ความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู เมษายน 30, 2010

ความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู

วัตถุประสงค์

• เพื่อแสดงให้เห็นว่าแต่ละระบบของเครื่องปฏิกรณ์ฯ สามารถทำงานได้ถูกต้องสมบูรณ์ เนื่องจากว่าการออกแบบและการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ฯจะต้องมีการทำงานที่สัมพันธ์กันของแต่ละระบบ
• เพื่อให้มั่นใจว่าการวิเคราะห์ความปลอดภัยมีระบบความปลอดภัยที่เหมาะสมและมีความสอดคล้องกับการออกแบบ
• เพื่อให้การออกแบบเป็นไปตามมาตรการและขีดจำกัดและสามารถประเมินอันตรายที่เกิดขึ้นจากสถานปฏิบัติการได้
• เพื่อให้ผู้เดินเครื่องปฏิกรณ์ฯได้รับการฝึกอบรมและมีความความคุ้นเคยกับสถานปฏิบัติการ
• เพื่อให้มีการจัดทำขีดจำกัดและภาวะเงื่อนไขในการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ (operational limits and condition) ให้มีความปลอดภัยตลอดช่วงอายุของการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ

วัตถุประสงค์และมาตรการความปลอดภัยจะต้องรวมถึง

๑.   การประกันคุณภาพ (quality assurance )

๒. มาตรฐานการออกแบบทางวิศวกรรม เกณฑ์การออกแบบ ระบบวิศวกรรมความปลอดภัย  ระบบปราการ( barrier ) ป้องกันการเคลื่อนย้ายหรือถ่ายเทสารกัมมันตรังสี

๓. ลักษณะเด่นของความปลอดภัยจากภายใน (inherent and intrinsic safety features )

๔. ลักษณะเด่นของความปลอดภัยแบบ passive

๕. ลักษณะเด่นที่เฉพาะหรือไม่ปกติซึ่งอาจจะมีผลกระทบต่อการปลดปล่อยสารกัมมันตรังสี

๖. ระบบความปลอดภัยทางวิศวกรรมซึ่งรวมถึง redundancy และ diversity และ ความเป็นอิสระ ( independence )

๗.  ลักษณะความปลอดภัยในการป้องกันภาวะล้มเหลว ( fail safe features )

๘.  การออกแบบระบบปราการป้องกันในเชิงลึก (defence in depth )

๙. การป้องกันอุบัติเหตุ

๑๐.  การจัดการด้านอุบัติเหตุ

๑๑. แนวปฏิบัติในการพิสูจน์ทางวิศวกรรมและการใช้มาตรฐานที่ได้รับการรับรองในการ ออกแบบ

๑๒. การประเมินปัจจัยที่เกิดจากการปฏิบัติงานของผู้ปฏิบัติงานและภาวะล้มเหลว ( human factor and dependent failures )

๑๓. การป้องกันอันตรายจากรังสี

การออกแบบที่เฉพาะ

๑. การออกแบบระบบประกันคุณภาพรวมถึงแนวปฏิบัติ (code of practice) ที่ใช้ในการออกแบบ

๒. การเฝ้าตรวจค่าตัวแปรและระบบการควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ฯให้อยู่ในขีดจำกัดการเดินเครื่อง

๓. บูรณภาพของแกนเครื่องปฏิกรณ์ฯ( reactor core integrity )

๔. เป็นระบบป้องกันความไม่เสถียรของการไหล ( flow instability ) และการระงับการ เปลี่ยนแปลงของกำลัง  ( power oscillations )

๕. มาตรฐานของความปลอดภัยในระบบทั่วไป โครงสร้างและองค์ประกอบอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในกรณีที่มีการใช้ระบบต่างๆร่วมกันระหว่างสถานปฏิบัติการในบริเวณสถานที่เดียวกัน

๖. ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงานของผู้ปฏิบัติงานและหลักการที่จะสามารถลดความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากผู้ปฏิบัติงานและสามารถที่จะลดความเครียดของผู้เดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ

๗. การวิเคราะห์การออกแบบโดยวิธีทางเทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว เช่น การใช้แบบจำลองหรือโปรแกรมคอมพิวเตอร์

๘. มาตรการการควบคุม reactivity

๙. มาตรการระบบหล่อเย็นของแกนเครื่องปฏิกรณ์ฯ

๑๐. มาตรการการออกแบบวัสดุและแท่งเชื้อเพลิง

๑๑. มาตรการการใช้เครื่องปฏิกรณ์ฯ

- การป้องกันอันตรายจากรังสีในขณะที่เดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ

- เป็นการบำรุงรักษาแท่งเชื้อเพลิง

- การออกแบบที่แสดงให้เห็นถึงระบบความปลอดภัยซึ่งจะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบในทางตรงกันข้าม (adversely affect )

- ความเป็นอิสระระหว่างเครื่องปฏิกรณ์ฯและการติดตั้งอุปกรณ์ที่จะใช้สำหรับการทดลอง

๑๒. มาตรการออกแบบระบบความปลอดภัยรวมถึง

- ระบบการดับเครื่องปฏิกรณ์ฯ ระบบหล่อเย็นแท่งเชื้อเพลิง ระบบการควบคุมการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสี

- ข้อกำหนดในด้านความปลอดภัยในการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ

- ระบบความปลอดภัยและระบบควบคุมต่างๆ

- การป้องกันภาวะล้มเหลว

๑๓. ข้อกำหนดเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือ (reliability requirement)

- ความน่าเชื่อถือของระบบการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ

- ความน่าเชื่อถือของระบบความปลอดภัย

- ความน่าเชื่อถือของความเหลือเฟือและความเป็นอิสระของแต่ละระบบ และความหลากหลาย (diversity)

- ความน่าเชื่อถือของระบบสนับสนุน ( auxiliary)ความปลอดภัย

๑๔. การออกแบบของอุปกรณ์และเครื่องมือในการป้องกันกรณีที่เกิดภัยจากธรรมชาติ ภาวะแวดล้อม การป้องกันอัคคีภัยและการป้องกันอันตรายที่เกิดจากภายนอก

๑๕. วิธีการป้องกันการเกิดภาวะล้มเหลว

๑๖. การออกแบบอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเฝ้าสังเกตและการรักษาความปลอดภัย

๑๗.การออกแบบการป้องกันอันตรายจากรังสี

- การลดปริมาณรังสีที่ผู้ปฏิบัติงานจะได้รับ

- การควบคุมการปลดปล่อยสารกัมมันตรังสี

- การควบคุมสารกัมมันตรังสี

- การป้องกันภาวะวิกฤตที่เกิดขึ้นเนื่องจากการประมาท (inadvertent criticality )

- การเฝ้าระวังในบริเวณที่มีแท่งเชื้อเพลิงและการการเก็บกักกัมมันตรังสี

ลักษณะของสถานที่ตั้ง

ลักษณะโดยทั่วไปของสถานที่ตั้ง ควรจะมีรายงานและแผนที่ ที่เฉพาะซึ่งรวมถึง

๑. ขอบเขตและคุณสมบัติของสถานที่ตั้ง สถานที่

๒. แผนผังของอาคารและสถานที่ตั้งอุปกรณ์ต่างๆ

๓. สถานที่ตั้งโรงงานอุตสาหกรรม อาคารพาณิชย์ และสถาบัน สถานที่พักผ่อน สวนสาธารณะ หรือแหล่งที่พักอาศัยของประชาชน

๔. เส้นทางคมนาคมทั้งทางบก ทางน้ำ และทางอากาศ

๕. ขอบเขตของพื้นที่ควบคุม ซึ่งควบคุมโดยหน่วยงานการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ

๖. ขอบเขตของพื้นที่ ที่จะปลดปล่อยสารกัมมันตรังสี

ลักษณะทางธรณีวิทยาและการเกิดแผ่นดินไหว

• ลักษณะทางธรณีวิทยา และการเกิดแผ่นดินไหวของสถานที่ตั้ง และในการออกแบบควรจะคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้ด้วย เช่น โอกาสและความถี่ในการเกิดแผ่นดินไหว การเคลื่อนไหวภาคพื้นดิน (ground motion) และควรมีข้อมูลต่อไปนี้

๑. การประเมินการเกิดรอยแยกของสถานที่ตั้ง (surface fault)

๒. ลักษณะและคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดินหรือหินที่เป็นฐานที่ตั้งของเครื่องปฏิกรณ์ฯ

๓. การประเมินโอกาสในการเกิดภูเขาไฟระเบิด

ลักษณะทางอุตุนิยมวิทยา

• ลักษณะทางอุตุนิยมวิทยาของสถานที่ตั้ง รวมถึงความเร็วลม ทิศทางของลม อุณหภูมิ การตกตะกอน ความชื้น
• ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับความเสถียรของบรรยากาศ (atmospheric stability) การเกิด inversion การพยากรณ์อากาศในแต่ละปี โดยคำนึงถึงความถี่ในการเกิดเฮอริเคน พายุทอร์นาโด ฟ้าผ่า ฟ้าแลบ พายุลูกเห็บ ฝนตกหนัก
• การเกิดหิมะ น้ำแข็ง และพายุทราย

เครื่องปฏิกรณ์

• เครื่องปฏิกรณ์ฯ สามารถเดินเครื่องได้อย่างปลอดภัย ซึ่งจะรวมถึงระบบการดับเครื่องปฏิกรณ์ ฯ ให้ปลอดภัย ทั้งในภาวะที่เดินเครื่องปกติและภาวะที่เกิดอุบัติเหตุ เครื่องปฏิกรณ์ฯ ต้องมีระบบระบายความร้อนที่เหมาะสมหลังจากดับเครื่องปฏิกรณ์ ฯ นอกจากนี้จะต้องมีระบบควบคุมสารกัมมันตรังสี ไม่ให้มีการรั่วไหลสู่สิ่งแวดล้อม

แท่งเชื้อเพลิง

๑. การวิเคราะห์แท่งเชื้อเพลิง จะต้องแสดงให้เห็นว่า แท่งเชื้อเพลิงสามารถทนต่อภาวะความร้อน ตลอดช่วงชีวิตในการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ ซึ่งจะรวมถึงการเก็บรักษา และการขนส่ง

๒. การวิเคราะห์แท่งเชื้อเพลิง จะต้องแสดงให้เห็นว่า แท่งเชื้อเพลิงสามารถทนต่อแรงทางกลศาสตร์ เช่น แรงไฮโดรลิค และผลจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่าง (difference thermal expansion effect) โดนไม่ทำให้เกิดการเสียรูปของแท่งเชื้อเพลิง

๓. การวิเคราะห์เปลือกหุ้มแท่งเชื้อเพลิง จะต้องแสดงให้เห็นว่าเปลือกหุ้มแท่งเชื้อเพลิงสามารถทนต่อภาวะแวดล้อมทางเคมี ตลอดช่วงชีวิตในการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ ซึ่งจะรวมถึงการเก็บรักษา และการขนส่ง โดยจะต้องคำนึงถึงผลทางด้านอุณหภูมิและรังสี

๔. การวิเคราะห์จะต้องแสดงให้เห็นว่าเครื่องปฏิกรณ์ฯ เดินเครื่องตามขีดจำกัดและภาวะเงื่อนไข (condition and limit ) ที่ยอมรับได้และจะไม่ทำให้แท่งเชื้อเพลิงเสียรูป ( deformation) หรือเกิดการบวม (swelling) ขององค์ประกอบซึ่งบรรจุวัสดุฟิสไซล์ (fissile material ) ในด้านของการวิเคราะห์ความปลอดภัยทางด้านความร้อน ( thermal safety analysis ) ควรจะกำหนดขีดจำกัดบน ( upper limit) ของการเสียรูปของแท่งเชื้อเพลิง  โดยกำหนดเป็นความกว้างที่น้อยที่สุดของช่องระบายความร้อน ( minimum cooling channel width )

๕. ควรจะมีผลการวิเคราะห์และการวัดหรือการทดลองที่เกี่ยวข้องกับแท่งเชื้อเพลิง ตลอดช่วงชีวิตในการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ ซึ่งจะรวมถึงการเก็บรักษา และการขนส่ง

ระบบควบคุม

• ควรจะมีกลไกการควบคุม reactivity และระบบการขับเคลื่อนซึ่งสามารถจะทำให้เกิดความปลอดภัยในการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ โดยจะรวมถึงวัสดุ ความเหลือเฟือ และลักษณะที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย เช่น ความเร็วในการขับเคลื่อน ( drive speed ) ระยะเวลาในการใส่ (insertion time)  ลักษณะของความปลอดภัยเมื่อเกิดภาวะล้มเหลว (fail safe) ผลการวิเคราะห์จะต้องแสดงว่าระบบควบคุม reactivity สามารถจะทำหน้าที่ได้อย่างเหมาะสมในขณะที่เดินเครื่องปกติและสามารถดับเครื่องปฏิกรณ์ฯ ได้อย่างปลอดภัยในกรณีที่เกิดภาวะล้มเหลวของระบบควบคุม (control systems)

การป้องกันอันตรายจากรังสี

• โปรแกรมการป้องกันรังสี รวมทั้งเกณฑ์การป้องกันอันตรายจากรังสี
• ต้นกำเนิดรังสี ในบริเวณสถานปฏิบัติการ
• การออกแบบสถานปฏิบัติการ สำหรับความปลอดภัยทางด้านรังสี
• การจัดการกากกัมมันตรังสี
• การประเมินปริมาณรังสีในภาวะการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ ปกติ ควรจะมีการประเมินปริมาณรังสีที่ผู้ปฏิบัติงานและบุคคลทั่วไปได้รับ ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ นอกจากนั้นควรจะมีแผนฉุกเฉินทางรังสี

แผนฉุกเฉินและการเตรียมความพร้อมสำหรับกรณีเกิดภาวะฉุกเฉิน

• โครงสร้างขององค์กรที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมความพร้อมสำหรับกรณีเกิดภาวะฉุกเฉิน ซึ่งจะต้องมีแนวปฏิบัติที่ชัดเจนรวมถึงหน้าที่และความรับผิดชอบของแต่ละบุคคลในองค์กร
• การจำแนกประเภทของภาวะฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี
• ความสัมพันธ์ระหว่างองค์กรต่างๆ ภายนอกที่จะให้ความช่วยเหลือในกรณีที่เกิดเหตุฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี
• การแจ้งหรือรายงานเหตุฉุกเฉินหรือภาวะฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี
• การแจ้งหรือรายงานเหตุฉุกเฉินหรือภาวะฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสีต่อรัฐบาลหรือเจ้าหน้าที่ท้องถิ่น
• การติดต่อสื่อสารระหว่างศูนย์ควบคุมและเตรียมความพร้อมสำหรับกรณีเกิดภาวะฉุกเฉินและองค์กรหรือหน่วยงานที่เกี่ยวข้องที่อยู่ภายนอก
• มาตรการการป้องกัน
• อุปกรณ์และเครื่องมือที่ใช้ในกรณีที่เกิดเหตุฉุกเฉินหรือภาวะฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี
• การประสานงานระหว่างสถาบันทางการแพทย์ ในการดูแลรักษาผู้ป่วยที่ปนเปื้อนในกรณีที่เกิดเหตุฉุกเฉินหรือภาวะฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี
• การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมความพร้อมที่เกิดเหตุฉุกเฉินหรือภาวะฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี
• ความถี่และขอบเขตของการซ้อมแผนฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี (exercises และ drills)
• ความพร้อมในการใช้แผนฉุกเฉินทางนิวเคลียร์และรังสี

เกณฑ์มาตรฐานความปลอดภัย

พิจารณาโดยคำนึงถึงขนาด คุณสมบัติเฉพาะ หรือ ลักษณะทางเทคโนโลยีของเครื่องปฏิกรณ์ที่ขอรับใบอนุญาตแล้วแต่กรณี

ผู้รายงาน

สุภาวดี มุกดาพันธ์¹, ขนิษฐา จันทโสม¹, สุรีย์ จารุจิตร¹, มารียะ นิรันรัตน์^2
1 ม. อุบลราชธานี
² ม. เกษตรศาสตร์