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76. Generazione e distribuzione di energia

Editor del capitolo:  Michael Crane


 

Sommario 

Figure e tabelle

Profilo generale
Michael Crane

Generazione di energia idroelettrica
Neil McManus

Generazione di energia da combustibili fossili
Anthony W.Jackson

Generazione di energia nucleare

WG Morison

Sicurezza della generazione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica: un esempio statunitense
Janet Fox

Pericoli
Michael Crane

Problemi ambientali e di salute pubblica
Alexander C. Pittman Jr.

tavoli

Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.

1. Controllo dei rischi chimici e biologici
2. Controllo dei rischi fisici e per la sicurezza
3. Caratteristiche della centrale nucleare (1997)
4. Principali rischi ambientali potenziali

Cifre

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Domenica, Marzo 13 2011 19: 03

Profilo generale

Nel 1993, la produzione mondiale di elettricità era di 12.3 trilioni di chilowattora (Nazioni Unite 1995). (Un chilowattora è la quantità di elettricità necessaria per accendere dieci lampadine da 100 watt per 1 ora.) Si può giudicare l'entità di questo sforzo considerando i dati degli Stati Uniti, che da soli hanno prodotto il 25% dell'energia totale. L'industria dei servizi elettrici degli Stati Uniti, un mix di entità pubbliche e private, ha generato 3.1 trilioni di chilowattora nel 1993, utilizzando più di 10,000 unità di generazione (US Department of Energy 1995). La parte di questo settore che è di proprietà di investitori privati ​​impiega 430,000 persone nelle operazioni elettriche e nella manutenzione, con entrate per 200 miliardi di dollari all'anno.

L'energia elettrica viene generata in impianti che utilizzano combustibili fossili (petrolio, gas naturale o carbone) oppure utilizzano energia nucleare o idroelettrica. Nel 1990, ad esempio, il 75% dell'energia elettrica francese proveniva da centrali nucleari. Nel 1993, il 62% dell'elettricità generata in tutto il mondo proveniva da combustibili fossili, il 19% dall'energia idroelettrica e il 18% dall'energia nucleare. Altre fonti di energia riutilizzabili come l'eolico, il solare, il geotermico o la biomassa rappresentano solo una piccola parte della produzione elettrica mondiale. Dalle centrali elettriche, l'elettricità viene quindi trasmessa attraverso reti o reti interconnesse ai sistemi di distribuzione locali e fino al consumatore.

La forza lavoro che rende possibile tutto questo tende ad essere prevalentemente maschile ea possedere un alto grado di competenza tecnica e conoscenza del “sistema”. I compiti che questi lavoratori svolgono sono piuttosto diversi, avendo elementi in comune con le industrie delle costruzioni, della produzione, della movimentazione dei materiali, dei trasporti e delle comunicazioni. I prossimi articoli descrivono in dettaglio alcune di queste operazioni. Gli articoli sugli standard di manutenzione elettrica e le preoccupazioni ambientali evidenziano anche le principali iniziative normative del governo degli Stati Uniti che interessano il settore dei servizi elettrici.

 

Di ritorno

Domenica, Marzo 13 2011 19: 09

Generazione di energia idroelettrica

Gli esseri umani hanno imparato a sfruttare l'energia dell'acqua corrente molti millenni fa. Per più di un secolo, l'elettricità è stata generata utilizzando la forza dell'acqua. La maggior parte delle persone associa l'uso dell'energia idrica allo sbarramento dei fiumi, ma l'energia idroelettrica può anche essere generata sfruttando le maree.

Le operazioni di generazione idroelettrica coprono un vasto territorio e molti climi, che vanno dal permafrost artico alla foresta pluviale equatoriale. La posizione geografica dell'impianto di generazione influirà sulle condizioni pericolose che possono essere presenti, poiché i rischi professionali come insetti e animali aggressivi, o anche piante velenose, variano da luogo a luogo.

Una stazione di idrogenerazione è generalmente costituita da a diga che intrappola una grande quantità di acqua, a sfioratore che rilascia l'acqua in eccesso in modo controllato e a centrale elettrica. Dykes Della centrale idroelettrica possono far parte anche altre strutture di contenimento e controllo delle acque, pur non essendo direttamente coinvolte nella produzione di energia elettrica. La centrale elettrica contiene canali di conduzione che guidano l'acqua attraverso turbine che convertono il flusso lineare dell'acqua in un flusso rotante. L'acqua cadrà attraverso le pale della turbina oppure scorrerà orizzontalmente attraverso di esse. La turbina e il generatore sono collegati tra loro. Pertanto, la rotazione della turbina provoca la rotazione del rotore del generatore.

Il potenziale di energia elettrica dal flusso d'acqua è il prodotto della massa dell'acqua, l'altezza attraverso la quale cade e l'accelerazione gravitazionale. La massa è una funzione della quantità di acqua disponibile e della sua portata. Il progetto della centrale determinerà l'altezza dell'acqua. La maggior parte dei progetti attinge l'acqua dalla parte superiore della diga e poi la scarica sul fondo in un alveo esistente a valle. Ciò ottimizza l'altezza mantenendo un flusso ragionevole e controllabile.

Nella maggior parte delle moderne centrali idroelettriche, i turbogeneratori sono orientati verticalmente. Queste sono le strutture familiari che sporgono sopra il piano principale in queste stazioni. Tuttavia, la quasi totalità della struttura si trova al di sotto di quanto visibile a livello del piano nobile. Ciò include il pozzo del generatore e, al di sotto, il pozzo della turbina e il tubo di aspirazione e scarico. Occasionalmente si accede a queste strutture e ai canali di guida dell'acqua.

Nelle stazioni di vecchia annata, il turbogeneratore è orientato orizzontalmente. L'albero della turbina sporge da un muro nella centrale elettrica, dove si collega al generatore. Il generatore assomiglia a un motore elettrico molto grande, vecchio stile, a cassa aperta. A testimonianza del design e della qualità costruttiva di queste apparecchiature, sono ancora in funzione alcuni impianti di inizio secolo. Alcune stazioni odierne incorporano versioni aggiornate dei progetti delle stazioni più vecchie. In tali stazioni, il canale dell'acqua circonda completamente il turbogeneratore e l'ingresso avviene attraverso un involucro tubolare che attraversa il canale dell'acqua.

Un campo magnetico viene mantenuto negli avvolgimenti del rotore nel generatore. L'energia per questo campo è fornita da banchi di batterie al piombo-acido o al nichel cadmio riempite con sostanza caustica. Il moto del rotore e il campo magnetico presente nei suoi avvolgimenti inducono un campo elettromagnetico negli avvolgimenti dello statore. Il campo elettromagnetico indotto fornisce l'energia elettrica che viene fornita alla rete elettrica. La tensione elettrica è la pressione elettrica che deriva dall'acqua che scorre. Per mantenere la pressione elettrica, cioè la tensione, a un livello costante, è necessario modificare il flusso d'acqua attraverso la turbina. Ciò avverrà al variare della domanda o delle condizioni.

Il flusso di elettricità può portare ad arco elettrico, come ad esempio nel gruppo eccitatore nel rotore. Gli archi elettrici possono generare ozono che, anche a bassi livelli, può influire negativamente sulla gomma delle manichette antincendio e di altri materiali.

I generatori di energia idroelettrica producono correnti e tensioni molto elevate. I conduttori dei generatori si collegano a un trasformatore di unità e da questo a un trasformatore di potenza. Il trasformatore di potenza aumenta la tensione e riduce la corrente per la trasmissione su lunghe distanze. La bassa corrente riduce al minimo la perdita di energia dovuta al riscaldamento durante la trasmissione. Alcuni sistemi utilizzano gas esafluoruro di zolfo al posto degli oli convenzionali come isolante. Gli archi elettrici possono produrre prodotti di decomposizione che possono essere significativamente più pericolosi dell'esafluoruro di zolfo.

I circuiti elettrici includono interruttori che possono interrompere rapidamente e in modo imprevedibile il generatore dalla rete elettrica. Alcune unità utilizzano un getto d'aria compressa per interrompere la connessione. Quando una tale unità entra in funzione, produrrà un livello estremamente elevato di rumore impulsivo.

Amministrazione e operazioni di stazione

La maggior parte delle persone ha familiarità con gli aspetti dell'amministrazione e delle operazioni di stazione della generazione idroelettrica, che generalmente creano il profilo pubblico dell'organizzazione. L'amministrazione della centrale cerca di garantire che l'impianto fornisca un servizio affidabile. L'amministrazione comprende il personale d'ufficio coinvolto in funzioni commerciali e tecniche e la direzione. Il personale addetto alle operazioni di stazione comprende direttori e supervisori di impianto e operatori di processo.

L'idrogenerazione è un'operazione di processo ma, a differenza di altre operazioni di processo, come quelle dell'industria chimica, molte stazioni di idrogenerazione non hanno personale operativo. L'apparecchiatura di generazione è azionata tramite telecomando, a volte da lunghe distanze. La quasi totalità dell'attività lavorativa si svolge durante la manutenzione, la riparazione, la modifica e l'aggiornamento di impianti e attrezzature. Questa modalità di funzionamento richiede sistemi efficaci in grado di trasferire il controllo dalla produzione di energia alla manutenzione per evitare avviamenti imprevisti.

Pericoli e struttura gestionale

I servizi elettrici sono tradizionalmente gestiti come organizzazioni "dal basso verso l'alto". Cioè, la struttura organizzativa ha tradizionalmente fornito un percorso di mobilità ascendente che inizia con posizioni entry-level e conduce al senior management. Relativamente pochi individui entrano nell'organizzazione lateralmente. Ciò significa che la supervisione e la gestione in un'azienda elettrica avranno probabilmente sperimentato le stesse condizioni di lavoro delle persone che attualmente occupano posizioni di livello base. Tale struttura organizzativa può avere implicazioni rispetto alla potenziale esposizione dei lavoratori ad agenti pericolosi, in particolare quelli che hanno effetti cumulativi cronici. Ad esempio, considera il rumore. I dipendenti che attualmente ricoprono posizioni dirigenziali potrebbero aver subito una grave perdita dell'udito quando erano impiegati in lavori che avevano esposizioni professionali al rumore. La loro perdita dell'udito potrebbe non essere rilevata nei programmi di test audiometrici aziendali, poiché tali programmi generalmente includono solo quei dipendenti che sono attualmente esposti a livelli elevati di rumore sul lavoro.

Manutenzione delle apparecchiature di generazione

La manutenzione degli impianti di generazione si suddivide in due principali tipologie di attività: la manutenzione elettrica e la manutenzione meccanica. Sebbene entrambi i tipi di lavoro possano svolgersi simultaneamente e fianco a fianco, le competenze e il lavoro necessari per eseguirli sono completamente diversi.

La manutenzione potrebbe richiedere l'arresto e lo smantellamento di un'unità. Il flusso d'acqua all'ingresso è controllato da portelloni. Le testate sono strutture in acciaio che vengono abbassate nel canale di aspirazione per bloccare il flusso dell'acqua. Il blocco del flusso consente all'acqua di defluire dai canali interni. Il livello dell'acqua di riposo nell'uscita dalla turbina (tubo di pescaggio) è al di sotto del livello della cassa della chiocciola e delle pale della girante della turbina. Questo permette l'accesso a queste strutture. La chiocciola è una struttura affusolata a forma di spirale che dirige il flusso d'acqua attorno al rotore della turbina in modo uniforme. L'acqua passa dalla cassa del rotolo attraverso le alette guida che dirigono il flusso e le alette mobili (portelli) che controllano il volume.

Quando necessario, il generatore e la turbina possono essere rimossi dalle loro normali posizioni e posizionati sul piano principale della centrale elettrica. La rimozione può essere necessaria per riverniciare o sgrassare e riparare e sostituire avvolgimenti, cuscinetti, freni o sistemi idraulici.

A volte le lame del pattino, così come i cancelletti, le alette di guida e le strutture di conduzione dell'acqua nella cassa della chiocciola e nel tubo di pescaggio, subiscono danni da cavitazione. La cavitazione si verifica quando la pressione nell'acqua scende al di sotto della sua tensione di vapore. Quando ciò accade, si formano bolle di gas e la turbolenza causata da queste bolle erode i materiali toccati dall'acqua. Potrebbe essere necessario riparare i materiali danneggiati mediante saldatura o riparare e ricoprire le superfici in acciaio e calcestruzzo.

Le strutture in acciaio possono anche richiedere riparazioni e ricoperture se sono state corrose.

Pericoli

Ci sono una varietà di pericoli associati alla generazione di energia idroelettrica. Alcuni di questi pericoli sono condivisi da tutti i dipendenti che lavorano nel settore, mentre altri sono limitati a coloro che sono coinvolti in attività di manutenzione elettrica o meccanica. La maggior parte dei pericoli che possono insorgere sono riassunti nella tabella 1 e nella tabella 2, che riassumono anche le precauzioni.

Tabella 1. Controllo delle esposizioni a rischi chimici e biologici selezionati nella produzione di energia idroelettrica

Esposizione

Dove si può trovare

Lavoratori interessati

Approcci al controllo

Polveri abrasive
(esplosione)

La polvere può contenere materiale esplosivo e polvere di vernice. La vernice applicata prima del 1971 può contenere PCB.

Meccanico
manutenzione
lavoratori

-Sistema di controllo della polvere
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria
-Misure di igiene personale
-Sorveglianza medica (dipende dalle circostanze)

Amianto

L'amianto può essere presente nei freni dei generatori, nei tubi e nell'isolamento elettrico, nei rivestimenti a spruzzo, nel cemento amianto e in altri prodotti; l'esposizione dipende dalla friabilità e dalla vicinanza alla fonte.

Manutenzione elettrica
operai, meccanici
manutenzione
lavoratori

-Adottare le migliori pratiche attuali per il lavoro che coinvolge l'amianto-
contenenti prodotti.
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria
-Misure di igiene personale
-Sorveglianza medica (dipende dalle circostanze)

batteria
esplosione
Eco sostenibili

Il cortocircuito tra i terminali nei banchi di batterie potrebbe causare esplosioni, incendi ed esposizione a liquidi e aerosol dell'elettrolito.

Manutenzione elettrica
lavoratori

-Schermatura dei terminali della batteria e dei conduttori non isolati
-Pratiche e procedure per garantire condizioni di lavoro sicure attorno a questa apparecchiatura

Rivestimento
decomposizione
Eco sostenibili

Le emissioni possono includere: monossido di carbonio, pigmenti inorganici contenenti piombo e altri cromati e prodotti di decomposizione delle resine delle vernici. I PCB potrebbero essere stati usati come plastificanti prima del 1971. I PCB possono formare furani e diossine, se riscaldati.

Meccanico
manutenzione
lavoratori

- Ventilazione di scarico locale
-Protezione respiratoria
-Misure di igiene personale
-Sorveglianza medica (dipende dalla composizione del rivestimento)

Cloro

L'esposizione al cloro può verificarsi durante il collegamento/scollegamento delle bombole di cloro nei sistemi di trattamento dell'acqua e delle acque reflue.

Operatori

-Seguire le linee guida del settore del cloro quando si lavora con bombole di cloro
-Respiratore di fuga

sgrassante
solventi

Lo sgrassaggio delle apparecchiature elettriche richiede solventi con specifiche proprietà di infiammabilità, solvatazione e rapida evaporazione senza lasciare residui; i solventi che soddisfano queste caratteristiche sono volatili e possono comportare rischi di inalazione.

Manutenzione elettrica
lavoratori

- Ventilazione di scarico locale
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria

Diesel
emissioni di scarico

Le emissioni includono principalmente biossido di azoto, ossido nitrico, monossido di carbonio, anidride carbonica, anidride solforosa e particolato contenente idrocarburi policiclici aromatici (IPA) provenienti da veicoli o motori utilizzati nella centrale elettrica.

Tutti i lavoratori

-Proibire il funzionamento di automobili e camion negli edifici.
-Sistema di scarico locale per raccogliere i gas di scarico alla fonte
- Convertitori catalitici sui sistemi di scarico

Resti di insetti

Alcuni insetti si riproducono nelle acque veloci attorno alla stazione; in seguito all'accoppiamento, gli adulti muoiono e le carcasse si decompongono e si seccano; alcuni individui sviluppano allergie respiratorie
sensibilizzazione alle sostanze presenti nella polvere.

 

 

Dopo il drenaggio, le larve di insetti che vivono nei canali d'acqua possono tentare di abbassare i loro corpi nell'acqua residua producendo corde filiformi; alcuni individui possono sviluppare una sensibilità respiratoria allergica alla polvere derivante dall'essiccamento di questi materiali.

Tutti i lavoratori



 

 

 

 


Addetti alla manutenzione

-Gli insetti che trascorrono parte della loro vita in acque a scorrimento veloce perdono l'habitat a causa della costruzione di a
stazione di idrogenazione. Questi organismi possono utilizzare i canali d'acqua della stazione come habitat surrogato. La polvere dei resti essiccati può causare sensibilizzazione allergica.

-Le misure di controllo includono:
Illuminazione che non attira insetti volanti
Schermi su finestre, porte e aperture nell'involucro edilizio.
Aspirapolvere per rimuovere le carcasse

Oli e lubrificanti

Oli e fluidi idraulici rivestono gli avvolgimenti del rotore e dello statore; la decomposizione degli idrocarburi a contatto con superfici calde può produrre idrocarburi policiclici aromatici (IPA). L'esposizione può avvenire per inalazione e contatto con la pelle. Il contatto con la pelle può causare dermatiti.

Manutenzione elettrica
operai, meccanici
manutenzione
lavoratori

-Dispositivi di protezione individuale (dipende dalle circostanze)

Ozono

L'ozono generato dall'arco nel rotore e in altre apparecchiature elettriche potrebbe rappresentare un problema di esposizione, a seconda della vicinanza alla sorgente.

Tutti i lavoratori

-Mantenere le apparecchiature elettriche per evitare la formazione di archi

Vapori di vernice

Gli aerosol di vernice contengono vernice spruzzata e diluente; il solvente in goccioline e vapore può formare miscele infiammabili; il sistema di resina può includere isocianati, epossidici, ammine, perossidi e altri intermedi reattivi.

I vapori di solvente possono essere presenti nelle aree di stoccaggio e miscelazione della vernice e nella cabina di verniciatura; miscele infiammabili possono svilupparsi all'interno di spazi ristretti durante la spruzzatura.

Astanti, pittori

- Cabina di verniciatura a spruzzo
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria
-Misure di igiene personale
-Sorveglianza medica (dipende dalle circostanze)

Policlorurato
bifenili (PCB)

I PCB sono stati utilizzati nei fluidi isolanti elettrici fino all'inizio degli anni '1970; fluidi o residui originali possono essere ancora presenti in cavi, condensatori, trasformatori o altre apparecchiature; l'esposizione può avvenire per inalazione o contatto con la pelle. Il fuoco o il riscaldamento estremo durante il servizio possono convertire i PCB in furani e diossine.

Manutenzione elettrica
lavoratori

-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria
-Sorveglianza medica (dipende dalle circostanze)

Esafluoruro di zolfo
e rottura
Eco sostenibili

La rottura dell'arco elettrico dell'esafluoruro di zolfo produce sostanze gassose e solide di tossicità notevolmente maggiore.

Il rilascio di grandi quantità di esafluoruro di zolfo negli spazi del sottosuolo può creare carenza di ossigeno spostando l'atmosfera.

Manutenzione elettrica
lavoratori

- Ventilazione di scarico locale
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria
-Sorveglianza medica (dipende dalle circostanze)

Saldatura e brasatura
vapore

Cadmio, piombo, argento nelle saldature




Il lavoro riguarda principalmente acciai al carbonio e inossidabili; può verificarsi la saldatura dell'alluminio. La saldatura di riporto è necessaria per riparare l'erosione dovuta alla cavitazione.
Le emissioni includono: gas di protezione e flussi, fumi metallici, ozono, biossido di azoto, energia visibile e ultravioletta.

CONDUCIBILITA
manutenzione
lavoratori

 

 

Meccanico
manutenzione
lavoratori

- Ventilazione di scarico locale
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria
-Misure di igiene personale

-Sorveglianza medica (dipende dalla composizione del metallo di base e del metallo in filo o vergella)

 

Tabella 2. Controllo delle esposizioni a rischi chimici e biologici selezionati nella produzione di energia idroelettrica

Esposizione

Dove si può trovare

Lavoratori interessati

Approcci al controllo

Lavoro scomodo
posture

Il lavoro prolungato in una postura scomoda può portare a lesioni muscoloscheletriche.
Il pericolo di caduta esiste attorno a fosse e aperture nelle strutture.

Tutti i lavoratori

-Attrezzature progettate per riflettere i principi ergonomici
-Allenamento nel condizionamento muscolare, sollevamento e cura della schiena
- Pratiche di lavoro scelte per ridurre al minimo il verificarsi di lesioni muscoloscheletriche

Spazi confinati

La diga, le strutture di controllo, le porte di controllo, i canali di conduzione dell'acqua, i macchinari dei generatori e delle turbine contengono molti pozzi, pozzetti, serbatoi e altri spazi chiusi e parzialmente chiusi che possono diventare carenti di ossigeno, possono confinare atmosfere pericolose o possono contenere altre condizioni pericolose.

Tutti i lavoratori

-Dispositivi di prova dell'aria
-Sistemi di ventilazione portatili
-Equipaggiamento per la protezione personale
-Protezione respiratoria

Annegamento

L'annegamento può verificarsi a seguito di una caduta in acqua in rapido movimento nella zona di ingresso (zona di aspirazione) o di coda (zona di scarico) o in un'altra area. L'acqua estremamente fredda è presente alle latitudini più elevate durante i mesi primaverili, autunnali e invernali.

Tutti i lavoratori

- Barriere di contenimento del personale
-Sistemi anticaduta
-Giubbotti di salvataggio

Elettrocuzione

Le aree della stazione contengono conduttori sotto tensione non schermati; le apparecchiature contenenti conduttori schermati possono entrare in tensione dopo la rimozione della schermatura. Il rischio di folgorazione deriva dall'ingresso deliberato in aree non autorizzate o dal guasto accidentale dei sistemi di protezione.

Tutti i lavoratori

-Stabilire pratiche e procedure per garantire condizioni di lavoro sicure con apparecchiature elettriche.

Elettromagnetico
campi (compresi
frequenza radio)

La generazione e altre apparecchiature elettriche producono campi CC e CA a 60 Hz (e superiori); l'esposizione dipende dalla vicinanza alla sorgente e dalla schermatura offerta dalle strutture. I campi magnetici sono particolarmente difficili da attenuare mediante schermatura. Il significato dell'esposizione deve ancora essere stabilito.

Radiofrequenza: Effetti sull'uomo non completamente stabiliti.

Tutti i lavoratori

-Pericolo non stabilito al di sotto dei limiti attuali

calore

I generatori sviluppano un notevole calore; i generatori e gli scambiatori di calore possono scaricare aria riscaldata nella centrale elettrica; la struttura della centrale elettrica può assorbire e irradiare l'energia solare nell'edificio; lesioni da calore possono verificarsi durante i mesi più caldi, a seconda del clima e del livello di sforzo.

Lavoratori interni

-Deviazione dell'aria riscaldata verso il tetto, schermatura, controlli tecnici
-Bevande sostitutive di elettroliti
-Equipaggiamento per la protezione personale

Rumore

Il rumore in regime stazionario proveniente da generatori e altre fonti e attività potrebbe superare i limiti regolamentati; i demolitori ad aria producono livelli molto elevati di rumore da impatto; questi potrebbero scaricarsi in qualsiasi momento.

Tutti i lavoratori

-Applicare la tecnologia di controllo del rumore.
-Protezione dell'udito personale

Lavoro a turni

Le operazioni di turno possono produrre stress fisiologici e psicosociali; gli stress psicosociali possono essere particolarmente gravi per i piccoli numeri coinvolti in comunità piccole e isolate dove queste operazioni tendono a essere localizzate.

Operatori

-Adottare orari di lavoro che riflettano le attuali conoscenze sui ritmi circadiani.

Vibrazione, mano-braccio

Le vibrazioni prodotte da utensili manuali motorizzati e apparecchiature portatili vengono trasmesse attraverso le impugnature.

Manutenzione elettrica
operai, meccanici
manutenzione
lavoratori

-Utilizzare strumenti che soddisfano gli standard attuali per le vibrazioni mano-braccio.
- Guanti che assorbono le vibrazioni

Vibrazione, tutto il corpo

Le vibrazioni trasmesse dalla struttura originate dal moto rotatorio dei generatori e dalla turbolenza dei flussi d'acqua vengono trasmesse attraverso pavimenti e pareti.

Tutti i lavoratori

- Monitorare e riparare le apparecchiature rotanti per ridurre al minimo le vibrazioni.

Espositori visivi

L'uso efficace delle postazioni di lavoro computerizzate dipende dall'applicazione dei principi visivi ed ergonomici dell'ufficio.

Impiegati
(gestione,
personale amministrativo e tecnico)

-Applicare i principi ergonomici dell'ufficio alla selezione e all'utilizzo dei display video

In relazione al tempo
problemi

L'energia ultravioletta può causare scottature, cancro della pelle e cataratta.

Il freddo può causare stress da freddo e congelamento.
Il calore può causare stress da calore.

Lavoratori esterni

-Abbigliamento da lavoro che protegga dal freddo
-Abbigliamento da lavoro che protegga dalle radiazioni solari
-Protezione per gli occhi che fornisce protezione contro le radiazioni solari
-Protezioni solari (rivolgersi al medico per un uso prolungato)

 

Effetti ambientali

La produzione di energia idroelettrica è stata promossa come rispettosa dell'ambiente. Naturalmente, fornisce enormi benefici alla società attraverso la fornitura di energia e la stabilizzazione del flusso d'acqua. Ma tale generazione di energia non è priva di un costo ambientale, che negli ultimi anni ha ricevuto sempre più riconoscimenti e attenzioni pubbliche. Ad esempio, è ormai noto che l'allagamento di vaste aree della terra e della roccia da parte di acqua acida porta alla lisciviazione di metalli da questi materiali. Il bioaccumulo di mercurio è stato riscontrato nei pesci che sono stati catturati nell'acqua di tali aree allagate.

L'allagamento modifica anche i modelli di turbolenza nell'acqua e il livello di ossigenazione. Entrambi possono avere gravi effetti ecologici. Ad esempio, i corsi di salmone sono scomparsi sui fiumi arginati. Questa scomparsa è avvenuta, in parte, perché il pesce non è in grado di individuare o attraversare un percorso verso il livello dell'acqua più alto. Inoltre, l'acqua è arrivata ad assomigliare a un lago più che a un fiume, e l'acqua calma di un lago non è compatibile con i salmoni.

Le inondazioni distruggono anche l'habitat dei pesci e possono distruggere le aree di riproduzione degli insetti, da cui i pesci e altri organismi dipendono per il nutrimento. In alcuni casi, le inondazioni hanno distrutto terreni agricoli e forestali produttivi. Le inondazioni di vaste aree hanno anche sollevato preoccupazioni per il cambiamento climatico e altri cambiamenti nell'equilibrio ecologico. Il trattenimento di acqua dolce che era stata destinata a confluire in uno specchio d'acqua salata ha destato preoccupazione anche per le variazioni di salinità.

 

Di ritorno

Il funzionamento delle centrali elettriche alimentate a carbone comporta una serie di passaggi che possono esporre i lavoratori a lesioni traumatiche e ad agenti chimici e fisici pericolosi. Questi pericoli possono essere controllati attraverso una combinazione di buona progettazione, lavoratori esperti e pianificazione del lavoro. Una buona progettazione garantirà che tutti i componenti soddisfino i codici necessari per l'integrità e il funzionamento sicuro. Garantirà inoltre che la disposizione delle apparecchiature consenta un funzionamento e una manutenibilità sicuri e continui attraverso un facile accesso. I lavoratori esperti saranno consapevoli dei pericoli sul posto di lavoro e saranno in grado di creare piani per affrontare i pericoli che incontrano. Questi piani identificheranno i pericoli e applicheranno controlli appropriati, che possono comportare una combinazione di diseccitazione, barriere fisiche e dispositivi di protezione individuale. L'analisi dell'esperienza degli incidenti mostra che le moderne centrali elettriche hanno prestazioni di sicurezza paragonabili a quelle di altre industrie meccaniche pesanti. All'interno del personale della centrale elettrica, la maggior parte degli infortuni con perdita di tempo è subita dal personale addetto alla manutenzione. Le lesioni spesso comportano distorsioni e stiramenti ai tessuti molli del corpo, con le lesioni da stiramento alla schiena le più comuni. Si riscontrano anche malattie industriali associate all'esposizione cronica al rumore e, occasionalmente, all'amianto.

Il funzionamento di un moderno propulsore può essere considerato in una serie di fasi.

Gestione del carbone

Ciò include la ricezione del carbone (su rotaia o via acqua), lo stoccaggio e il recupero per alimentare le unità del generatore a turbina. Attrezzature pesanti (trattori-raschiatori e bulldozer) vengono utilizzate per creare cumuli di stoccaggio compattati, necessari per evitare incendi a combustione spontanea. L'ulteriore movimentazione avviene tramite nastri trasportatori alla centrale elettrica. L'esposizione alla polvere di carbone (che porta a possibili pneumoconiosi) può essere controllata spruzzando acqua sulla pila di carbone e utilizzando cabine di controllo chiuse dotate di filtri antipolvere. Alcune attività associate a livelli elevati di polvere di carbone richiedono respiratori con assorbitore di particolato ad alta efficienza (HEPA). I livelli di rumore fanno sì che la maggior parte dei lavoratori in quest'area di lavoro ricevano un'esposizione superiore a 85 dBA (che porta alla perdita dell'udito), che dovrebbe essere controllata attraverso l'uso di tappi per le orecchie e cuffie e un programma di conservazione dell'udito.

Diversi pericoli per la sicurezza convenzionali si trovano in quest'area dell'impianto. Lavorare vicino all'acqua richiede una particolare attenzione alle procedure e anche l'uso di salvagenti. Lo spostamento di attrezzature pesanti su cumuli di stoccaggio irregolari durante la notte richiede un'illuminazione su larga scala dell'area, mentre i rischi di sollevamento e spinta dovuti allo sgombero manuale degli scivoli di trasporto del carbone (che sono soggetti a intasamento, in particolare quando l'inverno è rigido) è meglio controllato attraverso lo scivolo rimovibile coperture, che forniscono un facile accesso. Il funzionamento e la manutenzione di sistemi di trasporto estesi richiedono la protezione delle pulegge motrici e finali, dei tenditori e di altri punti di contatto.

Funzionamento caldaia-turbina

Il funzionamento di una combinazione caldaia-turbina ad alta pressione dovrebbe comportare una rigorosa serie di controlli per garantire un funzionamento sicuro. Questi controlli includono l'integrità fisica dell'attrezzatura e l'abilità, la conoscenza e l'esperienza del personale operativo. L'integrità dei componenti ad alta pressione è garantita attraverso una combinazione di opportune specifiche contenute nei moderni standard ingegneristici e ispezioni di routine dei giunti saldati mediante tecniche di imaging visivo e non distruttivo (raggi X e metodi fluoroscopici). Inoltre, le valvole limitatrici di pressione, regolarmente testate, assicurano che non si verifichi una sovrapressurizzazione della caldaia. Le competenze e le conoscenze necessarie del personale possono essere create attraverso un processo interno di sviluppo del personale unito all'accreditamento governativo che si estende per diversi anni.

L'ambiente della centrale elettrica è un insieme di complessi sistemi ingegnerizzati per trasportare combustibile, aria di combustione, acqua demineralizzata della caldaia e acqua di raffreddamento alla caldaia. Oltre ai pericoli del vapore ad alta pressione, contiene una varietà di altri pericoli convenzionali e chimico/fisici che devono essere riconosciuti e controllati. Durante il funzionamento, il pericolo più diffuso è il rumore. I sondaggi mostrano che tutto il personale operativo e di manutenzione ha un'esposizione media ponderata nel tempo di oltre 85 dBA, che richiede l'uso di protezioni acustiche (tappi o cuffie) in gran parte della centrale elettrica e test audiometrici regolari per garantire l'assenza di deterioramento dell'udito. Le principali fonti di rumore includono i polverizzatori di carbone, l'unità turbina-generatore e i compressori d'aria di servizio della stazione. I livelli di polvere nella centrale elettrica durante il funzionamento dipendono dall'attenzione della manutenzione alle condizioni di isolamento termico. Ciò è particolarmente preoccupante poiché l'isolamento molto più vecchio contiene alti livelli di amianto. Un'attenta attenzione ai controlli (principalmente incollaggio e contenimento dell'isolamento danneggiato) può raggiungere concentrazioni di amianto nell'aria non rilevabili (<0.01 fibre/cc).

La fase finale del processo operativo che crea potenziali pericoli è la raccolta e la manipolazione delle ceneri. Solitamente situata all'esterno della centrale, la raccolta delle ceneri viene tipicamente effettuata con grandi precipitatori elettrostatici, sebbene negli ultimi anni si stia aumentando l'uso di filtri in tessuto. In entrambi i casi le ceneri vengono estratte dai fumi e trattenute in silos di stoccaggio. Tutti i successivi processi di manipolazione sono intrinsecamente polverosi nonostante gli sforzi ingegneristici per controllare i livelli. Questo tipo di cenere (cenere volante, in contrasto con la cenere pesante che si è accumulata sul fondo della caldaia) contiene una frazione significativa (dal 30 al 50%) di materiale respirabile ed è quindi una potenziale preoccupazione per i possibili effetti sulla salute dei lavoratori esposti . Due componenti della cenere sono potenzialmente significativi: la silice cristallina, associata alla silicosi e possibilmente al conseguente cancro ai polmoni, e l'arsenico, associato al cancro della pelle e ai polmoni. In entrambi i casi è necessario effettuare valutazioni dell'esposizione per determinare se i limiti regolamentari vengono superati e se sono necessari specifici programmi di controllo. Queste valutazioni, che prevedono indagini con campionatori personali, dovrebbero includere tutti i lavoratori potenzialmente interessati, compresi quelli che potrebbero essere esposti durante le ispezioni dei sistemi di raccolta della polvere e delle superfici di macinazione e riscaldamento nella caldaia, dove è noto che l'arsenico si deposita. I programmi di controllo, se necessario, dovrebbero includere la fornitura di informazioni ai lavoratori sull'importanza di evitare l'ingestione di ceneri (non mangiare, bere o fumare nelle aree di manipolazione delle ceneri) e la necessità di lavarsi accuratamente dopo essere entrati in contatto con la cenere. I livelli di polvere riscontrati in queste indagini sono generalmente tali che una buona pratica di sicurezza indica un programma di controllo respiratorio per l'esposizione alla polvere fastidiosa totale. Il database della mortalità industriale gestito dall'Istituto nazionale statunitense per la sicurezza e la salute sul lavoro, ad esempio, non contiene voci relative a decessi attribuibili all'esposizione alla silice o all'arsenico nell'industria elettrica statunitense.

Assistenza

È durante la fase di manutenzione che avviene la massima esposizione agli agenti convenzionali e chimico/fisici. Data la complessità della moderna stazione di generazione, è di fondamentale importanza che vi sia un processo efficace per isolare le apparecchiature in modo che non possano essere alimentate durante le riparazioni. Ciò si ottiene in genere attraverso un sistema controllato di blocchi e tag.

Durante la manutenzione si incontra un'ampia gamma di rischi convenzionali. Coinvolgono:

  • lavoro in quota (protezione anticaduta)
  • stress da calore
  • sartiame e gru (sicurezza del carico)
  • lavorare in spazi confinati (rischi atmosferici e convenzionali)
  • scavo (crollo della trincea)
  • lavorare/sollevare in ambienti angusti (distorsioni e stiramenti).

 

In tutti i casi, i pericoli possono essere gestiti mediante un processo graduale di analisi che identifica i pericoli ei controlli corrispondenti.

Una grande varietà di prodotti commerciali pericolosi viene utilizzata e incontrata nelle attività di manutenzione ordinaria. L'amianto è comune, poiché è stato ampiamente utilizzato come isolante termico ed è un componente di molti prodotti commerciali. Dovrebbero essere in atto processi di controllo per garantire che tutto il materiale contenente amianto sia identificato correttamente mediante analisi microscopiche (la capacità in loco migliora notevolmente i tempi di risposta). I metodi di controllo effettivi utilizzati per l'attività dipendono dalla portata dell'attività. Per i lavori su larga scala, ciò comporterà la costruzione di involucri che funzionano a pressione leggermente ridotta (per evitare perdite) e garantire che i lavoratori siano dotati di protezione respiratoria seguendo procedure attente per evitare contaminazioni esterne. In tutti i casi il materiale contenente amianto deve essere completamente bagnato, insaccato ed etichettato per lo smaltimento. È necessario un attento esame per garantire che tutto l'amianto sia stato rimosso prima di procedere. Le esposizioni dei lavoratori dovrebbero essere registrate e radiografie toraciche periodiche abbinate a test di funzionalità polmonare determineranno l'insorgenza di qualsiasi malattia. I risultati positivi di questi esami dovrebbero comportare l'allontanamento immediato del lavoratore da ulteriori esposizioni. Le pratiche attuali riflettono un alto livello di preoccupazione per le esposizioni all'amianto nel settore dei servizi elettrici.

Per la grande maggioranza degli altri materiali pericolosi utilizzati sul posto di lavoro, le quantità coinvolte sono piccole e l'uso poco frequente, per cui l'impatto complessivo è insignificante. La classe più significativa di esposizioni a materiali pericolosi è quella associata a particolari operazioni piuttosto che a particolari prodotti.

Ad esempio, la saldatura è un'attività comune che può dar luogo a una serie di possibili esiti negativi per la salute. L'esposizione alla luce ultravioletta dell'arco provoca cecità temporanea e grave irritazione oculare ("occhio ad arco"); i fumi di ossido di metallo inalati possono causare "febbre da fumi di metallo"; e gli ossidi di azoto e l'ozono formati alle alte temperature nell'arco possono causare polmonite chimica e possibili problemi respiratori cronici. I controlli da applicare includono protezioni per gli occhi per proteggere i lavoratori nelle vicinanze dalla luce diffusa, ventilazione di scarico locale o protezione delle vie respiratorie (attraverso un respiratore a purificazione dell'aria).

Un'attività comune simile è la molatura e la sabbiatura abrasiva, dove la preoccupazione è per l'inalazione dell'ossido di metallo respirabile e delle particelle abrasive. In questo caso, il controllo avviene solitamente attraverso la scelta dell'agente abrasivo (la sabbia è stata ora abbandonata a favore di agenti più benigni come i gusci vegetali) accoppiato con una ventilazione di scarico locale adeguatamente elevata.

L'altra attività che comporta esposizioni significative è l'applicazione di rivestimenti protettivi su superfici metalliche. I rivestimenti possono contenere una varietà di solventi che vengono rilasciati nell'atmosfera di lavoro. L'esposizione dei lavoratori può essere controllata mediante ventilazione locale degli scarichi o, se ciò non è fattibile, mediante protezione delle vie respiratorie.

 

Di ritorno

Domenica, Marzo 13 2011 19: 12

Generazione di energia nucleare

In tutti i reattori nucleari, l'energia viene prodotta all'interno del combustibile mediante una reazione a catena di fissioni dei nuclei dei suoi atomi. Il combustibile nucleare più comune è l'uranio-235. Ogni fissione divide un atomo di combustibile in due nuovi atomi del prodotto di fissione ed espelle anche dal suo nucleo i neutroni che causano ulteriori fissioni degli atomi. La maggior parte dell'energia rilasciata dalla fissione viene portata via dai prodotti di fissione e, a sua volta, viene convertita in energia termica negli atomi di combustibile adiacenti quando arrestano questi prodotti di fissione in rapido movimento e assorbono la loro radiazione. I neutroni portano via circa il 3% dell'energia di fissione.

Al nocciolo del reattore viene impedito di riscaldarsi troppo da un refrigerante liquido o gassoso, che produce anche il vapore (direttamente o indirettamente) per azionare la turbina. I materiali che assorbono i neutroni sono incorporati nelle barre di controllo, che possono essere spostate dentro e fuori dalle cavità nel nocciolo del reattore per controllare la velocità di reazione di fissione a quella desiderata dall'operatore della centrale elettrica. Nei reattori ad acqua pressurizzata, i materiali assorbenti possono essere immessi nel sistema di raffreddamento del reattore tramite assorbitori solubili.

La maggior parte dei prodotti di fissione sono instabili e quindi radioattivi. Decadono, rilasciando radiazioni di un tipo e a una velocità caratteristica di ciascun elemento prodotto di fissione, e un nuovo prodotto figlio che può anche essere radioattivo. Questa sequenza di decadimento continua fino a quando non risulta finalmente in prodotti figli che sono stabili (non radioattivi). Altri prodotti radioattivi si formano nel reattore per assorbimento di neutroni nel nucleo degli atomi di materiali non fissili, come l'uranio-238, e materiali strutturali, come guide, supporti e rivestimento del combustibile.

Nei reattori in funzione da tempo, il decadimento dei prodotti di fissione e la creazione di nuovi prodotti di fissione raggiungono un equilibrio prossimo. A questo punto, la radiazione e la conseguente produzione di energia dal decadimento dei prodotti radioattivi è quasi un decimo di tutta quella prodotta nel reattore.

È questa grande quantità di materiale radioattivo che crea i rischi specifici delle centrali nucleari. In condizioni operative, la maggior parte di questi materiali radioattivi si comporta come solidi, ma alcuni si comportano come gas o diventano volatili all'alta temperatura nel reattore. Alcuni di questi materiali radioattivi potrebbero essere prontamente assorbiti negli organismi viventi e avere effetti significativi sui processi biologici. Pertanto, sono pericolosi se rilasciati o dispersi nell'ambiente.

Tipi e caratteristiche delle stazioni nucleari

I reattori termici utilizzano materiali chiamati moderatori per rallentare i neutroni veloci prodotti dalla fissione in modo che possano essere catturati più facilmente dagli atomi fissili di uranio-235. L'acqua ordinaria è spesso usata come moderatore. Altri moderatori utilizzati sono la grafite e il deuterio, un isotopo dell'idrogeno, che viene utilizzato sotto forma di ossido di deuterio, acqua pesante. L'acqua ordinaria è principalmente ossido di idrogeno e contiene una piccola percentuale (0.015%) di acqua pesante.

Il calore viene sottratto al combustibile da un refrigerante, che produce direttamente o indirettamente vapore per azionare la turbina, e che controlla anche la temperatura del nocciolo del reattore, evitando che si surriscaldi e danneggi il combustibile oi materiali strutturali. I refrigeranti di uso comune nei reattori termici includono acqua ordinaria, acqua pesante e anidride carbonica. L'acqua ha buone caratteristiche di trasferimento del calore (alto calore specifico, bassa viscosità, facilità di pompaggio) ed è il refrigerante più comunemente utilizzato nelle centrali nucleari. Il raffreddamento del nocciolo di un reattore con acqua pressurizzata o bollente consente densità di potenza del nocciolo elevate in modo che grandi unità di potenza possano essere costruite in recipienti di reattore relativamente piccoli. Tuttavia, il sistema di raffreddamento del reattore che utilizza acqua deve funzionare ad alta pressione per raggiungere pressioni e temperature di vapore utili per un funzionamento efficiente del generatore a turbina a vapore. L'integrità del confine del sistema di raffreddamento del reattore è quindi molto importante per tutte le centrali nucleari raffreddate ad acqua, in quanto è una barriera che protegge la sicurezza dei lavoratori, del pubblico e dell'ambiente.

Il combustibile in tutti i reattori di potenza raffreddati ad acqua, e nella maggior parte degli altri reattori, è biossido di uranio ceramico, rivestito di metallo: acciaio inossidabile o lega di zirconio. Il biossido di uranio sinterizzato fornisce un combustibile non combustibile che può funzionare per periodi prolungati e trattenere i suoi prodotti di fissione a temperature elevate senza distorsioni o guasti significativi. Gli unici reattori termici operativi che utilizzano combustibile diverso dal biossido di uranio sono le stazioni Magnox (che sono raffreddate con anidride carbonica), e queste vengono gradualmente messe fuori servizio man mano che raggiungono la fine della loro vita utile.

I materiali che assorbono i neutroni (come boro, cadmio, afnio e gadolinio) utilizzati in varie forme, come nelle barre di controllo rivestite di acciaio o in soluzione in refrigeranti o moderatori, possono essere spostati dentro e fuori dal nocciolo del reattore per controllare la velocità di reazione di fissione a qualsiasi livello designato. Contrariamente alla generazione di energia da combustibili fossili, non è necessario aumentare la quantità di combustibile per aumentare il livello di energia prodotto in una reazione a catena di fissione.

Una volta avviato un aumento del tasso di produzione di energia di fissione, continuerà fino a quando non verrà interrotto dall'inserimento nel nucleo della quantità appropriata di materiali e moderatore che assorbono i neutroni. Un tale aumento di potenza è causato da un surplus di neutroni nella reazione a catena di fissione rispetto a quello richiesto solo per una reazione a catena di pareggio. Pertanto, la velocità di fissione e la conseguente produzione di energia possono essere controllate in modo molto sensibile aggiungendo o rimuovendo quantità molto piccole di materiali che assorbono i neutroni. Se è necessaria un'improvvisa riduzione del livello di potenza, nel nucleo viene iniettata una quantità relativamente grande di materiale che assorbe i neutroni. Ogni concetto di reattore ha le proprie caratteristiche di reattività che determinano i progetti dei dispositivi di assorbimento dei neutroni di controllo e arresto per garantire un controllo efficiente della potenza e un arresto sicuro e rapido quando richiesto. Tuttavia, gli stessi principi di controllo e sicurezza di base si applicano a tutti.

I principali tipi di reattori termici di potenza oggi in servizio sono illustrati nella figura 1, e le caratteristiche principali sono riportate nella tabella 1. Nelle illustrazioni semplificate della figura 1, sono mostrati gli scudi in calcestruzzo che circondano i reattori e i sistemi di raffreddamento primari. Gli schermi, che comprendono una varietà di modelli, generalmente forniscono sia schermatura contro la radiazione diretta dal reattore sia forniscono anche il contenimento di eventuali perdite dai sistemi di raffreddamento o moderatore del reattore, e generalmente sono progettati per resistere alle pressioni significative che potrebbero derivare in caso di un grave guasto dei sistemi di raffreddamento.

Figura 1. Tipi di centrali nucleari

POW040F2

 

Tabella 1. Caratteristiche della centrale nucleare (1997)

Tipo di reattore

Carburante

Presentatore

Liquido di raffreddamento e i suoi ca. pressione
(in barre)

Generazione di vapore

No. di
operativo
unità

Uscita netta
(MWe)

PWR

Biossido di uranio arricchito
(dal 2% al 5% di U-235)

Acqua leggera

Acqua leggera
(160 barre)

indiretto

251

223,717

PHWR (tipo CANDU)

Biossido di uranio non arricchito
(0.71% U-235)

Acqua pesante

Acqua pesante
(90 barre)

indiretto

34

18,927

bwr

Biossido di uranio arricchito
(dal 2% al 3% di U-235)

Acqua leggera

Acqua leggera
bolle nel nucleo
(70 barre)

Direct

93

78,549

GCR (tipo MAGNOX)

Uranio metallico non arricchito
(0.71% U-235)

Grafite

Diossido di carbonio
(20 barre)

indiretto

21

3,519

EGR

Biossido di uranio arricchito
(2.3% U-235)

Grafite

Diossido di carbonio
(40 barre)

indiretto

14

8,448

LWGR (tipo RBMK)

Biossido di uranio arricchito
(dal 2% al 2.5% di U-235)

Grafite

Acqua leggera
bolle nel nucleo
(70 barre)

Direct

18

13,644

FBR

Plutonio di ossido misto

Nessuna

Sodio
(10 barre)

indiretto

3

928

 

In un reattore ad acqua pressurizzata (PWR) centrale elettrica, il refrigerante primario e il moderatore del reattore sono gli stessi: acqua ordinaria purificata, che è separata dal circuito secondario di acqua di alimentazione/vapore da un confine metallico nei generatori di vapore (a volte chiamati caldaie), attraverso il quale il calore viene trasferito per conduzione. Il vapore alimentato al turbogeneratore non è quindi radioattivo e l'impianto turbogeneratore a vapore può funzionare come una centrale elettrica convenzionale. Poiché l'idrogeno nel refrigerante primario/acqua del moderatore assorbe una frazione significativa dei neutroni, è necessario arricchire il contenuto di isotopo di uranio-235 fissile del combustibile tra il 2% e il 5% per sostenere una reazione a catena pratica per la produzione di energia a lungo termine.

In tutte le centrali nucleari operative con reattori ad acqua pesante pressurizzata (PHWR), il moderatore del reattore e il refrigerante primario è acqua pesante con un contenuto di deuterio isotopico molto elevato (>99%). Nel CANDUPHWR, che costituisce quasi tutti i PHWR operativi, il moderatore è separato dal refrigerante primario e mantenuto a temperatura e pressione relativamente basse, il che fornisce un ambiente conveniente per posizionare la strumentazione di monitoraggio e controllo e una capacità di raffreddamento di riserva incorporata nel caso di guasto delle tubazioni del refrigerante primario. Il combustibile e il refrigerante primario nel CANDU si trovano in tubi di pressione orizzontali nel nocciolo del reattore. Come nei PWR, nei generatori di vapore il circuito primario del refrigerante e quello secondario dell'acqua di alimentazione/vapore sono separati da un confine metallico, attraverso il quale il calore viene trasferito dall'acqua pesante primaria al normale sistema acqua-vapore-acqua di alimentazione. Il vapore alimentato all'impianto turbogeneratore è quindi del normale vapore acqueo, non radioattivo (salvo piccole quantità dovute a perdite), e l'impianto turbogeneratore può funzionare come una centrale termica convenzionale. Il moderatore dell'acqua pesante e il refrigerante assorbono solo una piccolissima frazione dei neutroni generati durante la fissione, consentendo una pratica reazione a catena per la produzione di energia a lungo termine utilizzando l'uranio naturale (0.071% di uranio-235). I PHWR esistenti possono funzionare con combustibile di uranio-235 leggermente arricchito, il che si traduce in un'estrazione di energia totale proporzionalmente maggiore dal combustibile.

In un reattore ad acqua bollente (BWR) centrale nucleare, l'acqua di raffreddamento primaria viene parzialmente evaporata nel nocciolo stesso del reattore e il vapore ivi generato viene inviato direttamente al turbogeneratore. La pressione di esercizio nel reattore è inferiore a quella nei PWR, ma la pressione del vapore alimentata alla turbina è simile. Il vapore alimentato alla turbina è leggermente radioattivo e richiede alcune precauzioni a causa della potenziale contaminazione di basso livello del sistema turbina/acqua di alimentazione. Tuttavia, questo non ha dimostrato di essere un fattore importante per il funzionamento e la manutenzione dei BWR. Nei BWR il controllo della potenza del reattore è influenzato dalla quantità di vapore nel nocciolo, e questo deve essere compensato da un appropriato controllo della velocità del flusso di refrigerante o degli inserimenti di reattività al variare del livello di potenza del reattore.

Reattori Magnox, conosciuto anche come reattori raffreddati a gas (GLR), sono alimentati con uranio naturale rivestito di magnesio. Sono raffreddati da anidride carbonica a pressione modesta, ma generano vapore a temperatura relativamente elevata, che offre una buona efficienza termica. Hanno grandi nuclei con basse densità di potenza, per cui anche i recipienti a pressione, che fungono anche da uniche strutture di contenimento, sono grandi. I recipienti a pressione nei primi reattori Magnox erano in acciaio. Nei successivi reattori Magnox un recipiente in cemento precompresso conteneva sia il nocciolo del reattore che gli scambiatori di calore a vapore.

Reattori avanzati raffreddati a gas (AGR) utilizzare combustibile a base di ossido di uranio arricchito (2.3% U-235). Sono raffreddati dall'anidride carbonica a una pressione maggiore rispetto ai reattori Magnox e hanno migliorato il trasferimento di calore e l'efficienza termica. La maggiore densità di potenza del nucleo negli AGR rispetto ai reattori Magnox consente al reattore AGR di essere più piccolo e più potente. Il recipiente a pressione in calcestruzzo precompresso, che contiene sia il nocciolo del reattore che gli scambiatori di calore per l'innalzamento del vapore, funge anche da struttura di contenimento.

Reattori ad acqua leggera in grafite (LWGR) sono un ibrido di diversi sistemi di energia nucleare. Le uniche centrali di questo tipo oggi funzionanti sono i reattori RBMK situati nell'ex Unione Sovietica, cioè in Russia, Ucraina e Lituania. Nei reattori RBMK il normale refrigerante ad acqua scorre verso l'alto attraverso canali refrigeranti verticali (tubi) che contengono il combustibile e bolle all'interno del nocciolo. Il vapore prodotto nel nocciolo viene inviato direttamente al turbogeneratore come in un BWR. Il moderatore di grafite che circonda i canali del refrigerante opera ad una temperatura sufficientemente superiore a quella del refrigerante in modo che il calore generato nella grafite moderando i neutroni venga rimosso dai canali del refrigerante. I reattori RBMK sono grandi e hanno molti canali di raffreddamento (>1,500).

Reattori autofertilizzanti veloci (FBR) richiedono un arricchimento di materiale fissile nell'intervallo del 20% e possono sostenere la reazione a catena di fissione principalmente assorbendo i neutroni veloci prodotti nel processo di fissione. Questi reattori non hanno bisogno di un moderatore per rallentare i neutroni e possono utilizzare i neutroni in eccesso per generare plutonio-239, un potenziale combustibile per i reattori. Possono produrre più carburante di quello che consumano. Sebbene alcuni di questi reattori siano stati costruiti per produrre elettricità in nove paesi in tutto il mondo, le difficoltà tecniche e pratiche legate all'uso di refrigeranti metallici liquidi (sodio) e le velocità di riscaldamento molto elevate hanno fatto calare l'interesse. Ora ce ne sono solo tre o quattro relativamente piccoli reattori autofertilizzanti a metallo liquido (LMFBR) in servizio come produttori di energia elettrica nel mondo, producendo un totale di meno di 1,000 megawatt di energia elettrica (MWe), e sono gradualmente fuori servizio. La tecnologia dei reattori di allevamento, tuttavia, è stata notevolmente sviluppata e documentata per un uso futuro, se necessario.

Carburante e gestione del carburante

Il processo che inizia con l'estrazione del minerale contenente uranio e termina con lo smaltimento finale del combustibile usato e di tutti i rifiuti della lavorazione del combustibile è solitamente chiamato ciclo del combustibile nucleare. Esistono molte variazioni nei cicli del combustibile, a seconda del tipo di reattore coinvolto e della progettazione delle disposizioni di rimozione del calore nel nocciolo del reattore.

I cicli di base del combustibile PWR e BWR sono quasi identici, variano solo nei livelli di arricchimento e nella progettazione dettagliata degli elementi del combustibile. I passaggi coinvolti, solitamente in luoghi e strutture diverse, sono:

  • estrazione e macinazione dell'uranio per produrre yellowcake (U3O8)
  • conversione dell'uranio in esafluoruro di uranio (UF6)
  • arricchimento
  • fabbricazione del combustibile, che comporta la conversione dell'uranio in biossido di uranio (UO2), produzione di pellet alimentato, fabbricazione di barre di combustibile in lunghezze pari all'altezza del nocciolo del reattore e fabbricazione di gruppi di combustibile contenenti circa 200 barre di combustibile per gruppo in una matrice quadrata
  • installazione e funzionamento in una centrale nucleare
  • ritrattamento o conservazione temporanea
  • spedizione di combustibile usato o rifiuti di arricchimento a un deposito federale/centrale
  • eventuale dismissione, che è ancora in fase di sviluppo.

 

Durante questi processi sono necessarie precauzioni per garantire che la quantità di combustibile arricchito in qualsiasi posizione sia inferiore a quella che potrebbe provocare una significativa reazione a catena di fissione, tranne, ovviamente, nel reattore. Ciò si traduce in limitazioni di spazio materiale nella produzione, spedizione e stoccaggio.

Al contrario, il reattore CANDU utilizza uranio naturale e ha un semplice ciclo del combustibile dall'estrazione del minerale allo smaltimento del combustibile, che non include le fasi necessarie per fornire l'arricchimento e il ritrattamento. Il carburante per la CANDU viene prodotto in modo semiautomatico in fasci rotondi lunghi mezzo metro di 28 o 37 barre di combustibile contenenti UO2 pellet. Non ci sono limiti di spazio nella produzione di combustibile di uranio naturale, o nella spedizione o nello stoccaggio del combustibile nuovo o usato. L'immobilizzazione e lo smaltimento del carburante CANDU usato è in fase di sviluppo da 17 anni in Canada ed è attualmente in fase di approvazione del concetto.

In tutti i reattori di potenza in esercizio, ad eccezione del tipo Magnox, il componente base del combustibile del reattore è il pellet di combustibile cilindrico, composto da biossido di uranio (UO2) polvere che viene compattata e quindi sinterizzata per ottenere la densità e le caratteristiche ceramiche richieste. Questi pellet sinterizzati, che sono sigillati in lega di zirconio senza saldatura o tubi in acciaio inossidabile per produrre barre o elementi di combustibile, sono chimicamente inerti rispetto al loro rivestimento alle normali temperature e pressioni del reattore. Anche se il rivestimento è danneggiato o rotto e il refrigerante entra in contatto con l'UO2, questo materiale ceramico trattiene la maggior parte dei prodotti di fissione radioattivi e resiste al deterioramento causato dall'acqua ad alta temperatura.

I reattori Magnox utilizzano combustibile di uranio metallico naturale rivestito di magnesio e funzionano con successo a temperature relativamente elevate, poiché il refrigerante, l'anidride carbonica, non reagisce con questi metalli in condizioni asciutte.

L'obiettivo fondamentale della progettazione delle barre di combustibile in un reattore nucleare è trasferire il calore di fissione generato nel combustibile al refrigerante, mantenendo l'integrità delle barre di combustibile anche nelle condizioni transitorie più severe. Per tutti i reattori in funzione, test approfonditi del combustibile simulato nei laboratori di trasferimento del calore hanno dimostrato che la condizione massima di transitorio di calore all'interno del reattore prevista può essere soddisfatta con adeguati margini di sicurezza dal combustibile specifico progettato e concesso in licenza per l'applicazione.

Il nuovo combustibile consegnato dall'impianto di fabbricazione alla centrale elettrica non è significativamente radioattivo e può essere movimentato manualmente o mediante strumenti di sollevamento/movimentazione azionati manualmente, senza schermatura. Un tipico gruppo carburante per un reattore PWR o BWR è una matrice quadrata di circa 200 barre di combustibile, lunghe circa 4 m, del peso di circa 450 kg. In un grande reattore PWR o BWR sono necessari circa 200 di questi gruppi. Il carburante viene movimentato con carroponte e depositato in scaffalature verticali all'asciutto nella nuova area di stoccaggio carburante. Per installare nuovo combustibile in un reattore ad acqua leggera in servizio come un PWR o un BWR, tutte le operazioni vengono condotte a una profondità d'acqua sufficiente per fornire schermatura a chiunque si trovi sopra il reattore. Il coperchio flangiato del recipiente del reattore deve essere prima rimosso e parte del combustibile usato estratto (di solito da un terzo a metà del nocciolo del reattore), mediante gru a ponte e ascensori per la movimentazione del combustibile.

Il combustibile usato viene depositato in aree di stoccaggio piene d'acqua. Altri gruppi di combustibile usati nel nocciolo possono essere riorganizzati in posizione (generalmente spostati verso il centro del nocciolo), per modellare la produzione di energia nel reattore. I nuovi gruppi di combustibile vengono quindi installati in tutte le posizioni libere del sito di combustibile. Potrebbero essere necessarie dalle 2 alle 6 settimane per rifornire un reattore più grande, a seconda della forza lavoro e della quantità di combustibile da sostituire.

Il reattore CANDU e alcuni reattori raffreddati a gas sono alimentati da apparecchiature telecomandate che rimuovono il combustibile usato e installano nuovi elementi o fasci di combustibile. Nel caso del CANDU, il combustibile è costituito da fasci di barre di combustibile lunghe mezzo metro, di circa 10 cm di diametro e del peso di circa 24 kg. Il combustibile viene ricevuto dal produttore in casse di imballaggio di cartone e immagazzinato in un'apposita area di stoccaggio del nuovo combustibile, pronto per essere caricato nel reattore. Il combustibile viene generalmente caricato in un reattore in funzione su base giornaliera per sostenere la reattività del reattore. In un grande reattore CANDU, 12 pacchi al giorno è un tipico tasso di rifornimento. I fardelli vengono caricati a mano su un dispositivo di caricamento del nuovo combustibile che a sua volta carica i fardelli in a macchina di rifornimento che è controllato a distanza dalla sala di controllo della stazione. Per caricare nuovo combustibile in un reattore, due macchine di rifornimento telecomandate vengono manovrate tramite telecomando e accoppiate alle estremità del canale orizzontale del combustibile da rifornire. Il canale viene aperto dalle macchine di rifornimento ad entrambe le estremità mentre il sistema di raffreddamento è alla pressione e alla temperatura di esercizio, e il nuovo carburante viene spinto a un'estremità e il carburante usato viene prelevato dall'altra estremità del canale. Quando il numero richiesto di fasci di carburante è stato installato, le guarnizioni del canale vengono reinstallate dalla macchina di rifornimento e le macchine di rifornimento possono continuare a rifornire un altro canale o a scaricare il carburante usato nel vano di stoccaggio pieno d'acqua del carburante usato .

Il combustibile usato scaricato da tutti i reattori in funzione è molto radioattivo e richiede raffreddamento per evitare il surriscaldamento e schermatura per prevenire l'irradiazione diretta di qualsiasi organismo vivente sensibile o attrezzatura nelle vicinanze. La procedura usuale consiste nello scaricare il combustibile usato in una vasca di stoccaggio dell'acqua con almeno 4 m di copertura d'acqua sopra il combustibile per schermatura. Ciò consente un'osservazione sicura del carburante attraverso l'acqua e l'accesso per spostarlo sott'acqua in un luogo di stoccaggio a lungo termine.

Un anno dopo lo scarico da un reattore, la radioattività complessiva e la generazione di calore dal combustibile usato diminuiranno a circa l'1% del suo valore iniziale allo scarico, ed entro 10 anni a circa lo 0.1% del suo valore iniziale allo scarico. Dopo circa 5-10 anni dallo scarico, la produzione di calore è diminuita al punto che è possibile prelevare il combustibile dalla pozza d'acqua e stoccarlo allo stato secco in un contenitore con solo circolazione naturale dell'aria attorno al contenitore del combustibile. Tuttavia, è ancora abbastanza radioattivo e la schermatura della sua radiazione diretta è necessaria per molti decenni. La prevenzione dell'ingestione del materiale combustibile da parte di organismi viventi è necessaria per un periodo molto più lungo.

L'effettivo smaltimento del combustibile usato dai reattori di potenza è ancora in fase di sviluppo e approvazione. Lo smaltimento del combustibile usato dai reattori di potenza in varie strutture geologiche è oggetto di intensi studi in numerosi paesi, ma non è ancora stato approvato in nessuna parte del mondo. Il concetto di stoccaggio sotterraneo in strutture rocciose stabili è ora in fase di approvazione in Canada come metodo sicuro e pratico per lo smaltimento definitivo di questi rifiuti radioattivi di alto livello. Tuttavia, si prevede che anche con l'approvazione del concetto entro il 2000, l'effettivo smaltimento del combustibile usato non avverrà prima del 2025 circa.

Operazioni interne

In tutti i 33 paesi con programmi di energia nucleare, ci sono organismi di regolamentazione che stabiliscono e applicano norme di sicurezza relative al funzionamento degli impianti nucleari. Tuttavia, è generalmente l'azienda elettrica che possiede e gestisce gli impianti nucleari ad essere ritenuta responsabile per il funzionamento sicuro dei suoi impianti nucleari. Il ruolo dell'operatore è in realtà un compito di gestione della raccolta delle informazioni, della pianificazione e del processo decisionale e solo occasionalmente include un controllo più attivo quando le operazioni di routine vengono interrotte. L'operatore non è il principale sistema di protezione.

Tutte le moderne centrali nucleari dispongono di sistemi di controllo e sicurezza automatici altamente affidabili e molto reattivi che proteggono continuamente il reattore e altri componenti dell'impianto e che sono generalmente progettati per essere a prova di guasto in caso di perdita di potenza. L'operatore non è tenuto a duplicare o sostituire questi sistemi automatici di controllo e protezione. L'operatore, tuttavia, deve essere in grado di spegnere il reattore quasi istantaneamente se necessario, e dovrebbe essere in grado di riconoscere e rispondere a qualsiasi aspetto del funzionamento dell'impianto, aumentando così la diversità della protezione. L'operatore ha bisogno della capacità di comprendere, diagnosticare e anticipare lo sviluppo della situazione complessiva a partire da una grande quantità di dati forniti dai sistemi automatici di dati e informazioni.

L'operatore è tenuto a:

  • capire quali sono le condizioni normali in tutti i sistemi rilevanti per l'attuale stato generale dell'impianto
  • riconoscere, con l'ausilio dei sistemi automatici o di appositi dispositivi di monitoraggio, il verificarsi di condizioni anomale e il loro significato
  • sapere come rispondere correttamente per riportare l'impianto al normale funzionamento, o portare l'impianto in una condizione di arresto sicuro.

 

La capacità dell'operatore di eseguire questa operazione dipende dal design della macchina, nonché dall'abilità e dall'addestramento dell'operatore.

Ogni centrale nucleare deve avere sempre in servizio operatori competenti, stabili e ben addestrati. I potenziali operatori nucleari seguono un programma di formazione completo, che di solito include formazione in aula e sul posto di lavoro in scienza, apparecchiature e sistemi di alimentazione, protezione dalle radiazioni e politiche e principi operativi. I simulatori di addestramento sono sempre utilizzati nel funzionamento delle centrali nucleari statunitensi per fornire all'operatore un'esperienza pratica nelle operazioni dell'impianto, durante i disturbi e in condizioni insolite. L'interfaccia tra l'operatore e i sistemi di alimentazione avviene attraverso la strumentazione della sala di controllo. Sistemi di strumentazione ben progettati possono migliorare la comprensione e la risposta adeguata degli operatori.

È consuetudine nominare il personale operativo chiave per una centrale nucleare mentre è ancora in costruzione, in modo che possano consigliare dal punto di vista operativo e riunire il personale che metterà in servizio e gestirà la centrale. Preparano anche una serie completa di procedure operative prima che la stazione sia messa in servizio e autorizzata a funzionare. Esperti di progettazione e personale di regolamentazione ispezionano queste procedure per verificarne la coerenza tra l'intento progettuale e le pratiche operative.

Il personale è tenuto a gestire la stazione in modo sistematico e rigoroso in conformità con le procedure operative e le autorizzazioni di lavoro. Il personale operativo lavora costantemente per garantire la sicurezza pubblica conducendo un programma completo di test e monitoraggio dei sistemi di sicurezza e delle barriere protettive e mantenendo la capacità di far fronte a qualsiasi emergenza dell'impianto. Laddove gli operatori debbano intervenire in risposta a un'alterazione dello stato dell'impianto, esistono procedure scritte e sistematiche per guidarli e fornire le informazioni dettagliate necessarie per controllare l'impianto. Tali procedure sono esaminate dai comitati di sicurezza delle stazioni e dei regolamenti.

Un programma di gestione della sicurezza operativa ben ponderato include:

  • conoscenza dettagliata delle aree critiche per la sicurezza
  • standard o obiettivi che definiscono prestazioni accettabili
  • un programma per monitorare le prestazioni, rispondere ai problemi e riportare i risultati
  • un programma di revisione dell'esperienza per stabilire le tendenze, il grado di conformità agli standard e la causa di qualsiasi prestazione inaccettabile o deteriorante
  • un mezzo per valutare l'impatto delle modifiche proposte all'hardware o alle procedure operative e per implementare modifiche coerenti con lo standard accettato.

 

Oltre alle procedure per il normale funzionamento, in ogni centrale nucleare esiste un sistema di segnalazione degli eventi per indagare e documentare eventuali guasti e deterioramento delle apparecchiature, carenze di progettazione o costruzione ed errori operativi rilevati dai sistemi di monitoraggio o da test e ispezioni regolari. La causa fondamentale di ogni evento è determinata in modo da poter sviluppare l'azione correttiva o preventiva appropriata. I rapporti sugli eventi, compresi i risultati dell'analisi e le raccomandazioni, vengono esaminati dalla direzione della stazione e da esperti in sicurezza e fattori umani, che di solito si basano sul sito della stazione.

Il sistema di segnalazione degli incidenti dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA) opera in tutto il mondo per integrare i sistemi nazionali e garantire che le informazioni siano condivise tra tutti i paesi partecipanti. L'Associazione mondiale degli operatori nucleari (WANO) fornisce anche uno scambio di informazioni dettagliato a livello operativo.

I reattori nucleari e tutti i loro sistemi ausiliari e relativi alla sicurezza vengono mantenuti e testati secondo i requisiti di garanzia della qualità a intervalli pianificati, per garantire l'affidabilità per tutta la loro vita utile. Oltre al monitoraggio automatico, esistono test e indagini manuali sistematici per prove di compromissione o guasto dei sistemi delle apparecchiature. Questi includono la sorveglianza regolare del campo, la manutenzione preventiva, i test periodici e lo studio dei cambiamenti nelle condizioni dell'impianto.

Sono stati fissati obiettivi prestazionali molto rigorosi per i sistemi di processo e di sicurezza per mantenere il rischio per il pubblico e il personale della stazione accettabilmente basso. Per i sistemi di processo, che funzionano attivamente mentre viene generata elettricità, i tassi di guasto vengono confrontati con gli obiettivi di prestazione, il che può comportare modifiche di progettazione in cui le prestazioni sono inferiori agli standard. I sistemi di sicurezza richiedono un approccio diverso, perché entrano in funzione solo se i sistemi di processo si guastano. Programmi di test completi monitorano questi sistemi ei loro componenti ei risultati vengono utilizzati per determinare per quanto tempo ciascuno di essi potrebbe essere fuori servizio. Il tempo totale di fuori servizio calcolato per i sistemi di sicurezza viene confrontato con uno standard di prestazioni molto elevato. Se viene rilevata una carenza in un sistema di sicurezza, questa viene immediatamente corretta o il reattore viene spento.

Ci sono anche test approfonditi e programmi di manutenzione durante gli arresti programmati periodici. Ad esempio, tutti i recipienti a pressione, i componenti e le loro saldature vengono ispezionati sistematicamente con metodi non distruttivi secondo le norme del codice di sicurezza.

Principi di sicurezza e relative caratteristiche di progettazione della sicurezza

Ci sono quattro aspetti della reazione a catena di fissione che potrebbero essere pericolosi e che non possono essere separati dall'uso dell'energia nucleare per produrre elettricità, e quindi richiedono misure di sicurezza:

  1. La fissione provoca radiazioni ionizzanti, che richiedono una schermatura dall'esposizione diretta alle radiazioni.
  2. Vengono creati prodotti di fissione altamente radioattivi, che richiedono involucri stretti per prevenire la contaminazione dell'ambiente esterno e la possibile ingestione.
  3. La reazione a catena di fissione è un processo dinamico che richiede un controllo continuo.
  4. La produzione di calore non può essere interrotta istantaneamente, poiché il decadimento radioattivo continua a produrre calore dopo che la reazione a catena di fissione è terminata, richiedendo un raffreddamento a lungo termine.

 

I requisiti di sicurezza richiesti da queste caratteristiche spiegano le maggiori differenze di equipaggiamento di sicurezza e di strategia operativa in una centrale nucleare rispetto a quelle di una centrale elettrica a combustibile fossile. Il modo in cui questi requisiti di sicurezza vengono soddisfatti differisce per i diversi tipi di centrali nucleari, ma i principi fondamentali di sicurezza sono gli stessi in tutte le centrali nucleari.

Durante la procedura di autorizzazione, ogni impianto nucleare deve dimostrare che i rilasci radioattivi saranno inferiori ai limiti normativi specificati, sia durante le normali condizioni operative che in caso di guasti o condizioni di incidente. La priorità è prevenire i guasti piuttosto che semplicemente mitigarne le conseguenze, ma il progetto deve essere in grado di affrontare i guasti se, nonostante tutte le precauzioni, si verificano. Ciò richiede il massimo grado di garanzia e controllo della qualità, applicato a tutte le attrezzature, le funzioni di costruzione e le operazioni. Le caratteristiche di sicurezza intrinseche e le misure di sicurezza ingegnerizzate sono progettate per prevenire e controllare gli incidenti e contenere e ridurre al minimo il rilascio di materiali radioattivi.

In particolare, la generazione di calore e la capacità di raffreddamento devono essere sempre abbinate. Durante il funzionamento, il calore viene rimosso dal reattore da un refrigerante, che viene pompato attraverso tubazioni collegate al reattore, e scorre sulla superficie del rivestimento del combustibile. In caso di perdita di potenza alle pompe o di guasto improvviso delle tubazioni di collegamento, si interromperebbe il raffreddamento del combustibile, il che potrebbe comportare un rapido aumento della temperatura del combustibile, possibile cedimento del rivestimento del combustibile e fuoriuscita di materiale radioattivo dal combustibile al recipiente del reattore. Un rapido arresto della reazione a catena di fissione, supportato dalla possibile attivazione di sistemi di raffreddamento di riserva o di emergenza, eviterebbe danni al combustibile. Queste misure di sicurezza sono previste in tutte le centrali nucleari.

Anche quando il reattore è stato spento, la perdita di raffreddamento e il guasto della capacità di raffreddamento in standby o di emergenza potrebbero provocare il surriscaldamento del combustibile a causa del continuo decadimento della produzione di calore del combustibile nel prodotto di fissione, come indicato nella figura 2. Mentre il decadimento il calore è solo l'1% o il 2% della produzione di calore a piena potenza, se non viene rimosso, la temperatura del carburante potrebbe raggiungere livelli di guasto entro pochi minuti dalla completa perdita di raffreddamento. Il principio della progettazione della sicurezza delle centrali nucleari richiede che tutte le circostanze che potrebbero portare al surriscaldamento del combustibile, al danneggiamento e al rilascio di materiali radioattivi dal combustibile siano attentamente valutate e prevenute da sistemi di controllo e protezione ingegnerizzati.

Figura 2. Calore di decadimento dopo l'arresto del reattore

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Per proteggere una centrale nucleare, ci sono tre tipi di caratteristiche di sicurezza: caratteristiche intrinseche, sistemi passivi e sistemi attivi. Questi sono usati in varie combinazioni nelle centrali nucleari operative.

Caratteristiche di sicurezza intrinseche fare uso delle leggi della natura per mantenere la centrale elettrica sicura. Esistono caratteristiche di sicurezza intrinseche di alcuni combustibili nucleari tali che, all'aumentare della loro temperatura, la velocità della reazione a catena di fissione viene rallentata. Esistono caratteristiche di sicurezza intrinseche con alcuni progetti di sistemi di raffreddamento per cui il refrigerante circolerà sul carburante per circolazione naturale per rimuovere adeguatamente il calore di decadimento senza il funzionamento di alcuna pompa. Esistono caratteristiche di sicurezza intrinseche nella maggior parte delle strutture metalliche che si traducono in cedimenti o stiramenti sotto carichi pesanti piuttosto che scoppiare o cedere.

Caratteristiche di sicurezza passiva includere il sollevamento di valvole di sicurezza a peso morto (gravità) mediante la pressione del fluido da scaricare o l'uso dell'energia immagazzinata nei sistemi di iniezione di refrigerante di emergenza o in alcuni recipienti di contenimento progettati per assorbire l'energia derivante dal guasto delle tubazioni impianti e conseguente decadimento termico.

Sistemi di sicurezza attiva includere tutti i sistemi che richiedono segnali di attivazione e un'alimentazione di qualche forma. I sistemi attivi possono generalmente controllare una gamma più ampia di circostanze rispetto ai sistemi intrinseci e passivi e possono essere testati senza restrizioni durante il funzionamento del reattore.

La progettazione della sicurezza delle centrali nucleari si basa su una combinazione selezionata di sistemi intrinseci, passivi e attivi per soddisfare i requisiti normativi di sicurezza della giurisdizione in cui si trova la centrale nucleare. Un elevato grado di automazione nei sistemi legati alla sicurezza è necessario per sollevare il personale operativo, per quanto possibile, dalla necessità di prendere decisioni e azioni rapide sotto stress. I sistemi di reattori nucleari sono progettati per adattarsi automaticamente ai cambiamenti nella potenza richiesta e generalmente i cambiamenti sono graduali. È particolarmente importante che i sistemi legati alla sicurezza siano continuamente in grado di rispondere prontamente, efficacemente e in modo affidabile quando richiesto. Per soddisfare questo elevato livello di prestazioni, questi sistemi devono soddisfare i più elevati criteri di garanzia della qualità ed essere progettati secondo i ben consolidati principi di progettazione della sicurezza di ridondanza, diversità e separazione fisica.

Ridondanza è la fornitura di più componenti o sottosistemi di quelli necessari solo per far funzionare il sistema, ad esempio fornendo tre o quattro componenti dove solo due sono necessari per funzionare affinché il sistema funzioni correttamente.

Diversità è la fornitura di due o più sistemi basati su diversi principi di progettazione o funzionali per svolgere la stessa funzione di sicurezza.

Separazione fisica di componenti o sistemi progettati per svolgere la stessa funzione di sicurezza, fornisce protezione contro danni locali che potrebbero altrimenti compromettere le prestazioni dei sistemi di sicurezza.

Un esempio importante dell'applicazione di questi principi di progettazione della sicurezza è nell'alimentazione elettrica nelle centrali nucleari, che si basa su più di un collegamento al sistema di alimentazione principale, supportato in loco da diversi diesel ad avviamento automatico e/o turbine a combustione , e da banchi di batterie e gruppi elettrogeni per garantire la fornitura affidabile di elettricità ai sistemi vitali legati alla sicurezza.

La misura preventiva di base contro il rilascio di materiali radioattivi da una stazione nucleare è molto semplice in linea di principio: una serie di barriere a tenuta stagna tra i materiali radioattivi e l'ambiente, al fine di fornire schermatura contro le radiazioni dirette e il contenimento dei materiali radioattivi. La barriera più interna è il combustibile ceramico o metallico stesso, che lega la maggior parte dei materiali radioattivi all'interno della sua matrice. La seconda barriera è il rivestimento a tenuta stagna e resistente alla corrosione. La terza barriera è il limite principale di pressione del sistema di raffreddamento. Infine, la maggior parte dei sistemi nucleari sono racchiusi in una struttura di contenimento resistente alla pressione, progettata per resistere al guasto del più grande sistema di tubazioni all'interno e per contenere qualsiasi materiale radioattivo rilasciato nel contenimento.

L'obiettivo fondamentale del progetto di sicurezza delle centrali nucleari è mantenere l'integrità di queste molteplici barriere mediante un approccio di difesa in profondità che può essere caratterizzato da tre livelli di misure di sicurezza: misure preventive, protettive e mitigative.

Misure preventive includere: soddisfare il massimo livello di garanzia della qualità durante la progettazione, la costruzione e il funzionamento; operatori altamente qualificati sottoposti a periodiche riqualificazioni; utilizzando caratteristiche di sicurezza intrinseche; fornendo adeguati margini di progettazione; intraprendere un'attenta manutenzione preventiva, test e ispezioni continue e correzione delle carenze; monitoraggio costante; approfondite valutazioni di sicurezza e rivalutazioni quando richiesto; e valutazione e analisi causale di incidenti e guasti, apportando le opportune modifiche.

Misure protettive includono: sistemi di spegnimento rapido; valvole/sistemi automatici di limitazione della pressione reattivi; circuiti di interblocco per la protezione da false manovre; monitoraggio automatico delle funzioni vitali di sicurezza; e misurazione e controllo continui dei livelli di radiazione e della radioattività degli effluenti in modo da non superare i limiti consentiti.

Misure di mitigazione includono: sistemi di raffreddamento del reattore di emergenza; sistemi di acqua di alimentazione di emergenza altamente affidabili; sistemi di alimentazione di emergenza diversificati e ridondanti; contenimento per impedire qualsiasi fuoriuscita di materiale radioattivo dalla stazione, progettata per una varietà di sollecitazioni naturali e artificiali come terremoti, forti venti, inondazioni o urto aereo; e, infine, la pianificazione delle emergenze e la gestione degli incidenti, che include il monitoraggio delle radiazioni, l'informazione delle autorità di sicurezza e la consulenza al pubblico, il controllo della contaminazione e la distribuzione di materiali mitiganti.

La sicurezza nucleare non dipende solo da fattori tecnici e scientifici; i fattori umani giocano un ruolo molto importante. Il controllo normativo fornisce una verifica indipendente di tutti gli aspetti di sicurezza delle centrali nucleari. Tuttavia, la sicurezza nucleare è principalmente garantita non da leggi e regolamenti, ma da una progettazione responsabile, funzionamento e gestione dell'utilità, che include revisioni e approvazioni appropriate da parte di coloro che hanno conoscenza e autorità.

L'unico incidente alla centrale nucleare ad avere conseguenze molto gravi per il pubblico si è verificato durante un test di capacità di raffreddamento in una configurazione insolita in una stazione nucleare RBMK a Chernobyl in Ucraina nel 1986. In questo grave incidente il reattore è stato distrutto e una grande quantità di materiale radioattivo materiali fuoriusciti nell'ambiente. Successivamente si è constatato che il reattore non disponeva di un adeguato sistema di spegnimento e che era instabile a bassa potenza. I punti deboli del design, l'errore umano e la mancanza di una corretta gestione dell'utilità hanno tutti contribuito all'incidente. Sono state apportate modifiche ai restanti reattori RBMK operativi per eliminare gravi debolezze di progettazione e le istruzioni operative sono state migliorate per garantire che non si ripeta questo sfortunato incidente.

Molto è stato appreso dall'incidente RBMK e da altri incidenti meno gravi della centrale nucleare (come l'incidente di Three Mile Island negli Stati Uniti nel 1978) e da molti incidenti e inconvenienti minori in oltre 30 anni di funzionamento della centrale nucleare. L'obiettivo della comunità nucleare è garantire che nessun incidente nelle centrali nucleari metta in pericolo i lavoratori, il pubblico o l'ambiente. La stretta cooperazione nell'ambito di programmi come IAEA Incident Reporting Systems e WANO, il controllo dei gruppi industriali e delle agenzie di regolamentazione e la vigilanza da parte dei proprietari e degli operatori delle centrali nucleari, rendono questo obiettivo più raggiungibile.

Ringraziamenti: l'editore ringrazia Tim Meadler e l'Uranium Institute per aver fornito informazioni per la tabella 1.


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Generazione, trasmissione e distribuzione

Ci sono tre fasi di alimentazione elettrica; generazione, trasmissione e distribuzione. Ognuna di queste fasi coinvolge processi di produzione, attività lavorative e rischi distinti.

La maggior parte dell'elettricità viene generata da 13,200 a 24,000 volt. I pericoli del processo di generazione di energia elettrica includono esplosioni e ustioni derivanti da guasti imprevisti dell'apparecchiatura. Gli incidenti possono verificarsi anche quando non vengono seguite le corrette procedure di lockout/tagout. Queste procedure sono in atto per controllare le fonti energetiche. Prima di eseguire la manutenzione su apparecchiature in cui l'eccitazione, l'avvio o il rilascio imprevisti di energia immagazzinata potrebbero verificarsi e causare lesioni, l'apparecchiatura deve essere isolata dalla fonte di energia e resa inoperativa. Il mancato isolamento corretto di queste fonti di energia (lockout/tagout) può provocare lesioni gravi o morte.

Dopo che l'energia elettrica è stata generata, viene trasmessa su distanze utilizzando linee di trasmissione. Le linee di trasmissione sono costruite tra le sottostazioni di trasmissione situate nelle stazioni di generazione elettrica. Le linee di trasmissione possono essere sostenute sopra le torri o possono essere sotterranee. Funzionano ad alta tensione. Emettono grandi quantità di energia elettrica e si estendono su distanze considerevoli. Quando l'elettricità esce da una stazione di generazione, la sottostazione di trasmissione situata lì aumenta le tensioni fino a un intervallo di 138,000–765,000 volt. All'interno dell'area operativa, le sottostazioni di trasmissione riducono la tensione trasmessa a 34,500–138,000 volt. Tale energia viene poi convogliata tramite linee agli impianti di distribuzione ubicati nel territorio di servizio locale. I principali rischi presenti durante il processo di trasmissione sono elettrici. Il mancato rispetto delle adeguate distanze di avvicinamento o l'uso di dispositivi di protezione adeguati (guanti e maniche di gomma) può provocare lesioni gravi o mortali. Le cadute sono anche fonte di gravi incidenti e possono verificarsi durante i lavori di manutenzione sulle linee aeree e durante il lavoro da pali o autocarrate.

Il sistema di distribuzione collega il sistema di trasmissione all'apparecchiatura del cliente. La sottostazione di distribuzione riduce la tensione elettrica trasmessa a 2,400–19,920 volt. Un trasformatore di distribuzione riduce ulteriormente la tensione. Anche i pericoli legati ai lavori di distribuzione sono di natura elettrica. Tuttavia, quando si ha a che fare con un sistema di distribuzione interrato, esiste il rischio aggiuntivo di lavorare in ambienti chiusi (pozzetti e volte).

Le sottostazioni di trasmissione e distribuzione sono installazioni in cui la tensione, la fase o altre caratteristiche dell'energia elettrica vengono modificate come parte del processo di distribuzione finale. Le scariche elettriche rappresentano il principale pericolo per la sicurezza nelle sottostazioni. Tali incidenti sono generalmente causati dal mancato mantenimento di adeguate distanze di avvicinamento ad apparecchiature elettriche sotto tensione e/o dal mancato utilizzo di adeguati dispositivi di protezione individuale, inclusi guanti e maniche isolanti in gomma.

Rischi per la sicurezza di generazione, trasmissione e distribuzione

L'Electric Power Generation, Transmission and Distribution Standard, noto anche come Electric Maintenance Standard Codified at 29 CFR 1910.269, è stato promulgato dall'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) degli Stati Uniti il ​​31 gennaio 1994. Lo Standard copre tutti i lavoratori delle utenze elettriche coinvolti in il funzionamento e la manutenzione delle apparecchiature di generazione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica e delle apparecchiature associate. Inoltre, sono coperti dalle disposizioni della 1910.269 anche i lavoratori a contratto, i tagliatori di alberi a contratto e i produttori indipendenti di energia elettrica. Altri paesi e regioni hanno normative simili.

I pericoli che sono affrontati direttamente dallo standard OSHA sono quelli di natura elettrica che causerebbero elettrocuzione e lesioni derivanti da scosse elettriche. Le conseguenze del contatto involontario con l'elettricità ad alta tensione sono spesso morte o lesioni gravi come ustioni di secondo e terzo grado, amputazione di arti, danni agli organi interni e danni neurologici.

Lo standard affronta anche i decessi e le lesioni associati ad altri quattro tipi di incidenti: colpiti o colpiti; cadute da scale, impalcature, pali o altre altezze; intrappolati o in mezzo a causa dell'attivazione accidentale di macchinari durante i lavori di manutenzione ordinaria; e il contatto con temperature estreme che possono verificarsi quando il vapore ad alta pressione viene rilasciato inavvertitamente durante i lavori di manutenzione sulle caldaie. L'Eastern Research Group (ERG), che ha preparato l'Economic Impact Study per la proposta di regolamento OSHA, ha riferito che “ci sono stati più incidenti associati alle linee di trasmissione e distribuzione che a sottostazioni o impianti di generazione di energia”. ERG ha riferito che nella categoria delle linee di trasmissione e distribuzione, i lavoratori di linea, gli apprendisti e i capi linea di lavoro subiscono gli infortuni con perdita di tempo più mortali e gravi. All'interno della categoria delle sottostazioni e della generazione di energia, gli elettricisti delle sottostazioni e i meccanici di utilità generale subiscono il maggior numero di incidenti.

Riduzione degli incidenti

L'OSHA ha stimato che negli Stati Uniti si verificano in media 12,976 giorni di lavoro persi ogni anno ai dipendenti della produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Riferiscono inoltre che ogni anno si verificano 86 decessi a questi lavoratori. L'OSHA stima che 1,633 giornate lavorative perse e 61 decessi possono essere prevenuti ogni anno rispettando le disposizioni di questo standard e degli altri standard a cui si fa riferimento nella norma finale. L'OSHA suddivide la riduzione delle giornate di lavoro perse e degli incidenti mortali in due categorie. Il beneficio maggiore dovrebbe essere ottenuto nelle utenze elettriche, che rappresentano circa l'80% degli incidenti mortali. Gli appaltatori di servizi pubblici, compresi gli appaltatori elettrici e i tagliatori di alberi, e gli stabilimenti non di servizio rappresentano il restante 20%. L'OSHA prevede inoltre che la maggiore riduzione degli infortuni con giornate lavorative perse sarà sperimentata dalle società elettriche. La seconda categoria di riduzione riguarda il riferimento agli standard esistenti all'interno della 1910.269. Ad esempio, OSHA si aspetta che il datore di lavoro fornisca servizi medici e pronto soccorso come specificato in 1910.151.

Le operazioni di scavo devono essere conformi al capitolo P del 1926; i dispositivi di protezione individuale devono soddisfare i requisiti del capitolo I del 1910; l'attrezzatura personale anticaduta deve soddisfare i requisiti del capitolo E della parte 1926; e le scale devono essere conformi alla sottoparte D del 1910. Questi sono alcuni esempi dei molti altri standard OSHA a cui si fa riferimento nello standard per la generazione, la trasmissione e la distribuzione di energia elettrica. L'OSHA ritiene che questi riferimenti favoriranno un maggiore riconoscimento dei vari standard di sicurezza applicabili e, insieme alla formazione dei dipendenti e all'enfasi sul riconoscimento dei pericoli attraverso briefing sul lavoro, ogni anno verranno evitati altri 2 decessi e 1,310 infortuni con giorni di lavoro persi.

Disposizioni generali

Lo standard per la generazione, la trasmissione e la distribuzione di energia elettrica fornisce un approccio completo per il controllo dei rischi riscontrati nel settore dei servizi elettrici. Questo è considerato uno standard basato sulle prestazioni, in cui il datore di lavoro ha l'opportunità di implementare programmi alternativi a condizione che possa dimostrare che forniscono un livello di sicurezza equivalente a quello specificato nello standard. Le disposizioni generali dello standard includono: requisiti di formazione, procedure di controllo dell'energia pericolosa (lockout/tagout) per la generazione, trasmissione e distribuzione di energia; procedure di accesso a spazi chiusi e procedure per lavorare in sicurezza in installazioni sotterranee; requisiti per lavorare su o vicino a parti sotto tensione esposte; requisiti per lavorare su linee aeree; requisiti di messa a terra; potatura dell'albero di sgombero della linea; procedure per lavorare nelle sottostazioni; e requisiti per strumenti di linea sotto tensione, utensili elettrici manuali e portatili, scale e dispositivi di protezione individuale.

Lo standard è completo e affronta tutti gli aspetti del funzionamento e della manutenzione delle apparecchiature di generazione, trasmissione e distribuzione di energia.

Disposizioni significative

Alcune delle disposizioni più significative dello Standard includono i requisiti per i dipendenti di avere una formazione sugli aiuti di emergenza, briefing sul lavoro e formazione sulle pratiche di lavoro relative alla sicurezza, sulle procedure di sicurezza e sulle procedure di emergenza, inclusi i soccorsi da tombini e pali. Esistono anche requisiti di abbigliamento specifici per lavorare su apparecchiature sotto tensione e requisiti per l'ingresso in strutture sotterranee, nonché il controllo di fonti di energia pericolose. Un altro elemento significativo dello standard richiede ai datori di lavoro di certificare che i dipendenti sono stati adeguatamente formati e possono dimostrare competenza nelle pratiche di lavoro specificate nello standard. Alcuni di questi elementi sono discussi più dettagliatamente di seguito.

L'OSHA richiede che i dipendenti che eseguono lavori su o associati a linee esposte o apparecchiature alimentate a 50 volt o più siano addestrati al primo soccorso e alla rianimazione cardiopolmonare (RCP). Per il lavoro sul campo che coinvolge due o più dipendenti in un luogo di lavoro, devono essere formati almeno due dipendenti. Per luoghi di lavoro fissi come una centrale elettrica, è necessario formare un numero sufficiente di dipendenti per garantire che un dipendente esposto a scosse elettriche possa essere raggiunto entro 4 minuti.

L'impiegato principale in un gruppo di lavoro deve condurre un briefing di lavoro con i dipendenti coinvolti nel lavoro prima che inizino ogni lavoro. Il briefing deve coprire i rischi associati al lavoro, le procedure di lavoro coinvolte, le precauzioni speciali, i controlli delle fonti di energia e i dispositivi di protezione individuale. Per lavori ripetitivi e simili deve esserci un briefing di lavoro prima dell'inizio del primo lavoro di ogni giorno o turno. Quando si verificano cambiamenti significativi, deve essere condotto un altro briefing. La revisione del compito da svolgere richiede una pianificazione del lavoro e la pianificazione del lavoro aiuta a ridurre gli incidenti.

OSHA ha anche richiesto che il datore di lavoro certifichi che ogni dipendente ha ricevuto la formazione richiesta per essere qualificato e competente. La certificazione deve essere rilasciata quando il dipendente dimostra competenza nelle pratiche di lavoro e deve essere mantenuta per tutta la durata del rapporto di lavoro del dipendente. La formazione da sola è inadeguata. La competenza deve essere dimostrata, generalmente testando la conoscenza e la comprensione di un dipendente dell'argomento in questione. Ciò contribuirà a garantire che solo lavoratori qualificati lavorino su apparecchiature sotto tensione.

Esistono requisiti di abbigliamento per i lavoratori esposti ai rischi di fiamme o archi elettrici. La sezione richiede che il datore di lavoro assicuri che ogni dipendente esposto ai pericoli di fiamme o archi elettrici non indossi indumenti che, se esposti a fiamme o archi elettrici, potrebbero aumentare l'entità della lesione che verrebbe subita dal dipendente. Gli indumenti realizzati in acetato, nylon, poliestere o rayon, da soli o misti, sono vietati a meno che il datore di lavoro non possa dimostrare che il tessuto è stato trattato per resistere alle condizioni che potrebbero verificarsi. I dipendenti possono scegliere tra cotone, lana o indumenti ignifughi, ma il datore di lavoro deve determinare, in base all'esposizione, se una fibra naturale come il cotone o la lana è o meno accettabile. Il cotone o la lana potrebbero incendiarsi in determinate circostanze. Sebbene questa sezione dello standard abbia causato molte polemiche in tutto il settore, vietare l'uso di materiali sintetici è un passo significativo verso la riduzione degli infortuni ai lavoratori elettrici.

 

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Domenica, Marzo 13 2011 19: 26

Pericoli

L'OSHA nel suo preambolo all'Electric Power Generation, Transmission and Distribution Standard (29 CFR Part 1910.269) afferma che "i tassi complessivi di incidenza degli incidenti per l'industria dei servizi elettrici (ovvero, l'industria dei servizi elettrici, SIC-491) sono leggermente inferiori ai corrispondenti tariffe per il settore privato nel suo insieme” e che “ad eccezione dei rischi elettrici e di caduta, i dipendenti delle aziende elettriche affrontano pericoli simili per natura e grado a quelli incontrati in molti altri settori” (OSHA 1994). Il preambolo prosegue citando File del Bureau of Labor Statistics (BLS) degli Stati Uniti che identificano le principali fonti di lesioni per i servizi elettrici:

  • cadute
  • sforzo eccessivo
  • essere "colpiti da o contro un oggetto", causando distorsioni e stiramenti, tagli, lacerazioni e contusioni/contusioni.

 

Il preambolo rileva specificamente che le scosse elettriche non costituiscono una categoria di lesioni gravi (o frequentemente riportate). Tuttavia, i file del lavoro, dell'industria e dell'OSHA rivelano che gli incidenti elettrici sono il tipo più frequente di lesioni mortali o gravi nel settore dei servizi elettrici, seguiti da incidenti automobilistici, cadute e "schiacciamenti".

Molti altri pericoli affrontano i lavoratori delle utenze elettriche nell'esecuzione delle varie attività richieste dai datori di lavoro. Gli autori dei singoli articoli in questo capitolo annotano molti di questi in dettaglio; qui menzionerò semplicemente alcune delle esposizioni pericolose.

Le lesioni muscoloscheletriche sono le lesioni più comuni che si verificano in questa forza lavoro fisicamente attiva e includono:

  • vibrazione delle dita bianche dovuta all'uso del martello pneumatico
  • colpo di frusta dovuto a incidenti automobilistici
  • distorsione lombare
  • lesioni alla testa
  • traumi del piede e della caviglia
  • menisco mediale lacerato.

 

Gli elettricisti possono lavorare in un'ampia varietà di ambienti: si arrampicano in cima alle torri di trasmissione rurali e collegano i cavi nei tombini sotto le trafficate strade cittadine; d'estate soffocano ai piani alti delle centrali elettriche e rabbrividiscono mentre riparano le linee di distribuzione aeree abbattute da una bufera di neve. Le forze fisiche che affrontano i lavoratori sono enormi. Una centrale elettrica, ad esempio, spinge il vapore a una pressione tale che un tubo rotto può provocare scottature e soffocamento. I pericoli fisici negli impianti oltre al calore includono il rumore, i campi elettromagnetici (EMF), le radiazioni ionizzanti negli impianti nucleari e l'asfissia in spazi ristretti. L'esposizione all'amianto è stata una delle principali fonti di morbilità e contenzioso e vengono sollevate preoccupazioni su altri materiali isolanti. Sostanze chimiche come sostanze caustiche, corrosive e solventi sono ampiamente utilizzate. Gli impianti impiegano anche lavoratori in lavori specializzati come i vigili del fuoco o le immersioni subacquee (per ispezionare i sistemi di presa e scarico dell'acqua), che sono esposti ai pericoli unici intrinseci a tali compiti.

Mentre le moderne centrali nucleari hanno ridotto l'esposizione alle radiazioni dei lavoratori durante i normali periodi di funzionamento, un'esposizione sostanziale può verificarsi durante le interruzioni di manutenzione e rifornimento. Sono necessarie eccellenti capacità di monitoraggio delle radiazioni per proteggere adeguatamente i lavoratori che entrano nelle aree soggette a radiazioni durante questi periodi. Il fatto che molti lavoratori a contratto possano entrare in una centrale nucleare durante una chiusura e poi passare a un altro impianto, crea la necessità di uno stretto coordinamento tra le autorità di regolamentazione e di settore nel monitorare l'esposizione annuale totale per un singolo lavoratore.

I sistemi di trasmissione e distribuzione condividono alcuni dei rischi della centrale elettrica, ma sono anche caratterizzati da esposizioni lavorative uniche. Le enormi tensioni e correnti intrinseche al sistema predispongono a scosse elettriche mortali e gravi ustioni quando i lavoratori ignorano le procedure di sicurezza o sono protetti in modo inadeguato. Quando i trasformatori si surriscaldano, possono prendere fuoco ed esplodere, rilasciando olio ed eventualmente PCB e i loro prodotti di decomposizione. Le sottostazioni elettriche condividono con le centrali elettriche il potenziale di esposizione all'isolamento, ai campi elettromagnetici e ai rischi in spazi ristretti. Nel sistema di distribuzione, il taglio, la combustione e la giunzione di cavi elettrici espongono i lavoratori al piombo e ad altri metalli sia come polveri che come fumi. Anche le strutture interrate che sostengono il sistema devono essere considerate potenziali pericoli in spazi confinati. Il pentaclofenolo, un pesticida utilizzato per preservare i pali di servizio in legno, è un'esposizione in qualche modo unica nel sistema di distribuzione.

Infine, lettori di contatori e lavoratori all'aperto possono essere esposti alla violenza di strada; gli incidenti mortali nel corso di tentativi di rapina non sono sconosciuti a questa forza lavoro.

 

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Domenica, Marzo 13 2011 19: 30

Problemi ambientali e di salute pubblica

Tutte le attività umane hanno un impatto ambientale. L'entità e le conseguenze di ciascun impatto variano e sono state create leggi ambientali per regolamentare e ridurre al minimo tali impatti.

La produzione di energia elettrica presenta diversi importanti rischi ambientali potenziali e reali, tra cui le emissioni nell'aria e la contaminazione dell'acqua e del suolo (tabella 1). Gli impianti a combustibili fossili sono stati una preoccupazione particolare a causa delle loro emissioni nell'atmosfera di ossidi di azoto (vedi "Ozono" di seguito), ossidi di zolfo e la questione delle "piogge acide", anidride carbonica (vedi "Cambiamento climatico globale" di seguito) e particolato, che recentemente sono stati implicati come contributori ai problemi respiratori.

Tabella 1. Principali rischi ambientali potenziali della generazione di energia

Tipo di pianta

Aria

Acqua*

Suolo

Combustibile fossile

NO2

PCB

Cenere

 

SO2

solventi

Amianto

 

particolato

Metalli

PCB

 

CO

Olio

solventi

 

CO2

Acidi/basi

Metalli

 

Composti organici volatili

idrocarburi

Olio

     

Acidi/basi

     

idrocarburi

Nucleare

Come sopra più emissione radioattiva

   

Hydro

Principalmente percolato dai suoli all'acqua dietro le dighe

Disturbo dell'habitat della fauna selvatica

   

* Dovrebbe includere tali effetti "locali" come l'aumento della temperatura del corpo idrico che riceve gli scarichi delle piante e la riduzione della popolazione ittica a causa degli effetti meccanici dei sistemi di aspirazione dell'acqua di alimentazione.

 

Le preoccupazioni per le centrali nucleari riguardavano lo stoccaggio a lungo termine delle scorie nucleari e la possibilità di incidenti catastrofici che comportassero il rilascio di contaminanti radioattivi nell'aria. L'incidente del 1986 a Chernobyl, in Ucraina, è un classico esempio di ciò che può accadere quando vengono prese precauzioni inadeguate con le centrali nucleari.

Con le centrali idroelettriche, le preoccupazioni principali sono state la lisciviazione dei metalli e il disturbo degli habitat della fauna selvatica sia acquatica che terrestre. Questo è discusso nell'articolo "Produzione di energia idroelettrica" ​​in questo capitolo.

Campi elettromagnetici

Gli sforzi di ricerca sui campi elettromagnetici (EMF) in tutto il mondo sono aumentati da quando lo studio di Wertheimer e Leeper è stato pubblicato nel 1979. Quello studio ha suggerito un'associazione tra cancro infantile e cavi elettrici situati vicino alle case. Gli studi successivi a quella pubblicazione sono stati inconcludenti e non hanno confermato la causalità. In effetti, questi studi successivi hanno indicato aree in cui sono necessarie una maggiore comprensione e dati migliori per poter iniziare a trarre conclusioni ragionevoli da questi studi epidemiologici. Alcune delle difficoltà di eseguire un buon studio epidemiologico sono legate ai problemi di valutazione (ad esempio, la misurazione dell'esposizione, la caratterizzazione della sorgente ei livelli dei campi magnetici nelle residenze). Anche se lo studio più recente pubblicato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche dell'Accademia Nazionale delle Scienze (1996) ha stabilito che non c'erano prove sufficienti per considerare i campi elettrici e magnetici pericolosi per la salute umana, la questione rimarrà probabilmente nell'occhio del pubblico fino al l'ansia diffusa è alleviata da studi e ricerche futuri che non mostrano alcun effetto.

Cambiamento climatico globale

Negli ultimi anni è aumentata la consapevolezza pubblica riguardo all'impatto che gli esseri umani stanno avendo sul clima globale. Si ritiene che circa la metà di tutte le emissioni di gas serra derivanti dall'attività umana sia costituita da anidride carbonica (CO2). Molte ricerche su questo tema a livello nazionale e internazionale sono state e continuano a essere fatte. Poiché le operazioni di utilità contribuiscono in modo significativo al rilascio di CO2 all'atmosfera, qualsiasi normativa per il controllo della CO2 ha il potenziale per avere un impatto serio sul settore della generazione di energia. La Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, il Piano d'azione sui cambiamenti climatici degli Stati Uniti e l'Energy Policy Act del 1992 hanno creato forti forze trainanti per l'industria energetica per comprendere come potrebbe dover rispondere alla legislazione futura.

Attualmente, alcuni esempi delle aree di studio in corso sono: la modellazione delle emissioni, la determinazione degli effetti del cambiamento climatico, la determinazione dei costi associati a qualsiasi piano di gestione del cambiamento climatico, i benefici che gli esseri umani potrebbero trarre dalla riduzione delle emissioni di gas serra e la previsione del cambiamento climatico .

Uno dei principali motivi di preoccupazione per il cambiamento climatico sono i possibili impatti negativi sui sistemi ecologici. Si ritiene che i sistemi non gestiti siano i più sensibili e abbiano la più alta probabilità di impatto significativo su scala globale.

Inquinanti atmosferici pericolosi

L'EPA (Environmental Protection Administration) degli Stati Uniti ha inviato al Congresso degli Stati Uniti un rapporto provvisorio sugli inquinanti atmosferici pericolosi per le utenze, che era stato richiesto dagli emendamenti del Clean Air Act del 1990. L'EPA doveva analizzare i rischi derivanti dagli impianti di generazione elettrica a vapore alimentati a combustibili fossili. L'EPA ha concluso che queste emissioni non costituiscono un pericolo per la salute pubblica. Il rapporto ha ritardato le conclusioni sul mercurio in attesa di ulteriori studi. Uno studio completo dell'Electric Power Research Institute (EPRI) sulle centrali elettriche a combustibili fossili indica che più del 99.5% delle centrali elettriche a combustibili fossili non produce rischi di cancro al di sopra della soglia di 1 su 1 milione (Lamarre 1995). Ciò si confronta con il rischio dovuto a tutte le fonti di emissione, che è stato segnalato fino a 2,700 casi all'anno.

Ozono

La riduzione dei livelli di ozono nell'aria è una preoccupazione importante in molti paesi. Ossidi di azoto (nx) e composti organici volatili (COV) producono ozono. Perché le centrali elettriche a combustibili fossili contribuiscono in gran parte al totale mondiale di NOx emissioni, possono aspettarsi misure di controllo più severe man mano che i paesi inaspriscono gli standard ambientali. Ciò continuerà fino a quando gli input per i modelli di griglia fotochimica utilizzati per modellare il trasporto dell'ozono troposferico non saranno definiti in modo più accurato.

 

Bonifica del sito

Le utility devono fare i conti con i potenziali costi di bonifica del sito dell'impianto a gas manifatturiero (MGP). I siti sono stati originariamente creati attraverso la produzione di gas da carbone, coke o petrolio, che ha comportato lo smaltimento in loco di catrame di carbone e altri sottoprodotti in grandi lagune o stagni, o l'utilizzo di siti esterni per lo smaltimento a terra. I siti di smaltimento di questa natura possono potenzialmente contaminare le acque sotterranee e il suolo. Determinare l'entità della contaminazione delle acque sotterranee e del suolo in questi siti e i mezzi per migliorarla in modo conveniente manterrà questo problema irrisolto per qualche tempo.

 

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