روانکارهای مورد استفاده در نیروگاه‌های هسته‌ای

نیروگاه اتمی بررسی شده در این مقاله دارای ۲ رآكتور است كه ضخامت جداره فولادی هریك۲۰ سانتیمتر، قطر۴/۸ و ارتفاع آنها۱۲/۸ متر است. این راكتورها درون سیلوهایی به ارتفاع۵۸ متر از بتون مسلح به قطر۱/۸ متر قرار دارند. در درون رآكتور، میله های سرامیكی به قطر تقریبی۱/۷ سانتیمتر كه سوخت هسته ای درون آن است قرار دارد. این سرامیك ها به وسیله آلیاژهای مخصوص فلزی پوشش داده شده و به صورت مجموعه ای مورد استفاده قرار می گیرد. آبی كه درون این رآكتور بنام آب اولیه در گردش است بیش از۳۲۰ درجه سانتیگراد گرم می شودو برای جلوگیری از جوشش، آن را تحت فشار بسیار زیاد قرار می دهند.
آب گرم شده در رآكتور، به یك مبدل منتقل می شود و با آب دوم تبادل حرارت می كند. ضخامت جداره لوله های تبادل حرارت در این مبدل در حدود۱۲ سانتیمتر است. در این مرحله آب موجود در مبدل تبدیل به بخار سوپر هیت شده و برای به گردش در آوردن توربین مولد برق مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به ضخامت لوله های موجود در این مبدل، امكان تبادل مواد رادیواكتیو در آب گرم شده در مرحله اول با آب گرم شده در مرحله دوم وجود نداشته و در نتیجه این مواد به سایر نقاط سرایت نمی كند. بخار مصرف شده در توربین های مولد برق به وسیله آب سردی كه از دریاچه نزدیك به آن تامین می شود به مایع تبدیل و برای مصرف مجدد به سیستم باز می گردد. آب مرحله سوم كه از دریاچه گرفته شده بود پس از سرد كردن بخار خارج شده از توربین مولد برق، گرم شده و به دریاچه باز می گردد. در مجموع می توان گفت سه سیستم آب در این نیروگاه هسته ای وجود دارد.
در سال۱۹۴۲، گروهی به سرپرستی »انریكو فرمی« فیزیكدان ایتالیایی در شهر شیكاگو توانست نخستین راكتور شكاف هسته ای كنترل شده با سوخت اورانیوم را بسازد. این فناوری امروزه بیش از۱۷ درصد برق مصرفی دنیا را تامین می كند. گفتنی است كه انرژی بدست آمده از یك كیلوگرم اورانیوم۲۳۵ ، معادل۵/۵ میلیون برابر انرژی حاصل از سوختن یك كیلوگرم زغال سنگ است.
در ایالات متحده نیروگاه های هسته ای تامین كننده انرژی برق به عنوان دومین منبع تامین الكتریسته به شمار می روند. در سال۲۰۰۴ ،۷۸۸/۶ میلیارد كیلو وات ساعت برق توسط۱۰۳ نیروگاه هسته ای تولید شد كه این میزان در حدود۲۰ درصد مصرف مورد نیاز انرژی برق بود. بیشترین میزان تولید برق در نیروگاههای سوخت فسیلی (زغال سنگ) معادل۵۲ درصد، در نیروگاههای گاز طبیعی معادل۱۶ درصد، در نیروگاههای هیدروالكتریك و نیروگاههای باد و خورشید مجموعاً۱۱ درصد بوده است.
یكی از مزیت های عمده نیروگاههای اتمی در مقایسه با نیروگاههای فسیلی عدم انتشار گازهای زیان آور در هوا است و از همین رو به آن منبع سوخت تمیز می گویند. تنها نگرانی برای استفاده از این نیروگاهها احتمال نشت مواد رادیواكتیو بر اثر بروز حوادث به محیط زیست است كه با كاربرد روشهای مدرن، كنترل دقیق علمیات و رعایت موارد ایمنی، كاملاً قابل جلوگیری است.اما در صورتی كه موارد ایمنی و كنترل دقیق عملیات رعایت نشود این مسئله می تواند مشكل ساز باشد. برای مثال در سال۱۹۸۶ در نیروگاه چرنویل به علت بروز حادثه و آتش سوزی، میزان تشعشعات رادیواكتیو متصاعد از آن، بیش از۱۰۰ برابر انفجارهای دو بمب اتمی پرتاب شده بر روی شهرهای هیروشیما و ناكازاكی بوده است. این موضوع اهمیت بسیار زیاد كنترل دقیق عملیات و رعایت موارد ایمنی را نشان می دهد. البته بنا به گزارش كارشناسان احتمال بروز چنین حادثه ای با كاربرد روشهای نوین امكان پذیر نیست و در صورت رعایت تمامی موارد ایمنی و عملیاتی نیروگاههای هسته ای مانند سایر نیروگاههای برق است. با توجه به این مقدمه كوتاه به بررسی روانكارهای مورد مصرف در این نیروگاهها می پردازیم.
● روانكارهای نیروگاههای هسته ای
تا كنون تعداد اندكی روانكار، مخصوص نیروگاههای هسته ای ساخته شده است كه در مجموع مقدار بسیار كمی از آنها در ناحیه رآكتورها به مصرف می رسد. دراین قسمت حركات مكانیكی بسیار محدودی در مقایسه با سایر نیروگاههای تولید برق وجود دارد. تاثیر تشعشعات بسیار زیاد مواد رادیواكتیویته بر روی كیفیت روانكارها بسیار كم است. نیروگاه مورد مثال ما از یك روانكار كه دارای گواهینامه كیفیت ممتاز است، برای بخش تزریق ایمن تجهیزات (SIE) استفاده می كند. روانكار اكسان ترستیك۴۶ (Exoon- Terrestic ۴۶) برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته است. آزمایش كیفیت این روانكار برای تولید كننده و مصرف كننده بسیار پرهزینه است ولی برای استفاده در دستگاههای سیستم ایمنی بخش رآكتورها ضروری بوده و می بایست انجام شود.
زمانی كه از توقف سریع نیروگاه در زمانهای اضطراری سخن به میان می آید می بایست از كاركرد تمامی تجهیزات آن مطمئن بود. این تجهیزات ماهیانه برای اطمینان از عملكرد، مورد آزمایش مكرر قرار می گیرند. موارد ایمنی یكی پس از دیگری برای اطمینان از عدم نشت مواد رادیواكتیو به خارج تدوین و اجرا می شود. برای مثال می بایستی مطمئن بود كه همیشه نیروگاه دارای برق برای توقف خود در زمانی است كه شبكه اصلی برق سراسری دارای مشكلاتی شود. حتی اگر این سیستم نیز عمل نكند، نیروگاه دارای چهار مولد برق بسیار نیرومند است كه هر كدام از آنها می توانند یك كشتی غول پیكر را به حركت درآورد. دو دستگاه از این ژنراتورها كه با موتور۱۲ سیلندر به گردش در می آیند می توانند كل نیازهای برق نیروگاه را تامین كنند. تاسیسات این قسمت به گونه ای ساخته شده است كه از آسیب عوامل طبیعی مانند توفان ، سیل و زلزله در امان باشند. موارد ایمنی بسیار زیادی نیز برای اطمینان از عدم آسیب رسانی به افراد و محافظت از آنها چه در داخل و یا خارج از نیروگاه در نظر گرفته شده است و علیرغم اطمینان كامل از ایمنی نیروگاه، تجهیزات و نیروی كافی به صورت آماده باش برای موارد اضطراری آماده است. ایمنی نیروگاهها در سطح بسیار بالایی قرار دارد و در آن تمامی عواملی كه می توانند توسط خطای انسانی منجر به حادثه شوند، پیش بینی و برای مقابله با آنها راهكارهای مناسبی تدوین شده است. ورود و خروج افراد چه به صورت بازدید كننده و یا شاغل، دارای كنترل های بسیار دقیقی بوده و افراد تنها می توانند در قسمت های مربوط به خود تردد كنند و مراجعه به سایر قسمتها منوط به اخذ اجازه ویژه و حتی به همراهی نیروهای انتظامات صورت می گیرد. برای كاهش خطاهای انسانی و اطمینان از سلامت روحی و جسمی كاركنان در قسمت های بسیار مهم، آزمایش های متعددی توسط تیم های مجرب پزشكی و روانشناسی انجام می شود.
●هزاران قطعه متحرك
با توجه به اهمیت موارد ایمنی در این نیروگاهها، تعجب آور نیست كه كاركنان بخش عملیات و تعمیرات حساسیت و دقت فوق العاده ای برای مصرف روانكارها داشته باشند. نیروگاه مورد مطالعه تقریباً دارای یك هزار و۷۰۰ قطعه متحرك بوده كه سالیانه در حدود۵ هزار و۷۰۰ لیتر از انواع روانكارها در آن مورد استفاده قرار می گیرد. این مقدار مصرف شامل نیروگاه برق دوقلوی۹۲۱ مگا واتی نیست. این نیروگاهها هر۱۸ ماه از۳۸ هزار لیتر روغن توربین استفاده می كنند. روغن توربین مصرفی از
نوع Chevron GTS ۳۲ بوده و به صورت بالك در مخازنی به ظرفیت۶۱ هزار لیتر نگهداری می شود. در این نیروگاه از۱۸ نوع روغن و۱۹ نوع گریس برای روانكاری قسمت های مختلف استفاده
می شود. این روانكارها با ثبت اطلاعات كامل شامل مشخصات، نوع و مكان مصرف در انبارهای مخصوص به منظور جلوگیری از هر گونه اشتباه، نگهداری می شود. تمامی روانكارهای دریافتی قبل از ذخیره سازی مورد آزمایش كامل كیفیت قرار می گیرند و سپس از فیلترهای۳ میكرونی به منظور جداسازی ذرات ریزی كه ممكن است به ماشین آلات آسیب برسانند، عبور داده می شوند. قبل از استفاده از هر روانكار، مسئول مربوطه می بایستی دستور العمل چگونگی استفاده از این روانكارها را خوانده و تمامی عملیات تعویض و یا روانكاری انجام شده را در كتابچه مخصوص یادداشت كند. هر روانكار در مكان مخصوص نگهداری می شود و كلید قفسه آن متصل به كتابچه راهنمای آن است. این روش برای جلوگیری از خطاهای انسانی تدوین شده است و یكی دیگر از موارد حفظ ایمنی نیروگاهها محسوب می شود. برای كنترل كیفیت روانكارهای مصرفی در نیروگاه، یك گروه متخصص از روغن و گریس های به كار گرفته شده در تمامی دستگاهها به صورت ماهیانه نمونه برداری كرده و آنها را به آزمایشگاههای خارج از نیروگاه برای تعیین تمامی مشخصات كیفی مانند میزان فلزات خورده شده، مقدار ادتیو، سطح اسیدی و یا هر نوع اطلاعات دیگر كه می تواند علایم هشدار دهنده ای برای خرابی دستگاهها یا روانكارهای مصرفی باشد ارسال می كند. همان گونه كه اطمینان از ایمنی تجهیزات این نیروگاه برای تمامی قسمتها از اهمیت بالایی برخوردار است، این پدیده برای انتخاب و كاربرد روانكارها نیز وجود دارد. كنترل بسیار دقیق عملیات برای جلوگیری از بروز حوادث در تمامی سطوح و دقت در انتخاب و كاربرد روانكارهای مناسب بسیار با اهمیت بوده و در صورت تحقق آن می توان با اطمینان كامل از یك نیروگاه هسته ای برای تولید برق استفاده كرد.

مترجم: مهندس سعید صالحی
ماخذ: نشریه Lubes”N”Greases - دسامبر۲۰۰۵

منبع : ماهنامه نفت پارس