การได้มาซึ่งความปลอดภัยในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์

การได้มาซึ่งความปลอดภัยในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์นั้น จะใช้หลักการ “การป้องกันเชิงลึก” โดยจะมีหลักการและระบบความปลอดภัยหลายๆ ระบบทำงานร่วมกัน เพื่อเพิ่มความมั่นใจเรื่องความปลอดภัยในการใช้งานเตาปฏิกรณ์

ระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ประกอบด้วยเกราะป้องกันทางกายภาพหลายชั้น ช่วยป้องกันการรั่วไหลของกัมมันตภาพรังสีจากแกนปฏิกรณ์สู่สิ่งแวดล้อมภายนอก โดยระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ จะมีการออกแบบให้มีระบบสำรอง และออกแบบให้มีการลดความผิดพลาดจากการปฏิบัติงาน โดยระบบความปลอดภัยทั้งหมดนี้ สามารถคิดเป็นมูลค่าถึงหนึ่งในสี่ของราคาลงทุนของโรงไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์โดยทั่วไป มีการออกแบบเพื่อป้องกันการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีในลักษณะต่างๆ เช่น เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ถูกทำให้อยู่ในรูปของเม็ดเซรามิคสามารถทนต่อการกัดกร่อน โดยสารกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นจะถูกกักอยู่ในเม็ดเชื้อเพลิงไม่สามารถรั่วไหลออกสู่ภายนอกได้ หลังจากนั้นเม็ดเชื้อเพลิงจะถูกบรรจุลงในท่อโลหะผสมเซอร์โคเนียม และทำการปิดผนึกหัวและท้ายท่อ เรียกว่าแท่งเชื้อเพลิง ซึ่งจะถูกบรรจุไว้ในถังความดันขนาดใหญ่ที่หนาถึง 30 เซนติเมตร และทั้งหมดจะถูกติดตั้งอยู่ภายในอาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำจากคอนกรีตอัดแรงมีความหนาอย่างน้อย 1 เมตร

ในความเป็นจริงระบบความปลอดภัยของเตาปฏิกรณ์มีอยู่โดยธรรมชาติอยู่แล้ว ด้วยสัมประสิทธิ์ทางอุณหภูมิและสัมประสิทธิ์ทางไอน้ำที่มีค่าเป็นลบของเตาปฏิกรณ์ กล่าวคือหากเตาปฏิกรณ์ทำงานในระดับสูงกว่าที่ต้องการ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของเตาปฏิกรณ์ จะทำให้การเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ภายในเตาปฏิกรณ์ลดลง (มีการใช้หลักการนี้ในออกแบบการควบคุมกำลังของเตาปฏิกรณ์รุ่นใหม่ๆ) และนอกจากนี้เตาปฏิกรณ์ที่ทำงานในระดับสูงกว่าที่ต้องการ จะทำให้มีไอน้ำเกิดขึ้นภายในแกนปฏิกรณ์มากขึ้น ซึ่งเป็นการลดประสิทธิภาพในการหน่วงนิวตรอน ทำให้นิวตรอนที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ในแกนปฏิกรณ์ลดลงโดย อัตโนมัติ

การหยุดการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นหลังจากแท่งควบคุมถูกสอดเข้าไปในแกนปฏิกรณ์เพื่อจับนิวตรอน หยุดการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ ระบบระบายความร้อนเตาปฏิกรณ์จะทำงาน เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์ (เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นต่อเตาปฏิกรณ์) และอุณหภูมิภายในอาคารคลุมปฏิกรณ์

ในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ จะใช้ระบบความปลอดภัยทั้งแบบแอคทีพ ที่ต้องการพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานกลในการทำงาน หรือในบางระบบก็จะใช้ระบบการทำงานแบบแพสซีพ ที่ไม่ได้ต้องการแหล่งพลังงานภายนอก เช่น วาล์วระบายแรงดัน และทั้งสองระบบก็ยังต้องการระบบสำรอง เพื่อให้สามารถมั่นใจได้ในความปลอดภัย ซึ่งในการออกแบบระบบความปลอดภัยให้ทำงานแบบแพสซีพ โดยใช้หลักการต่างๆ เช่น การนำความร้อน แรงโน้มถ่วง ความต้านทานต่ออุณหภูมิที่สูง หรืออื่นๆ โดยไม่พึ่งเครื่องมือทางวิศวกรรมที่สลับซับซ้อนนั้น ซึ่งเตาปฏิกรณ์โดยทั่วไปจะมีการใช้หลักการเหล่านี้อยู่แล้ว เช่น การที่ออกแบบให้สัมประสิทธิ์ทางอุณหภูมิของตัวเตาปฏิกรณ์มีค่าเป็นลบ ดังที่กล่าวไปข้างต้น แต่ในการออกแบบเตาปฏิกรณ์รุ่นใหม่ๆ ได้มีการใช้ระบบแพสซีพในระบบระบายความร้อนเตาปฏิกรณ์ และระบบอื่นๆ แทนระบบแอคทีพอีกด้วย