SI24756A - Metoda in naprava za posredno karakterizacijo poškodbe bazena za izrabljeno jedrsko gorivo - Google Patents

Abstract

Metoda in naprava za posredno karakterizacijo poškodbe ovoja bazena za izrabljeno jedrsko gorivo omogoča na osnovi spremljanja meritev puščanja hladila iz sistema izvedbo posredne karakterizacije poškodbe ovoja in napoved razvoja izrednega dogodka; torej napoved razvoja višine gladine hladila v bazenu za izrabljeno gorivo in napoved razvoja hitrosti doze v bližini omenjenega bazena. Dodatni parametri, kot so dotok in temperatura svežega hladila, temperatura hladila v bazenu, hitrost doze v bližini omenjenega bazena in nekateri drugi, so prav tako upoštevani pri računski karakterizaciji poškodbe in napovedi razvoja izrednega dogodka vključno z napovedjo skrajnega časa za evakuacijo.

Description

METODA IN NAPRAVA ZA POSREDNO KARAKTERIZACIJO POŠKODBE BAZENA ZA IZRABLJENO JEDRSKO GORIVO

Področje izuma

Predloženi izum se nanaša na postopek in na napravo za računsko oceno stanja bazena z izrabljenim jedrskim gorivom in na napovedovanje razvoja ekstremnega dogodka.

Ozadje in znano stanje tehnike

Bazeni za izrabljeno gorivo tlačnovodnih jedrskih elektrarn so bili v osnovi predvideni kot prehodna shramba visoko radioaktivnega rabljenega jedrskega goriva, kjer je zagotovljen zanesljiv ponor toplote in zaščita pred ionizirajočim sevanjem. Ti bazeni so pogosto ostali edina skladišča rabljenega goriva. V sled pomanjkanja prostora so operaterji jedrskih elektrarn prestrukturirali mrežo in način shranjevanja svežnjev goriva. Nekateri med njimi že drugič. Možnosti za ponovno strnjevanje primanjkuje. S povečevanjem gostote jedrskega goriva v bazenih pa se porajajo nova vprašanja glede varnosti, ki zadevajo kritičnost in strukturne preobremenitve bazena. Jedrska katastrofa v Fukushimi je obudila prav ta vprašanja, ki so pritegnila veliko pozornosti tako v strokovni kot tudi v splošni javnosti; varnostna vprašanja povezana s skladiščenjem rabljenega goriva v objektih, ki nikoli niso bili zasnovani za dolgotrajno shranjevanje.

Prekinitev hlajenja v času ekstremnega dogodka, kot je potres, bi lahko privedla do nesprejemljivo visoke in morda usodnih ravni sevanja v bližini objekta z izrabljenim gorivom. Ugotovljena poškodba bazena z rabljenim gorivom bi zahtevale takojšen odziv operaterjev, ki bi v danih razmerah morali ukrepati v pomanjkanju zanesljivih podatkov potrebnih za določitev optimalne strategije intervencije. To bi lahko privedlo do prejetih odmerkov sevanja, ki bi močno presegali zakonsko dovoljene omejitve, odlog popravil, nepopolno opravljene naloge in zamude pri evakuaciji, kar bi lahko vodilo do usodnih in nepopravljivih posledic za ljudi in okolje.

Glede na razsežnost omenjenega tveganja, se vse več pozornosti usmerja v oblikovanje sistemov spremljanja stanja bazena za izrabljeno gorivo, ki na osnovi zgodovine merljivih kazalcev omogočajo zgodnje odkrivanje nevarnih dogodkov in morebitne poškodbe bazena z gorivom. Tovrstni sistemi bi mogli napovedati razvoj izrednega dogodka, kar bi omogočilo pravočasno izvajanje ukrepov, kot sta sanacija in evakuacija, predno bi raven sevanja postala kritična.

V raziskovalnem članku Characterization of a spent-fuel-pit rupture based on water-level monitoring, Annals of Nuclear Energy 63 (2014), str. 674-679, M. Matkovič et al., so avtorji opisali metodo, ki omogoča karakterizacijo poškodbe bazena za rabljeno gorivo in napoved razvoja nivoja hladila v bazenu za rabljeno gorivo. Metoda temelji na spremljanju zgodovine nivoja hladila v bazenu, rezultate metode pa zaznamuje relativno velika negotovost napovedanih vrednosti.

R. Bizjak in S. Slavič sta septembra 2013, v prispevku Time to Boil na mednarodni konferenci Neclear Energy for New Europe predstavila pristop in računalniški program, ki izračunava čas, potreben za vodo, da doseže želeni nivo hladila v bazenu. Upad nivoja hladilne vode v bazenu sta avtorja pripisala izhlapevanju in puščanju bazena za rabljeno gorivo. Avtorja predpostavita znano velikost in lokacijo idealizirane poškodbe bazena. V primeru izrednega dogodka bi bilo iskanje lokacije in merjenje velikosti zloma zelo verjetno onemogočeno zaradi nedostopnosti prizadetih mest in drugih težkih okoliščin vključno z visokimi hitrostmi doze sevanja, ki bi spremljale dogodek.

Glede na znano stanje tehnike obstaja potreba po metodi in napravi, ki bi omogočala zanesljivo oceno stanja bazena za izrabljeno gorivo in napovedati razvoja nivoja hladila v bazenu.

Pregled predloženega izuma

Ta cilj se doseže z metodo in z napravo za računsko oceno stanja objekta izrabljenega goriva po neodvisnih patentnih zahtevkih 1 in 14. Relevantni zahtevki se nanašajo na prednostne izvedbe metode in naprave.

Postopek za računsko oceno stanja bazena za izrabljeno gorivo po predloženem izumu obsega korake merjenja puščanja hladila iz omenjenega bazena in napovedovanje razvoja nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Avtorji izuma so pokazali, da je napoved razvoja višine nivoja hladila, ki temelji na merjenju puščanja hladilnega sredstva iz omenjenega bazena, zanesljiva in natančna. Izum zagotavlja boljšo natančnost nad obstoječimi tehnikami, ki se zanašajo na spremljanje višine gladine hladilne vode. Posledično je mogoče bolj zanesljivo napovedati kritični upad nivoja hladila v omenjenem bazenu in pravočasno predvideti evakuacijo, kar izboljšuje splošno varnost v času ekstremnega dogodka.

Bazeni za rabljeno gorivo so običajno opremljeni z zbiralno stekališčem, ki se nahaja pod bazenom. Obstoječa stekališča imajo že možnost merjenja puščanja, tako da bi bila lahko z minimalnim infrastrukturnim posegom v sistem rutinsko opremljena še z natančnimi merilniki pretoka. Ti podatki bi se nato po predloženem izumu uporabljali pri oceni stanja bazena z rabljenim gorivom.

Sistem za izrabljeno gorivo praviloma obsega bazen za izrabljeno gorivo, ki je povezan s prenosnim kanalom in prostorom za manevriranje z gorivom. Prenosni kanal služi za transport goriva med omenjenim bazenom in poplavljeno reaktorsko votlino. V primeru izrednega dogodka lahko poškodba ovoja omenjenega sistema nastane bodisi v bazenu bodisi v prenosnem kanalu ali pa v prostoru za manevriranje z gorivom. Večina ali vse izrabljeno gorivo je običajno shranjeno v omenjenem bazenu, zato je višina nivoja hladilne tekočine v bazenu ključnega pomena za ugotavljanje in napovedovanje stanja omenjenega sistema. V kontekstu predloženega izuma razumemo napovedovanje razvoja nivoja hladila v sistemu za izrabljeno gorivo kot napovedovanje nivoja hladila v bazenu za izrabljeno gorivo.

Metoda za posredno karakterizacijo poškodbe bazena za izrabljeno jedrsko gorivo in napoved razvoja nivoja hladila v omenjenem sistemu more upoštevati geometrijo omenjenega sistema vključno z gorivnimi svežnji in/ali značilnosti omenjena hladila in/ali karakteristike jedrskega goriva. Metoda po izumu v prednostni izvedbi vključuje večkratno/kontinuirano merjenje omenjenega puščanja hladila iz sistema in sprotno posodabljanje omenjene napovedi nivoja hladila v bazenu, ki temelji na omenjenih kontinuiranih meritvah.

Ponavljajoče meritve v času izboljšujejo zanesljivost in natančnost napovedi razvoja nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Omenjena metoda lahko v prednostni izvedbi obsega korak napovedovanja razvoja ravni sevanja, zlasti napovedovanje razvoja hitrosti doze v bližini omenjenega bazena za izrabljeno gorivo, ki temelji na omenjeni napovedi nivoja hladila v bazenu.

Na osnovi znane višine nivoja hladila v bazenu, karakteristike rabljenega goriva in ščitnih lastnosti hladila lahko določimo pričakovano stopnjo sevanja oziroma hitrost doze v bližini omenjenega bazena za izrabljeno gorivo. Na podlagi projiciranih vrednosti prejetih doz, se lahko sprejmejo ukrepi za zaščito in pravočasno evakuacijo osebje, preden so izpostavljeni nevarnim stopnjam sevanja.

Metoda lahko napoveduje skrajni čas evakuacije, ki temelji na napovedi razvoja nivoja hladila v bazenu za izrabljeno gorivo in napovedani hitrosti doze v bližini omenjenega bazena.

Metoda omogoča karakterizacijo ovoja bazena za rabljeno gorivo; določa velikosti in lokacije poškodbe ovoja omenjenega sistema na osnovi spremljanja zgodovine puščanj hladila iz bazena.

Avtorji izuma so pokazali, da je velikost in lokacijo poškodbe ovoja bazena mogoče določiti na podlagi spremljanja zgodovine puščanja hladila. Takšen je pristop predstavlja pomembno prednost pred obstoječimi tehnikami, ki temeljijo na znani/predpostavljeni velikosti in lokaciji poškodbe ovoja.

Tukaj, napovedovanje lokacije poškodbe ovoja predstavlja določevanje njene vertikalne pozicije nad tlemi oziroma nad dnom bazena za izrabljeno gorivo.

V prednostni izvedbi sistem za izrabljeno gorivo praviloma obsega bazen za izrabljeno gorivo, ki je povezan s prenosnim kanalom in prostorom za manevriranje z gorivom, pri čemer omenjena metoda upošteva različnih mest puščanja v sistemu; puščanje iz bazena rabljenega goriva, puščanje iz prenosnega kanala in puščanje iz prostora za manevriranje z gorivom.

Upoštevanje različnih mest puščanja omogoča bolj ciljno in zanesljivejšo napoved poteka višine nivoja hladilne tekočine bazenu z omenjenim gorivom in hitrosti doze v bližini bazena.

V prednostni izvedbi metoda vključuje spremljanje ravni sevanja v bližini omenjenega objekta in napovedovanje razvoja nivoja hladila v bazenu za izrabljeno gorivo in napovedovanje hitrosti doze v bližini omenjenega bazena, ki temeljita na omenjenem spremljanju ravni sevanja.

Spremljanje ravni sevanja lahko obsega spremljanje hitrosti doze v omenjeni bližini bazena z rabljenim gorivom.

Avtorji izuma so ugotovili, da spremljanje nivoja sevanja skupaj s sledenjem zgodovine puščanja hladila iz bazena znatno izboljša zanesljivost napovedi. Poleg tega lahko meritev nivoja sevanja služi kot »back-up« v primeru ugotovljene nezanesljivosti vrednosti signala puščanja; na primer zaradi poškodb merilne infrastrukture, ki so posledica izrednega dogodka.

V prednostni izvedbi metoda vključuje kontinuirano merjenje dotoka svežega hladila v sistem z rabljenim gorivom, spremljanje temperature svežega hladila in hladila v bazenu, spremljanje višine nivoja hladila ter napoved razvoja nivoja hladilne tekočine v bazenu z rabljenim gorivom, ki temelji na kontinuiranem merjenju dotoka svežega hladila v sistem z rabljenim gorivom, spremljanju temperature svežega hladila in hladila v bazenu ter spremljanju zgodovine višine nivoja hladila v omenjenem bazenu z rabljenim gorivom.

Avtorji izuma so ugotovili, da sočasno spremljanje večjega števila omenjenih veličin poleg spremljanja intenzitete puščanja znatno izboljša zanesljivost in natančnost napovedi poškodbe ovoja bazena za izrabljeno gorivo in razvoj nivoja hladila v omenjenem bazenu. Sprotno spremljanje omenjenih veličin nudi vpogled v potek izrednega dogodka, ko spremljanje vrednosti intenzitete puščanja in ravni sevanja nista zanesljiva oziroma nista dostopna.

Metoda v prednostni izvedbi vključuje tudi merjenje seizmičnih aktivnosti, katerim je objekt podvržen, merjenje naklona omenjenega sistema in napovedovanje razvoja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu, ki temelji na merjenju omenjenih seizmičnih aktivnosti in omenjenega naklona.

Izumitelji so ugotovili, da spremljanje seizmične aktivnosti objekta in naklona strukture, v kombinaciji s spremljanjem puščanja hladila omogoča zanesljivejšo oceno poškodbe bazena za rabljeno gorivo, in se nadalje lahko kombinirajo z drugimi, zgoraj navedenimi meritvami, kar dodatno izboljša natančnost napovedi razvoja višino nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Naklon strukture se lahko določi z meritvijo višine nivoja hladila na vsaj treh nekolinearnih lokacijah omenjenega bazena.

Računska ocena poškodbe bazena za izrabljeno gorivo in napoved razvoja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu se po prednostni izvedbi lahko izvede s postopkom v treh korakih. V prvem koraku se okarakterizira izredni dogodek.

Izredni dogodek v okviru predloženega izuma razumemo kot katerikoli dogodek, ki lahko ogrozi varno obratovanje oziroma strukturno celovitost sistema za izrabljeno gorivo, kot je potres, nekontroliran vnos materiala v bazen z izrabljenim gorivom in nekontrolirano puščanje hladila iz sistema.

V drugem koraku se poda računska ocena poškodbe ovoja bazena za izrabljeno gorivo. Na osnovi spremljanja omenjenih veličin se izračuna velikost in lokacija poškodbe v ovoju.

V tretjem koraku na podlagi karakterizacije izrednega dogodka in računske ocene poškodbe ovoja sistema z izrabljenim gorivom napovemo razvoj višine nivoja hladila v omenjenem bazenu.

V tej konfiguraciji, lahko izum vključuje merjenje seizmične aktivnosti objekta in/ali naklon sistema za izrabljeno gorivo, karakterizacijo izrednega dogodka, ki temelji na omenjenem merjenju puščanju hladila iz bazena in/ali merjenju seizmične aktivnosti objekta in/ali merjenju naklona omenjenega sistema in znani geometriji omenjenega sistema za izrabljeno gorivo.

Metoda nadalje v prednostni izvedbi vključuje korak računske ocene velikosti in lokacije poškodbe ovoja sistema z izrabljenim gorivom, ki temelji na spremljanju puščanja hladila iz sistema in karakterizaciji izrednega dogodka.

Poleg tega lahko metoda vključuje merjenje dotoka svežega hladila in/ali merjenje temperature svežega hladila in hladila v bazenu in/ali merjenje višine nivoja hladila v omenjenem bazenu, pri čemer je velikost in lokacija poškodbe določena na osnovi omenjenega spremljanja puščanja hladila iz sistema in/ali merjenja dotoka svežega hladila in/ali merjenja temperature svežega hladila in hladila v bazenu in/ali merjenja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Nadaljnji razvoja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu lahko napovemo na osnovi omenjene karakterizacije izrednega dogodka in/ali na osnovi računske ocene velikosti in lokacije poškodbe ovoja sistema z izrabljenim gorivom.

Korak napovedovanja razvoja višine nivoja hladilne vode v omenjenem bazenu v prednostni izvedbi upošteva »izgubo« masnega toka hladila na račun uparjanja iz bazena.

Upoštevanje izgube masnega toka zaradi uparjanja hladila iz bazena za izrabljeno gorivo omogoča bolj zanesljivo napoved razvoja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Navedeno izparevanje hladila lahko pri znani toplotni moči zaostale toplote in toplotnih izgubah ocenimo s pomočjo merjenja dotoka svežega hladila, temperature svežega hladila in hladila v bazenu in spremljanju višine nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Izum se nadalje navezuje na napravo za računsko oceno stanja ovoja sistema za izrabljeno jedrsko gorivo, ki obsega merilnik pretoka za merjenje puščanja hladila iz omenjenega sistema in računski sklop, ki omogoča napoved razvoja izrednega dogodka.

Merilni sklop v prednostni izvedbi vključuje merilnik pretoka. Omenjeni merilnik pretoka je lahko nameščen na iztoku iz zbiralnika, ki se nahaja pod omenjenim sistemom za izrabljeno gorivo.

Merilni sklop je v prednostni izvedbi namenjen spremljanju intenzitete puščanja hladila iz omenjenega sistema.

Računski sklop je v prednostni izvedbi namenjen računski napovedi razvoja izrednega dogodka, ki temelji na znani geometriji omenjenega sistema vključno z gorivnimi svežnji in/ali značilnosti omenjena hladila in/ali karakteristike jedrskega goriva.

Omenjena naprava v prednostni izvedbi vključuje večkratno/kontinuirano merjenje omenjenega puščanja hladila iz sistema in sprotno posodabljanje omenjene napovedi nivoja hladila v bazenu, ki temelji na omenjenih kontinuiranih meritvah.

Računski sklop v prednostni izvedbi obsega korak napovedovanja razvoja hitrosti doze v bližini omenjenega bazena za izrabljeno gorivo, ki temelji na omenjeni napovedi nivoja hladila v bazenu.

Računski sklop lahko napoveduje skrajni čas evakuacije, ki temelji na napovedi razvoja nivoja hladila v bazenu za izrabljeno gorivo in/ali napovedani hitrosti doze v bližini omenjenega bazena.

Računski sklop v prednostni izvedbi omogoča karakterizacijo ovoja bazena za rabljeno gorivo; določa velikosti in lokacije poškodbe na osnovi spremljanja zgodovine puščanj hladila iz bazena.

Sistem za izrabljeno gorivo praviloma obsega bazen za izrabljeno gorivo, ki je povezan s prenosnim kanalom in prostorom za manevriranje z gorivom, pri čemer omenjeni računski sklop dopušča možnost različnih mest puščanja v sistemu; puščanje iz bazena rabljenega goriva, puščanje iz prenosnega kanala in puščanje iz prostora za manevriranje z gorivom.

Merilni sklop v prednostni izvedbi vključuje merilnik ravni sevanja, ki je nameščen v bližini omenjenega objekta. Merilnik omogoča spremljanje ravni sevanja v omenjeni bližini sistema za izrabljeno gorivo. Računski sklop omogoča napovedovanje razvoja višine nivoja hladila v bazenu za izrabljeno gorivo in napovedovanje hitrosti doze v bližini omenjenega bazena, ki temeljita na omenjenem spremljanju puščanja hladila in/ali spremljanju ravni sevanja.

• ·

Merilni sklop v prednostni izvedbi vključuje kontinuirano merjenje dotoka svežega hladila v sistem z rabljenim gorivom, spremljanje temperature svežega hladila in hladila v bazenu ter spremljanje višine nivoja hladila v bazenu z rabljenim gorivom. Računski sklop omogoča napoved razvoja višine nivoja hladila v sistemu za izrabljeno gorivo, ki temelji na kontinuiranem merjenju dotoka svežega hladila v sistem z rabljenim gorivom in puščanju, spremljanju temperature svežega hladila in hladila v bazenu ter spremljanju višine nivoja hladila v omenjenem bazenu z rabljenim gorivom.

Merilni sklop v prednostni izvedbi vključuje tudi merjenje seizmičnih aktivnosti, katerim je objekt podvržen in/ali merjenje naklona omenjenega sistema. Računski sklop omogoča napovedovanje razvoja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu, ki temelji na spremljanju omenjenih seizmičnih aktivnostih in merjenju naklona sistema skupaj s spremljanjem puščanja hladila iz sistema.

Merilni sklop v prednostni izvedbi vključuje merjenje seizmičnih aktivnosti, katerim je objekt podvržen in/ali merjenje naklona omenjenega sistema, ker računski sklop omogoča napovedovanje razvoja izrednega dogodka, ki ob znani geometriji sistema za izrabljeno gorivo temelji na spremljanju intenzitete puščanja hladila iz omenjenega sistema in/ali merjenju seizmičnih aktivnosti in/ali merjenju naklona sistema.

Omenjeni računski sklop omogoča karakterizacijo poškodbe ovoja bazena za rabljeno gorivo; določa velikosti in lokacije poškodbe na osnovi spremljanja puščanja hladila iz omenjenega bazena in karakterizacije izrednega dogodka.

Merilni sklop prednostno vključuje kontinuirano merjenje dotoka svežega hladila v sistem z rabljenim gorivom, spremljanje temperature svežega hladila in hladila v bazenu ter spremljanje višine nivoja hladila v bazenu z rabljenim gorivom. Omenjeni računski sklop omogoča računsko oceno velikosti in lokacije poškodbe ovoja omenjenega sistema na osnovi spremljanja zgodovine puščanj hladila iz bazena, izmerjene ali izračunane zaostale toplotne moči izrabljenega goriva in toplotnih izgub sistema, na osnovi kontinuiranega merjenja dotoka svežega hladila v omenjeni sistem, na osnovi spremljanja temperature svežega hladila in hladila v bazenu ter spremljanja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu z rabljenim gorivom

Računski sklop v prednostni izvedbi omogoča napoved razvoja višine hladila v bazenu za izrabljeno gorivo, ki temelji na karakterizaciji izrednega dogodka in/ali karakterizaciji poškodbe ovoja omenjenega sistema.

• · • ·

Računski sklop prednostno upošteva uparjanje hladila iz sistema za izrabljeno gorivo.

Omenjeni računski sklop lahko poda računsko oceno navedenega izparevanja hladila, ki temelji na izmerjeni/izračunani vrednosti zaostale toplote moči in toplotnih izgubah, izmerjenem dotoku svežega hladila, temperaturah svežega hladila in hladila v bazenu ter spremljanju višine nivoja hladila v omenjenem bazenu.

Izum se nadalje nanaša na računalniški program za karakterizacijo poškodbe ovoja sistema za shranjevanje izrabljenega jedrskega goriva, pri čemer omenjeni računalniški program sprejema računalniško berljiva navodila tako, da program, ki se izvaja na računalniku, implementira metodo, ki vključuje in vrši vse zgoraj opisane operacije.

Opis prednostnih izvedb

Značilnosti in številne prednosti predloženega izuma so ponazorjene v podrobnem opisu prednostnih izvedb s sklicevanjem na priložene slike, v katerih:

Slika 1: prikazuje shemo prereza sistema za izrabljeno gorivo po eni od izvedbi predloženega izuma;

Slika 2: prikazuje diagram toka podatkov, ki ponazarja metodo po eni od izvedb predloženega izuma; in

Slika 3: prikazuje primer karakterizacije poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo in napoved razvoja izrednega dogodka za dve različni moči zaostale toplote in dve različni mesti poškodbe ovoja; ena poškodba, se nahaja v bazenu za izrabljeno gorivo,medtem ko druga ponazarja puščanje, bodisi na področju prostora za manevriranje z gorivom, bodisi v prenosnem kanalu.

Slika 1 prikazuje shemo prečnega prereza sistema za izrabljeno gorivo 10, v katerem je predmetni izum lahko uporabljen. Sistem za izrabljeno gorivo 10 obsega bazen za izrabljeno gorivo 12 v katerem je v hladilu 16, kot je voda, shranjeno večje število gorivnih svežnjev 14.

Kot je razvidno iz slike 1, je bazen za izrabljeno gorivo 12 povezan s prostorom za manevriranje z gorivom 18 in s prenosnim kanalom 20 preko plitvih prehodov oziroma vrat. Prostor za manevriranje z gorivom 18 služi za nakladanje ali razkladanje gorivnih elementov 14, prenosni kanal 20 pa služi za prenos goriva 14 med reaktorsko votlino (ni prikazano) in bazenom za izrabljeno gorivo 12. Hladilo 16 • · zapolnjuje prost volumen bazena z rabljenim gorivom 12, volumen prenosnega kanala 20 in prostora za manevriranje s hladilom 18. Velikost in globina, kot tudi kompozicija bazena za izrabljeno gorivo 12, volumna za manevriranje z gorivom in prenosnega kanala 20 se lahko razlikuje. Ozka prehoda, ki povezujeta omenjeni bazen 12 s prenosnim kanalom 20 in s prostorom za manevriranje z gorivom 18 sta veliko plitvejša od omenjenega bazena 12, prenosnega kanala 20 in prostora za manevriranje z gorivom 18, kar je shematsko prikazano na sliki 1.

Na sliki 1, h₀ označuje največjo višino hladilne tekočine v bazenu za izrabljeno gorivo 12, medtem ko h(t) označuje nivo hladila v bazenu 12 v nekem določenem času t. Parameter h_Oo označuje mesto poškodbe ovoja bazena; višino poškodbe (nad tlemi) 22, ki lahko nastane v zunanji steni bazena 12 kot posledica izrednega dogodka, kot je na primer potres. Poškodba ovoja 22 ima velikosti preseka A, kot je prikazano na sliki 1, in lahko vodi do izgube hladila 16 iz bazena za izrabljeno gorivo 12, prostora za manevriranje s hladilom 18 in prenosnega kanala 20. Hladilo, ki izteka iz sistema za izrabljeno gorivo se zbira v zbiralniku 24, ki je lociran pod sistemom za izrabljeno gorivo 10.

Kot je nadalje razvidno iz slike 1, je sistem za izrabljeno gorivo 10 rutinsko opremljena z množico merjenih parametrov, ki jih lahko uporabimo v kontekstu predloženega izuma in skupaj tvorijo in določajo merilni sklop. Merilnik pretoka 26, ki je predvideni del zbiralnika 24 je nameščen tako, da meri odtok hladila iz zbiralnika24.

Merilnik 28 je predviden za merjenje višine nivoja hladilne tekočine v omenjenem sistemu za izrabljeno gorivo 10. Na sliki 1 je prikazan merilnik višine 28 nivoja gladine hladila, ki je nameščen v bazenu za izrabljeno gorivo 12. Omenjeni merilnik 28 je alternativno ali dodatno predviden tudi na drugih lokacijah znotraj sistema za izrabljeno gorivo 10.

Sistem za izrabljeno gorivo 10 je nadalje opremljen s termometrom 30 prirejenim za merjenje temperature hladila 16 v bazenu za izrabljeno gorivo 12.

Upad nivoja gladine hladila lahko korigiramo s pomočjo dotoka svežega hladila preko dotočnega ventila 32. Merilnika pretoka 34 je nameščen na dovodni cevi in je predviden za merjenje dotoka svežega hladila v bazen za izrabljeno gorivo 12, medtem ko je temperatura svežega hladila merjena s pomočjo termometra 36.

Objekt izrabljenega goriva 10 je nadalje opremljeno z merilnikom hitrosti doze 38 in je nameščen na robu oziroma v bližini bazena za izrabljeno gorivo 12. Merilnik je prilagojen za spremljanje hitrosti doze radioaktivnega sevanja iz gorivnih svežnjev 14.

Merilnik seizmične aktivnosti 40, ki je lahko nameščen na strukturi sistema za izrabljeno gorivo 10 je namenjen prepoznavanju narave nihanja sistema, kot je na primer potresna aktivnost.

Kot je dodatno razvidno iz slike 1, so merilnik pretoka 26 hladilne tekočine, merilnik višine nivoja 28 in merilnik temperature 30 hladila v bazenu 12, merilnik temperature 36 in merilnik pretoka 34 svežega hladila, merilnik hitrosti doze 38 in merilnik seizmične aktivnosti 40 strukture omenjenega sistema vsi priključeni preko podatkovnih vodov (črtkano na sliki 1) na računski sklop 42, ki zbira podatke o izmerjenih vrednostih in izvaja karakterizacijo poškodbe ovoja. Del ali vsi pridobljeni podatki se lahko uporabljajo za napovedovanje razvoja višine nivoja hladilne tekočine v sistemu za izrabljeno gorivo 10, bodisi samostojno ali v kombinaciji.

Računski sklop 42 lahko predstavlja računalnik za splošne namene, ki opravlja računske operacije nad izmerjenimi podatki. Računski sklop 42 je povezan s prikazovalnim sklopom 44. Slednji posreduje merjene in interpretirane vrednosti merilnega in računskega sklopa. Omogoča predčasno opozarjanje odgovornega osebja na potencialni potek dogodkov v izrednih razmerah. Kot je shematsko prikazano na sliki 1 lahko v okviru prikazovalnega sklopa izmerjene in interpretirane vrednosti predstavljamo preko različnih medijev.

Rezultati analize se nenehno posodabljajo in pošiljajo na dveh ravneh; Raven 1 se uporablja med normalnim delovanjem in prikazuje trenutne vrednosti, kot tudi opozorila, ko so presežene mejne vrednosti za normalno delovanje. Raven 2 se uporablja po začetnem dogodku. Izvede se karakterizacija izrednega dogodka in karakterizacija poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo 10. Na tej ravni se izvede napoved razvoja izrednega dogodka vključno s projekcijo prejetih doz interventnega osebja za predvidena opravila. Tu se predvidi skrajni čas za evakuacijo.

Da bi se izognili preobremenitvi operaterjev jedrskega objekta je število informacij na ravni 1 zreducirano na minimum. Brez posebne zahteve, je predstavljen le niz osnovnih informacij skupaj z opozorili, ko so mejne vrednosti presežene. Brez začetnega dogodek, raven 1 prikazuje samo izmerjene podatke; brez karakterizacij izrednega dogodka, poškodbe ovoja in napovedi razvoja omenjenega dogodka.

• ·

Predstavitev rezultatov analize računskega sklopa je na ravni 2 vključena v primeru izrednega dogodka, ko naprava zazna nenadzorovan padec nivoja hladilne tekočine, puščanja, nenadzorovan porast temperature hladilne tekočine ali povečanje hitrosti doze na robu bazena za izrabljeno gorivo 12. Rezultati analiza računskega sklopa omogočajo: karakterizacijo izrednega dogodka, karakterizacijo poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo, napoved razvoja izrednega dogodka vključno z napovedjo skrajnega časa evakuacije objekta.

V prvem koraku bomo podrobno pojasnili, kako pridemo do računske napovedi razvoja višine nivoja hladilne tekočine v sistemu za izrabljeno gorivo 10, ki temelji na spremljanju puščanja hladila iz omenjenega sistema.

V drugem koraku, bomo pojasnili, kako se spremljanje puščanja hladilne tekočine iz omenjenega sistema lahko dopolnjuje v kombinaciji z drugimi merjenimi parametri v sistemu za izrabljeno gorivo 10, kar povečuje natančnost in robustnost napoved razvoja višine nivoja hladila in pričakovane hitrost doze v sistemu.

Napoved razvoja višine nivoja hladilne tekočine, ki temelji na spremljanju puščanja hladila iz omenjenega sistema

Osnova in ozadje za karakterizacijo poškodbe 22 ovoja bazena in napoved razvoja izrednega dogodka sta v splošnem podobna pristopu izumiteljev M. Matkovič et al., kot je opisan v raziskovalnem članku Characterization of the spent-fuel pit rupture based on water-level monitoring v Annals of Nuclear Energy 63 (2014) 674 to 679.

Za potrebe analize predpostavljamo, da je prosta površina gladine hladila v sistemu za izrabljeno gorivo veliko večji, kot je prečni presek razpoke v ovoju sistema. To ima za posledico zanemarljivo hitrost hladila, kar se odraža v nepomembnem povečanju kinetične energije sistema med puščanjem in zanemarljivim izgubam zaradi mešanja in trenja na stenah bazena za izrabljeno gorivo 12. Ob omenjenih predpostavkah lahko energetsko bilanco za puščanje hladila iz bazena za izrabljeno gorivo 12 zapišemo, kot potencialno energijo, ki se pretvori v kinetično energijo iztoka zmanjšano z ustrezne izgube energije zaradi trenja.

. _2 ίή 1 _2 m g &h = - · m - v + — - - p · k_5oc - r p 2 (l) dm m - —_;—

V enačbi (1) at predstavlja masni tok puščanja hladila, g gravitacijski pospešek, Ah višinsko razlika med gladino vode in mestom poškodbe, v povprečno hitrostjo izliva vode, p gostoto vode in k,_oc celokupni koeficient tlačnega padca. Ob predpostavki le ene lokacije puščanja in toge strukture sistema, je mogoče povezati hitrost spreminjanja višine gladine hladilne vode s hitrostjo odtekanje hladila iz razpoke.

dk dt •S =

Α_β·ι(2)

Tu se dh/dt nanaša na hitrost spreminjanja višine gladine hladilne vode, A_o na prečni presek razpoke v ovoju sistema in S na prosto površino gladine hladila v sistemu za izrabljeno gorivo. Z upoštevanjem enačb (1) in (2) pridemo do fizikalnega modela v obliki diferencialne enačbe puščanja hladila iz bazena za izrabljeno gorivo 12,

CO (3) kjer se h(t) nanaša na višino nivoja hladilne vode v času t in hoo se nanaša na višino poškodbe ovoja bazena.

celokupni koeficient tlačnega padca v navedenem primeru ni odvisen od iztočne hitrosti skozi razpoko. To je dokaj dober približek za turbulentne tokove pri relativno velikih poškodbah ovoja. Pri visokih Reynoldsovih številih ostaja celokupni koeficient trenja skoraj neodvisen od hitrosti iztekanja. Po drugi strani pa, če je hidravlični premer razpoke dovolj majhna, da je pričakovati laminarni tok iztekanja hladilnega sredstva, je predpostavka o nespremenljivem koeficientu slaba. Kakorkoli že, pa je v slednjem primeru celokupni koeficient trenja obratno sorazmeren z Reynoldsovim številom, zato bi predpostavka s konstantno vrednostjo omenjenega koeficienta, ki je dobljen v začetni fazi, ko sta višina vode in hitrost iztekanja najvišji, dala konzervativno rešitev napovedi razvoja dogodkov.

V poenostavljeni enačbi hitrosti spreminjanja višine nivoja hladila (3) predpostavljamo, da:

• · • gre za eno poškodbo ovoja sistema, katere topologija se v času opazovanja ne spreminja, • ni vnosa svežega hladila, • je prosta površina gladine hladila S v sistemu za izrabljeno gorivo 12 veliko večja, kot je prečni presek razpoke v ovoju sistema A_o (S » A_o), • se prečni presek razpoke v ovoju sistema A_o, celokupni koeficient tlačnega padca, prosta površina gladine hladila S in višina poškodbe ovoja h₀₀ ne spreminjajo s časom, • se celokupni koeficient tlačnega padca ne spreminja s hitrostjo pretoka.

Matematična formulacija poenostavljenega fizikalnega modela opisanega z enačbo (3) daje za dano lokacijo poškodbe ovoja enake rezultate za primer majhne poškodbe in hipotetično iztekanje hladila brez trenja, kot za primer večje poškodbe z ustrezno večjo oceno trenja med iztekanjem. V tem okviru so bile uvedene nadaljnje poenostavitve:

• prečni presek razpoke v ovoju sistema je hipotetična vrednost, ki upošteva dejanski presek A_o in celokupni koeficient tlačnega padca k|_0C, • potencialna energije tekočine se pretvori v kinetično energijo iztekanja in izgube energije zaradi trenja.

Ob zgornjih predpostavkah lahko ohranitev volumskega pretoka puščanja zapišemo v obliki diferencialne enačbe, kot sledi:

Vit) = · j2-5'(MV(t))-fc₀._o) (4) kjer dt označuje izmerjeni pretoka hladila 16 na merilnik pretoka 26, ki meri puščanje hladilnega sredstva skozi poškodbo ovoja 22. V nasprotju z obstoječim pristopom [1], ki temelji na spremljanju hitrosti spreminjanja nivoja gladine hladilne vode, se zdi, da natančnost predmetnega pristopa ni odvisna od velikosti proste površine gladine hladila v omenjenem sistemu. V enačbi (4) sta prečni presek razpoke v ovoju sistema A in višina poškodbe ovoja bazena hoo neznani spremenljivki, kar zahteva opredelitev dveh novih robnih pogojev.

Robna pogoja 1 in 2 (BC1, BC2): t=t₀, t=ti να₀) = 4 · 72-5-(Mt_e)-w (5) vaj = 4 - f2g-(h(tj-k^ (6)

V enačbi (5) h(t₀) predstavlja začetno višino nivoja hladilne vode. Ko so določeni zahtevani robni pogoji, lahko določimo h₀₀ in A. Z upoštevanjem enačb (4), (5) in (6), lahko s sledečima zapisoma izrazimo višino poškodbe ovoja bazena in prečni presek razpoke.

M)* · w^s - Vfri)⁵ (7) · g- (h(f_a) - hitj) (8)

Iz enačb (7) in (8) je razvidno, da sta za potrebe karakterizacije poškodbe ovoja bazena za izrabljeno gorivo potrebni samo dve različni meritvi pretoka puščanja hladila v času. Karakterizacija poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo opredeljuje višino poškodbe omenjenega ovoja h₀₀ in presek razpoke v omenjenem ovoju A, medtem, ko sta V(t) in h(t) odvisni spremenljivki, ki sta vezani preko proste površine gladine hladila S sistema za izrabljeno gorivo 12. Iz omenjenega sledi, da lahko splošno rešitev diferencialne enačbe (4 ) zapišemo takole:

(9)

Kot je razvidno iz enačbe (9), med reševanjem enačbe (4) naletimo na novo neznanko C_o. Do rešitve omenjene neznanke (C_o) pridemo preko definicije tretjega robnega pogoja t = 0.

Robni pogoj 3 (BC3): t=0 -> h{t=O) = h₀ • ·

C_o |2 (h₀ - hfi) ^ΑΊ ^s (10)

Parameter C_o predstavlja časovni interval, ki je potreben, da se zaradi omenjenega puščanja višina gladine hladilne vode zniža iz začetne višine h₀ na višino omenjene poškodbe ovoja bazena h_OoKer so zmogljivosti dušenja ionizirajočega sevanja in nevtronskega fluxa v bazenu z rabljenim gorivom 12 neposredno povezane z višino nivoja hladilne vode v omenjenem bazenu, lahko karakteristične čase za izbran sistem izračunamo po enačbi (9). Gre za čase, ki jih napovemo v primeru izrednega dogodka, ko višina gladine hladilne vode v bazenu za izrabljeno gorivo pade na določeno višino. Analogno lahko karakteristične čase izračunamo tudi za določene hitrosti doze na robu bazena oziroma določene mejne vrednosti projiciranih kumulativnih prejetih doz interventnega osebja. Te informacije so lahko v pomoč pri določanju prioritetnih opravil v primeru izrednega dogodka in planiranju skrajnega časa evakuacije.

S preureditvijo enačbe (9) in ob upoštevanju enačbe (10) lahko zapišemo dokončno rešitev diferencialne enačbe (9) v smislu časovnega poteka višine hladila v bazenu z rabljenim gorivom. V primeru izrednega dogodka lahko napoved razvoja višine nivoja hladila v omenjenem bazenu zapišemo:

A(O =

('7₀ ^— t)^a + Aqo (11)

Spremljanje puščanja hladilne vode iz sistema za izrabljeno gorivo v relativno kratkem časovnem intervalu po začetnem dogodku omogoči računsko karakterizacijo poškodbe ovoja, ki jo določa presek razpoke v ovoju A in višina poškodbe omenjenega ovoja hoo- Omenjena karakterizacija predstavlja osnovo za napoved razvoja višine gladine hladilne vode v sistemu za izrabljeno gorivo 12 dolgo po začetnem dogodku. Velikost razpoke A lahko izračunamo iz enačbe (8), višino poškodbe bazena h₀₀ iz enačbe (7), napoved razvoja višine nivoja gladine hladilne vode v sistemu pa lahko izračunamo iz enačbe (11).

.:. .:. *··* ··* ♦·· ·

Pomembna prednost tega pristopa je povezana posrednim in takojšnjim izračunom karakteristike poškodbe ovoja bazena. V morebitnem primeru izrednega dogodka bi bila pravočasna karakterizacija izrednega dogodka zelo težko izvedljiva ali celo nemogoča, v kolikor nebi bila pridobljena posredno.

Primerjava predmetnega izuma z obstoječim stanjem tehnike [1], ki temelji na spremljanju višine gladine hladila v bazenu, kaže, da se pri določanju karakterizacije poškodbe ovoja predmetni izum ne opira na poznavanje proste površine gladine hladila v bazenu 12. To omogoča bistveno večjo natančnost karakterizacije poškodbe omenjenega ovoja in ustrezno večjo natančnost napovedi tako razvoja višine nivoja hladilne tekočine v bazenu za izrabljeno gorivo, kot tudi razvoja hitrosti doze na robu omenjenega bazena.

Na podlagi podatkov, pridobljenih preferenčno v začetni fazi izrednega dogodka, lahko računski sklop naprave 42 poda računsko oceno poškodbe ovoja sistema z izrabljenim gorivom 10; določi velikost poškodbe in njeno elevacijo v omenjenem sistemu. Napove intenziteto puščanja in izparevanja hladiva iz sistema. Ti podatki se lahko uporabijo za določitev toplotne bilance sistema in morebitno spremembo kritičnosti v bazenu, kot posledica nenadzorovane akumulacije goriva. Na osnovi teh podatkov lahko računski sklop napove razvoj višine nivoja gladine hladilne tekočine, razvoj hitrosti doze na robu bazena in projekcijo pričakovanih integralnih absorbiranih doz interventnega osebja, kot tudi skrajni časa za evakuacijo. Izum lahko pomaga pri optimizaciji in vzpostavitvi prednostnih opravil pri sanaciji posledic izrednega dogodka tako, da je interventno osebje izpostavljeno minimalnim dozam sevanja in v skladu z zakonodajo. Če sanacije posledic ni mogoče izvesti znotraj sprejemljivih doz prejetega sevanja, računski sklop 42 predvidi skrajni čas za evakuacijo objekta.

Upoštevanje in integracija različnih merjenih parametrov sistema

Drugi merjeni parametri v sistemu za izrabljeno gorivo 10 pomembno dopolnjujejo spremljanje puščanja 26 iz omenjenega bazena. Raznolikost merjenih veličin izboljšuje natančnost, predvsem pa izboljšuje zanesljivost napovedi razvoja višine gladine hladilne vode v bazenu za izrabljeno gorivo in napovedi razvoja hitrosti doze v bližini omenjenega bazena.

Slika 2 prikazuje primer toka podatkov in merjenih veličin, ki so potrebni za računsko karakterizacijo poškodbe ovoja 22 sistema za izrabljeno gorivo 10. Karakterizacija in napoved razvoja izrednega dogodka temeljita na osnovi zaznanega puščanja hladila merjenega z merilnikom pretoka 26, višine nivoja hladilne tekočine spremljane z merilnikom višine gladine hladilne tekočine 28 in ravni sevanja, ki ga spremljamo z merilnikom hitrosti doze 38 v bližini bazena za izrabljeno gorivo. V blokovnem diagramu na sliki 2 je upoštevan tudi dotok svežega hladila.

• «

Prav merjenje dotoka 34 in temperature 36 svežega hladila, temperature 30 hladila 16 v bazenu za izrabljeno gorivo lahko uporabimo za oceno zaostale toplotne moči rabljenega goriva v bazenu in toplotnih izgub v okolico. Na osnovi toplotne bilance lahko ocenimo izparevanje, ki v raznolikosti merjenih veličin s poudarkom na merjenju puščanja hladila 26 in pri znani geometriji sistema za izrabljeno gorivo omogoča večjo zanesljivost in boljšo natančnost napovedi izrednega dogodka.

Slika 2 podrobneje prikazuje napoved razvoja izrednega dogodka v treh korakih.

(i) Karakterizacija izrednega dogodka in morebitne posledice:

Karakterizacija izrednega dogodka temelji na spremljanju puščanja hladila iz sistema za izrabljeno gorivo 10, ki ga merimo z merilnikom pretoka 26, spremljanju višine gladine hladila s pomočjo namenskega merilnika 28, spremljanju vibracij in nihanj strukture omenjenega sistema, kar spremljamo s seismometerom 40. Karakterizacija izrednega dogodka je pomembna za opredelitev narave začetnega dogodka. Predstavlja osnovo za izvedbo ocene; ali je zaradi seizmične aktivnosti geometrija bazena za izrabljeno gorivo 12 spremenjena, ali je prišlo do vnosa tujkov v bazen, ali je prišlo do izlitja hladila preko roba bazena, ali je prišlo do naklona strukture ipd. Pomembno je, da izgubo hladila iz bazena pravilno opredelimo. Lahko gre za izgubo hladila zaradi valovanja čez rob, ki je posledica gibanja tal, zaradi naklona strukture, zaradi prekomernega polnjenja ali pa zaradi izpodriva hladila, kije posledica vnosa tujkov v bazen. Čeprav je lahko izgub hladila v primeru razlitja preko roba bazena znatna, je poškodba ovoja sistema s stališča minimalnega vpliva na okolje in ljudi praviloma bolj problematična. Zniževanje višine hladila je lahko posledica izparevanja hladila 16 zaradi nezadostnega hlajenja rabljenega goriva 14. Posamezni prispevki spreminjanja višine hladilne vode v bazenu za izrabljeno hladilo se lahko izračuna s pomočjo znane temperature 30 hladilne v bazenu, merjenega dotoka 34 in temperature 36 svežega hladila.

(ii) Karakterizacija poškodbe 22 ovoja sistema za izrabljeno gorivo:

Kot je bilo prikazano zgoraj, izum omogoča, da poškodbo ovoja sistema računsko opredelimo z lokacijo in velikostjo poškodbe. Osnova za omenjeno oceno je izdelana karakterizacija izrednega dogodka, ki pri znani geometriji infrastrukture sistema podaja vzrok in naravo spremenjene višine nivoja hladila v bazenu.

(iii) Napoved razvoja izrednega dogodka:

V tem zadnjem koraku se izvede napoved razvoja višine gladine hladila 16 v bazenu za izrabljeno gorivo 12. Višina nivoja hladilne tekočine v bazenu 12 se lahko upošteva kot osnova za izračun hitrosti doze na robu bazena 12 in za projekcijo predvidenih absorbiranih doz interventnega osebja. Na podlagi teh informacij, lahko upravljavec jedrskega objekta: (a) izdela takšno prioritetno listo potrebnih opravil za sanacijo posledic izrednega dogodka na način, ki bi vodila do minimalnih negativnih posledic za ljudi in okolje, (b) predvidi in razdeli interventna opravila med interventno osebje tako, bodo prejete absorbirane doze vseh udeleženih znotraj zakonsko omejenih kumulativnih doz, in (c) odredi skrajni čas evakuacije objekta, ko interventnih opravil ni več mogoče izvesti znotraj z zakonom omejenimi prejetimi dozami interventnega osebja.

Slika 2 podrobneje prikazuje oceno resnosti izrednega dogodka po treh različnih scenarijih (levo / center/ desno), kijih opredelimo z upoštevanjem različnih merjenih parametrov.

V vsakem primeru se karakterizacija izrednega dogodka prične s prepoznavanjem vzorcev merjenih parametrov, kot je podrobneje opisano zgoraj. V naslednjem koraku upoštevamo zgodovino višine gladine hladilne tekočine h(t), ki jo spremljamo z ustreznimi merilniki 28 v sistemu. Sočasno spremljamo tudi stopnjo ionizirajočega sevanja je He(t), ki jo merimo z merilnikom hitrosti doze 38 v bližini (preferenčno na robu) bazena za izrabljeno gorivo. Časovni odvod posameznega parametra na sliki 2 je označen s piko nad pripadajočim simbolom.

V prvem scenariju (leva stran na sliki 2) nivo hladilne vode upada, kar se odraža na povečevanju hitrosti doze na robu bazena zaradi zmanjšane debeline plasti vode nad rabljenim gorivom. Manjša količina vode v sistemu brez hlajenja povzroči hitrejše naraščanje temperature T3 merjene s temperaturnim zaznavalom 30. V kolikor hladilna voda vre (T3 = 100 °C ali več), v enačbi za razvoj višine nivoja hladilne vode upoštevamo puščanje, izparevanje in dotok svežega hladila. V omenjeni enačbi na sliki 2, dV4/dt označuje priliv svežega hladila, ki ga merimo z merilnikom pretoka 34, dV2/dt pa označuje puščanje hladila iz sistema, kar spremljamo z merilnikom pretoka 26, ki je nameščen na zbiralniku 24. T5 označuje temperaturo svežega hladila 36 in dQ_REs/dt označuje zaostalo toplotno moč rabljenega goriva, kije manjša za izmerjene/izračunane toplotne izgube sistema.

V kolikor voda v bazenu ne vre, puščanje hladila pa je prisotno, uporabimo zgolj prvi del desne strani omenjene enačbe, kjer ne upoštevamo toplotne bilance.

V drugem scenariju (center na sliki 2) se nivo vode v bazenu in posledično nivo sevanja v sistemu za izrabljeno gorivo ne spreminjata. V kolikor je prisotno vrenje (T3 = 100 °C ali več), dotok svežega hladila kompenzira puščanje in izgubo hladila zaradi uparjanja. V kolikor je temperatura hladila v bazenu pod vreliščem, dotok svežega hladila ravno nadomesti izgube zaradi puščanja.

• ·

Μ · · · · · • ·

V obeh zgornjih scenarijih, kjer je prisotno puščanje, se izvede karakterizacija poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo, kot je opisane zgoraj in napoved razvoja izrednega dogodka.

V tretjem scenariju (desna stran na sliki 2) smo priča zviševanju gladine hladilne tekočine. Zaradi povečevanja debeline hladila nad gorivom, se zmanjšuje tudi raven sevanja v bližini bazena. Gre za primer, ko dotok svežega hladila 34 presega izgube zaradi puščanja 26 in izgube zaradi morebitnega izparevanja hladila (T3 = 100 °C ali več), ali pa imamo opravka z vnosom tujkov v bazen za izrabljeno gorivo. V tem scenariju je situacija praviloma manj kritična. Izvaja se nadaljnje spremljanje merjenih veličin, takojšnjih ukrepov pa ne predvideva.

Računski sklop naprave lahko na osnovi medsebojne primerjave izmerjenih parametrov identificira neveljavne meritve, ki se v primeru izrednega dogodka lahko pojavijo zaradi poškodb na infrastrukturi merilnega sklopa. Metoda, kot jo opisuje izum omogoča izbiro med razpoložljivimi vhodnimi parametri, ki zagotavljajo najboljšo natančnost napovedi poškodbe ovoja in napovedi razvoja izrednega dogodka.

Naprava poda karakterizacijo izrednega dogodka in na osnovi vsaj 3 zaporednih meritvah bodisi intenzitete puščanja, bodisi trenda upadanja nivoja hladiva v bazenu, bodisi trenda hitrosti doze v bližini bazena z izrabljenim gorivom omogoča karakterizacijo poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo in napoved razvoja izrednega dogodka.

Sposobnost karakterizacije poškodbe bazena za izrabljeno gorivo in napoved razvoja izrednega dogodka lahko najbolje primerjamo z delovanjem hitrega merilnika telesne temperature. Preprost izračun časovne konstante tovrstnega merilnika pokaže, da v nekaj sekundah, ki so potrebne za uspešno izvedbo meritve, zaznavalo merilnika ne doseže prikazane temperature. Ker privzamemo, da se med meritvijo telesne temperature zaznavalo in pogoji merjenja ne spreminjajo (masa, površina, specifična toplota ter prestop/prevod toplote), je merjeni temperaturni profil enolično določen s temperaturo merjenca. Prikazana temperatura je tako plod računskega algoritma, ki na osnovi izmerjenih vrednosti v začetni fazi meritve predvidi vrednost asimptote - merjeno temperaturo. Ker časovna konstanta merilnika temperature ni znana (prestop/prevod toplote se spreminja s stanjem pacienta), sta za določitev asimptote potrebni več kot sicer minimalno dve periodični meritvi temperature v znanem časovnem intervalu.

Analogno velja za posredno karakterizacijo poškodbe bazena za izrabljeno gorivo, kjer lahko iskano temperaturo primerjamo z določevanjem asimptote višine gladine hladilne vode - torej višine nastale poškodbe, medtem, ko je računanje velikosti razpoke direktno vezano na določevanje časovne konstante spreminjanja nivoja hladilne vode. Tudi tukaj bi v teoretičnem primeru, ko bi poznali • · · fizikalni model poškodbe, karakterizacijo slednje lahko opravili zgolj s tremi periodičnimi meritvami nivoja hladila v bazenu.

Kljub preprosti primerjavi naprave s hitrim merilnikom telesne temperature pa gre v prvem primeru za mnogo kompleksnejše računske algoritme in upoštevanje večjega števila spremenljivk. Naprava namreč omogoča karakterizacijo poškodbe in napoved razvoja izrednega dogodka, ki upošteva:

a) spremenljivo geometrijo bazena po višini in morebitno spremembo naklona bazena,

b) spremembo toplotne moči uparjanja z odkrivanjem gorivnih elementov,

c) morebitno spremembo kritičnosti med segrevanja strukture,

d) spremembo toplotnih izgub zaradi višanja temperature hladila,

e) usklajevanje merjenih vrednosti različnih veličin in izločitev defektnih meritev,

f) izliv hladila (pljusk) preko roba bazena,

g) negotovost meritev, negotovost karakterizacije poškodbe ovoja bazena in negotovost napovedovanja razvoja dogodkov,

h) različen razvoj scenarijev v primeru puščanja znotraj SFP ali izven (CLA/TC).

Merilni sklop 42 naprave omogoča na podlagi izmerjenih vhodnih parametrov izračun toplotne bilance v bazenu za izrabljeno gorivo.

Zaostala toplotna moč gorivnih elementov, zmanjšana za toplotne izgube v okolico, povzroči naraščanje temperature hladilne vode in infrastrukture, ki je v stiku s hladilom. Večja kot je njuna toplotna kapaciteta, počasnejše naraščanje temperature hladilne vode pričakujemo. Izračunamo jo lahko na dva načina:

a) analitično - s pomočjo znane geometrije/mase in fizikalnih lastnosti omenjene infrastrukture,

b) empirično - v odsotnosti zunanjega hlajenja jo določimo s pomočjo poznane zaostale toplotne moči ter izmerjene hitrosti spreminjanja povprečne temperature sistema.

Zviševanje temperature v bazenu je zaradi spreminjanja toplotne kapacitete ob puščanju in zaradi spreminjanja toplotnih izgub v okolico nelinearno, tako kot je zaradi spreminjajočega statičnega tlaka hladila na mestu puščanja nelinearno tudi spreminjanje višine gladine hladilne vode (Slika 3). Na dinamično spreminjanje toplotne kapacitete sistema vpliva tudi geometrija bazena, inventura in akumulacija hladilne vode vzdolž globine bazena. Omenjeni podatki so unikatni za vsako geometrijo bazena, inventuro strukture ter za vsako polnitev posebej, torej so specifični za vsak SFS.

Ko hladilo doseže temperaturo nasičenja, se vsa zaostala toplota »preusmeri« v izparevanje vode iz bazena. V primeru neuspešne vzpostavitve zunanjega hlajenja oziroma neuspešne dobave svežega hladila je izparevanje poleg morebitnega puščanja glavni vzrok za intenzivno zniževanje nivoja gladine hladilne vode v bazenu (Slika 3).

Slika 3 prikazuje rezultat napovedi računskega sklopa, kjer je prikazan časovni potek razvoja višine gladine hladila v bazenu za izrabljeno gorivo. Časovni interval A na sliki 3 označuje »mrtvi« čas zajemanja podatkov, ki je v prvi fazi izrednega dogodka potreben za uspešno karakterizacijo poškodbe ovoja sistema in prvi izračun napovedi razvoja dogodkov. Časovni interval B označuje območje napovedi razvoja nivoja hladilne tekočine v času po začetnem dogodku.

Slika 3 primerja napoved razvoja izrednega dogodka za dva različni polnitvi bazena. Polna črta ustreza 1,5 MW zaostali toplotni moči gorivnih elementov 14 v bazenu, črtkana črta pa ponazarja potek pri polnitvi bazena s skupno toplotno močjo 8,5 MW. Gre za relativno kratka periodična obdobja med normalnim obratovanjem elektrarne; med menjavo goriva, ko je celotna sredica reaktorja premeščena v bazen za izrabljeno gorivo. Upadanje gladine hladila na sliki 3 v prvi fazi je posledica puščanja in kmalu tudi izparevanja.

Na sliki 3 sta primerjana tudi dva scenarija puščanja v bazenu za izrabljeno gorivo (odebeljena črta) in izven (tanka črta), torej v prenosnem kanalu 20 oziroma prostoru za manevriranje z gorivom 18. Hitrost zniževanja gladine hladilne vode je ob danih predpostavkah enaka vse dokler gladina hladila ne doseže dno prehoda med omenjenimi strukturami. Ko ni več povezave med omenjenimi strukturami, je razpoložljiv volumen hladila v bazenu za izrabljeno hladilo občutno manjši, kar povzroči občutno povečanje hitrosti upadanja nivoja gladine hladila v bazenu, kadar je poškodovan ovoj bazena. V kolikor gre za poškodbo izven bazena, se hitrost upadanja gladine sicer upočasni na račun prekinjene povezave z virom puščanja, poveča pa se zaradi manjše proste površine hladila v bazenu in nespremenjenem uparjanju.

Po drugi strani pa, če se poškodba ovoja 22 nahaja na steni ovoja bazena za izrabljeno gorivo, hitrost upadanja gladine hladila naraste zaradi kombiniranega učinka puščanja in izhlapevanja hladila iz bazena.

Kumulativno posledico puščanja, izparevanja, dolivanja svežega hladila, vnosa materiala v bazen ter morebitne spremembe geometrije in naklona bazena spremljamo z merjenjem nivoja 28 gladine 12 hladilne vode 16. Nenadno spremembo višine gladine brez izmerjenega puščanja računski sklop prepozna, bodisi kot spremembo geometrije (naklona) bazena, ali pa vnos materiala v bazen, karakterizacija ekstremnega dogodka se lahko dopolnjuje s prepoznavanjem specifičnih vzorcev valovanje gladine hladilne vode, kjer računski sklop 42 zazna seizmično aktivnost terena. Vzporedno kontrolo opravlja neodvisno merjenje pospeška 40 strukture bazena. Manjše amplitude nihanja gladine z zanemarljivim odčitkom pospeška sistem identificira kot dolivanje svežega hladila ali prhanje.

Ko gre za monotono zniževanje gladine 12 hladilne vode 16 s temperaturo hladila 30 nižjo od temperature vrelišča, se hitrost zniževanja gladine hladilne vode neposredno ujema z merjenjem puščanja 26 hladila iz bazena. Na osnovi slednjih meritev računski sklop 42 sistema poda karakterizacijo poškodbe ovoja bazena in napove razvoj izrednega dogodka z bistveno večjo točnostjo in natančnostjo, kot je to mogoče z merjenjem trenda nivoja gladine hladilne vode 12 ali celo z merjenjem hitrosti doze 38 na robu bazena. Tedaj, ko hladilo 16 doseže temperaturo vrelišča, računski sklop 42 upošteva tudi prispevek zaradi uparjanja.

Izlitje preko roba bazena sistem identificira z nezvezno spremembo nivoja gladine 12 hladilne vode 16 in specifičnim potekom signala puščanja 26. Medtem, ko morebitna sprememba geometrije bazena negativno vpliva na točnost karakterizacije poškodbe ovoja 22 in napoved razvoja dogodka, se eventualna sprememba naklona bazena odraža z odstopanjem meritev nivoja gladine na različnih lokacijah bazena in odklonom merjenih vrednosti od pričakovane hitrosti doze v bližini bazena. Posledično izračunano mesto poškodbe ovoja bazena ni okarakterizirano z višino, pač pa je opredeljeno z ravnino, ki je vzporedna gladini hladilne vode in, ki opredeljuje nadaljnji izračun napovedi razvoja izrednega dogodka.

Sistem se zaradi zanesljivosti in točnosti karakterizacije in računskih napovedi ter zaradi nepredvidljivih posledic izrednega dogodka poslužuje večkratnosti in raznolikost merjenih parametrov. Na osnovi analize merilne negotovosti računski sklop 42 naprave določi hierarhijo izbranih vhodnih parametrov, ki omogočajo najnatančnejšo karakterizacijo poškodbe ovoja in napoved razvoja izrednega dogodka. Računski sklop 42 karakterizacijo poškodbe ovoja in napoved razvoja izrednega dogodka sproti posodablja z novimi računskimi rezultati.

Opis prednostnih izvedb in pripadajočih slik služi samo za ilustracijo izuma in pozitivnih učinkov povezanih z njim, ne prinašajo pa nobenih omejitev. Namen izuma je povzet v priloženih zahtevkih.

• ·

Legenda

Sistem za izrabljeno gorivo / Merilni sklop naprave

Bazen za izrabljeno gorivo / Bazen z rabljenim gorivom

Sveženj jedrskega goriva / Gorivni element

Toplotna moč zaostale toplote

Hladilna voda

Prostor za manevriranje s hladilom

Prenosni kanal

Poškodba v ovoju bazena za izrabljeno gorivo 12

Zbiralnik hladila

Merilnik pretoka pri zbiranju nasip 24

Merilnik višine nivoja gladine hladilne vode

Temperaturno zaznavalo hladila v bazenu za izrabljeno gorivo 12

Nadzorovan priliv svežega hladila

Merilnik pretoka svežega hladila

Temperaturno zaznavalo dotoka svežega hladila

Merilnik hitrosti doze na robu bazena

Seismometer

Računski sklop

Prikazovalni sklop

Claims (21)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1) Metoda za karakterizacijo poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo 10, označena s tem, da obsega:

   merjenje puščanja hladila (16) iz omenjenega sistema (10), prednostno pridobljeno z merilnikom pretoka (26) na zbiralniku hladila (24);

   korak določanja velikosti in lokacije poškodbe ovoja (22) v omenjenem sistemu za izrabljeno gorivo (10), kar temelji na omenjenem spremljanju puščanja (26) hladila (16); in napoved razvoja višine nivoja gladine hladila v omenjenem sistemu za izrabljeno gorivo (10), ki temelji na znani karakterizaciji poškodbe ovoja.
2. 2) Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da nadalje obsega korak periodičnega ponavljanja meritev puščanja hladila (16) in periodičnega obnavljanja rezultatov računske karakterizacije poškodbe ovoja sistema in periodičnega obnavljanja rezultatov računske napovedi razvoja višine nivoja gladine hladila v sistemu, kar temelji na osnovi spremljanja ponavljajočih meritev omenjenih parametrov.
3. 3) Metoda po zahtevku 1 ali 2, označena s tem, da nadalje obsega korak napovedovanja razvoja ravni sevanja, zlasti napovedovanja hitrosti doze v bližini bazena za izrabljeno gorivo (10), in ki temelji na napovedi razvoja višine nivoja gladine hladilne vode.
4. 4) Metoda po katerem koli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da nadalje obsega korak spremljanja ravni sevanja v bližini bazena za izrabljeno gorivo (10) in napovedovanja razvoja višine gladine hladila v omenjenem bazenu (10) in/ali napovedovanja razvoja pričakovane hitrosti doze v bližini omenjenega bazena (10) in, ki temelji na spremljanju merjenih vrednosti puščanja hladila iz sistema in hitrosti doze v bližini omenjenega bazena.
5. 5) Metoda po katerem koli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da nadalje obsega korak kontinuiranega spremljanja merjenih veličin dotoka svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali temperature omenjenega hladila (36) in/ali višine gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10) in napovedi razvoja višine nivoja gladine hladilne vode v bazenu za izrabljeno gorivo (12), ki temelji na izmerjeni/izračunani zaostali toplotni moči in toplotnih izgubah, na dotoku svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali na temperaturi omenjenega svežega hladila (36) in/ali na višini gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali na temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10).

   » ·
6. 6) Metoda po katerem koli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da nadalje obsega korak merjenja seizmične aktivnosti (40) strukture sistema za izrabljeno gorivo (10) in/ali merjenja naklona omenjene strukture sistema (10) in napovedovanja razvoj višine nivoja gladine hladilne vode v omenjenem sistemu (10), ki temelji na izmerjeni seizmični aktivnosti in/ali naklonu omenjene strukture sistema (10).
7. 7) Metoda po katerem koli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da nadalje obsega korak merjenja seizmične aktivnosti (40) strukture omenjenega sistema (10) in/ali merjenja naklona omenjene strukture sistema (10) in korak karakterizacije izrednega dogodka, ki temelji na spremljanju merjenih vrednosti puščanja hladila iz sistema in/ali spremljanju omenjene seizmične aktivnosti in/ali merjenju naklona omenjene strukture sistema (10) in znani geometriji omenjenega sistema.
8. 8) Metoda po zahtevku 7, označena s tem, da nadalje obsega korak karakterizacije poškodbe ovoja sistema oziroma določanja velikosti in lokacije poškodbe ovoja (22) v sistemu za izrabljeno gorivo (10) in, ki temelji na spremljanju merjenih vrednosti puščanja hladila iz omenjenega sistema ter karakterizacije izrednega dogodka.
9. 9) Metoda po zahtevku 8, označena s tem, da nadalje obsega korak kontinuiranega spremljanja merjenih veličin dotoka svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali temperature omenjenega hladila (36) in/ali višine gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10), pri čemer sta velikost in lokacija omenjene poškodbe ovoja (22) določena na osnovi omenjenega spremljanja merjenih vrednosti puščanja hladila iz omenjenega sistema, spremljanja merjenih veličin dotoka svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali temperature omenjenega hladila (36) in/ali višine gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10).
10. 10) Metoda po zahtevku 8 ali 9, označena s tem, da je napoved razvoja višine nivoja gladine hladila v omenjenem sistemu izvedena na osnovi karakterizacije izrednega dogodka in omenjene karakterizacije poškodbe ovoja sistema.

    • ·
11. 11) Metoda po katerem koli od predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da korak napovedi razvoja višine nivoja gladine hladila v omenjenem sistemu (10) vključuje korak ocene uparjanja hladila iz omenjenega sistema, pri čemer ocena intenzitete uparjanja temelji na osnovi omenjenega spremljanja merjenih vrednosti puščanja in dotoka svežega hladila (34) v sistem za izrabljeno gorivo (10) in/ali na temperaturi omenjenega hladila (36) in/ali na višini gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali na temperaturi (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10) ter na izmerjeni/izračunani zaostali toplotni moči gorivnih elementov (14) in na toplotnih izgubah sistema (10).
12. 12) Naprava za karakterizacijo poškodbe ovoja sistema za izrabljeno gorivo (10), označena s tem, da obsega:

    merilnik pretoka kapljevine (26) prilagojen za merjenje celokupnega puščanja hladila (16), ki se iz omenjenega sistema za izrabljeno gorivo (10) prednostno zbira v namenskem zbiralniku (24); in računski sklop (42), ki je povezan z omenjenim merilnikom pretoka (26) in je prilagojen za sprejem merjenih podatkov iz omenjenega merilnika (26), pri čemer je omenjeni merilni sklop (42) naprave prilagojen za računsko določanje velikosti in lokacije poškodbe ovoja (22) v omenjenem sistemu za izrabljeno gorivo (10) in za napoved razvoja višino nivoja gladine hladilne tekočine v omenjenem sistemu (10), ki temelji na omenjeni karakterizaciji poškodbe.
13. 13) Naprava po zahtevku 12, označena s tem, da merilni sklop naprave nadalje obsega merilnik hitrost doze sevanja (38), ki se nahaja v bližini omenjenega bazena za izrabljeno gorivo (12) in je omenjeni merilnik (38) prilagojen za merjenje ionizirajočega sevanja v bližini omenjenega bazena za izrabljeno gorivo (10), pri čemer je računski sklop naprave (42) prilagojen za napoved razvoja višine nivoja gladine hladila v omenjenem sistemu za izrabljeno gorivo (10) in/ali za napoved razvoja hitrosti doze v bližini omenjenega bazena, ki temelji na spremljanju meritev puščanja hladila iz sistema za izrabljeno gorivo in spremljanju meritev hitrosti doze v bližini omenjenega bazena.
14. 14) Naprava po zahtevku 12 ali 13, označena s tem, da je merilni sklop naprave nadalje prilagojen za spremljanje merjenih veličin dotoka svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali temperature omenjenega hladila (36) in/ali višine gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10) in je omenjeni računski sklop naprave (42) prirejen za napoved razvoja višine nivoja gladine hladila v bazenu za izrabljeno gorivo (12), ki temelji na osnovi izmerjenih/izračunanih vrednosti toplotnih izgub sistema in toplotnega toka zaostale toplote goriva v bazenu in/ali na dotoku svežega hladila v sistem (10) in/ali na temperaturi svežega hladila in/ali na nivoju hladilne tekočine v omenjenem sistemu (10) in/ali na omenjeni temperaturi omenjenega hladilnega sredstva (16) v omenjenem sistemu (10).

    • ·
15. 15) Naprava po kateremkoli od zahtevkov od 12 do 14, označena s tem, da je merilni sklop naprave prirejen za merjenje seizmičnih aktivnosti v bližini strukture sistema za izrabljeno gorivo (10) in/ali za merjenje naklona omenjene strukture sistema za izrabljeno gorivo (10 ), in je omenjeni računski sklop (42) naprave prirejen za napoved razvoja višine nivoja gladine hladilne vode v omenjenem sistemu (10), ki temelji na izmerjeni seizmični aktivnosti in/ali na omenjenem naklonu omenjene strukture sistema (10).
16. 16) Naprava po kateremkoli od zahtevkov od 12 do 15, označena s tem, da je merilni sklop naprave prirejen za merjenje seizmične aktivnosti (40) strukture sistema za izrabljeno gorivo (10) in/ali merjenje naklona omenjene strukture sistema (10) in je računski sklop (42) naprave prirejen za izvedbo karakterizacije izrednega dogodka, ki temelji na spremljanju merjenih vrednosti puščanja hladila iz sistema in/ali spremljanju omenjene seizmične aktivnosti in/ali merjenju naklona omenjene strukture sistema (10) in znani geometriji omenjenega sistema.
17. 17) Naprava po zahtevku 16, označena s tem, da računski sklop naprave (42) omogoča karakterizacijo poškodbe ovoja sistema oziroma izračun velikosti in lokacijo poškodbe ovoja (22) v sistemu za izrabljeno gorivo (10) in, ki temelji na spremljanju merjenih vrednosti puščanja hladila iz omenjenega sistema ter karakterizacije izrednega dogodka.
18. 18) Naprava po zahtevku 17, označena s tem, da je merilni sklop naprave prilagojena za kontinuirano spremljanja merjenih veličin dotoka svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali temperature omenjenega hladila (36) in/ali višine gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10), in pri čemer računski sklop (42) naprave omogoča izračun velikosti in lokacije omenjene poškodbe ovoja (22), ki temelji na osnovi omenjenega spremljanja merjenih vrednosti puščanja hladila iz omenjenega sistema, spremljanja zaostale toplotne moči in toplotnih izgub, spremljanja merjenih veličin dotoka svežega hladila (34) v sistem (10) in/ali temperature omenjenega hladila (36) in/ali višine gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali temperature (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10).
19. 19) Naprava po zahtevku 17 ali 18, označena s tem, da je računski sklop (42) naprave prirejen za napoved razvoja višine nivoja gladine hladila v omenjenem sistemu (10) in, ki temelji na karakterizaciji izrednega dogodka in/ali spremljanju zaostale toplotne moči in toplotnih izgub in/ali na osnovi omenjene karakterizacije poškodbe ovoja, torej na osnovi izračunanih velikosti in lokacije omenjene poškodbe ovoja (22).

    • · • ·

    29 ..... *
20. 20) Naprava po kateremkoli od zahtevkov od 12 do 19, označena s tem, da je računski sklop naprave (42) prilagojen za izračun ocene uparjanja hladila iz omenjenega sistema, pri čemer ocena intenzitete uparjanja temelji na osnovi omenjenega spremljanja merjenih vrednosti puščanja in dotoka svežega hladila (34) v sistem za izrabljeno gorivo (10) in/ali na temperaturi omenjenega hladila (36) in/ali na višini gladine (28) hladila v bazenu (12) za izrabljeno gorivo in/ali na temperaturi (30) omenjenega hladila (16) v omenjenem sistemu (10) ter na izmerjeni/izračunani zaostali toplotni moči gorivnih elementov (14) in na toplotnih izgubah sistema (10).
21. 21) Naprava po zahtevku 12 do 20, označena s tem, da računalniški program vključuje računalniško berljiva navodila in izvaja računske operacije na način, ki vključujejo in izvajajo metodo.