Negli ambienti nucleari, la strumentazione deve fare più che funzionare in modo affidabile durante il normale esercizio. Deve rimanere operativa anche quando le condizioni diventano estreme e la maggior parte dei sistemi standard non è più affidabile. Ciò vale in particolare per la misura di livello nelle centrali nucleari, dove gli operatori possono dover valutare l’inventario del refrigerante, il livello delle vasche o l’avanzamento di un allagamento durante scenari di incidente grave. Il sensore di livello N-ALM è progettato proprio per queste situazioni: il monitoraggio post-incidente negli impianti nucleari, incluse le condizioni LOCA, senza elettronica attiva nel sensore o nel cablaggio.
L’importanza di questo tipo di misura diventa evidente negli incidenti oltre la base di progetto. In tali situazioni, il problema non è più l’accuratezza al millimetro. Ciò che conta davvero è sapere se il livello sta salendo, scendendo o avvicinandosi a una soglia critica. Nella gestione degli incidenti gravi, andamenti affidabili, valori di soglia e informazioni plausibili sono molto più importanti di un’indicazione ad alta risoluzione.
A cosa deve resistere la misura di livello durante un incidente nucleare
Una delle principali sfide per la misura di livello nelle centrali nucleari è che le condizioni di incidente combinano contemporaneamente diversi fattori di stress: alta temperatura, pressione, umidità, radiazioni, sollecitazioni sismiche e, in alcuni casi, la perdita totale dell’alimentazione elettrica. Negli scenari BDBA, la tecnologia di misura può dover resistere a temperature fino a 250 °C, pressioni fino a 10 bar, umidità del 100% e dosi di radiazione fino a 5,05 MGy, continuando comunque a fornire informazioni utilizzabili per periodi prolungati.
È proprio per questo che l’elettronica programmabile rappresenta spesso l’anello debole della strumentazione per incidenti gravi. Il principio di misura deve essere il più robusto e resistente ai guasti possibile. Per questo motivo l’N-ALM è realizzato senza materiali organici e senza componenti elettronici attivi nel sensore o nel cablaggio. Il suo tempo di missione in caso di incidente è progettato fino a un anno, con qualificazione sismica fino a 2,5 g, o 5 g su richiesta.
Tre applicazioni critiche per la misura di livello nelle centrali nucleari
L’N-ALM di WIKA è un sensore di livello specifico per applicazioni nucleari.
Tre applicazioni sono particolarmente critiche per la misura di livello nelle centrali nucleari.
La prima è la piscina del combustibile esaurito. Gli elementi di combustibile esaurito sono stoccati sotto circa 12 metri d’acqua, che funge sia da mezzo di raffreddamento sia da schermatura contro le radiazioni. Se il livello scende eccessivamente, l’efficacia della schermatura si riduce e il profilo di rischio cambia rapidamente. Questo è uno dei compiti di monitoraggio più impegnativi in caso di incidente, perché i sensori convenzionali possono guastarsi con l’aumentare delle radiazioni.
La seconda è il monitoraggio dell’inventario del refrigerante del vessel in pressione. In questo caso, la misura indiretta del livello aiuta gli operatori a comprendere quanta quantità di refrigerante è ancora disponibile in un sistema critico. In condizioni di incidente grave, questo diventa uno degli indicatori diagnostici più importanti.
La terza è l’area allagata all’interno del contenimento. Dopo un incidente da perdita di refrigerante, l’allagamento interno dell’edificio del reattore può diventare parte della sequenza incidentale. Il sensore installato sulla parete laterale indica fino a che punto l’allagamento è progredito. Troppa poca acqua può indicare un effetto insufficiente delle misure di gestione dell’incidente, mentre troppa acqua può creare problemi di carico strutturale.
In tutte e tre le applicazioni, l’obiettivo rimane lo stesso: fornire informazioni affidabili sull’andamento proprio nel momento in cui altri sistemi non sono più affidabili.
Perché il principio di misura dell’N-ALM è adatto agli incidenti gravi
Per una misura di livello nelle centrali nucleari resistente agli incidenti, l’N-ALM utilizza un principio a galleggiante con catena di reed. Misura il livello del liquido con trasmissione magnetica in un circuito potenziometrico a 3 fili. La catena di misura resistiva è finemente suddivisa, creando un segnale quasi continuo. È possibile trasmettere il segnale su lunghe distanze e il sensore può essere utilizzato anche in aree a rischio.
Il principio di funzionamento è volutamente semplice. Il galleggiante segue il livello del liquido, il suo magnete permanente chiude meccanicamente i contatti reed e la variazione di resistenza risultante fornisce un segnale quasi continuo senza alcuna elettronica attiva all’interno del contenimento. In condizioni di esercizio normali, il segnale può essere trasmesso come valore analogico alla sala di controllo. In caso di perdita dell’alimentazione esterna, il valore di resistenza può comunque essere letto utilizzando un semplice multimetro.
Questa semplicità non è un limite. È proprio il motivo per cui il principio di misura rimane utilizzabile quando sistemi più sofisticati hanno già cessato di funzionare.
Perché l’ingegneria su misura è fondamentale nei progetti nucleari
Non esiste una soluzione universale valida per tutti per la misura di livello nelle centrali nucleari. Il tipo di reattore, il layout del contenimento, l’altezza dei locali, il concetto di gestione degli incidenti e i passaggi disponibili influenzano tutti il modo in cui un sensore può essere installato e qualificato.
Per questo motivo, la misura di livello in ambito nucleare è intrinsecamente basata su progetti specifici. La soluzione corretta deve tenere conto della geometria dell’impianto, dei requisiti di qualificazione e dei vincoli di installazione specifici. Questo vale sia per i nuovi impianti sia, ancora di più, per le applicazioni di retrofit negli impianti esistenti.
L’N-ALM è particolarmente adatto al retrofit dei sistemi di monitoraggio degli incidenti, dove il concetto di misura deve adattarsi all’impianto così com’è oggi, continuando però a soddisfare le esigenze tecniche del funzionamento post-incidente.
Conclusione
Il messaggio chiave è semplice: negli scenari di incidente grave, l’affidabilità conta più della sofisticazione. La misura di livello nelle centrali nucleari deve continuare a fornire informazioni utilizzabili quando l’elettronica standard, l’alimentazione elettrica e la strumentazione convenzionale potrebbero non essere più disponibili. L’N-ALM segue questa logica con una progettazione deliberatamente robusta: costruzione inorganica, capacità LOCA, elevata resistenza agli incidenti e supporto di ingegneria specifico per l’impianto.
Nota
Per ulteriori informazioni visita il nostro sito web o non esitare a contattarci, i nostri esperti saranno lieti di supportarti per la sua applicazione specifica.
FAQ
1. Perché la misura di livello nelle centrali nucleari è così importante durante gli incidenti?
Perché gli operatori hanno bisogno di informazioni affidabili sull’inventario del refrigerante, sul livello della piscina del combustibile esaurito o sull’allagamento del contenimento anche quando altri sistemi stanno cedendo. Negli scenari di incidente grave, le informazioni sull’andamento e sui valori di soglia sono spesso più importanti dell’accuratezza al millimetro.
2. Cosa rende l’N-ALM adatto alle condizioni di incidente?
L’N-ALM è progettato senza componenti elettronici attivi o materiali organici nel sensore e nel cablaggio. È destinato alle condizioni LOCA, con un tempo di missione in caso di incidente fino a un anno, resistenza alle radiazioni fino a 5,05 MGy e qualificazione sismica fino a 2,5 g, o 5 g su richiesta.
3. Dove viene utilizzato l’N-ALM nelle centrali nucleari?
Le applicazioni tipiche includono le piscine del combustibile esaurito, il monitoraggio dell’inventario del refrigerante correlato al vessel in pressione e le aree allagate all’interno del contenimento dopo un incidente da perdita di refrigerante.
4. L’N-ALM è adatto solo per nuove centrali nucleari?
No. È particolarmente indicato per progetti di retrofit in impianti esistenti, pur essendo adattabile anche ad applicazioni di nuova costruzione specifiche per l’impianto.
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