Analýza vlivu pádu letadla na JE

Se vstupem do 21. století jsme kromě mnoha pozitivního museli vzít na vědomí zvýšená nebezpečí nového terorizmu. V řadě úvah se poté začaly objevovat nové myšlenky o větší nebo menší bezpečnosti některých zařízení, co s nimi naše společnost udělá?


Úvodem

Především je třeba říci, že terorizmem, zvláště sebevražedným, lze napadnout každé zařízení civilizované společnosti a způsobit velké škody. Tato nová hrozba však nemůže být důvodem k rezignaci, byť i postupné, na naše pozitivní civilizační zvyklosti. Vadné totiž nejsou naše městské aglomerace s miliony lidí v nich a jejich zásobování životními potřebami, ani megabudovy s megacentry či stadiony plné lidí velké dopravní struktury, přehrady plné vody. Vadný a nepřijatelný je princip terorizmu a to i když se tváří, že bojuje za pozitivní cíle. Účel prostě prostředky nesvětí.

I přes tento přístup k hrozbě teroristických akcí ve světě je dobré vědět jak na tom odolnost jednotlivých zařízení naší civilizace vůči terorizmu je. Přestože by si takovou situaci nikdo nepřál, veřejnost potřebuje odpovědět i na takové dotazy. Dle všech dosavadních studií se ukazuje, že jaderné elektrárny jsou v tomto ohledu jedny z nejodolnějších. Důvěra veřejnosti v bezpečnost a udržitelnost jaderné energetiky by měla být založena na otevřenosti a dostatku informací i v této citlivé oblasti. V následujícím se podívejme k jakým výsledkům došli odborníci v USA.

Důvod pro provedení studie

Teroristický útok na USA dne 11.září 2001 podnítil zájem veřejnosti o zhodnocení možnosti teroristického útoku, na stavby, které jsou součástí tzv. národní kritické infrastruktury, včetně staveb jaderných elektráren.

Ve spojených státech amerických, stejně jako v jiných zemích jenž provozují JE (vč. ČR), je pád letadla standardně zařazen do požadavků projektu a podmínek licenčního procesu u všech 103 jaderných elektrárenských bloků. Hodnocení takovéto události bylo založeno na předpokladu, že by se jednalo o událost zcela mimořádnou – havarijní. Na tomto podkladě byla potenciální možnost pádu letadla velice malá a byla hodnocena s použitím metod pravděpodobnostních výpočtů. Výsledky takových analýz ukazovaly, že až na několik lokalit JE, které byly rozmístěny v blízkosti velkých letišť, pravděpodobnost pádu letadla byla natolik malá, že detailní výpočet a podrobná analýza nebyla většinou požadována a nebyla přímo součástí licenčního řízení.

Nicméně, jaderný energetický průmysl byl naprosto přesvědčen, že konstrukce stavby jaderné energetiky, kde je umístěno palivo vydrží bez problémů i pád letadla, i když JE není na tuto událost speciálně navržena (pouze jako okrajová podmínka konstrukce). Toto přesvědčení bylo založeno na faktu, že stavba jaderné elektrárny je provedena ze silných (až metrových) betonových stěn, vyztužených předepjatou ocelí a je zkonstruována tak, aby vydržela i silné zemětřesení, extrémní přetlaky a vítr síly hurikánů. Důvodem této studie bylo ověřit tato přesvědčení.

Výsledky analýz

Podrobnosti a detailní technická data nezávislých analýz nemohou být zveřejněny, protože existují obavy týkající se fyzické ochrany těchto zařízení. Přesto je však možné zveřejnit obecné závěry z těchto analýz.

Budova kontejmentu (čili ochranné betonové obálky jaderného reaktoru)

Byla dokončena počítačová analýza modelů reprezentující všechny typy kontejmentů u všech amerických jaderných elektráren. Délka křídla letadla Boeing 767-400 (170 stop) - letadla, které se používalo pro analýzy - je poněkud větší, než je průměr typické budovy kontejmentu (140 stop). Motory letadla jsou fyzicky vzdálené přibližně 50 stop (1 stopa je přibližně 30 cm - pozn. překl.). Takto je v prakticky nemožné, aby současně trup letadla s motorem dopadl na centrální část budovy kontejmentu. Z tohoto důvodu se prováděly dvě analýzy. První analyzovala situaci, kdy dopadl na budovu motor letadla a druhá analyzovala celkový vliv dopadu celé hmotnosti letadla (včetně trupu) na strukturu stavby. V obou případech analýza přesto konzervativně předpokládala, že motor i trup letadla dopadl na střed stavební struktury v kolmém směru. Toto způsobuje maximální sílu působící na konstrukci stavby pro každý zvolený případ.

Analýzy ukazují, že žádná část motoru, trupu, křídla ani paliva nepronikla přes okolní stavební konstrukce do budovy kontejmentu. Robustní konstrukce kontejmentu nebyla porušena, kromě některých prasklin a místního rozdrolení struktury betonu v místech dopadu.

Bazény skladování použitého jaderného paliva

Délka křídla letadla Boeing 767-400 (170 stop) - letadla, které se používalo pro analýzy - je výrazně větší, než je nejdelší rozměr typicky používané stěny bazénu skladování (60 stop). Motory letadla jsou fyzicky vzdálené přibližně 50 stop. Takto je v prakticky nemožné, aby současně trup letadla s motorem dopadl na střední část bazénů. Z tohoto důvodu se prováděly dvě analýzy pro oba druhy bazénů - pro typy tlakovodních a varných reaktorů.

První na vliv přímého pádu motoru letadla na střední část bazénů a druhý na vliv udeření celkové hmotnosti trupu a části křídel do střední části stavební konstrukce stěn bazénů. Oba případy uvažovaly konzervativní situaci, kdy do stěny bazénu udeřila kolmo síla hmotnosti motoru i trupu letadla. Jednalo se o maximální možnou sílu vlivu úderu v obou případech. Střední části stavebních struktur se vychýlí dovnitř při takovém nárazu více než části okrajové.

Ocelová nerezová výstelka bazénů zajistí, že ačkoliv analýzy bazénů skladování použitého paliva vykazují po úderu (pádu) letadla místní rozrušení a praskliny betonových stěn, není zde žádný únik chladicí vody z těchto bazénů. Vzhledem k tomu, že nedošlo k prolomení stěn bazénů, tak použité jaderné palivo je chráněné a nedošlo k žádnému úniku aktivity do okolního prostředí.

Suché sklady použitého paliva

Vzhledem k extrémně malým relativním rozměrům kontejnerů pro tzv. "suché skladování" ve srovnání s letadlem Boeing 767-400 je nemožné, aby letadlo udeřilo do kontejneru celkovou hmotností. Z tohoto důvodu byl hodnocen nejhorší případ, kdy do kontejneru udeřil motor letadla. Pro vertikální betonové kontejnery s ocelovou obálkou byly analyzovány dva body dopadu - jeden do středu kontejneru, jenž by způsobil největší poškození a druhý blízko horního víka na ohodnocení maximálního tzv."otevíracího" efektu. U horizontálních kontejnerů byla hodnocena středová oblast kolem zavážecího víka.

Výsledky ukázaly, že tyto kontejnery na suché skladování použitého paliva nebyly po pádu letadla rozlomeny, ačkoliv vykazovaly rozdrolení a popraskání betonových částí v oblasti dopadu úderu. Ocelové kontejnery byly deformovány, ale nebyly rozrušeny. Vzhledem k tomu, že nebyla poškozena hermetičnost plášťů tak nedošlo k úniku radioaktivních látek do životního prostředí.

Transportní kontejnery na použité palivo

Analýza ukázala že těleso kontejneru vydrželo vliv přímého dopadu motoru letadla bez porušení hermetičnosti. Síly, které při tom na kontejner působí jsou podobné těm, na které jsou tyto navrženy a testovány ještě před tím než dostávají licenční povolení amerického jaderného dozoru NRC. Kontejner navíc, zůstává připevněn k transportnímu vagónu, aniž by se převrátil. Opět nedošlo k poškození hermetičnosti kontejneru a tedy úniku chráněných materiálů do životního prostředí.

Kvalifikace analytiků a expertů

Institut pro jadernou energetiku NEI požádal energetický výzkum EPRI o provedení této studie pro jaderný energetický průmysl. EPRI je nevýdělečné energetické výzkumné konzorcium, které poskytuje vědecké a technologické řešení pro zákazníky z různých oblasti energetiky. Analytici byli pečlivě vybráni na základě jejich specializací a ověřených znalostí z oblastí dynamických analýz betonových konstrukcí s předepjatými ocelovými výztužemi, zkušenostmi s analýzami vlivu na civilní i vojenské zařízení a zkušenostmi s projektováním komerčních JE.

Analytici jsou zaměstnanci společností ABS Consulting a ANATECH Corporating. Zahrnovali jména jako Dr.Joe Rashid, Dr.Randy James, Greg Hardy, Dr.Jorma Arros a Kelly Merz a další. Práce byly řízeny Dr. Bobem Kassawara, licencovaným stavebním konstruktérem, jenž je známým odborníkem na dynamické vlivy na stavební konstrukce jaderných elektráren. Výsledky analýzy byly současně revidovány Dr.Bobem Nickellem a Bobem Kennedy. Oba světově uznávaní a nezávislí odborníci na stavební konstrukce.

Celkový přístup k řešení problému

Vliv dopadu komerčního přepravního letadla na stavební konstrukce kontejmentů, staveb jaderných zařízení, skladovacích bazénů atd. byl analyzován s použitím počítačových modelů, jejichž funkce je ověřena řadou empirických testů z různých destrukcí objektů stavebních konstrukcí.

Závěr

Studie jednoznačně ukázala, že stavební a jiné konstrukce jaderných elektráren, kde je umístěno jaderné palivo jsou dostatečně robustní a odolné a že dostatečně chrání palivo před účinky pádu velkého komerčního letadla.

Pro další informace ohledně fyzické ochrany jaderných elektráren i jiných technických otázek je možné kontaktovat Nuclear Energy Institute na tel.čísle 202 739 8044 nebo na webové stránce www.nei.org.

Zdroj: Česká energetika

Zdroj: Česká nukleární společnost