Nükleer reaktörlerde, yakıt demetlerinin içerdiği yakıt çekirdekleri, bölünme (fisyon) tepkimesi sonucunda tükendiğinden, yakıt demetlerinin belirli aralıklarla değiştirilmeleri, reaktör kabına yeni (taze) yakıt demetlerinin yüklenmesi gerekmektedir.

Yeni yakıt demetleri, yakıt imalat tesislerinde imal edilmekte, özel tasarımlanmış çelik taşıma kaplarına yerleştirilerek, nükleer santrallara getirilmektedir.

Batı Avrupa, Asya ve ABD'de nakliye islemi çoğunlukla kamyonlar vasıtasıyla karayolundan gerçekleştirilmektedir. Eski doğu bloku ülkelerinde ve Rusya'da demiryolu bu amaçla en çok tercih edilen nakliye ortamıdır. Kıtalar arası taşıma gerektiğinde deniz yolu kullanılmakta, nadiren hava yollarından faydalanılmaktadır.

 

 

 

 

Tipik bir nükleer reaktör ünitesi için yıllık yaklaşık 6 ton taze yakıta ihtiyaç bulunmaktadır. Bu da 4-5 kamyonluk yük anlamına gelmektedir. Taze yakıtların ışınım (radyasyon) seviyesi çok çok düşük bulunduğundan, nakliye sırasında herhangi bir koruma zırhına ihtiyaç bulunmamaktadır.

Bugün ticari olarak elektrik enerjisi üreten nükleer santralların büyük çoğunluğunda, kullanılmış yakıtların değiştirilebilmesi için reaktör belirli aralıklarla kapatılması gerekmektedir. Bu kapatılma aralığı reaktör tasarımına göre farklılık gösterse de, genellikle 12 ile 24 ay arasında değişmektedir.

[NOT: Bazı ülkeler tarafından kullanılan CANDU ve RBMK türü santrallerde ise tasarımları gereği hergün yeni yakıt yüklenmesi gerekmektedir. Burada basınçlı su reaktörlerinde (PWR) nükleer yakıt konusu ele alınmaktadır. Kaynar su reaktörlerinde (BWR) yakıt değiştime süreci burda anlatılana çok benzer bulunmaktadır]

Nükleer reaktör kapatıldığında, yeni yakıtlarının yüklenmesinin yanı sıra, aynı zamanda birçok gerekli denetim ve bakım faaliyetleri de gerçekleştirilmektedir.

Reaktör kalbinin her noktasındaki yakıt tüketimi aynı olmadığından dolayı, yakıt değiştirme sırasında genelde santraldaki demetlerin yaklaşık üçte biri çıkartılmakta, geri kalan yakıtın yerleri değiştirilmektedir. Böylece düzgün bir enerji üretim şekli elde edilmeye çalışılmaktadır.

Yandaki şekil, örnek ve basitleştirilmiş bir yakıt değiştirme şablonunu göstermektedir. Kırmızı kareler, ilk kez yüklenen taze yakıt demetlerini, gri kareler bir önceki yakıt değiştirme sırasında yüklenmiş ve bugüne kadar kullanılmış olan demetleri ifade etmektedir. Beyaz kareler ise iki önceki yakıt değiştirme sırasında yüklenmiş tepkir kabındaki en eski demetleri göstermektedir.

Bir sonraki yakıt değiştirme aşamasında beyazlar reaktörden çıkartılarak kullanılmış yakıt havuzlarına alınacak, griler çıkartılanların yerine, beyazlar ise grilerin yerine kaydırılacaktır. Kırmızı noktalara ise yeni yakıtlar yüklenecektir.

Nükleer reaktörden çıkartılmış kullanılmış yakıt demetleri çok sıcak ve ışınetkindir (radyoaktif). Yüksek ışınım seviyesi nedeniyle, bu demetlerde ısı üretimi de daha uzunca bir süre devam etmektedir.

Kullanılmış yakıt demetleri reaktörden çıkartılır çıkartılmaz, reaktör binasının yanına inşa edilmiş bir binadaki su dolu saklama havuzlarına alınmaktadır (bazı üklerede bu havuz, koruma kabuğunun içine inşa edilmektedir). Bu havuzlarda kullanılmış yakıtlar 10-20 yıl arası bir süre bekletilmektedir. Yakıt değiştirme işlemleri tamamen su altında gerçekleştirilmektedir.

 

 

 

Yakıt değiştirme, bakım ve denetim faaliyetlerini 7 aşama olarak incelemek mümkündür.

 

Reaktör kabı kapağının açılması ve reaktör kabı üst iç donanımının çıkartılması ile başlayan bu aşamalarla ilgili akış şeması aşağıdaki animasyonda gösterilmeketdir.

 

1.REAKTÖR KABI KAPAĞININ SÖKÜLÜP KALDIRILARAK KAPAĞIN AÇILMASI

 

i. Bir nükleer santralda yakıtlar reaktör kabında bulunmaktadır. Dolayısıyla yakıt değiştirme işlemini gerçekleştirebilmek için ilk önce reaktör kabının kapağının açılması ve kapağın kaldırılması gerekmektedir. Bu amaçla kapağı, reaktör kabına sabitleyen vidalar çıkartılmaktadır. Büyük boyutlarda bulunan bu vidalar yandaki şekilde görülmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

ii. Vinç görevlisi, vinç kancasını reaktör kabı kapağına geçirmekte ve kaldırma işlemine başlanmadan önce kapağın ağırlığı ölçülmektedir. Bu şekilde vinç kancasının reaktör kabı kapağına düzgün bir şekilde bağlandığını doğrulanmaktadır. Yandaki şekilde reaktör kabı kapağını kaldırmak amacıyla kullanılan kancanın ne kadar büyük olduğu görülebilmektedir.

 

iii. Gerekli kontroller başladıktan sonra kapağın kaldırılması işlemine başlanmaktadır. Kapağın ağırlığı yaklaşık 70 ton civarında bulunmaktadır.

 

 

 

 

 

 iv. Kaldırma işleminin ilk aşamasında "sadece ve sadece reaktör kabı kapağının kaldırıldığı, diğer bütün reaktör parçalarının yerli yerinde kaldığı" yönünde gerekli bütün kontroller uzman denetçiler tarafından yapılmaktadır.

 

 

 

 

v. Reaktör kabı kapağı belirli bir yüksekliğe kaldırıldıktan sonra kaldırma işleminin erken aşamalarını gözlemlemekte ve denetlemekte olan personel güvenlik nedeniyle yakıt değiştirme havuzu bölgesini terk etmektedir. Daha sonra kapağın kaldırılmasına devam edilmektedir.

 

 

 

vi. Kapak yakıt değiştirme havuzunun yüzey seviyesini geçene kadar kaldırma işlemine devam edilmektedir.

Reaktör kabı kapağını yakıt değiştirme havuzunun üstüne kaldırıldıkça, kapağın altı, görünür hale gelmektedir.

 

 

 

vii. Koruma kabuğu vinci polar bir vinçtir ve radyal yönlerde hareket edebilmektedir. Bu vinç 75 tonluk reaktör kabı kapağı kaldırıldıktan sonra, 25 tonluk reaktör kabı misil kalkanı, 18 tonluk basınçlandırıcı misil kalkanını da teker teker kaldırılmaktadır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. REAKTÖR KABI ÜST İÇ DONANIMININ ÇIKARTILMASI

 

i. Reaktör kabı kapağının kaldırılmasından sonra, reaktör kabının üst bölgesinde bulunan iç donanımın çıkartılması gerekmektedir. Reaktör kabı üst iç donanımı yaklaşık 25 ton ağırlığında bulunmaktadır ve bunun kaldırılabilmesi için 6 tonluk özel bir aletin kullanılması gerekmektedir. Yukarıdaki resimlerde kaldırılmakta olan üst iç donanım görülmektedir.

 

 

ii. Reaktör kabından çıkartılan üst iç donanım yakıt değiştirme havuzundaki özel bir sehpanın üzerine yerleştirilmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. YAKIT DEĞİŞTİRME FAALİYETLERİ

 

i. Yakıt değiştirme sırasında tipik olarak reaktör kabının merkezindeki yakıt demetlerinden %25-%40 arasındaki bölümü çıkartılmakta, bazı yakıt demetlerinin konumları merkeze doğru kaydırılmak suretiyle değiştirilmekte ve yeni yakıt demetleri reaktör kabının dış yüzeyine yakın bölümlerine yerleştirilmektedir.

 

 

 

Bu ayarlamalardaki amaç yakıt tüketimini ve güç dağılımını en optimum seviyede tutabilmektedir. değiştirilmektedir.

Yandaki şekilde, nükleer mühendis yerleştirilmekte olan yakıt demetlerinin konumlarının izlemektedir.

 

Aşağıdaki şekil reaktör kabındaki yakıt demetlerini daha yakından göstermektedir. Resmin üst kısmında gözüken büyük "çıkış ağzı", reaktör kabında ısınan (sıcak) soğutucu suyunun reaktör kabını terk ettiği yeri göstermektedir. Yakıt demetlerini reaktör kabına yerleştiren veya reaktör kabından çıkartan vinç resmin solunda görülmektedir. Resimde reaktör kabından çıkartılmakta olan kullanılmış yakıt görülebilmektedir.

 

 

 

Yandaki şekil yakıt değiştirmek amacıyla kullanılan özel vincin yandan görünüşünü göstermektedir (resmin ortasında). Kapağı açık olan reaktör kabının üstü resmin altında görülmektedir. Resimde ayrıca ön planda görülen beyaz borularda, reaktör kabının üst iç donanımını kaldırmak için kullanılan özel alet de görülmektedir.

ii. Reaktör kabından çıkartılan kullanılmış yakıt demetleri bir aygıt yardımıyla yanlamasına çevrilmekte ve özel bir kapı yardımıyla reaktör binasının yanına inşa edilmiş bir binada bulunan kullanılmış yakıt saklama havuzuna çıkartılmaktadır.

Yandaki şekilde kullanılmış yakıtı yanlamasına çeviren özel alet gösterilmektedir.

 

 

iii. Kullanılmış yakıt demetleri, kullanımış yakıt havuzunda kendileri için hazırlanmış raflara yerleştirilmektedir.

 

 

4. YAKIT DEĞİŞTİRME SIRASINDA GERÇEKLEŞTİRİLEN DİĞER BAKIM FAALİYETLERİ

i. Yakıt değiştirme sırasında birçok planlı önleyici bakım faaliyetleri gerçekleştirilmektedir. Bakıma alınan donanımlar arasında 7,5 tonluk soğutma suyu pompası bulunmaktadır. Bu pompa bakımdan geçirilmek üzere sökülmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii. Soğutma suyu pompasının 20 tonluk motoru bakım odasına taşınmaktadır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii. Elektrik teknisyenleri motor-tahrikli vanalarda gerekli testleri ve denetimleri gerçekleştirmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 iv. Elektrik teknisyenleri motor kontrol panellerindeki röleleri ve ilgili zamanlamala ayarlarını kontrol etmektedir.

 

 

 

 

 

v. Elektrik teknisyenleri yüksek-voltaj elektrik sistemlerinin aktarma düzenekleri üzerinde testler gerçekleştirmektedir.

 

 

 

 

vi. Reaktör kabı kapağının dev vidaları temizlenmekte ve yeniden yerine takılana kadar saklanmaktadır.

 

 

 

 

 

vii. Santral türbininde gerekli bakım, test ve ayarlar yapılmaktadır.

 

 

 

 

 

 

5. YENİDEN İŞLETMEYE HAZIRLANMA

i. Reaktör kabı üst iç donanımı özel vinç yardımıyla tekrar reaktör kabına yerleştirilmektedir. Özel vinç daha sonra özel saklama bölmesine alınmaktadır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii. Dışardan gelecek yüksek hızlı delici parçalara yönelik reaktör kabı koruma zırhı, reaktör kabı üzerindeki normal konumuna yerleştirlmektedir.

 

 

 

 

 

 

iii. Yaklaşık 17.5 ton ağırlığındaki basınçlandırıcı misil koruma zırhı, basınçlandırıcı bölmesinin üzerindeki normal konumuna getirilmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv. Reaktör kabı kapağı tekrar reaktör kabının üzerine yerleştirilmektedir.

v. Reaktör kabına bağlı elektrik ve ölçü kontrol sistemleri tekrar yerli yerlerine takılmaktadır, gerekli bağlantılar yapılmaktadır.

 

 

 

 

 

 vi. Metal koruma kabuğu ile beton koruma kabuğu arasındaki boşluklar ve bu boşlukda bulunan kablaj ve boru sistemleri sıkı denetimlerden geçirilmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 vii. Soğutucu suyu pompalarında son denetimler gerçekleştirilmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. SON DENETİMLER

 

i. Reaktör kabınının misil zırhı üzerinde son denetimler gerçekleştirilmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 ii. Buhar üreteçleri ve koruma kabuğu havalandırma sistemi son denetime tabi tutulmaktadır.

 

 

 

 

iii. Reaktör kabının altında boş bir bölge bulunmaktadır. Bu bölgenin amacı, reaktör kabından veya diğer boru sistemlerinden olabilecek kaçak suyun bu bölgede toplanmasının sağlanmasıdır. Bu bölgede bulunan kablaj tabloları, oluşabilecek herhangi su sızıntılarından etkilenmemeleri amacıyla en az 120 cm yüksekliğe yerleştirilmiştir. Bu bölge de son denetimler sırasında dikkatli bir şekilde incelenmektedir.

 

 7. İŞLETMEYE ALMA

Sırasıyla ilk önce reaktör, daha sonra da turbin-jeneratör işletmeye alınarak kademe kademe nükleer santral güce çıkartılmaktadır.

Yakıt değiştirme ve bakım faaliyetleri, reaktör tasarımına ve ülkenin lisanslama otoritesinin yasal gereklerine de bağlı olacak şekilde 20-40 gün arasında bir sürede tamamlanabilmektedir.

Bu süre zarfında reaktörde elektrik üretimine ara verilmektedir.