The Importance of Reactor Cooling For Fire Safety in Nuclear Power Plants And Calculation of The Energy of Uncontrolled Fixation Reactions Via Fukushima Daiichi Accident Model

Abstract

The residual heat and  fission reactions caused by the failure of safety systems and backup generators after natural disaster in Fukushima Daiichi accident caused an explosion in the power plant. In this article, the energy that causes the explosion is calculated and the possible negative effects of this energy is explained. The number of fusions required to obtain W energy has been found  to be able to calculate the energy  released by fission reactions within three days in the reactors in the three units that have been disabled due to natural disaster  at the cooling system of the Fukushima Daiichi nuclear power plant. Then, the mass of U-235, which is calculated based on the amount of energy production of 2020 MW / h for three reactors, was calculated by calculating the mass of U-235 which should be used to form this energy, and after 67 hours, uncontrolled energy in the environment was calculated to evaluate the results. According to the calculations, an energy consumption of 3,4273 kg U-235 resulted in 2028 MW / h energy and in joule it was found to be 2028000 Kj/h. It was explained how this energy caused the explosion in the plant.

 

This research; it is aimed to contribute to the future studies and to take measures against the situations that cause the explosion in nuclear power plants.

Keywords

• Nuclear Power Plants,Fire,Explosion,Nuclear Energy

Nükleer Santrallerde Yangın Güvenliği Açısından Reaktör Soğutmanın Önemi ve Fukuşima Daiichi Kazası Modeli Üzerinden Kontrol Dışı Gerçekleşen Fisyon Reaksiyonlarının Enerjisinin Hesaplanması

Öz

Bu makalede nükleer enerji santrallerinde patlamanın oluşmasına neden olan durumlar değerlendirilerek, kontrol dışı gerçekleşen fisyon reaksiyonları sonucu  açığa çıkan enerjinin hangi  durumlara neden olabileceği araştırılmıştır. Model olarak ele alınan Fukuşima Daiichi Nükleer santralinde soğutma sistemi doğal afet nedeni ile devre dışı kalan üç ünitedeki reaktörlerde, üç gün içinde devam eden fisyon reaksiyonları sonucu açığa çıkan enerjinin hesaplanması için W.s’lik enerji elde etmek için gereken fisyonların sayısı bulunmuş, daha sonra bu enerjinin oluşabilmesi için kullanılması gereken U-235 kütlesi hesaplanarak toplamda üç reaktör için 2028 MW/h enerji üretimi miktarı baz alınarak harcanan U-235 kütlesi hesaplanmış ve 67 saat süre sonunda ortamda kontrolsüz olarak oluşacak enerji, sonuçlarının değerlendirilebilmesi için hesaplanmıştır. Hesaplamalara göre 3,4273 kg U-235 harcanması sonucu 2028 MW/h  enerji açığa çıkmıştır. Bu enerjinin santralde yaşanan patlama olayına hangi şartlarda neden olduğu açıklanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Nükleer Güç Santralleri,Yangın,Patlama,Nükleer Enerji

Kaynakça

1. Cebe, M. (2014). Fizikokimya 1, Ekin Kitabevi Yayınları, Cilt II.
2. Gunter, P. (2004). Natural Disasters and Safety Risks at Nuclear Power Stations. NIRS (Nuclear Information and Resource Service). Washington, DC. USA.
3. Güler, T. (2006). Nükleer Enerji Üretim Sürecinde Kazalar, Nükleer atıklar ve Çevre Sorunları. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Ankara. Gazi Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Kamu Yönetimi.
4. Keski-Rahkonen, O., Mangs, J. (2002). Electrical ignition sources in nuclear power plants: Statistical, modeling and experimental studies. Nuclear Engineering and Design.
5. Özbay, E. ve Gençoğlu M. T. (2011). Küçük Hidroelektrik Santrallerde Yük-Frekans Kontrolü. Fırat Üniverstesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23 (2), 119-128.
6. Mühendis ve makine Dergisi, Cilt 53, Sayı 626, Technical report: Fukushima Accident Summary (Aug. 19, 2011) Ritsuo Yoshioka, Kenji Lino. (çeviri Yeliz Demir) URL 1, http://kurumsalarsiv.taek.gov.tr/bitstream/1/101/2/30008.pdf (Son Erişim: 01.02.2019).
7. URL 2, https://www.taek.gov.tr/tr/2016-06-09-00-43-55/135-gunumuzde-nukleer-enerji-rapor/835-bolum-05-nukleer-guvenlik.html (Son Erişim: 01.02.2019).
8. URL 3, https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/INES_web.pdf (Son Erişim: 01.02.2019).

9. URL 4, https://pris.iaea.org/PRIS/WorldStatistics/UnderConstructionReactorsByCountry.aspx (Son Erişim: 01.02.2019)
10. URL 5, http://climatesceptics.org/ines-level/table Climate Skeptics. (2013). “Nuclear Power in Europe”, (Son Erişim: 01.02.2019).
11. Vinod, G., Saraf, R. K., Ghosh, A. K., Kushwaha, H. S., & Sharma, P. K. (2008). Insights from fire PSA for enhancing NPP safety. Nuclear Engineering and Design, 238(9), 2359-2368.