA في الصين) لإثبات الامتثال لمعايير الفئة 1E. هذه هي 'ترخيصها' لدخول السوق.

3. تصميم واختبار الأداء المحدد

• مقاومة التقادم الإشعاعي: خاصة بالنسبة لمحولات فئة K1، يجب تقييم المواد العازلة والمكونات الهيكلية لضمان عدم حدوث تدهور كبير في الأداء في ظل جرعة الإشعاع المتوقعة على مدار عمرها.

• الاختبارات الروتينية والنوعية الصارمة: بالإضافة إلى الاختبارات القياسية (النسبة، والمقاومة، وفقدان عدم التحميل/الحمل، والعازل الكهربائي، ومستوى الصوت، وما إلى ذلك)، تعد الاختبارات الخاصة إلزامية، مثل:

• قياس التفريغ الجزئي: المتطلبات صارمة بشكل استثنائي، وتتطلب عادةً مستويات أقل من 5-10 بيكو سي، لضمان موثوقية العزل على المدى الطويل.

• اختبارات الجهد النبضي (البرق وتبديل النبضات).

رابعا. محولات النوع الجاف من الفئة 1E مقابل محولات النوع الجاف القياسية

ملخص

إن المحول من النوع الجاف من الفئة 1E لمحطات الطاقة النووية ليس مجرد نسخة مطورة من المحول القياسي. وهو جهاز متخصص يدمج أعلى مستويات تكنولوجيا العزل وهندسة الزلازل والمقاومة البيئية وأنظمة ضمان الجودة. ولا تكمن قيمته في تحويل الطاقة فحسب، بل في توفير ضمان الطاقة الاحتياطية النهائي لحواجز الأمان النهائية لمحطة الطاقة النووية.