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Es sei erwähnt, dass wir bei der Moderation der Kommentare hier weniger streng sind, als im Blog. Ihr seid freier in eurer Themenwahl.

Viel Spaß, André & Andi vom physikBlog.

Back-up cooling system
  • engeng Mai 2011
    Back-up cooling systems at Fukushima failed

    The operator of the Fukushima Daiichi nuclear power plant has admitted that the reactors' back-up cooling systems failed to function after the March 11th earthquake and tsunami.

    Tokyo Electric Power Company on Monday revealed the plant's operation records for the period following the disaster on March 11th.

    An emergency condenser system at the Number 1 reactor functioned for less than 10 minutes after the earthquake. The failure lasted for 3 hours.

    The utility suspects that workers manually shut down the system as pressure inside the reactor became so low that they were afraid of damage.

    Another type of back-up cooling system at the No. 1 and 2 reactors lost power when the tsunami engulfed batteries.

    TEPCO is still analyzing the data to assess the failure's impact on fuel rods.

    Tuesday, May 17, 2011 07:31 +0900 (JST)

    http://www3.nhk.or.jp/daily/english/17_04.html
  • engeng Mai 2011
    Als Diskussionsgrundlage:
    Das Back-up cooling system ist ein Notkühlsystem welches so lange arbeiten kann wie noch Dampf (Druck) im Reaktor vorhanden ist. (Experten können die Wirkungsweise vielleicht hier einmal detaillierter beschreiben).
    Fragen:
    - Wieso soll der Druck im Reaktor schon nach 10 Minuten zu niedrig gewesen sein? Ein Leck im Reaktor oder in den Leitungen durch das Erdbeben?
    - Wieso werden Beschädigungen an der Anlage befürchtet wenn kein Druck mehr da ist?
    - Nach 3 Stunden war der Fehler behoben? Also das Leck beseitigt und Druck war wieder da?
    - Der Tsunami hat die Batterien überflutet? (Das Back-up cooling system muß über Stellschieber geregelt werden). Gibt es etwa nur einen zentralen Batterieraum pro Gebäude der auch noch zu ebener Erde oder sogar im Keller angeordnet ist und überflutet werden konnte?
  • Alles sehr berechtigte Fragen, aber Tepco räumt ein:

    http://www3.nhk.or.jp/daily/english/17_22.html

    Schnellabschaltung und Druckverlust durch das Erdbeben, danach Entscheidung um weiteren Schaden zu vermeiden als vermutlich manueller Schritt das Abschalten des Notkühlsystems. Alles weitere bleibt noch im Nebel...

    Kann es so gewesen sein, dass durch den Bruch von Leitungen innerhalb kürzester Zeit radioaktiver Dampf in der Anlage sich ausgebreitet hat und keiner mehr hineingehen konnte? Damit konnte auch in den 3 Stunden nichts repariert werden

    Wie lange dauert es eigentlich bis das Wasser durch die Nachwärme wegkocht?
    Wenn ich das richtig gerechnet habe, dann sollten wir nach einer Stunde noch 14 MW Leistung haben und nach einer weiteren Stunde so ca. knapp 12 MW?
    Damit sind es grob abgeschätzt nur wenige Stunden um den Kern trocken zu legen.
    Gibt es für solche Dinge nicht Programme, die das berechnen können?
  • thowabuthowabu Mai 2011

    Solange man noch Dampf in das Kontainment ableiten kann, kann man diese Energie noch nutzen (Thermodynamik).

    Es gibt eine Dampfgetriebene Pumpe welche Wasser aus dem Vorrat in den RPV pumpt.
    Diese Pumpe muß aber gegen den Druck im RPV arbeiten.

    Der Abgelassene Dampf wird im WetWell kondensiert,
    deshalb ist schluss wenn das Wasser im WetWell kocht.

    Man hat also drei Probleme :
    - Man benötigt genug Druck.
    - aber auch nicht zuviel sonst kommt die Pumpe nicht dagegen an.
    ^- Das wären Startbedingungen

    - Temperatur und Druck im Containment müssen gering sein.

    Hier ist dann die Fahnenstange erreicht.
    Allerdings braucht es wie mehrfach in der Presse geschrieben (Batterie-) Strom um die entsprechenden Ventile zu schalten.


    Kühlen kann man auch durch verdampfen.
    Venting.
    Aber man muss auch wieder Wasser in den RPV bekommen.
    Hier mus man abwägen wie weit man es Treiben kann.

    - Der Druck im RPV ist auf einen maximalen Wert zu begrenzen.
    - Je höher der Druck je mehr Energie.
    Entlässt man Druck, entlässt man Energie.
    Energie zum Aufheizen + Energie für übergang in den Gasförmigen Zustand.

    Entlässt man Druck verringert sich automatisch der Wasserstand und somit die weitere Kühlung...

    Alle anderen Kühlsysteme benötigen Strom und oder Meerwasser.
  • vosteivostei Mai 2011
    Und die Batterien/Akkus befinden sich sinnigerweise seeseitig außen vor den Turbinenhäusern, soweit ich das mitbekommen habe. Dort kam es ja auch spät noch vereinzelt zu Kurzschlüssen bzw. Bränden.
  • thowabuthowabu Mai 2011
    Du meinst bestimmt dieses Bild auf dem Akkus in einem Schacht zu sehen waren ?

    Das beisst sich ein wenig, es gab auch ein Bild von ´einem Raum´ mit Batterien.
    Das sah mir eher nach einer USV aus.
    (Finde die Bilder gerade nicht.)
  • dirkdirk Mai 2011
    @eng wie war das mit der Wette^^


    Antwort von eng: ich bleibe bei Tsunami. ;)
  • thowabuthowabu Mai 2011
    http://thowabu.de/fukushima/bwr%20overview.pdf

    Seite 8 -- Reactor Core Isolation Cooling

    Schacht mit Akkus bei Cryptome :

    http://cryptome.org/eyeball/daiichi-npp7/daiichi-photos7.htm
    http://cryptome.org/eyeball/daiichi-npp7/pict46.jpg
    ---
    A facility for a sampling from seawater is seen after a fire was extinguished near No.4 reactor of the Tokyo Electric Power Co.'s Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant in Fukushima Prefecture in this handout photo taken on April 12, 2011. A fire broke out at Japan's crippled Fukushima Daiichi nuclear power plant, operator Tokyo Electric and Power (TEPCO) said on Tuesday, although flames and smoke were no longer visible. A worker saw fire at a building near the No.4 reactor at around 6:38 a.m. (21:38 GMT) and a fire fighting unit of the Self Defence Forces was sent to fight the blaze, a TEPCO spokesman said. (Tokyo Electric Power Co.) EDITORIAL USE ONLY
    ---

    Batterieraum wird noch gesucht.
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Zwei Bilder, die einfacher zu durchschauen sind:

    Unit 1 besaß einen Isolation Condenser als Notfallkühlsystem:
    http://img29.imageshack.us/i/unit1emergencycooling.jpg/
    Das Ding wurde ja, wie NHK heute geschrieben hat, offensichtlich kurz nach dem Erdbeben ausgeschaltet, weil der Druck zu schnell fiel. Das wäre konsistent mit der Theorie, dass das Erdbeben schon Zuleitungen zum Druckbehälter beschädigt hat.
    In einer anderen PDF (die ich erst noch wieder raussuchen muss) stand zum Isolation Condenser, dass dieser ohnehin nur ungefähr 1,5 Stunden lang kühlen könne - aber bis dahin sei es ja problemlos möglich, Frischwasser heran zu schaffen. Ha, A.........n

    Unit 2 und 3 haben ein RCIC:
    http://img51.imageshack.us/i/unit23emergencycooling.jpg/
    Zumindest im Fall von Unit 2 lief das RCIC ja noch drei Tage lang und versagte erst kurz nachdem Unit 3 explodierte.


    Wie lange dauert es eigentlich bis das Wasser durch die Nachwärme wegkocht?
    Wenn ich das richtig gerechnet habe, dann sollten wir nach einer Stunde noch 14 MW Leistung haben und nach einer weiteren Stunde so ca. knapp 12 MW?
    Damit sind es grob abgeschätzt nur wenige Stunden um den Kern trocken zu legen.
    Gibt es für solche Dinge nicht Programme, die das berechnen können?



    TEPCO hat doch am 15. eine schöne Analyse zu Unit 1 veröffentlicht. 3 Stunden nach dem Beben waren die Spitzen der BEs ungekühlt, 4,5 Stunden nach dem Beben lagen sie komplett frei, nach 16 Stunden war der komplette Kern im unterem Plenum angelangt.

    Das Programm wird wohl das hier sein:

    http://www.microsimtech.com
    http://www.microsimtech.com/Fukushima.html
    http://www.microsimtech.com/downloads/Fuku3.htm
    http://www.microsimtech.com/downloads/Fuku4.html
  • dirkdirk Mai 2011
    thowabu said:

    http://thowabu.de/fukushima/bwr%20overview.pdf

    Seite 8 -- Reactor Core Isolation Cooling

    Schacht mit Akkus bei Cryptome :

    http://cryptome.org/eyeball/daiichi-npp7/daiichi-photos7.htm
    http://cryptome.org/eyeball/daiichi-npp7/pict46.jpg
    ---
    A facility for a sampling from seawater is seen after a fire was extinguished near No.4 reactor of the Tokyo Electric Power Co.'s Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant in Fukushima Prefecture in this handout photo taken on April 12, 2011. A fire broke out at Japan's crippled Fukushima Daiichi nuclear power plant, operator Tokyo Electric and Power (TEPCO) said on Tuesday, although flames and smoke were no longer visible. A worker saw fire at a building near the No.4 reactor at around 6:38 a.m. (21:38 GMT) and a fire fighting unit of the Self Defence Forces was sent to fight the blaze, a TEPCO spokesman said. (Tokyo Electric Power Co.) EDITORIAL USE ONLY
    ---

    Batterieraum wird noch gesucht.



    Der ist unten am Wassereinlauf/Meer.

  • engeng Mai 2011
    Und die Batterieschränke waren nicht Wasserdicht, wenn ich die Lüftungsschlitze in der Rückwand sehe.
  • thowabuthowabu Mai 2011
    Genau, und auch nicht wichtig für die Kühlung.

    Wahrscheinlich wird auch so gut wie keine Anlage _die in einem Gebäude_ ist Wasserdicht sein...

    Edit Silene:
    Oder es geht von Batterie zu Batterie ein Schlauch um den Wasserstoff (der nicht entstehen sollte) aus dem Raum zu bekommen,
    oder dieser ist ex.geschützt und Belüftet.
  • SileneSilene Mai 2011
    Batterieschränke müssen m.W. belüftet sein, weil Wasserstoff ausgasen kann.
  • dirkdirk Mai 2011
    Zumindest wäre wasserdicht in dem Bereich sinnvoll gewesen^^
    http://www.tepco.co.jp/en/news/110311/images/110412_1f_1.JPG
  • TimTim Mai 2011
    > Fukushima had new vents, but system failed
    http://www.joewein.net/blog/2011/05/18/fukushima-had-new-vents-but-system-failed/

    The New York Times reports that the reactors at the Fukushima 1 nuclear power plant were equipped with an improved system for venting steam in an emergency, but it failed to work. Originally it had been reported that TEPCO did not retrofit the units that had been online since 1970s with the new designs introduced in the US in the 1980s. However, it appears to have done so between 1998 and 2001.

    The problem was, the improved system relied on the same sources of electricity to operate valves as the cooling system, so when the cooling system stopped working as diesel generators failed and dangerous levels of steam pressures built up, the venting system designed to protect the containment wasn’t working properly either. Instead of one system protecting the public if the other system failed, both had a single point of failure, their dependence on diesel generators in the flooded turbine hall basements.


    More Details inside.


  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Moooment...

    Wir haben ein Kühlsystem und ein Venting-System. Beide laufen mit Elektrizität. Venting braucht man eigentlich nur, wenn der Druck im Reaktor viel zu hoch ist. Das ist er eigentlich nur, wenn das Kühlsystem nicht funktioniert, ergo keinen Strom hat (wenns nur Löcher hätte, würde daraus ja der Druck wegblubbern). Und wenn das Kühlsystem keinen Strom hat, wird das Venting-System wohl auch keinen Strom haben. Was soll das denn bitteschön?
    Das ist ja so als ob der Airbag nur dann funktioniert, wenn das Auto nicht crasht...
  • Wenn dieser Zeitungsartikel korrekt ist, wie kann es dann sein, dass nach den Daten die Anlage 1 2xentlüftet wurde und eine Druckhaltung dazwischen liegt?

    http://dgr4quake.wordpress.com/fukushima-npp1-parameters/fukushima-npp1-parameters/

    Dass es Probleme gab die Ventile zu öffnen daran kann ich mich noch gut erinnern, denn die Kommunikation war, man bereitet die Anlage zum venting vor, was eigentlich nur ein Knopfdruck sein sollte.....

    Wenn alle drei Anlagen einfach explodiert wären, dann würde man doch erwarten, dass die Bodenproben vor Ort deutlich höhere Werte anzeigen würden.....
  • engeng Mai 2011
    Noch ein paar Informationen zum unterschiedlichen Cooling System und zum Ablauf in Reaktor 1:
    http://allthingsnuclear.org/post/5582975128/tepco-says-core-of-unit-1-melted
  • vosteivostei Mai 2011
    Das Ventingsystem, also zB die Regelung der Ventile: es soll ja bediensicher sein, also auch FEHLbediensicher, daher montiert man Ventile entweder up- oder downstream. Und man muss rankommen. Im 1er war die Strahlung zu hoch und im 3er hatten sie damit zu kämpfen, dass sich die Ventile wieder schlossen...
  • @eng
    Das ist wohl der Link "modeling of the crisis" aus eng's obigen Link, aber ohne notwendigen FB-Account oder dergleichen.

    http://sacre.web.psi.ch/EMUG/1.Meeting%20PSI%20Dec.08/Presentations/MELCOR%20Best%20Practices%20-%20An%20Accident%20Sequence%20Walkthrough%20L.%20%20Humphries.ppt
  • vosteivostei Mai 2011
    Aha. Seite 8 - die Ventile schließen upstream, also mit dem Druck.
  • @ vostei

    Wenn ich die Zeichnungen richtig lese, dann sind die Ventile druckluftgesteuert.

    Nun für Druckluft brauche in nicht unbedingt elektrische Energie, sondern da könnte man rein theoretisch auch eine Gasflasche an die Steuerleitung anschliessen.
  • thowabuthowabu Mai 2011
    @ Hobbyphysiker

    Das linke (für BWR3+4) benutzt den Druck vom inlet zum öffnen des Konus.
    Diese Funktion wird AirActuatet -- "Pressluft".
    Lt. Wikipedia gültig für Block 1-4

    Ich halte es für wahrscheinlich das die Luft per Magnetventil geschaltet und wieder belüftet wird.

    Die Nummer mit der Gasflasche birgt allerdings ein paar Probleme.

    Du musst jemanden mit Flasche, Druckminderer, der "richtigen Einstellung" und passendem Adapter hinschicken...
    Wenn zuviel Druck -> Menbrane hin.

    Das rechte (BWR5+6) benutzt auch den Systemdruck um zum öffnen.
    Ist allerdings El. Aktuiert.
    Lt. Wiki gültig für Block 5+6

    Aber das ist bei den Blöcken 2,3+4 doch nicht ganz sicher.
    Die erhielten doch Upgrades !?
  • TimTim Mai 2011
    > U.S. Was Warned on Vents Before Failure at Japan’s Plant
    http://www.nytimes.com/2011/05/19/science/earth/19nuke.html

    WASHINGTON — Five years before the crucial emergency vents at the Fukushima Daiichi nuclear plant were disabled by an accident they were supposed to help handle, engineers at a reactor in Minnesota warned American regulators about that very problem.


    More Details inside.
  • TimTim Mai 2011
    > TEPCO says Fukushima plant suffered no major damage from quake
    http://mdn.mainichi.jp/mdnnews/news/20110524p2a00m0na015000c.html

    The Great East Japan Earthquake on March 11 "inflicted no damage on main equipment" at the Fukushima No. 1 Nuclear Power Plant, said the Tokyo Electric Power Co. (TEPCO) in a report submitted May 23 based on data taken soon after the earthquake.

    However, TEPCO held off on responding to criticism that the emergency cooling system of the No. 1 reactor was manually shut down before the arrival of the tsunami, possibly hastening a meltdown. The company said that it would "continue to investigate" the facts.

    On May 16, TEPCO released the early data, which consists of water and pressure levels and other data recorded until the tsunami hit and flooded the plant, cutting all of its power. The company analyzed the data and released a report on instructions from the government watchdog, the Nuclear and Industrial Safety Agency (NISA). TEPCO found that the main equipment was not damaged by the earthquake, and "the earthquake did not cause a loss of cooling water."

    However, TEPCO did not rule out damage to thin pipes and other parts apart from the main equipment, saying, "We cannot rule out the possibility of a leakage of water that was too small to show itself in the data."

    TEPCO blamed "a larger than anticipated tsunami" as the reason for the loss of cooling at the plant and subsequent leakage of large amounts of radioactive material.

    NISA is also proceeding with an independent analysis of the data. NISA's Hidehiko Nishiyama said, "We will tell what we know, including the results of our analysis."

  • TimTim Mai 2011
    > 'Everything was by the book' / TEPCO: Manual shutdown of reactor cooling system followed rules
    http://www.yomiuri.co.jp/dy/national/T110524005786.htm

    ...

    The quake triggered an automatic shutdown of the No. 1 reactor, and control rods were inserted into the reactor core.

    At 2:52 p.m., an isolation condenser--a system designed to cool the reactor--was automatically activated.

    But at 3:03 p.m., just 11 minutes later, the cooling system was suspended manually by plant workers.

    The TEPCO operational manual says the reactor's temperature should not be allowed to fall at a rate of 55 C per hour or more, and isolation condenser operations should be adjusted to prevent such an occurrence.

    TEPCO said its workers halted the cooling system because it had caused excessive cooling, with the reactor temperature falling more than 100 C in the time the condenser had been operating.

    The workers soon reactivated the condenser, before the tsunami hit the plant shortly after 3:30 p.m.

    The tsunami wiped out the direct-current power supply to the plant, and the power loss was interpreted by control systems as indicating a pipe fracture.

    This set off an automatic shutdown of the condenser, closing a series of valves between it and the reactor.

    Plant workers suspected the valves had been closed, and a visual check confirmed it. The workers then manually opened the valves, enabling the restart of the condenser, according to the report.

    ...


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