Vetyrekombinaattori

Vetyrekombinaattori on laite, joka poistaa vetyä ydinvoimalan suojarakennuksesta onnettomuuden aikana. Sen tarkoituksena on estää vetyräjähdyksiä. Laitteesta käytetään lyhennettä PAR (Passive Autocatalytic Recombiner). Rekombinaattori käynnistyy itsestään ja toimii passiivisesti, eli se ei tarvitse sähköä.[1]

Vetyrekombinaattori

Ydinonnettomuudessa voi syntyä vetyä, jos reaktorin polttoaine pääsee ylikuumenemaan, jolloin zirkoniumista tehdyt polttoainesauvojen suojakuoret reagoivat kemiallisesti vesihöyryn kanssa. Jos vetyä vapautuu reaktorista suojarakennukseen, se voi sekoittua ilman kanssa ja muodostaa palavan tai jopa räjähtävän seoksen. Vetyräjähdys voisi rikkoa suojarakennuksen, jolloin radioaktiivisia aineita pääsisi ympäristöön. Vetyrekombinaattoreilla pyritään poistamaan vetyä ja siten estämään sen räjähtäminen.[2]

Vetyrekombinaattorin sisällä on levyjä tai pellettejä, jotka on pinnoitettu platina- tai palladiumkatalyytillä. Katalyytin pinnalla vety- ja happimolekyylit reagoivat keskenään jo matalassa lämpötilassa ja matalassa vetypitoisuudessa. Reaktiotuotteena syntyy vesihöyryä. Reaktio käynnistyy itsestään, kun vetypitoisuus nousee 1–2 prosenttiin. Vedyn palamiseen ilmassa tarvitaan vähintään neljän prosentin vetypitoisuus ja räjähdykseen vielä korkeampi. Rekombinaattori pystyy siis poistamaan vetyä suojarakennuksesta ennen kuin se saavuttaa palavan pitoisuuden.[1]

Vetyrekombinaattori on laatikko, joka on auki alhaalta ja ylhäältä. Katalyytti on sijoitettu laatikon alaosaan. Vedyn ja hapen reaktiossa katalyytin pinnalla syntyy lämpöä, ja lämpötila rekombinaattorin sisällä nousee satoihin asteisiin. Kuuma höyry on kevyempää kuin suojarakennuksen ilma, joten rekombinaattorin sisään syntyy noste, samaan tapaan kuin savupiipussa. Tämä aiheuttaa voimakkaan ilmavirran rekombinaattorin läpi ja siten syöttää suojarakennuksessa olevaa vetyä ja happea laitteeseen.[1]

Vakavassa reaktorionnettomuudessa voi syntyä useita satoja kiloja vetyä muutaman tunnin aikana [1]. Esimerkiksi Framatomen (entinen Areva) tehokkain rekombinaattorimalli poistaa reilut viisi kiloa vetyä tunnissa, kun vetypitoisuus on neljä prosenttia [3]. Rekombinaattoreita tarvitaan siis monta. Loviisan ydinvoimalan suojarakennuksessa on 154 rekombinaattoria, jotka asennettiin vuonna 2003. Olkiluoto 3:n suojarakennuksessa on noin 50 rekombinaattoria.[4] Myös Hanhikiven suojarakennukseen tulee rekombinaattoreita [5]. Olkiluoto 1 ja 2 suojarakennuksissa ei tarvita rekombinaattoreita, koska niissä vetypalot on estetty typpi-inertoinnilla [4]. Se tarkoittaa, että suojarakennus on täytetty typellä. Koska siellä ei ole happea (muuten kuin huoltoseisokin aikana), vety ei voi palaa. Fukushiman suojarakennuksessa oli samanlainen typpi-inertointi, mutta siellä vetyä pääsi vuotamaan suojarakennuksesta ulos reaktorirakennukseen, jossa se sekoittui ilman kanssa ja räjähti [6].

Tunnettuja vetyrekombinaattoreiden valmistajia ovat Framatome (entinen Areva) [3], SNC-Lavalin (entinen Atomic Energy of Canada Ltd, AECL) [7] sekä saksalainen Siempelkamp-NIS [8].