A mérnöki biztonság nem a véletlenen múlik. Az ipari berendezések, különösen az atomerőművek szívében működő nyomástartó edények, mint például a reaktortartály, olyan hatalmas terhelések alatt állnak, hogy egy apró, láthatatlan repedés is végzetes következményekkel járhat. A primer körben uralkodó átlagosan 163 bar nyomás olyan, mint ha a tengerben 1630 méter mélyre merülnénk. Ezt a mélységet úgy lehet talán érzékeltetni, hogy a mai modern tengeralattjárók átlagos merülési mélysége ennek csak alig harmada/negyede, 400–600 méter. Ekkora terhelések szerkezetre gyakorolt hatásainak értékeléséhez a szilárdsági számítások – azon belül is a törésmechanikai elemzések – megkerülhetetlenek a nukleáris biztonság tekintetében. A törésmechanikai elemzések az apró szerkezeti inhomogenitások, repedések berendezésre gyakorolt hatásával foglalkozó tudományterület.

A törésmechanikai számítások célja, hogy választ adjanak arra a kérdésre, hogy a tartály anyagában meglévő repedések vagy hibák vajon tovább terjedhetnek-e, és ezáltal váratlan, katasztrofális szerkezeti meghibásodáshoz vezethetnek-e. Fontos rögzíteni, hogy semmilyen berendezésnek sem teljesen tökéletes az anyaga, hegesztése, apróbb szerkezeti hiányosságok, repedések mindig találhatók bennük. Egy hirtelen bekövetkező instabilrepedés-növekedés, törés egyenlő lehet egy teljes rendszerleállással – vagy ami még rosszabb, súlyos balesettel. 

De a számítás csak akkor ér valamit, ha valós, pontos és hiteles adatokon alapul. Ha bármelyik adat – legyen az a repedés mérete, az anyag viselkedése hőhatásra vagy az üzemi környezet jellemzői – pontatlan, akkor a számítás eredménye hamis biztonságérzetet kelthet.  

Nézzük csak meg az alábbi ábrát! A grafikon azt mutatja meg, hogy a gőzfejlesztő tápvíz csonkján feltételezett repedés milyen hőmérsékleti tartományban válik kritikussá. És mit látunk a lenti ábrán, a jobb oldali grafikonon? Ha a hőmérséklet 80 °C alá esik, a függőleges tengelyen jelölt feszültség intenzitási tényező („stress intensity factor”) a megengedhetőnél nagyobb értéket vesz fel, a berendezés hirtelen, előrejelzés nélküli tönkremenetele is bekövetkezhet. 

A gőzfejlesztő szilárdsági számításaihoz használt 3D modell és a gőzfejlesztő tápvíz csonkjánál feltételezett repedés biztonsági diagramja

Ez nem csupán egy bizonytalan jóslat, ez egy valós kockázat, amit nem lehet figyelmen kívül hagyni. Ezért van az, hogy az atomerőművekben a berendezéseket nemcsak a gyártás során, hanem az üzemelés teljes időtartama alatt folyamatosan vizsgálni, monitorozni kell az üzemeltetési paramétereket, mint például hűtőközeg nyomása, hőmérséklete, illetve ellenőrizni kell a berendezések állapotát is, például az anyagvizsgálatokkal kimutatható repedések állapotát és terjedési ütemét.  

Nukleáris Osztály