Tony Irwin, Australian National University
It sounds like a nightmare come true. During a military offensive as part of Russia’s invasion of Ukraine, fire broke out at Europe’s largest nuclear power station, the Zaporizhzhia power plant in the southern city of Enerhodar.
From what we understand of the situation, Russian troops were shelling the area during a battle for control of the facility, which supplies 25% of Ukraine’s electricity.
The plant has six large 950-megawatt reactors, built between 1980 and 1986 – crucially to a different design to the notorious and now decommissioned Chernobyl power station.
The fire evidently broke out in a multi-storey training building but has since been reportedly extinguished.
Was there a real risk of nuclear contamination?
The incident understandably raised the spectre of the 1986 Chernobyl disaster. But it’s important to remember these are two different types of reactor. Chernobyl used RBMK-type reactors, a Soviet design from the 1970s that was never built in the West because of inherent safety flaws.
The Zaporizhzhia power station features Russian-designed VVER reactors, which use broadly the same design as the Pressurised Water Reactor (PWR), the most popular reactor design used worldwide and also the type used in nuclear-powered submarines.
A PWR has a self-contained primary cooling water system to transfer heat from the reactor core to a steam generator. This system is kept pressurised so the water doesn’t boil – hence its name. A second, separate water loop transfers the steam produced in the steam generator to the turbine that produces the electricity.
Another crucial contrast with Chernobyl is the fact that VVER and PWR reactors have a massive concrete containment around the reactor to stop any radioactive release. This completely surrounds the reactor and steam generators, ensuring any water that could potentially be radioactive is within the containment.
The containment is typically constructed from pre-stressed concrete with a steel liner. In contrast, the Chernobyl-type reactor was physically very large, meaning a similar containment to enclose that system would have been very expensive.
Besides the normal cooling systems, VVER reactors have emergency core cooling systems consisting of four “hydroaccumulators” – vessels pressurised with gas and filled with water that can be automatically released into the reactor to cool it. These are called “passive” systems because they rely only on gas pressure to inject the water, rather than pumps that would require electrical power.
They also have multiple systems that use pumps to inject water into the reactor to prevent a core meltdown if the normal cooling systems are not available, for instance as a result of a loss of electrical power.
If the connection to the grid is lost, standby diesel generators can provide electrical supplies to essential plant. This backup plant has several “trains” – identical and independent sets of plant that are physically separated and perform the same safety function. For example, this VVER has three trains of high-pressure water injection and three trains of low-pressure injection.
The four trains of passive hydroaccumulators do not need diesel supplies and will still provide the necessary cooling.
AP
Previous disasters
In 1979, one of the PWRs at Three Mile Island in the US state of Pennsylvania suffered a core meltdown, but there was practically no radioactive release to the environment because of the concrete containment system.
After the 2011 Fukushima disaster in Japan, Ukraine’s nuclear regulator examined the capability of its nuclear power plants to withstand extreme events so all nuclear plants are better prepared to cope with these situations. This led to the installation of mobile diesel-driven pumps that can be connected to the reactor’s cooling system to provide water in an emergency.
The Zaporizhzhia plant supplies 25% of Ukraine’s electricity, and Russia presumably wanted to gain control of it so as to control the electricity supply. Despite the self-evident recklessness of fighting near a nuclear power plant, it would not be in Russia’s interest to cause a radioactive release because this would immediately affect its army personnel in the vicinity, and also potentially cause a radioactive cloud to spread over western Russia and particularly the annexed region of Crimea, just to the south of the plant.
Tony Irwin, Visiting Lecturer, Nuclear Reactors and Nuclear Fuel Cycle, Australian National University
This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.
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I bombardamenti russi hanno causato un incendio in una centrale nucleare ucraina: quanto ci siamo avvicinati al disastro?
Sembra un incubo diventato realtà. Durante un’offensiva militare nell’ambito dell’invasione russa dell’Ucraina, è scoppiato un incendio nella più grande centrale nucleare d’Europa, la centrale elettrica di Zaporizhzhia nella città meridionale di Enerhodar.
Da quello che capiamo della situazione, le truppe russe stavano bombardando l’area durante una battaglia per il controllo della struttura, che fornisce il 25% dell’elettricità dell’Ucraina.
L’impianto ha sei grandi reattori da 950 megawatt, costruiti tra il 1980 e il 1986, in modo cruciale con un design diverso dalla famigerata centrale elettrica di Chernobyl, ora dismessa.
Evidentemente l’incendio è scoppiato in un edificio di addestramento a più piani, ma da allora è stato estinto .
C’era un rischio reale di contaminazione nucleare?
L’incidente ha comprensibilmente sollevato lo spettro del disastro di Chernobyl del 1986. Ma è importante ricordare che si tratta di due diversi tipi di reattore. Chernobyl utilizzava reattori di tipo RBMK , un progetto sovietico degli anni ’70 che non fu mai costruito in Occidente a causa di difetti di sicurezza intrinseci.
La centrale di Zaporizhzhia è dotata di reattori VVER di progettazione russa, che utilizzano sostanzialmente lo stesso design del reattore ad acqua pressurizzata (PWR) , il progetto di reattore più popolare utilizzato in tutto il mondo e anche il tipo utilizzato nei sottomarini a propulsione nucleare.
Un PWR ha un sistema autonomo di acqua di raffreddamento primaria per trasferire il calore dal nocciolo del reattore a un generatore di vapore. Questo sistema è mantenuto pressurizzato in modo che l’acqua non bollisca, da cui il nome. Un secondo circuito d’acqua separato trasferisce il vapore prodotto nel generatore di vapore alla turbina che produce l’elettricità.
Un altro contrasto cruciale con Chernobyl è il fatto che i reattori VVER e PWR hanno un massiccio contenimento di cemento attorno al reattore per fermare qualsiasi rilascio radioattivo. Questo circonda completamente il reattore e i generatori di vapore, assicurando che l’acqua che potrebbe essere potenzialmente radioattiva sia all’interno del contenimento.
Il contenimento è in genere costruito in calcestruzzo precompresso con un rivestimento in acciaio. Al contrario, il reattore di tipo Chernobyl era fisicamente molto grande, il che significa che un simile contenimento per racchiudere quel sistema sarebbe stato molto costoso.
Per saperne di più: L’azione militare nella radioattiva Chernobyl potrebbe essere pericolosa per le persone e l’ambiente
Oltre ai normali sistemi di raffreddamento, i reattori VVER dispongono di sistemi di raffreddamento del nucleo di emergenza costituiti da quattro “idroaccumulatori” – recipienti pressurizzati con gas e riempiti con acqua che può essere rilasciata automaticamente nel reattore per raffreddarlo. Questi sono chiamati sistemi “passivi” perché si basano solo sulla pressione del gas per iniettare l’acqua, piuttosto che su pompe che richiederebbero energia elettrica.
Hanno anche più sistemi che utilizzano pompe per iniettare acqua nel reattore per prevenire la fusione del nocciolo se i normali sistemi di raffreddamento non sono disponibili, ad esempio a causa di una perdita di energia elettrica.
In caso di interruzione della connessione alla rete, i generatori diesel in standby possono fornire forniture elettriche agli impianti essenziali. Questo impianto di backup ha diversi “treni” – insiemi di impianti identici e indipendenti che sono fisicamente separati e svolgono la stessa funzione di sicurezza. Ad esempio, questo VVER ha tre treni di iniezione d’acqua ad alta pressione e tre treni di iniezione a bassa pressione.
I quattro treni di idroaccumulatori passivi non necessitano di forniture di diesel e forniranno comunque il raffreddamento necessario.
Precedenti disastri
Nel 1979, uno dei PWR a Three Mile Island, nello stato americano della Pennsylvania, subì una fusione del nucleo, ma non vi fu praticamente alcun rilascio di radioattivo nell’ambiente a causa del sistema di contenimento del calcestruzzo.
Dopo il disastro di Fukushima del 2011 in Giappone, l’autorità di regolamentazione nucleare ucraina ha esaminato la capacità delle sue centrali nucleari di resistere a eventi estremi, in modo che tutte le centrali nucleari siano meglio preparate ad affrontare queste situazioni. Ciò ha portato all’installazione di pompe mobili diesel che possono essere collegate al sistema di raffreddamento del reattore per fornire acqua in caso di emergenza.
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L’impianto di Zaporizhzhia fornisce il 25% dell’elettricità dell’Ucraina e presumibilmente la Russia voleva ottenerne il controllo in modo da controllare la fornitura di elettricità. Nonostante l’evidente imprudenza di combattere vicino a una centrale nucleare, non sarebbe nell’interesse della Russia provocare un rilascio radioattivo perché ciò colpirebbe immediatamente il personale dell’esercito nelle vicinanze e potrebbe anche causare la diffusione di una nuvola radioattiva sulla Russia occidentale e in particolare la regione annessa della Crimea, appena a sud dello stabilimento.