يتضمن تشغيل محطات توليد الكهرباء التي تعمل بالفحم سلسلة من الخطوات التي قد تعرض العمال لإصابات رضحية وعوامل كيميائية وفيزيائية خطرة. يمكن التحكم في هذه المخاطر من خلال مزيج من التصميم الجيد والعاملين المطلعين وتخطيط العمل. سيضمن التصميم الجيد أن تلبي جميع المكونات الرموز اللازمة للتشغيل الآمن والسلامة. سيضمن أيضًا أن تصميم المعدات يسمح باستمرار التشغيل الآمن وقابلية الصيانة من خلال سهولة الوصول. سيكون العمال المطلعون على دراية بالمخاطر في مكان العمل وسيكونون قادرين على وضع خطط لمواجهة المخاطر التي يواجهونها. ستحدد هذه الخطط المخاطر وتطبق الضوابط المناسبة ، والتي قد تتضمن مزيجًا من إزالة الطاقة والحواجز المادية ومعدات الحماية الشخصية. يُظهر تحليل تجربة الحوادث أن محطات الطاقة الحديثة تتمتع بأداء أمان يضاهي الصناعات الميكانيكية الثقيلة الأخرى. ضمن موظفي محطة الطاقة ، يعاني طاقم الصيانة من معظم إصابات الوقت الضائع. غالبًا ما تتضمن الإصابات التواءات وإجهادًا في الأنسجة الرخوة في الجسم ، مع إصابات إجهاد الظهر الأكثر شيوعًا. كما توجد أمراض صناعية مرتبطة بالتعرض المزمن للضوضاء ، وأحيانًا الأسبستوس.

يمكن النظر في تشغيل المحرك الحديث في سلسلة من الخطوات.

مناولة الفحم

ويشمل ذلك استلام الفحم (إما عن طريق السكك الحديدية أو الماء) ، وتخزينه واستعادته لتزويد وحدات مولدات التوربينات بالوقود. تُستخدم المعدات الثقيلة (كاشطات الجرارات والجرافات) لإنشاء أكوام تخزين مضغوطة ، وهو أمر ضروري لتجنب حرائق الاحتراق التلقائي. مزيد من المناولة بواسطة الناقلات إلى محطة توليد الكهرباء. يمكن التحكم في التعرض لغبار الفحم (مما يؤدي إلى الإصابة بداء الغشاء الرئوي) عن طريق رش الماء في كومة الفحم واستخدام كبائن التحكم المغلقة المزودة بمرشحات الغبار. تتطلب بعض المهام المرتبطة بمستويات غبار الفحم المرتفعة أجهزة تنفس ذات كفاءة عالية لامتصاص الجسيمات (HEPA). تؤدي مستويات الضوضاء إلى حصول معظم العاملين في منطقة العمل هذه على أكثر من 85 ديسيبل تعرضًا (مما يؤدي إلى فقدان السمع) ، والذي يجب التحكم فيه من خلال استخدام سدادات الأذن والفشل ، وبرنامج الحفاظ على السمع.

تم العثور على العديد من مخاطر السلامة التقليدية في هذه المنطقة من المصنع. يتطلب العمل بالقرب من الماء اهتمامًا دقيقًا بالإجراءات وكذلك استخدام مواد الحفاظ على الحياة. تتطلب قيادة المعدات الثقيلة على أكوام التخزين غير المستوية أثناء الليل إضاءة منطقة واسعة النطاق ، في حين يتم التحكم في مخاطر الرفع والدفع من التنظيف اليدوي لمزالق الفحم الناقلة (المعرضة للانسداد ، خاصة عندما يكون الشتاء شديدًا) من خلال شلال قابل للإزالة أغطية ، والتي توفر سهولة الوصول. يتطلب تشغيل وصيانة أنظمة النقل الممتدة حراسة بكرات القيادة والنهاية ، وأجهزة الشد ونقاط الارتكاز الأخرى.

تشغيل التوربينات الغلاية

يجب أن يشتمل تشغيل مجموعة توربينات مرجل عالية الضغط على مجموعة صارمة من الضوابط لضمان التشغيل الآمن. تشمل هذه الضوابط السلامة الجسدية للمعدات ومهارات ومعرفة وخبرة فريق التشغيل. يتم ضمان سلامة المكونات عالية الضغط من خلال مجموعة من المواصفات المناسبة الواردة في المعايير الهندسية الحديثة ، وعمليات التفتيش الروتينية للوصلات الملحومة باستخدام تقنيات التصوير المرئي وغير المدمر (الأشعة السينية وطرق التنظير الفلوري). بالإضافة إلى ذلك ، تضمن صمامات تخفيف الضغط ، التي يتم اختبارها بانتظام ، عدم حدوث ضغط زائد للغلاية. يمكن إنشاء المهارات والمعرفة اللازمة للموظفين من خلال عملية داخلية لتطوير الموظفين إلى جانب الاعتماد الحكومي الذي يمتد على مدى عدة سنوات.

بيئة بيت الطاقة عبارة عن مجموعة من الأنظمة الهندسية المعقدة لنقل الوقود وهواء الاحتراق ومياه الغلايات المنزوعة المعادن ومياه التبريد إلى المرجل. بالإضافة إلى مخاطر البخار عالي الضغط ، فإنه يحتوي على مجموعة متنوعة من المخاطر التقليدية والكيميائية / الفيزيائية الأخرى التي يجب التعرف عليها والتحكم فيها. في العملية ، فإن الخطر الأكثر انتشارًا هو الضوضاء. تظهر الاستطلاعات أن جميع موظفي التشغيل والصيانة لديهم متوسط ​​تعرض مرجح للوقت يزيد عن 85 ديسيبل ، الأمر الذي يتطلب ارتداء حماية السمع (المقابس أو السدادات) في كثير من مراكز القوة واختبار قياس السمع بانتظام لضمان عدم تدهور السمع. تشمل المصادر الرئيسية للضوضاء أجهزة طحن الفحم ، ووحدة مولد التوربينات ، وضواغط هواء خدمة المحطة. تعتمد مستويات الغبار في محطة توليد الطاقة أثناء التشغيل على اهتمام الصيانة بحالة العزل الحراري. هذا مصدر قلق خاص لأن الكثير من العزل الأقدم يحتوي على مستويات عالية من الأسبستوس. يمكن أن يؤدي الاهتمام الدقيق بالضوابط (في المقام الأول ربط واحتواء العزل التالف) إلى تركيزات الأسبستوس المحمولة جواً والتي لا يمكن اكتشافها (<0.01 ليف / سم مكعب).

المرحلة الأخيرة من عملية التشغيل التي تخلق مخاطر محتملة هي جمع الرماد ومعالجته. عادةً ما يتم جمع الرماد خارج مركز الطاقة ، وعادةً ما يتم ذلك باستخدام مرسبات إلكتروستاتيكية كبيرة ، على الرغم من زيادة استخدام المرشحات النسيجية في السنوات الأخيرة. في كلتا الحالتين يتم استخلاص الرماد من غاز المداخن والاحتفاظ به في صوامع التخزين. أي عمليات معالجة لاحقة تكون بطبيعتها مغبرة على الرغم من الجهود المصممة للتحكم في المستويات. يحتوي هذا النوع من الرماد (الرماد المتطاير ، على عكس رماد القاع المتراكم في قاع الغلاية) على جزء كبير (30 إلى 50٪) من المواد القابلة للتنفس ، وبالتالي فهو مصدر قلق محتمل للتأثيرات الصحية المحتملة على العمال المعرضين . عنصران من الرماد لهما أهمية محتملة: السيليكا البلورية ، المرتبطة بالسحار السيليسي وربما سرطان الرئة اللاحق ، والزرنيخ المرتبط بسرطان الجلد والرئة. في كلتا الحالتين ، من الضروري إجراء تقييمات التعرض لتحديد ما إذا تم تجاوز الحدود المنظمة وما إذا كانت هناك حاجة إلى برامج تحكم محددة. يجب أن تشمل هذه التقييمات ، التي تتضمن مسوحات بأخذ العينات الشخصية ، جميع العمال المحتمل تأثرهم ، بما في ذلك أولئك الذين قد يتعرضون أثناء عمليات التفتيش على أنظمة جمع الغبار وأسطح الطحن والتدفئة في الغلاية ، حيث من المعروف أن الزرنيخ يترسب. يجب أن تتضمن برامج المكافحة ، إذا لزم الأمر ، توفير المعلومات للعمال حول أهمية تجنب ابتلاع الرماد (ممنوع الأكل أو الشرب أو التدخين في مناطق معالجة الرماد) ، والحاجة إلى غسل دقيق بعد ملامسة الرماد. عادة ما تكون مستويات الغبار التي تمت مواجهتها في هذه الاستطلاعات مثل ممارسات السلامة الجيدة التي تشير إلى وجود برنامج للتحكم في الجهاز التنفسي للتعرض للغبار المزعج الكلي. قاعدة بيانات الوفيات الصناعية التي يحتفظ بها المعهد الوطني الأمريكي للسلامة والصحة المهنية ، على سبيل المثال ، لا تحتوي على إدخالات للوفيات المنسوبة إلى السيليكا أو التعرض للزرنيخ في صناعة المرافق الكهربائية الأمريكية.

الصيانة

خلال مرحلة الصيانة ، يحدث أكبر تعرض للعوامل التقليدية والكيميائية / الفيزيائية. نظرًا لتعقيد محطة التوليد الحديثة ، من الأهمية بمكان أن تكون هناك عملية فعالة لعزل المعدات بحيث لا يمكن تنشيطها أثناء إجراء الإصلاحات. يتم تحقيق ذلك عادةً من خلال نظام تحكم من الأقفال والعلامات.

يتم مواجهة مجموعة واسعة من المخاطر التقليدية أثناء الصيانة. أنها تشمل:

• العمل على المرتفعات (الحماية من السقوط)
• الإجهاد الحراري
• تزوير ورفع (أمان الحمولة)
• العمل في الأماكن الضيقة (المخاطر الجوية والتقليدية)
• حفر (انهيار الخندق)
• العمل / الرفع في البيئات الضيقة (الالتواءات والشد).

في جميع الحالات ، يمكن إدارة المخاطر من خلال عملية تحليل متدرجة تحدد المخاطر والضوابط المقابلة.

يتم استخدام مجموعة كبيرة ومتنوعة من المنتجات التجارية الخطرة ومواجهتها في أنشطة الصيانة الروتينية. يعتبر الأسبستوس شائعًا ، حيث تم استخدامه على نطاق واسع كعزل حراري وهو أحد مكونات العديد من المنتجات التجارية. يجب أن تكون عمليات التحكم في مكانها الصحيح لضمان تحديد جميع المواد المحتوية على الأسبستوس بشكل صحيح عن طريق التحليل المجهري (تعمل القدرة في الموقع على تحسين وقت الاستجابة بشكل كبير). تعتمد طرق التحكم الفعلية المستخدمة للمهمة على حجم النشاط. بالنسبة للوظائف واسعة النطاق ، سيتضمن ذلك إنشاء حاويات تعمل تحت ضغط منخفض قليلاً (لمنع التسربات) والتأكد من أن العمال مجهزين بحماية الجهاز التنفسي باتباع إجراءات دقيقة لتجنب التلوث الخارجي. في جميع الحالات ، يجب ترطيب المادة المحتوية على الأسبستوس بالكامل ، وتغليفها ووضع علامات عليها للتخلص منها. الفحص الدقيق ضروري لضمان إزالة جميع الأسبستوس قبل المتابعة. يجب تسجيل تعرض العمال ، وستحدد الأشعة السينية الدورية للصدر المقترنة باختبار وظائف الرئة بداية أي مرض. يجب أن تؤدي النتائج الإيجابية لهذه الفحوصات إلى إزالة العامل فورًا من التعرض لمزيد من التعرض. تعكس الممارسات الحالية مستوى عالٍ من القلق بشأن التعرض للأسبستوس في صناعة المرافق الكهربائية.

بالنسبة للغالبية العظمى من المواد الخطرة الأخرى المستخدمة في مكان العمل ، فإن الكميات المتضمنة صغيرة ، والاستخدام غير متكرر ، بحيث يكون التأثير الكلي ضئيلًا. الفئة الأكثر أهمية من التعرض للمواد الخطرة هي تلك المرتبطة بعمليات معينة بدلاً من منتجات معينة.

على سبيل المثال ، يعد اللحام نشاطًا شائعًا يمكن أن يؤدي إلى سلسلة من النتائج الصحية الضارة المحتملة. يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية من القوس إلى عمى مؤقت وتهيج شديد للعين ("العين القوسية") ؛ قد تسبب أبخرة أكسيد الفلز المستنشقة "حمى الأدخنة المعدنية" ؛ وأكاسيد النيتروجين والأوزون المتكونة في درجات الحرارة العالية في القوس قد تسبب الالتهاب الرئوي الكيميائي ومشاكل تنفسية مزمنة محتملة. تشمل الضوابط التي سيتم تطبيقها واقيات العين لحماية العمال القريبين من الضوء المتناثر أو تهوية العادم المحلي أو حماية الجهاز التنفسي (من خلال جهاز تنفس لتنقية الهواء).

نشاط شائع مماثل هو الطحن والتفجير الكاشطة ، حيث يكون القلق من استنشاق أكسيد المعدن القابل للتنفس والجزيئات الكاشطة. في هذه الحالة ، يتم التحكم عادة من خلال اختيار عامل جلخ (تم الآن التخلي عن الرمل لصالح عوامل أكثر حميدة مثل قشور الخضروات) إلى جانب تهوية عادم محلية عالية بشكل مناسب.

النشاط الآخر الذي يؤدي إلى التعرضات الكبيرة هو تطبيق الطلاءات الواقية على الأسطح المعدنية. قد تحتوي الطلاءات على مجموعة متنوعة من المذيبات التي يتم إطلاقها في جو العمل. يمكن التحكم في تعرض العمال إما عن طريق تهوية العادم المحلي أو ، إذا كان ذلك غير عملي ، عن طريق حماية الجهاز التنفسي.

الرجوع

في جميع المفاعلات النووية ، يتم إنتاج الطاقة داخل الوقود عن طريق تفاعل متسلسل لانشطار نوى ذراته. الوقود النووي الأكثر شيوعًا هو اليورانيوم 235. يقسم كل انشطار ذرة وقود إلى ذرتين جديدتين من نواتج الانشطار ويطرد أيضًا من نواة النيوترونات مما يتسبب في مزيد من الانشطار للذرات. يتم نقل معظم الطاقة المنبعثة من الانشطار بواسطة نواتج الانشطار ، وبالتالي يتم تحويلها إلى طاقة حرارية في ذرات الوقود المجاورة لأنها توقف نواتج الانشطار سريعة الحركة وتمتص إشعاعها. تحمل النيوترونات حوالي 3٪ من طاقة الانشطار.

يتم منع قلب المفاعل من السخونة الشديدة بواسطة سائل تبريد أو غازي ، والذي ينتج أيضًا البخار (إما بشكل مباشر أو غير مباشر) لدفع التوربين. يتم دمج المواد الممتصة للنيوترونات في قضبان التحكم ، والتي يمكن نقلها داخل وخارج التجاويف الموجودة في قلب المفاعل للتحكم في معدل تفاعل الانشطار إلى المعدل المطلوب بواسطة مشغل محطة الطاقة. في مفاعلات الماء المضغوط ، يمكن وضع المواد الممتصة في نظام تبريد المفاعل عبر ممتصات قابلة للذوبان.

معظم نواتج الانشطار غير مستقرة ، وبالتالي مشعة. تتحلل ، وتطلق إشعاعًا من نوع ومعدل خاص بكل عنصر من عناصر المنتج الانشطاري ، ومنتج جديد قد يكون أيضًا مشعًا. يستمر تسلسل الاضمحلال هذا حتى ينتج عنه أخيرًا منتجات ابنة مستقرة (غير مشعة). تتشكل المنتجات المشعة الأخرى في المفاعل عن طريق امتصاص النيوترونات في نواة ذرات المواد غير الانشطارية ، مثل اليورانيوم 238 ، والمواد الهيكلية ، مثل الأدلة والدعامات وتكسية الوقود.

في المفاعلات التي كانت تعمل لبعض الوقت ، يصل اضمحلال نواتج الانشطار وخلق نواتج انشطارية جديدة إلى مستوى قريب من التوازن. في هذه المرحلة ، يكون الإشعاع وإنتاج الطاقة الناتج من تحلل المنتجات المشعة ما يقرب من عُشر كل ما ينتج في المفاعل.

هذه الكمية الكبيرة من المواد المشعة هي التي تخلق المخاطر الخاصة بمحطات الطاقة النووية. في ظل ظروف التشغيل ، تتصرف معظم هذه المواد المشعة مثل المواد الصلبة ، لكن بعضها يتصرف مثل الغازات ، أو يصبح متطايرًا عند درجة حرارة عالية في المفاعل. يمكن امتصاص بعض هذه المواد المشعة بسهولة في الكائنات الحية ، ولها تأثيرات كبيرة على العمليات البيولوجية. وبالتالي ، فهي خطيرة إذا تم إطلاقها أو تفرقها في البيئة.

أنواع وخصائص المحطات النووية

تستخدم المفاعلات الحرارية مواد تسمى ومديرين لإبطاء النيوترونات السريعة الناتجة عن الانشطار بحيث يمكن التقاطها بسهولة أكبر بواسطة ذرات اليورانيوم 235 الانشطارية. غالبًا ما تستخدم المياه العادية كوسيط. الوسيطات الأخرى المستخدمة هي الجرافيت والديوتيريوم ، وهو نظير للهيدروجين ، والذي يستخدم في شكل أكسيد الديوتيريوم - الماء الثقيل. الماء العادي هو في الغالب أكسيد الهيدروجين ، ويحتوي على نسبة صغيرة (0.015٪) من الماء الثقيل.

تتم إزالة الحرارة من الوقود بواسطة المبرد ، الذي ينتج بخارًا بشكل مباشر أو غير مباشر لتشغيل التوربين ، والذي يتحكم أيضًا في درجة حرارة قلب المفاعل ، مما يمنعه من السخونة الزائدة ويتلف الوقود أو المواد الهيكلية. المبردات شائعة الاستخدام في المفاعلات الحرارية تشمل الماء العادي والماء الثقيل وثاني أكسيد الكربون. يتمتع الماء بخصائص نقل حرارة جيدة (حرارة نوعية عالية ، ولزوجة منخفضة ، وضخ سهل) وهو المبرد الأكثر شيوعًا في محطات الطاقة النووية. يسمح تبريد قلب المفاعل بالماء المضغوط أو المغلي بكثافة طاقة أساسية عالية بحيث يمكن بناء وحدات الطاقة الكبيرة في أوعية مفاعل صغيرة نسبيًا. ومع ذلك ، يجب أن يعمل نظام تبريد المفاعل الذي يستخدم الماء عند ضغط عالٍ من أجل الوصول إلى ضغوط البخار ودرجات الحرارة المفيدة من أجل التشغيل الفعال لمولد التوربينات البخارية. وبالتالي ، فإن سلامة حدود نظام تبريد المفاعل مهمة جدًا لجميع محطات الطاقة النووية المبردة بالماء ، حيث إنها تمثل حاجزًا يحمي سلامة العمال والجمهور والبيئة.

الوقود في جميع مفاعلات الطاقة المبردة بالماء ، ومعظم المفاعلات الأخرى ، هو ثاني أكسيد اليورانيوم الخزفي ، المغطى بالمعدن - الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبيكة الزركونيوم. يوفر ثاني أكسيد اليورانيوم المتكلس وقودًا غير قابل للاحتراق يمكن أن يعمل لفترات طويلة ويحتفظ بمنتجاته الانشطارية عند درجات حرارة عالية دون حدوث تشويه أو فشل كبير. مفاعلات الطاقة الحرارية العاملة الوحيدة التي تستخدم غير وقود ثاني أكسيد اليورانيوم ، هي محطات Magnox (التي يتم تبريدها بثاني أكسيد الكربون) ، ويتم إخراجها تدريجياً من الخدمة عند وصولها إلى نهاية عمرها التشغيلي.

يمكن نقل المواد الممتصة للنيوترونات (مثل البورون والكادميوم والهافنيوم والجادولينيوم) المستخدمة في أشكال مختلفة ، مثل قضبان التحكم المكسوة بالفولاذ أو في محلول في المبردات أو الوسطاء ، داخل وخارج قلب المفاعل من أجل التحكم معدل تفاعل الانشطار عند أي مستوى محدد. على عكس توليد طاقة الوقود الأحفوري ، لا توجد حاجة إلى زيادة كمية الوقود لزيادة مستوى الطاقة المنتجة في تفاعل سلسلة الانشطار.

بمجرد الشروع في زيادة معدل إنتاج الطاقة الانشطارية ، فإنها ستستمر حتى يتم إيقافها عن طريق إدخال الكمية المناسبة من المواد الماصة للنيوترونات والمُعدّل في لبها. هذه الزيادة في الطاقة ناتجة عن وجود فائض من النيوترونات في تفاعل سلسلة الانشطار أكثر من ذلك المطلوب لمجرد تفاعل متسلسل التعادل. لذلك ، يمكن التحكم في معدل الانشطار وإنتاج الطاقة الناتج بحساسية شديدة عن طريق إضافة أو إزالة كميات صغيرة جدًا من المواد الممتصة للنيوترونات. في حالة الحاجة إلى خفض مفاجئ في مستوى الطاقة ، يتم حقن كمية كبيرة نسبيًا من مادة ماصة للنيوترونات في القلب. كل مفهوم مفاعل له خاصية تفاعلية خاصة به والتي تحدد تصميمات أجهزة التحكم وإيقاف تشغيل أجهزة امتصاص النيوترونات لضمان التحكم الفعال في الطاقة والإغلاق الآمن والسريع عند الحاجة. ومع ذلك ، تنطبق نفس مبادئ التحكم والسلامة الأساسية على الجميع.

الأنواع الرئيسية لمفاعلات الطاقة الحرارية المستخدمة اليوم موضحة في الشكل 1 ، والخصائص الرئيسية موضحة في الجدول 1. في الرسوم التوضيحية المبسطة في الشكل 1 ، يتم عرض الدروع الخرسانية المحيطة بالمفاعلات وأنظمة التبريد الأولية. توفر الدروع ، التي تشتمل على مجموعة متنوعة من التصميمات ، بشكل عام درعًا ضد الإشعاع المباشر من المفاعل وتوفر أيضًا احتواء أي تسربات من تبريد المفاعل أو أنظمة الوسيط ، وهي مصممة بشكل عام لتحمل الضغوط الكبيرة التي يمكن أن تؤدي في حالة فشل كبير في أنظمة التبريد.

الشكل 1. أنواع محطات الطاقة النووية

الجدول 1 - خصائص محطات الطاقة النووية (1997)

في باقة مفاعل الماء المضغوط (PWR) محطة الطاقة ، المبرد الأساسي للمفاعل والمهدئ هما نفس الشيء - الماء العادي المنقى ، والذي يتم فصله عن الدائرة الثانوية لمياه التغذية / البخار بواسطة حد معدني في مولدات البخار (تسمى أحيانًا الغلايات) ، والتي يتم من خلالها نقل الحرارة عن طريق التوصيل. وبالتالي ، فإن البخار الذي يتم تغذية مولد التوربينات به ليس مشعًا ، ويمكن تشغيل محطة توليد التوربينات البخارية مثل محطة توليد الطاقة التقليدية. نظرًا لأن الهيدروجين الموجود في المبرد الأساسي / ماء الوسيط يمتص جزءًا كبيرًا من النيوترونات ، فمن الضروري إثراء محتوى نظير اليورانيوم -235 الانشطاري للوقود إلى ما بين 2٪ و 5٪ للحفاظ على تفاعل متسلسل عملي لإنتاج الطاقة على المدى الطويل.

في جميع محطات الطاقة النووية العاملة مع مفاعلات الماء الثقيل المضغوط (PHWRs) ، وسيط المفاعل والمبرد الأساسي عبارة عن ماء ثقيل يحتوي على نسبة عالية جدًا من الديوتيريوم النظائري (> 99٪). في ال CANDU PHWR ، التي تشكل جميع PHWRs العاملة تقريبًا ، يتم فصل الوسيط عن المبرد الأساسي ويتم الاحتفاظ به في درجة حرارة وضغط منخفضين نسبيًا ، مما يوفر بيئة ملائمة لتحديد موقع أجهزة المراقبة والتحكم ، وقدرة تبريد احتياطية مدمجة في الحدث من فشل أنابيب سائل التبريد الأساسي. يوجد الوقود والمبرد الأساسي في CANDU في أنابيب ضغط أفقية في قلب المفاعل. كما هو الحال في PWRs ، يتم فصل المبرد الأولي ودائرة التغذية / البخار الثانوية بحدود معدنية في مولدات البخار ، والتي يتم من خلالها نقل الحرارة من الماء الثقيل الأولي إلى نظام تغذية بخار الماء العادي. وبالتالي ، فإن البخار الذي يتم تغذيته إلى محطة توليد التوربينات هو بخار ماء عادي ، وليس مشعًا (باستثناء الكميات الصغيرة بسبب التسريبات) ، ويمكن تشغيل محطة توليد التوربينات مثل محطة توليد الطاقة الحرارية التقليدية. لا يمتص المهدئ والمبرد المائي الثقيل سوى جزء صغير جدًا من النيوترونات المتولدة أثناء الانشطار ، مما يسمح بتفاعل متسلسل عملي لإنتاج الطاقة على المدى الطويل باستخدام اليورانيوم الطبيعي (0.071٪ يورانيوم -235). يمكن أن تعمل PHWR الحالية بوقود اليورانيوم 235 المخصب قليلاً ، مما يؤدي إلى استخراج إجمالي أكبر للطاقة من الوقود بشكل نسبي.

في باقة مفاعل الماء المغلي (BWR) محطة الطاقة النووية ، يتم تبخير مياه التبريد الأولية جزئيًا في قلب المفاعل نفسه ، ويتم تغذية البخار المتولد هناك مباشرة إلى مولد التوربينات. يكون ضغط التشغيل في المفاعل أقل من ضغط PWRs ، لكن ضغط البخار الذي يتم تغذيته على التوربين مماثل. يكون البخار الذي يتم تغذيته على التوربين مشعًا إلى حد ما ، مما يتطلب بعض الاحتياطات بسبب التلوث المحتمل المنخفض المستوى لنظام التوربينات / مياه التغذية. ومع ذلك ، لم يثبت هذا أنه عامل مهم في تشغيل وصيانة BWRs. في BWRs ، يتأثر التحكم في قدرة المفاعل بكمية البخار في القلب ، ويجب تعويض ذلك عن طريق التحكم المناسب في معدل تدفق المبرد أو إدخالات التفاعلية مع تغيير مستوى طاقة المفاعل.

مفاعلات ماغنوكس، المعروف أيضا باسم المفاعلات المبردة بالغاز (GLRs) ، مغطاة بمعدن اليورانيوم الطبيعي المغطى بالمغنيسيوم. يتم تبريدها بواسطة ثاني أكسيد الكربون عند ضغط معتدل ، ولكنها تولد بخارًا عالي الحرارة نسبيًا ، مما يعطي كفاءة حرارية جيدة. لديهم نوى كبيرة ذات كثافة طاقة منخفضة ، بحيث تكون أوعية الضغط ، التي تعمل أيضًا بمثابة هياكل الاحتواء الوحيدة ، كبيرة أيضًا. كانت أوعية الضغط في مفاعلات Magnox المبكرة من الصلب. في مفاعلات Magnox اللاحقة ، احتوى وعاء خرساني سابق الإجهاد على قلب المفاعل والمبادلات الحرارية التي تعمل على رفع البخار.

المفاعلات المتقدمة المبردة بالغاز (AGRs) استخدام وقود أكسيد اليورانيوم المخصب (2.3٪ U-235). يتم تبريدها بواسطة ثاني أكسيد الكربون عند ضغط أعلى من مفاعلات Magnox ، وقد حسنت نقل الحرارة والكفاءة الحرارية. تسمح كثافة القدرة الأساسية الأكبر في AGRs مقارنة بمفاعلات Magnox بأن يكون مفاعل AGR أصغر وأكثر قوة. كما أن وعاء الضغط الخرساني المُسبَق الإجهاد ، والذي يحتوي على قلب المفاعل والمبادلات الحرارية التي تعمل على رفع البخار ، يعمل أيضًا كهيكل احتواء.

مفاعلات غرافيت الماء الخفيف (LWGRs) هي مزيج من أنظمة الطاقة النووية المختلفة. محطات الطاقة الوحيدة من هذا النوع العاملة اليوم هي مفاعلات RBMK الموجودة في الاتحاد السوفيتي السابق ، أي في روسيا وأوكرانيا وليتوانيا. في مفاعلات RBMK ، يتدفق مبرد الماء العادي لأعلى من خلال قنوات التبريد العمودية (الأنابيب) التي تحتوي على الوقود ، ويغلي داخل القلب. يتم تغذية البخار المنتج في القلب مباشرة إلى مولد التوربينات كما هو الحال في BWR. يعمل وسيط الجرافيت الذي يحيط بقنوات المبرد عند درجة حرارة أعلى بدرجة كافية من درجة حرارة سائل التبريد بحيث تتم إزالة الحرارة المتولدة في الجرافيت عن طريق تعديل النيوترونات بواسطة قنوات المبرد. مفاعلات RBMK كبيرة ولديها العديد من قنوات التبريد (> 1,500).

المفاعلات المولدة السريعة تتطلب (FBRs) تخصيب المواد الانشطارية في نطاق 20٪ ويمكن أن تحافظ على تفاعل سلسلة الانشطار بشكل أساسي عن طريق امتصاص النيوترونات السريعة المنتجة في عملية الانشطار. لا تحتاج هذه المفاعلات إلى وسيط لإبطاء النيوترونات ، ويمكنها استخدام النيوترونات الزائدة لتوليد البلوتونيوم 239 ، وهو وقود محتمل للمفاعلات. يمكنهم إنتاج وقود أكثر مما يستهلكون. بينما تم بناء عدد من هذه المفاعلات لإنتاج الكهرباء في تسعة بلدان حول العالم ، تسببت الصعوبات التقنية والعملية المتعلقة باستخدام المبردات المعدنية السائلة (الصوديوم) ومعدلات الحرارة المرتفعة للغاية في تضاؤل ​​الاهتمام. لا يوجد الآن سوى ثلاثة أو أربعة صغيرة نسبيًا مفاعلات التوليد السريع للمعادن السائلة (LMFBRs) في الخدمة كمنتجي طاقة في العالم ، ينتجون أقل من 1,000 ميغاواط من الطاقة الكهربائية (MWe) ، ويتم التخلص التدريجي من الخدمة تدريجياً. ومع ذلك ، فقد تم تطوير تكنولوجيا مفاعلات التكاثر بشكل كبير وتوثيقها لاستخدامها في المستقبل إذا لزم الأمر.

مناولة الوقود والوقود

عادة ما تسمى العملية التي تبدأ بتعدين خام اليورانيوم الحامل وتنتهي بالتخلص النهائي من الوقود المستخدم وجميع نفايات معالجة الوقود دورة الوقود النووي. هناك العديد من الاختلافات في دورات الوقود ، اعتمادًا على نوع المفاعل المعني وتصميم ترتيبات إزالة الحرارة في قلب المفاعل.

دورات وقود PWR و BWR الأساسية متطابقة تقريبًا ، وتتنوع فقط في مستويات التخصيب والتصميم التفصيلي لعناصر الوقود. الخطوات المتبعة ، عادة في مواقع ومرافق مختلفة ، هي:

• تعدين اليورانيوم وطحنه لإنتاج الكعكة الصفراء (U₃O8)
• تحويل اليورانيوم إلى سادس فلوريد اليورانيوم (UF₆)
• تخصيب
• تصنيع الوقود ، والذي يتضمن تحويل اليورانيوم إلى ثاني أكسيد اليورانيوم (UO₂) ، وإنتاج الحبيبات بالوقود ، وتصنيع قضبان الوقود بأطوال مساوية لارتفاع قلب المفاعل ، وتصنيع مجموعات الوقود التي تحتوي على حوالي 200 قضيب وقود لكل مجموعة في مجموعة مربعة
• التركيب والتشغيل في محطة للطاقة النووية
• إما إعادة المعالجة أو التخزين المؤقت
• شحن الوقود المستعمل أو نفايات التخصيب إلى مستودع اتحادي / مركزي
• التخلص النهائي ، والذي لا يزال في مرحلة التطوير.

يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء هذه العمليات للتأكد من أن كمية الوقود المخصب في أي مكان أقل من تلك التي يمكن أن تؤدي إلى تفاعل سلسلة انشطاري كبير ، باستثناء ، بالطبع ، في المفاعل. ينتج عن هذا قيود على مساحة المواد في التصنيع والشحن والتخزين.

في المقابل ، يستخدم مفاعل CANDU اليورانيوم الطبيعي ، وله دورة وقود بسيطة من تعدين الخام إلى التخلص من الوقود ، والتي لا تشمل الخطوات المتبعة لتوفير التخصيب وإعادة المعالجة. يتم تصنيع وقود CANDU بشكل شبه تلقائي في حزم دائرية بطول نصف متر من 28 أو 37 قضيب وقود تحتوي على UO₂ الكريات. لا توجد قيود على المساحة في تصنيع وقود اليورانيوم الطبيعي ، أو في شحن أو تخزين الوقود الجديد أو المستعمل. ظل تجميد وقود CANDU المستخدم والتخلص منه قيد التطوير لمدة 17 عامًا في كندا ، وهو حاليًا في مرحلة الموافقة على المفهوم.

في جميع مفاعلات القدرة العاملة ، باستثناء نوع Magnox ، يكون المكون الأساسي لوقود المفاعل هو حبيبات الوقود الأسطوانية ، المكونة من ثاني أكسيد اليورانيوم (UO₂) مسحوق يتم ضغطه ثم تلبيده للوصول إلى الكثافة المطلوبة وخصائص السيراميك. هذه الكريات الملبدة ، والتي يتم غلقها في سبيكة زركونيوم غير ملحومة أو أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ لإنتاجها قضبان الوقود أو العناصر ، تكون خاملة كيميائيًا فيما يتعلق بتغطيتها عند درجات حرارة وضغوط المفاعل العادية. حتى في حالة تلف الكسوة أو اختراقها وتلامس المبرد مع UO₂، تحتفظ هذه المادة الخزفية بمعظم نواتج الانشطار الإشعاعي وتقاوم التدهور الناتج عن ارتفاع درجة حرارة الماء.

تستخدم مفاعلات ماغنوكس وقود اليورانيوم الطبيعي المغطى بالمغنيسيوم ، وتعمل بنجاح في درجات حرارة عالية نسبيًا ، لأن المبرد ، ثاني أكسيد الكربون ، لا يتفاعل مع هذه المعادن في الظروف الجافة.

الهدف الأساسي لتصميم قضبان الوقود في المفاعل النووي هو نقل الحرارة الانشطارية المتولدة في الوقود إلى المبرد ، مع الحفاظ على سلامة قضبان الوقود حتى في ظل أقسى الظروف العابرة. بالنسبة لجميع المفاعلات العاملة ، أظهر الاختبار المكثف للوقود المحاكى في مختبرات نقل الحرارة أنه يمكن استيعاب الحد الأقصى المتوقع لحالة انتقال الحرارة داخل المفاعل مع هوامش أمان كافية من خلال الوقود المحدد المصمم والمرخص للتطبيق.

الوقود الجديد الذي يتم تسليمه من مصنع التصنيع إلى محطة الطاقة ليس مشعًا بشكل كبير ، ويمكن التعامل معه يدويًا أو عن طريق أدوات الرفع / المناولة التي يتم تشغيلها يدويًا ، دون حماية. نموذجي تجميع الوقود بالنسبة لمفاعل PWR أو BWR عبارة عن مجموعة مربعة من حوالي 200 قضيب وقود ، يبلغ طولها حوالي 4 أمتار ويزن حوالي 450 كجم. مطلوب حوالي 200 من هذه التجميعات في مفاعل PWR أو BWR كبير. يتم التعامل مع الوقود بواسطة رافعة علوية ويتم وضعه في رفوف عمودية في منطقة تخزين الوقود الجديدة الجافة. لتركيب وقود جديد في مفاعل الماء الخفيف أثناء الخدمة مثل PWR أو BWR ، يتم إجراء جميع العمليات تحت عمق ماء كافٍ لتوفير الحماية لأي شخص فوق المفاعل. يجب أولاً إزالة الغطاء ذي الحواف لوعاء المفاعل وإخراج بعض الوقود المستخدم (عادةً من ثلث إلى نصف قلب المفاعل) بواسطة الرافعة العلوية ومصاعد مناولة الوقود.

يتم وضع الوقود المستخدم في أماكن تخزين مملوءة بالماء. يمكن إعادة ترتيب مجموعات الوقود المستخدمة الأخرى في القلب في موضعها (تتحرك عمومًا نحو مركز القلب) ، لتشكيل إنتاج الطاقة في المفاعل. يتم بعد ذلك تركيب مجموعات وقود جديدة في جميع مواقع الوقود الشاغرة. قد يتطلب الأمر من 2 إلى 6 أسابيع للتزود بالوقود في مفاعل أكبر ، اعتمادًا على القوة العاملة وكمية الوقود المراد استبداله.

يتم تغذية مفاعل CANDU وبعض المفاعلات المبردة بالغاز بالطاقة بواسطة معدات تعمل عن بعد والتي تزيل الوقود المستخدم وتثبت عناصر أو حزم وقود جديدة. في حالة CANDU ، يكون الوقود عبارة عن حزم بطول نصف متر من قضبان الوقود ، يبلغ قطرها حوالي 10 سم ويزن حوالي 24 كجم. يتم استلام الوقود من الشركة المصنعة في علب تغليف من الورق المقوى وتخزينه في منطقة تخزين وقود جديدة مخصصة ، جاهزة للتحميل في المفاعل. يتم تحميل الوقود بشكل عام في مفاعل عامل على أساس يومي للحفاظ على تفاعل المفاعل. في مفاعل CANDU كبير ، 12 حزمة في اليوم هو معدل التزود بالوقود النموذجي. يتم تحميل الحزم يدويًا على جهاز تحميل وقود جديد والذي بدوره يقوم بتحميل الحزم في ملف آلة التزود بالوقود والتي يتم التحكم فيها عن بعد من غرفة التحكم بالمحطة. لتحميل وقود جديد في مفاعل ، تتم المناورة بآلتين للتزويد بالوقود تعملان عن بعد بواسطة جهاز التحكم عن بعد ويتم ربطهما بنهايات قناة الوقود الأفقية للتزود بالوقود. يتم فتح القناة بواسطة آلات التزود بالوقود من كلا الطرفين بينما يكون نظام التبريد عند ضغط التشغيل ودرجة الحرارة ، ويتم دفع الوقود الجديد في أحد طرفيه ويتم سحب الوقود المستخدم من الطرف الآخر للقناة. عندما يتم تثبيت العدد المطلوب من حزم الوقود ، تتم إعادة تثبيت أختام القناة بواسطة آلة التزويد بالوقود ، وقد تستمر آلات التزود بالوقود في إعادة التزود بالوقود في قناة أخرى أو تفريغ الوقود المستخدم في حجرة تخزين الوقود المستخدم المملوءة بالمياه .

الوقود المستخدم الذي يتم تفريغه من جميع المفاعلات العاملة مشع للغاية ويتطلب التبريد لمنع ارتفاع درجة الحرارة ، ودرع لمنع الإشعاع المباشر لأي كائنات حية حساسة أو معدات قريبة. الإجراء المعتاد هو تفريغ الوقود المستخدم في حوض تخزين المياه مع تغطية 4 أمتار على الأقل من الماء فوق الوقود للحماية. يسمح ذلك بالمراقبة الآمنة للوقود عبر الماء ، والوصول إليه لنقله تحت الماء إلى موقع تخزين طويل المدى.

بعد عام واحد من التفريغ من المفاعل ، سينخفض ​​النشاط الإشعاعي الإجمالي وتوليد الحرارة من الوقود المستخدم إلى حوالي 1٪ من قيمته الأولية عند التفريغ ، وفي غضون 10 سنوات إلى حوالي 0.1٪ من قيمته الأولية عند التفريغ. بعد حوالي 5 إلى 10 سنوات من التفريغ ، انخفض إنتاج الحرارة لدرجة أنه من الممكن إزالة الوقود من حوض المياه وتخزينه في شكل جاف في حاوية مع دوران طبيعي للهواء حول حاوية الوقود. ومع ذلك ، فإنه لا يزال مشعًا تمامًا ، ويلزم حماية إشعاعه المباشر لعدة عقود. من الضروري منع ابتلاع الكائنات الحية لمواد الوقود لفترة أطول بكثير.

لا يزال التخلص الفعلي من الوقود المستخدم من مفاعلات الطاقة في طور التطوير والاعتماد. تتم دراسة التخلص من الوقود المستخدم من مفاعلات الطاقة في الهياكل الجيولوجية المختلفة بشكل مكثف في عدد من البلدان ، ولكن لم تتم الموافقة عليها بعد في أي مكان في العالم. إن مفهوم التخزين في أعماق الأرض في هياكل صخرية مستقرة هو الآن في عملية الموافقة في كندا كطريقة آمنة وعملية للتخلص النهائي من هذه النفايات المشعة عالية المستوى. ومع ذلك ، فمن المتوقع أنه حتى مع الموافقة على المفهوم بحلول عام 2000 ، لن يتم التخلص الفعلي من الوقود المستخدم حتى عام 2025 تقريبًا.

عمليات داخل المصنع

في جميع البلدان الـ 33 التي لديها برامج للطاقة النووية ، هناك هيئات تنظيمية تضع وتنفذ لوائح الأمان المتعلقة بتشغيل المنشآت النووية. ومع ذلك ، فإن مرفق الطاقة الذي يمتلك ويدير منشآت الطاقة النووية بشكل عام هو المسؤول عن التشغيل الآمن لمحطات الطاقة النووية الخاصة به. إن دور المشغل هو في الحقيقة مهمة إدارية لجمع المعلومات والتخطيط واتخاذ القرار ، ولا يتضمن إلا في بعض الأحيان تحكمًا أكثر نشاطًا عندما تتعطل العملية الروتينية. المشغل ليس نظام الحماية الأساسي.

تحتوي جميع محطات الطاقة النووية الحديثة على أنظمة تحكم وأمان أوتوماتيكية موثوقة للغاية ومتجاوبة للغاية تحمي المفاعل ومكونات المحطة الأخرى بشكل مستمر ، وهي مصممة بشكل عام لتكون آمنة من الأعطال عند فقد الطاقة. لا يتوقع من المشغل أن يكرر أو يحل محل أنظمة التحكم والحماية الأوتوماتيكية هذه. ومع ذلك ، يجب أن يكون المشغل قادرًا على إغلاق المفاعل على الفور تقريبًا إذا لزم الأمر ، ويجب أن يكون قادرًا على التعرف على أي جانب من جوانب تشغيل المصنع والاستجابة له ، وبالتالي إضافة إلى تنوع الحماية. يحتاج المشغل إلى القدرة على فهم وتشخيص وتوقع تطور الوضع العام من خلال كمية كبيرة من البيانات التي توفرها أنظمة البيانات والمعلومات الأوتوماتيكية.

يتوقع من المشغل:

• فهم ماهية الظروف العادية في جميع الأنظمة ذات الصلة بالوضع العام الحالي للمصنع
• التعرف ، بمساعدة الأنظمة الأوتوماتيكية أو أجهزة المراقبة الخاصة ، عند ظهور ظروف غير طبيعية ، وأهميتها
• تعرف على كيفية الاستجابة بشكل صحيح لإعادة المحطة إلى التشغيل الطبيعي ، أو إحضار المصنع إلى حالة إغلاق آمنة.

يعتمد مدى قدرة المشغل على القيام بذلك على تصميم الماكينة بالإضافة إلى قدرة المشغل وتدريبه.

يجب أن يكون لكل محطة طاقة نووية مشغلون أكفاء ومستقرون ومدربون جيدًا في الخدمة في جميع الأوقات. يخضع المشغلون النوويون المحتملون لبرنامج تدريب شامل ، والذي يتضمن عادةً تدريبًا في الفصول الدراسية والتدريب أثناء العمل في العلوم والمعدات وأنظمة الطاقة والحماية من الإشعاع وسياسات ومبادئ التشغيل. تُستخدم أجهزة محاكاة التدريب دائمًا في تشغيل محطة الطاقة النووية في الولايات المتحدة لتزويد المشغل بخبرة عملية في عمليات المحطة ، أثناء الاضطرابات وفي الظروف غير العادية. تكون الواجهة بين المشغل وأنظمة الطاقة من خلال أجهزة غرفة التحكم. يمكن لأنظمة الأجهزة جيدة التصميم تحسين الفهم والاستجابة المناسبة للمشغلين.

من المعتاد تعيين طاقم التشغيل الرئيسي لمحطة الطاقة النووية عندما لا تزال قيد الإنشاء ، حتى يتمكنوا من تقديم المشورة من وجهة نظر التشغيل ، ويمكنهم تجميع الموظفين الذين سيقومون بتشغيل المحطة وتشغيلها. كما يقومون بإعداد مجموعة شاملة من إجراءات التشغيل قبل تشغيل المحطة والسماح لها بالعمل. يقوم خبراء التصميم والموظفون التنظيميون بفحص هذه الإجراءات للتأكد من اتساق نية التصميم وممارسات التشغيل.

من المتوقع أن يقوم الموظفون بتشغيل المحطة بشكل منهجي وصارم وفقًا لإجراءات التشغيل وتصاريح العمل. يعمل طاقم التشغيل باستمرار لضمان السلامة العامة من خلال إجراء برنامج شامل لاختبار ومراقبة أنظمة السلامة والحواجز الواقية ، ومن خلال الحفاظ على القدرة على التعامل مع أي حالة طارئة في المصنع. حيث قد يتعين على المشغلين اتخاذ إجراءات استجابة لتغيير في حالة المصنع ، هناك إجراءات مكتوبة ومنهجية لتوجيههم وتقديم المعلومات التفصيلية اللازمة للتحكم في المصنع. تتم مراجعة هذه الإجراءات من قبل لجان السلامة في المحطة واللجان التنظيمية.

يتضمن برنامج إدارة سلامة التشغيل المدروس جيدًا ما يلي:

• معرفة مفصلة بالمجالات الحيوية للسلامة
• المعايير أو الأهداف التي تحدد الأداء المقبول
• برنامج لمراقبة الأداء والاستجابة للمشكلات والإبلاغ عن النتائج
• برنامج مراجعة الخبرة لتحديد الاتجاهات ودرجة الامتثال للمعايير وسبب أي أداء غير مقبول أو متدهور
• وسيلة لتقييم تأثير التغييرات المقترحة على الأجهزة أو إجراءات التشغيل وتنفيذ التغييرات المتوافقة مع المعيار المقبول.

بالإضافة إلى إجراءات التشغيل العادي ، هناك نظام للإبلاغ عن الأحداث في كل محطة طاقة نووية للتحقيق وتوثيق أي أعطال وتدهور في المعدات ، وأوجه قصور في التصميم أو البناء ، وأخطاء التشغيل التي تم الكشف عنها بواسطة أنظمة المراقبة أو الاختبارات والتفتيش المنتظمة. يتم تحديد السبب الأساسي لكل حدث بحيث يمكن تطوير الإجراء التصحيحي أو الوقائي المناسب. تتم مراجعة تقارير الأحداث ، بما في ذلك نتائج التحليل والتوصيات ، من قبل إدارة المحطة وخبراء في السلامة والعوامل البشرية ، والذين عادة ما يتمركزون خارج موقع المحطة.

يعمل نظام الإبلاغ عن الحوادث التابع للوكالة الدولية للطاقة الذرية في جميع أنحاء العالم لاستكمال الأنظمة الوطنية وضمان مشاركة المعلومات بين جميع الدول المشاركة. توفر الرابطة العالمية لمشغلي الطاقة النووية (WANO) أيضًا تبادلًا تفصيليًا للمعلومات على المستوى التشغيلي.

يتم صيانة واختبار المفاعلات النووية وجميع الأنظمة المساعدة والمتعلقة بالسلامة وفقًا لمتطلبات ضمان الجودة على فترات زمنية مخططة ، لضمان الموثوقية طوال فترة خدمتها. بالإضافة إلى المراقبة التلقائية ، هناك اختبارات وتحقيقات يدوية منتظمة للأدلة على ضعف أو فشل أنظمة المعدات. وهي تشمل المراقبة الميدانية المنتظمة والصيانة الوقائية والاختبارات الدورية ودراسة التغيرات في ظروف النبات.

تم وضع أهداف أداء شديدة الصعوبة لأنظمة العمليات والسلامة للحفاظ على المخاطر على الجمهور وموظفي المحطة صغيرة بشكل مقبول. بالنسبة لأنظمة العمليات ، التي تعمل بنشاط أثناء توليد الكهرباء ، تتم مقارنة معدلات الفشل بأهداف الأداء ، مما قد يؤدي إلى تغييرات في التصميم حيث يكون الأداء دون المستوى المطلوب. تحتاج أنظمة السلامة إلى نهج مختلف ، لأنها لا تدخل حيز التشغيل إلا في حالة فشل أنظمة العمليات. تراقب برامج الاختبار الشاملة هذه الأنظمة ومكوناتها ، وتُستخدم النتائج لتحديد مقدار الوقت الذي من المحتمل أن يكون فيه كل منها خارج الخدمة. يتم مقارنة إجمالي الوقت الذي يتم فيه احتساب أنظمة السلامة على أنها خارج الخدمة بمعايير أداء عالية جدًا. إذا تم اكتشاف عيب في نظام أمان ، يتم وضعه في الحال أو يتم إيقاف تشغيل المفاعل.

هناك أيضًا اختبارات مكثفة وبرامج صيانة أثناء فترات الإغلاق الدورية المجدولة. على سبيل المثال ، يتم فحص جميع الأوعية الحاملة للضغط والمكونات ولحاماتها بشكل منهجي بطرق غير مدمرة وفقًا للوائح كود السلامة.

مبادئ السلامة وميزات تصميم السلامة ذات الصلة

هناك أربعة جوانب من تفاعل سلسلة الانشطار والتي يمكن أن تكون خطيرة ولا يمكن فصلها عن استخدام الطاقة النووية لإنتاج الكهرباء ، وبالتالي تتطلب إجراءات أمان:

1. ينتج عن الانشطار الإشعاعات المؤينة التي تتطلب الحماية من التعرض المباشر للإشعاع.
2. يتم إنشاء نواتج انشطارية عالية النشاط الإشعاعي ، والتي تتطلب حاويات محكمة لمنع تلوث البيئة الخارجية والابتلاع المحتمل.
3. تفاعل سلسلة الانشطار هو عملية ديناميكية تتطلب تحكمًا مستمرًا.
4. لا يمكن إيقاف إنتاج الحرارة على الفور ، حيث يستمر التحلل الإشعاعي في إنتاج الحرارة بعد إنهاء تفاعل سلسلة الانشطار ، مما يتطلب تبريدًا طويل المدى.

تمثل متطلبات الأمان التي تتطلبها هذه الخصائص الاختلافات الرئيسية في معدات السلامة واستراتيجية التشغيل في محطة نووية مقارنة بتلك الموجودة في محطة توليد الطاقة التي تستخدم الوقود الأحفوري. تختلف طريقة استيفاء متطلبات الأمان هذه باختلاف أنواع المحطات النووية ، لكن مبادئ الأمان الأساسية هي نفسها في جميع المحطات النووية.

أثناء إجراء الترخيص ، يتعين على كل منشأة نووية إثبات أن الانبعاثات المشعة ستكون أقل من الحدود التنظيمية المحددة ، سواء أثناء ظروف التشغيل العادية أو في حالة حدوث أعطال أو ظروف حادث. الأولوية هي منع الإخفاقات بدلاً من مجرد التخفيف من عواقبها ، ولكن يجب أن يكون التصميم قادرًا على التعامل مع حالات الفشل إذا حدثت ، على الرغم من جميع الاحتياطات. وهذا يتطلب أعلى درجة من ضمان الجودة والتحكم المطبق على جميع المعدات ووظائف التشييد والعمليات. تم تصميم خصائص السلامة المتأصلة وتدابير السلامة الهندسية لمنع الحوادث والسيطرة عليها واحتواء إطلاق المواد المشعة وتقليلها.

على وجه الخصوص ، يجب أن تتطابق سعة توليد الحرارة والتبريد في جميع الأوقات. أثناء التشغيل ، تتم إزالة الحرارة من المفاعل بواسطة المبرد ، والذي يتم ضخه عبر الأنابيب المتصلة بالمفاعل ، ويتدفق فوق سطح تكسية الوقود. في حالة انقطاع التيار الكهربائي عن المضخات أو حدوث عطل مفاجئ في أنابيب التوصيل ، سيتوقف تبريد الوقود ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع سريع في درجة حرارة الوقود ، واحتمال فشل تكسية الوقود ، وهروب المواد المشعة من الوقود إلى وعاء المفاعل. إن الإغلاق السريع لتفاعل سلسلة الانشطار ، مدعومًا بالتفعيل المحتمل لأنظمة التبريد الاحتياطية أو الطوارئ ، من شأنه أن يمنع تلف الوقود. يتم توفير تدابير الأمان هذه في جميع المحطات النووية.

حتى عندما يتم إغلاق المفاعل ، فقد يؤدي فقدان التبريد وفشل القدرة الاحتياطية أو التبريد في حالات الطوارئ إلى ارتفاع درجة حرارة الوقود بسبب استمرار الانشطار الناتج عن تسوس إنتاج الحرارة في الوقود ، كما هو موضح في الشكل 2. أثناء التحلل تكون الحرارة 1٪ أو 2٪ فقط من إنتاج الحرارة بكامل الطاقة ، إذا لم تتم إزالتها ، يمكن أن تصل درجة حرارة الوقود إلى مستويات الفشل في غضون دقائق من الفقد الكامل للتبريد. يتطلب مبدأ تصميم أمان محطة الطاقة النووية أن يتم تقييم ومنع جميع الظروف التي قد تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الوقود وتلف وإطلاق المواد المشعة من الوقود بعناية من خلال أنظمة التحكم والحماية الهندسية.

الشكل 2. تسوس الحرارة بعد إيقاف تشغيل المفاعل

لحماية محطة الطاقة النووية ، هناك ثلاثة أنواع من ميزات الأمان: الخصائص المتأصلة ، والأنظمة السلبية ، والأنظمة النشطة. هذه تستخدم في مجموعات مختلفة في تشغيل المحطات النووية.

خصائص السلامة المتأصلة الاستفادة من قوانين الطبيعة للحفاظ على سلامة محطة الطاقة. هناك خصائص أمان متأصلة لبعض أنواع الوقود النووي ، حيث أنه مع ارتفاع درجة حرارتها ، يتباطأ معدل تفاعل سلسلة الانشطار. هناك خصائص أمان متأصلة في بعض تصميمات أنظمة التبريد حيث يدور المبرد فوق الوقود عن طريق الدوران الطبيعي لإزالة حرارة التسوس بشكل مناسب دون تشغيل أي مضخات. توجد خصائص أمان متأصلة في معظم الهياكل المعدنية تؤدي إلى الخضوع أو التمدد تحت الأحمال الشديدة بدلاً من الانفجار أو الفشل.

ميزات الأمان السلبية تشمل رفع صمامات تصريف الوزن الساكن (الجاذبية) بضغط السائل المراد التخلص منه ، أو في استخدام الطاقة المخزنة في أنظمة حقن سائل التبريد في حالات الطوارئ ، أو في بعض أوعية الاحتواء المصممة لاستيعاب الطاقة الناتجة عن فشل الأنابيب أنظمة التسوس والحرارة اللاحقة.

أنظمة أمان نشطة تشمل جميع الأنظمة التي تتطلب إشارات تنشيط ومصدر طاقة بشكل ما. يمكن للأنظمة النشطة بشكل عام التحكم في نطاق أوسع من الظروف من الأنظمة الكامنة والسلبية ، ويمكن اختبارها دون قيود أثناء تشغيل المفاعل.

يعتمد تصميم الأمان لمحطات الطاقة النووية على مجموعة مختارة من الأنظمة المتأصلة والسلبية والنشطة لتلبية متطلبات الأمان التنظيمية للولاية القضائية التي تقع فيها المحطة النووية. تعد درجة عالية من الأتمتة في الأنظمة المتعلقة بالسلامة ضرورية لإعفاء موظفي العمليات ، قدر الإمكان ، من الحاجة إلى اتخاذ قرارات وإجراءات سريعة تحت الضغط. تم تصميم أنظمة مفاعلات الطاقة النووية للتكيف تلقائيًا مع التغييرات في خرج الطاقة المطلوب ، وعادةً ما تكون التغييرات تدريجية. من المهم بشكل خاص أن تكون الأنظمة المتعلقة بالسلامة قادرة باستمرار على الاستجابة بسرعة وفعالية وموثوقية عند الحاجة. لتحقيق هذا المستوى العالي من الأداء ، يجب أن تمتثل هذه الأنظمة لأعلى معايير ضمان الجودة وأن تكون مصممة وفقًا لمبادئ تصميم السلامة الراسخة المتمثلة في التكرار والتنوع والفصل المادي.

وفرة هو توفير مكونات أو أنظمة فرعية أكثر مما هو مطلوب فقط لجعل النظام يعمل - على سبيل المثال ، توفير ثلاثة أو أربعة مكونات حيث لا يلزم سوى عنصرين ليعمل النظام بشكل صحيح.

تنوع هو توفير نظامين أو أكثر يعتمدان على تصميم مختلف أو مبادئ وظيفية لأداء نفس وظيفة السلامة.

الفصل المادي من المكونات أو الأنظمة المصممة لأداء نفس وظيفة السلامة ، توفر الحماية ضد التلف المحلي الذي قد يضر بطريقة أخرى بأداء أنظمة السلامة.

من الأمثلة الهامة على تطبيق مبادئ تصميم الأمان هذه في إمداد الطاقة الكهربائية في المحطات النووية ، والذي يعتمد على أكثر من اتصال بنظام الطاقة الرئيسي ، مدعومًا في الموقع بالعديد من محركات الديزل التي تعمل بالديزل و / أو توربينات الاحتراق. ، وبواسطة بنوك البطاريات ومجموعات المولدات الكهربائية لضمان إمداد موثوق بالكهرباء للأنظمة الحيوية المتعلقة بالسلامة.

التدبير الوقائي الأساسي ضد إطلاق المواد المشعة من محطة نووية بسيط للغاية من حيث المبدأ: سلسلة من حواجز مانعة للتسرب بين المواد المشعة والبيئة ، من أجل توفير الحماية ضد الإشعاع المباشر واحتواء المواد المشعة. الحاجز الأعمق هو السيراميك أو الوقود المعدني نفسه ، والذي يربط معظم المواد المشعة داخل مصفوفته. الحاجز الثاني هو الكسوة المانعة للتسرب والمقاومة للتآكل. الحاجز الثالث هو الحد الأساسي لتحمل الضغط لنظام التبريد. أخيرًا ، يتم وضع معظم أنظمة الطاقة النووية في هيكل احتواء مقاوم للضغط مصمم لتحمل فشل أكبر نظام للأنابيب داخل واحتواء أي مواد مشعة يتم إطلاقها في الاحتواء.

يتمثل الهدف الأساسي لتصميم أمان محطة الطاقة النووية في الحفاظ على سلامة هذه الحواجز المتعددة من خلال نهج دفاع متعمق يمكن أن يتميز بثلاثة مستويات من تدابير الأمان: تدابير وقائية ووقائية وتخفيفية.

اجراءات وقائية تشمل: تلبية أعلى مستوى من ضمان الجودة أثناء التصميم والبناء والتشغيل ؛ المشغلين المدربين تدريباً عالياً الذين يخضعون لإعادة تدريب دورية ؛ استخدام ميزات السلامة الكامنة ؛ توفير هوامش التصميم المناسبة ؛ إجراء الصيانة الوقائية الدقيقة والاختبار والفحص المستمر وتصحيح أوجه القصور ؛ مراقبة مستمرة تقييمات السلامة الشاملة وإعادة التقييم عند الاقتضاء ؛ والتقييم والتحليل السببي للحوادث والأعطال وإجراء التعديلات المناسبة.

تدابير وقائية تشمل: أنظمة إغلاق سريعة المفعول ؛ صمامات / أنظمة تخفيف الضغط الأوتوماتيكية المستجيبة ؛ دوائر التعشيق للحماية من التشغيل الخاطئ ؛ المراقبة التلقائية لوظائف السلامة الحيوية ؛ والقياس والتحكم المستمر في مستويات الإشعاع والنشاط الإشعاعي للنفايات السائلة حتى لا تتجاوز الحدود المسموح بها.

تدابير التخفيف تشمل: أنظمة تبريد مفاعل الطوارئ ؛ أنظمة مياه التغذية في حالات الطوارئ عالية الموثوقية ؛ أنظمة طاقة طوارئ متنوعة ومتكررة ؛ الاحتواء لمنع تسرب أي مواد مشعة من المحطة ، المصممة لمجموعة متنوعة من الضغوط الطبيعية والاصطناعية مثل الزلازل والرياح العاتية والفيضانات أو اصطدام الطائرات ؛ وأخيراً ، التخطيط لحالات الطوارئ وإدارة الحوادث ، والتي تشمل مراقبة الإشعاع وإبلاغ سلطات السلامة وتقديم المشورة للجمهور والسيطرة على التلوث وتوزيع المواد المخففة.

الأمان النووي لا يعتمد فقط على العوامل التقنية والعلمية ؛ تلعب العوامل البشرية دورًا مهمًا للغاية. يوفر التحكم التنظيمي تحققًا مستقلاً من جميع جوانب الأمان في المحطات النووية. ومع ذلك ، فإن السلامة النووية لا يتم ضمانها في المقام الأول من خلال القوانين واللوائح ، ولكن من خلال التصميم المسؤول والتشغيل وإدارة المرافق ، والتي تشمل المراجعات والموافقات المناسبة من قبل أصحاب المعرفة والسلطة.

وقع حادث المحطة النووية الوحيد الذي كان له عواقب وخيمة للغاية على الجمهور أثناء اختبار قدرة التبريد في تكوين غير عادي في محطة RBMK النووية في تشيرنوبيل بأوكرانيا في عام 1986. وفي هذا الحادث الخطير تم تدمير المفاعل وكمية كبيرة من المواد المشعة. هربت المواد إلى البيئة. وقد وجد لاحقًا أن المفاعل لا يحتوي على نظام إغلاق مناسب وأنه غير مستقر عند طاقة منخفضة. ساهمت نقاط الضعف في التصميم والخطأ البشري والافتقار إلى إدارة المرافق المناسبة في وقوع الحادث. تم إجراء تعديلات على مفاعلات RBMK العاملة المتبقية للتخلص من نقاط الضعف الخطيرة في التصميم ، وتم تحسين تعليمات التشغيل لضمان عدم تكرار هذا الحادث المؤسف.

لقد تم تعلم الكثير من حادث RBMK ومن حوادث المحطة النووية الأخرى الأقل خطورة (مثل حادث Three Mile Island في الولايات المتحدة في عام 1978) ومن العديد من الحوادث والحوادث الصغيرة على مدار أكثر من 30 عامًا من تشغيل محطة الطاقة النووية. هدف المجتمع النووي هو ضمان عدم تعرض أي حادث محطة طاقة نووية للخطر العمال أو الجمهور أو البيئة. إن التعاون الوثيق في إطار برامج مثل أنظمة الإبلاغ عن الحوادث التابعة للوكالة الدولية للطاقة الذرية و WANO ، وتدقيق المجموعات الصناعية والوكالات التنظيمية ، ويقظة مالكي ومشغلي المحطات النووية ، تجعل هذا الهدف أكثر قابلية للتحقيق.

شكر وتقدير: يشكر المحرر تيم ميدلر ومعهد اليورانيوم على توفير المعلومات للجدول 1.

الرجوع

التوليد والنقل والتوزيع

هناك ثلاث مراحل لتزويد الطاقة الكهربائية ؛ التوليد والنقل والتوزيع. تتضمن كل مرحلة من هذه المراحل عمليات إنتاج وأنشطة عمل ومخاطر متميزة.

يتم توليد معظم الكهرباء عند 13,200 إلى 24,000 فولت. تشمل مخاطر عملية توليد الطاقة الكهربائية الانفجارات والحروق الناتجة عن عطل غير متوقع في المعدات. يمكن أن تحدث الحوادث أيضًا عندما لا يتم اتباع إجراءات الإغلاق / وضع العلامات المناسبة. هذه الإجراءات موجودة للتحكم في مصادر الطاقة. قبل إجراء الصيانة للمعدات حيث يمكن أن يحدث تنشيط غير متوقع للطاقة أو بدء التشغيل أو إطلاق الطاقة المخزنة مما يؤدي إلى حدوث إصابة ، يجب عزل الجهاز عن مصدر الطاقة وجعله غير صالح للعمل. يمكن أن يؤدي الفشل في عزل مصادر الطاقة هذه (الإغلاق / tagout) بشكل صحيح إلى حدوث إصابة خطيرة أو الوفاة.

بعد توليد الطاقة الكهربائية ، يتم نقلها عبر مسافات باستخدام خطوط النقل. يتم إنشاء خطوط النقل بين محطات النقل الفرعية الموجودة في محطات توليد الكهرباء. قد يتم دعم خطوط النقل فوق الأبراج أو قد تكون تحت الأرض. يتم تشغيلها بجهد كهربائي عالي. يرسلون كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية ويمتدون لمسافات طويلة. عندما تخرج الكهرباء من محطة توليد ، تعمل محطة النقل الفرعية الموجودة هناك على زيادة الفولتية إلى نطاق يتراوح بين 138,000 و 765,000 فولت. داخل منطقة التشغيل ، تقلل محطات النقل الفرعية الجهد المرسل إلى 34,500-138,000 فولت. ثم يتم نقل هذه الطاقة عبر خطوط إلى أنظمة التوزيع الموجودة في منطقة الخدمة المحلية. المخاطر الرئيسية الموجودة أثناء عملية النقل كهربائية. قد يؤدي عدم الحفاظ على مسافات الاقتراب المناسبة أو استخدام معدات الحماية المناسبة (القفازات والأكمام المطاطية) إلى إصابة خطيرة أو الوفاة. تعتبر السقوط أيضًا مصدرًا للحوادث الخطيرة ويمكن أن تحدث أثناء أعمال الصيانة على الخطوط العلوية وأثناء العمل من الأعمدة أو شاحنات الدلو.

يربط نظام التوزيع نظام النقل بمعدات العميل. تقلل محطة التوزيع الفرعية الجهد الكهربائي المرسل إلى 2,400-19,920 فولت. يعمل محول التوزيع على تقليل الجهد بشكل أكبر. المخاطر المتعلقة بأعمال التوزيع هي أيضًا ذات طبيعة كهربائية. ومع ذلك ، هناك خطر إضافي يتمثل في العمل في الأماكن المغلقة (غرف التفتيش والأقبية) عند التعامل مع نظام التوزيع تحت الأرض.

محطات النقل والتوزيع الفرعية عبارة عن تركيبات يتم فيها تغيير الجهد أو الطور أو الخصائص الأخرى للطاقة الكهربائية كجزء من عملية التوزيع النهائية. تمثل الصعق الكهربائي خطر السلامة الأساسي في المحطات الفرعية. تحدث هذه الحوادث بشكل عام بسبب عدم الحفاظ على مسافات الاقتراب المناسبة للمعدات الكهربائية الحية و / أو عدم استخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة ، بما في ذلك القفازات والأكمام العازلة المطاطية.

مخاطر السلامة من التوليد والنقل والتوزيع

تم إصدار معيار توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها ، المعروف أيضًا باسم معيار الصيانة الكهربائية المُصنَّف في 29 CFR 1910.269 ، من قبل إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA) في 31 يناير 1994. ويغطي المعيار جميع عمال المرافق الكهربائية المشاركين في تشغيل وصيانة معدات توليد ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية والمعدات المرتبطة بها. بالإضافة إلى ذلك ، تشمل أحكام 1910.269 عاملي الخطوط المتعاقد عليها ، وآلات تقطيع الأشجار لتخليص خطوط العقد ، ومنتجي الطاقة المستقلين. البلدان والمناطق الأخرى لديها لوائح مماثلة.

المخاطر التي يتم تناولها بشكل مباشر بواسطة معيار OSHA هي تلك المخاطر ذات الطبيعة الكهربائية والتي قد تسبب الصدمات الكهربائية والإصابات الناتجة عن الصدمات الكهربائية. غالبًا ما تكون عواقب التلامس غير المقصود مع الكهرباء ذات الجهد العالي هي الوفاة أو الإصابات الخطيرة مثل الحروق من الدرجة الثانية والثالثة وبتر الأطراف وتلف الأعضاء الداخلية والأضرار العصبية.

ويتناول المعيار أيضًا حالات الوفيات والإصابات المرتبطة بأربعة أنواع أخرى من الحوادث - التي تُصيب أو تُضرب ؛ السقوط من السلالم أو السقالات أو الأعمدة أو الارتفاعات الأخرى ؛ عالقة بين أو بين نتيجة التنشيط العرضي للآلات أثناء أعمال الصيانة الروتينية ؛ والتلامس مع درجات الحرارة القصوى التي يمكن أن تحدث عندما يتم إطلاق بخار عالي الضغط عن غير قصد أثناء أعمال الصيانة في الغلايات. أفادت مجموعة الأبحاث الشرقية (ERG) ، التي أعدت دراسة الأثر الاقتصادي للائحة OSHA المقترحة ، أن "هناك عدد أكبر من الحوادث المرتبطة بخطوط النقل والتوزيع مقارنة بالمحطات الفرعية أو منشآت توليد الطاقة". أفاد ERG أنه في فئة خطوط النقل والتوزيع ، يتعرض عمال الخطوط وعمال الخطوط المتدرب ومشرفو خطوط العمل لأشد حوادث الوقت الضائع المميتة والخطيرة. ضمن فئة المحطات الفرعية وتوليد الطاقة ، يتعرض كهربائيو المحطات الفرعية وميكانيكا المرافق العامة لمعظم الحوادث.

تقليل الحوادث

قدرت OSHA أن في الولايات المتحدة ما متوسطه 12,976 إصابة عمل يومية مفقودة تحدث سنويًا لتوليد الطاقة الكهربائية وموظفي النقل والتوزيع. كما أفادوا بحدوث 86 حالة وفاة لهؤلاء العمال سنويًا. تقدر إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) أنه يمكن منع 1,633 إصابة عمل يومية و 61 حالة وفاة سنويًا من خلال الامتثال لأحكام هذا المعيار والمعايير الأخرى المشار إليها في القاعدة النهائية. تقسم إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) الانخفاض في إصابات يوم العمل الضائع والوفيات إلى فئتين. ومن المتوقع تحقيق أكبر فائدة في المرافق الكهربائية ، والتي تمثل ما يقرب من 80٪ من الوفيات. ويمثل مقاولو المرافق ، بما في ذلك مقاولو الكهرباء وقاطع الأشجار لإزالة الخطوط ، والمؤسسات غير العامة نسبة الـ 20٪ المتبقية. وتتوقع إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) أيضًا أكبر انخفاض في إصابات يوم العمل الضائعة التي ستواجهها المرافق الكهربائية. تتعلق الفئة الثانية من التخفيض بالإشارة إلى المعايير الحالية خلال عام 1910.269. على سبيل المثال ، تتوقع OSHA من صاحب العمل تقديم الخدمات الطبية والإسعافات الأولية على النحو المحدد في 1910.151.

يجب أن تتوافق عمليات الحفر مع الجزء الفرعي P لعام 1926 ؛ يجب أن تفي معدات الحماية الشخصية بمتطلبات الجزء الفرعي 1910 لعام 1926 ؛ يجب أن تفي معدات الوقاية الشخصية من السقوط بمتطلبات الجزء الفرعي هـ من الجزء 1910 ؛ يجب أن تتوافق السلالم مع الجزء الفرعي D لعام 2. هذه بعض الأمثلة على العديد من معايير OSHA الأخرى المشار إليها في معيار توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها. تعتقد OSHA أن هذه المراجع ستعزز الاعتراف المتزايد بمختلف معايير السلامة المعمول بها ، جنبًا إلى جنب مع تدريب الموظفين والتركيز على التعرف على المخاطر من خلال الإحاطة الوظيفية ، سيتم منع وقوع ضحيتين إضافيتين و 1,310 إصابة في يوم العمل الضائع سنويًا.

أحكام عامة

يوفر معيار توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها نهجًا شاملاً للتحكم في المخاطر الموجودة في صناعة المرافق الكهربائية. يعتبر هذا معيارًا قائمًا على الأداء ، حيث تتاح لصاحب العمل الفرصة لتنفيذ برامج بديلة بشرط أن يتمكن من إثبات أنها توفر مستوى أمان مكافئًا للمستوى المحدد في المعيار. تتضمن الأحكام العامة للمعيار: متطلبات التدريب ، وإجراءات التحكم في الطاقة الخطرة (الإغلاق / الوسم) لتوليد الطاقة ونقلها وتوزيعها ؛ إجراءات دخول الأماكن المغلقة وإجراءات العمل بأمان في المنشآت تحت الأرض ؛ متطلبات العمل على الأجزاء النشطة المكشوفة أو بالقرب منها ؛ متطلبات العمل على الخطوط الهوائية ؛ متطلبات التأريض تشذيب شجرة إزالة الخط ؛ إجراءات العمل في المحطات الفرعية ؛ ومتطلبات أدوات الخط المباشر والأدوات الكهربائية اليدوية والمحمولة والسلالم ومعدات الحماية الشخصية.

المعيار شامل ويتناول جميع جوانب تشغيل وصيانة معدات توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها.

أحكام مهمة

تتضمن بعض أهم أحكام المعيار متطلبات للموظفين للحصول على تدريب على المساعدة في حالات الطوارئ ، وإيجاز وظيفي ، والتدريب على ممارسات العمل المتعلقة بالسلامة ، وإجراءات السلامة ، وإجراءات الطوارئ بما في ذلك غرف التفتيش والإنقاذ من أعلى. هناك أيضًا متطلبات ملابس محددة للعمل على المعدات النشطة ، ومتطلبات الدخول إلى الهياكل تحت الأرض ، فضلاً عن التحكم في مصادر الطاقة الخطرة. هناك عنصر مهم آخر في المعيار يتطلب من أصحاب العمل التصديق على أن الموظفين قد تم تدريبهم بشكل مناسب ويمكنهم إثبات الكفاءة في ممارسات العمل المحددة في المعيار. تمت مناقشة عدد قليل من هذه العناصر بمزيد من التفصيل أدناه.

تتطلب إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) أن يتم تدريب الموظفين الذين يؤدون العمل على الخطوط أو المعدات المكشوفة أو المرتبطة بها عند 50 فولت أو أكثر على الإسعافات الأولية والإنعاش القلبي الرئوي (CPR). بالنسبة للعمل الميداني الذي يشمل موظفين أو أكثر في موقع العمل ، يجب تدريب موظفين اثنين على الأقل. بالنسبة لمواقع العمل الثابتة مثل محطة التوليد ، يجب تدريب عدد كاف من الموظفين لضمان إمكانية الوصول إلى الموظف المعرض لصدمة كهربائية في غضون 4 دقائق.

يجب أن يقوم الموظف الرئيسي في مجموعة العمل بالتصرف إحاطة وظيفية مع الموظفين المشاركين في العمل قبل بدء كل وظيفة. يجب أن يغطي الإحاطة المخاطر المرتبطة بالوظيفة وإجراءات العمل المتضمنة والاحتياطات الخاصة وضوابط مصدر الطاقة ومعدات الحماية الشخصية. بالنسبة للوظائف المتكررة والمتشابهة ، يجب أن يكون هناك إحاطة وظيفية واحدة قبل بدء الوظيفة الأولى في كل يوم أو وردية. عند حدوث تغييرات كبيرة ، يجب إجراء إحاطة أخرى. تتطلب مراجعة المهمة المطروحة تخطيطًا وظيفيًا ، ويساعد تخطيط الوظيفة على تقليل الحوادث.

كما طلبت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) من صاحب العمل أن يشهد بأن كل موظف قد تلقى التدريب المطلوب ليكون مؤهلاً ومؤهلاً. يجب تقديم الشهادة عندما يُظهر الموظف الكفاءة في ممارسات العمل ، ويجب الحفاظ عليها طوال مدة توظيف الموظف. التدريب وحده غير كاف. يجب إثبات الكفاءة ، بشكل عام من خلال اختبار معرفة الموظف وفهمه للموضوع المطروح. سيساعد هذا في ضمان أن العمال المؤهلين فقط هم الذين يعملون على المعدات النشطة.

هناك متطلبات ملابس للعمال المعرضين لأخطار اللهب أو الأقواس الكهربائية. يشترط القسم أن يضمن صاحب العمل أن كل موظف يتعرض لأخطار اللهب أو الأقواس الكهربائية لا يرتدي الملابس التي ، عند تعرضها للهب أو الأقواس الكهربائية ، يمكن أن تزيد من مدى الإصابة التي قد يتعرض لها الموظف. يُحظر ارتداء الملابس المصنوعة من الأسيتات أو النايلون أو البوليستر أو الحرير الصناعي ، سواء بمفردها أو في مزيج ، ما لم يتمكن صاحب العمل من إثبات أن القماش قد تمت معالجته لتحمل الحالة التي قد تواجهها. يجوز للموظفين الاختيار من بين الملابس القطنية أو الصوفية أو الملابس المقاومة للحريق ، ولكن يجب على صاحب العمل أن يحدد ، بناءً على التعرض ، ما إذا كانت الألياف الطبيعية مثل القطن أو الصوف مقبولة أم لا. يمكن أن يشتعل القطن أو الصوف في ظل ظروف معينة. على الرغم من أن هذا القسم من المعيار قد تسبب في الكثير من الجدل في جميع أنحاء الصناعة ، فإن حظر استخدام المواد التركيبية يعد خطوة مهمة نحو تقليل الإصابات التي يتعرض لها عمال الكهرباء.

الرجوع

تنص OSHA في ديباجتها لمعيار توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها (29 CFR الجزء 1910.269) على أن "معدلات الحوادث الإجمالية لصناعة الخدمات الكهربائية (أي صناعة المرافق الكهربائية ، SIC-491) أقل قليلاً من المقابل المعدلات للقطاع الخاص ككل "وأنه" باستثناء مخاطر الكهرباء والسقوط ، يواجه موظفو المرافق الكهربائية مخاطر متشابهة في طبيعتها ودرجة مع تلك التي يواجهها العديد من الصناعات الأخرى "(OSHA 1994). ملفات مكتب الولايات المتحدة لإحصائيات العمل (BLS) التي تحدد المصادر الرئيسية لإصابة المرافق الكهربائية:

• السقوط
• إرهاق
• التعرض للاصطدام بشيء ما أو ضده ، مما يؤدي إلى الالتواءات والإجهاد والجروح والتمزقات والرضوض / الكدمات.

تشير المقدمة على وجه التحديد إلى أن الصدمة الكهربائية لا تشكل فئة إصابة كبيرة (أو يتم الإبلاغ عنها بشكل متكرر). ومع ذلك ، تكشف ملفات العمل والصناعة و OSHA أن الحوادث الكهربائية هي النوع الأكثر شيوعًا من الإصابات المميتة أو الخطيرة في صناعة المرافق الكهربائية ، تليها حوادث السيارات والسقوط و "الصدمة / السحق".

تواجه العديد من المخاطر الأخرى عمال المرافق الكهربائية في أداء المهام المتنوعة التي يطلبها أصحاب العمل. لاحظ مؤلفو المقالات الفردية في هذا الفصل العديد منها بالتفصيل ؛ هنا سوف أذكر ببساطة بعض حالات التعرض الخطرة.

الإصابات العضلية الهيكلية هي أكثر الإصابات شيوعًا التي تحدث في هذه القوة العاملة النشطة بدنيًا وتشمل:

• اهتزاز أصابع بيضاء بسبب استخدام آلات ثقب الصخور
• الاصابة بسبب حوادث السيارات
• التواء أسفل الظهر
• إصابة بالرأس
• صدمة القدم والكاحل
• الغضروف المفصلي الإنسي الممزق.

يمكن لعمال الكهرباء العمل في مجموعة متنوعة من البيئات: فهم يصعدون إلى أعلى أبراج النقل الريفية ويقومون بتوصيل الكابلات في غرف التفتيش تحت شوارع المدينة المزدحمة ؛ ترتفع درجة الحرارة في الطوابق العليا من محطات الطاقة في الصيف وترتجف أثناء إصلاح خطوط التوزيع العلوية التي سقطت بسبب عاصفة ثلجية. القوى المادية التي تواجه العمال هائلة. على سبيل المثال ، تدفع محطة توليد الكهرباء البخار تحت ضغط مثل أن الأنابيب الممزقة قد تعني الحروق والاختناق. تشمل المخاطر الفيزيائية في النباتات بالإضافة إلى الحرارة الضوضاء والمجالات الكهرومغناطيسية (EMF) والإشعاع المؤين في المنشآت النووية والاختناق في الأماكن الضيقة. كان التعرض للأسبستوس مصدرًا رئيسيًا للمراضة والتقاضي ، وتثار مخاوف بشأن مواد العزل الأخرى. تستخدم المواد الكيميائية مثل المواد الكاوية والمواد المسببة للتآكل والمذيبات على نطاق واسع. توظف المصانع أيضًا عمالًا في وظائف متخصصة مثل مكافحة الحرائق أو غوص السكوبا (لفحص أنظمة سحب المياه وتصريفها) ، والذين يتعرضون لمخاطر فريدة متأصلة في تلك المهام.

في حين أن محطات الطاقة النووية الحديثة قد قللت من تعرض العمال للإشعاع خلال فترات التشغيل العادية ، فقد يحدث تعرض كبير أثناء الصيانة وإغلاق التزود بالوقود. مطلوب قدرات ممتازة لرصد الإشعاع لحماية العمال بشكل صحيح الذين يدخلون مناطق الإشعاع خلال هذه الفترات. حقيقة أن العديد من العمال المتعاقدين قد يدخلون محطة نووية أثناء الإغلاق ثم ينتقلون إلى محطة أخرى ، تخلق حاجة للتنسيق الوثيق بين السلطات التنظيمية والصناعية في مراقبة إجمالي التعرض السنوي للعامل الفردي.

تشترك أنظمة النقل والتوزيع في بعض مخاطر محطة الطاقة ، ولكنها تتميز أيضًا بتعرض عمل فريد. تهيئ الفولتية والتيارات الهائلة المتأصلة في النظام لصدمة كهربائية قاتلة والحروق الشديدة عندما يتجاهل العمال إجراءات السلامة أو لا يتمتعون بالحماية الكافية. مع ارتفاع درجة حرارة المحولات ، قد تشتعل فيها النيران وتنفجر ، مما يؤدي إلى إطلاق الزيت وربما مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ونواتج تكسيرها. تشترك المحطات الفرعية الكهربائية مع محطات الطاقة في إمكانية التعرض للعزل والمجالات الكهرومغناطيسية ومخاطر الأماكن المحصورة. في نظام التوزيع ، يؤدي قطع الكابلات الكهربائية وحرقها وربطها إلى تعريض العمال للرصاص والمعادن الأخرى مثل الغبار والأبخرة. يجب أيضًا اعتبار الهياكل الموجودة تحت الأرض التي تدعم النظام من المخاطر المحتملة في الأماكن المحصورة. يعتبر Pentachlophenol ، وهو مبيد حشري يستخدم لحفظ أعمدة المرافق الخشبية ، تعرضًا فريدًا إلى حد ما بالنسبة لنظام التوزيع.

أخيرًا ، قد يتعرض قراء العدادات والعاملين في الهواء الطلق للعنف في الشوارع ؛ القتلى في سياق محاولات السرقة ليست معروفة لهذه القوة العاملة.

الرجوع