Стан наукової проблеми щодо дослідження характеристик продуктів взаємодії розплаву ядерного палива з бетоном

К. О. Сущенко, А. В. Носовський

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Кірова, 36а, Чорнобиль, 07270, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.23.2.4

Анотація

Представлено огляд результатів модельних та експериментальних досліджень, присвячених вивченню продуктів взаємодії ядерного палива з конструкційними матеріалами ядерних енергетичних установок. Виділено результати досліджень, найважливіших для забезпечення ядерної безпеки скупчень продуктів взаємодії розплаву ядерного палива з бетоном (ВРБ). Визначено основні проблеми, пов’язані з отриманням даних щодо складу та структури продуктів ВРБ, що утворились на реальних об’єктах протікання важкої запроєктної аварії. Наводяться результати досліджень основних параметрів в умовах відсутності доступу до продуктів ВРБ, локалізовних у зоні проплавлення опорної плити колодязя шахти реактора 4-го енергоблока Чорнобильської АЕС. Актуальність модельних досліджень продуктів ВРБ полягає в необхідності уточнення параметрів фізичної моделі ядерно-небезпечного скупчення (ЯНС) паливовмісних матеріалів для оцінки ймовірності виникнення ефекту «зворотної» критичності в умовах постійного зростання нейтронної активності в підреакторному приміщенні 305/2 після встановлення нового безпечного конфайнмента і припинення доступу води атмосферних опадів в зону локалізації ЯНС.

Ключові слова: паливовмісні матеріали, коріум, параметри критичності, ядерна безпека, об’єкт «Укриття»

Список використаної літератури

1. Akers D. W. Examination of relocated fuel debris adjacent to the lower head of the TMI-2 reactor vessel / D. W. Akers, S. M. Jensen, B. K. Schuetz // Washington, DC : Nuclear Regulatory Commission. — 1994. — doi.org/10.2172/10140801.

2. Артамонов Н. В. Изменение размножающих свойств реактора типа ВВЭР-1000 при прохождении запроєктной аварии с расплавлением активной зоны / Н. В. Артамонов, А. С. Сидоров // ВАНТ (Серия «Обеспечение безопасности АЭС»). — 2012. — № 31. — С. 102–111.

3. Bilodid I. Analysis of fuel criticality during severe accidents / I. Bilodid, J. Duspiva //Nuclear and Radiation Safety. — 2015. — № 4 (68). — С. 3–8.

4. Sehgal В. R. Accomplishments and challenges of the severe accident research / В. R. Sehgal // Nuclear Engineering and Design. — 2001. — № 210. — Р. 79–94.

5. Казачков И. В. Современное состояние и некоторые проблемы моделирования тяжелых аварий на зарубежных АЭС / И. В. Казачков // Ядерная и радиационная безопасность. — 2003. — № 1. — С. 25–34.

6. Казачков И. В. Проблема охлаждения расплава кориума в контейнменте в пассивных системах защиты от тяжелых аварий. Часть 1 / И. В. Казачков // Ядерная и радиационная безопасность. — 2009. — № 1. — С. 34–41.

7. Бешта С. В. Высокотемпературные процессы с расплавами кориума в проблеме безопасности АЭС с ВВЭР: дис. … д-ра техн. наук: 05.14.03 / С. В. Бешта. — СанктПетербург, 2004. — 462 с.

8. Безлепкин В. В. Разработка проблемно-ориентированных подходов к обеспечению безопасности новых проєктов АЭС С ВВЭР: дис. … д-ра техн. наук: 05.14.03 / В. В. Безлепкин. — Санкт-Петербург, 2003. — 381 с.

9. Сидоров А. С. Локализация и охлаждение кориума в запроєктной аварии водо-водяного энергетического реактора при разрушении активной зоны: дис. … канд. техн. наук: 05.14.03 / А. С Сидоров. — Москва, 2004. — 160 с.

10. Чинь Кыонг. Разработка методики расчета теплообмена в задаче локализации расплава активной зоны ВВЭР в подреакторной ловушке при тяжелой аварии на АЭС: дис. … канд. техн. наук: 05.14.03 / Чинь Кыонг. — Москва, 2001. — 148 с.

11. Артамонов Н. В. Обоснование ядерной безопасности устройства локализации расплава для АЭС с реакторами типа ВВЭР / Н. В. Артамонов, А. С. Сидоров // Ядерная энергетика. — 2012. — № 3. — С. 23–31.

12. Жданов В. С. Взаимодействие расплава активной зоны с материалами реакторной установки в проблеме тяжелой аварии ВВЭР: дис. … канд. техн. наук: 05.14.03 / В. С. Жданов. — Санкт-Петербург, 2008. — 162 с.

13. Assessment and development of molten corium concrete interaction models for the integral code ASTEC / C. Spengler, H. Allelein, M. Cranga [et al.]. // Forum
Eurosafe Bruxelles (BELGIQUE) (November 7–8, 2005). — 2005. — P. 169–189.

14. The COMET-L3 experiment on long-term melt–concrete interaction and cooling by surface flooding [Електронний ресурс] / A. Miassoedov, H. Alsmeyer, T. Cron, J. Foit // Nuclear Engineering and Design. — 2010. — Vol. 240, no. 2. — P. 258–265. — doi.org/10.1016/j. nucengdes.2008.12.005.

15. NEA/CSNI/R(2016)15. State-of-the-art report on molten corium concrete interaction and ex-vessel molten core coolability / NEA. — 2017. — Paris: OECD Publishing. — 365 p. — Available at: https://www.oecdnea.org/jcms/pl_19746/state-of-the-art-report-on-moltencorium-concrete-interaction-and-ex-vessel-molten-corecoolability?details=true.

16. Высотский Е. Д. Экспертная оценка текущего уровня подкритичности скоплений топливосодержащих материалов в объекте «Укрытие» после установки нового безопасного конфайнмента / Е. Д. Высотский, К. А. Сущенко, Р. Л. Годун // Ядерна енергетика та довкілля. — 2020. — № 1 (16). — С. 49–56.

17. Техническое обоснование ядерной безопасности объекта «Укрытие» (ТОЯБ) // ИАЭ им. И. В. Курчатова. — Москва, 1990. — 130 с. — (Арх. МНТЦ «Укрытие» № 1605).

18. Разработка сценария и методики оценки последствий СЦР при обращении с ТСМ и попадании воды. Техническая справка, исх. № 29–28/33 от 27.06.96. — Обнинск : ФЭИ, 1996. — 22 с.

19. Анализ ядерной безопасности объекта «Укрытие» // Отчет / ИЯЭ АН БССР. — Инв. № 1449. — Минск, 1990. — 80 с.

20. Анализ текущей безопасности объекта «Укрытие» и прогнозные оценки развития ситуации» // Oтчет МНТЦ. — Aрх. № 1032-ОУ. — Чернобыль, 1996. — 272 с.

21. Отчет о состоянии безопасности объекта «Укрытие». — ЧАЭС, 2002. — 194 с.

22. Pavlovych V. M. Nuclear fuel in the destroyed 4th Unit of Chernobyl NPP / V. M. Pavlovych // Recent Research Activities about the Chernobyl NPP Accident in Belarus, Ukraine and Russia / V. M. Pavlovych. — Osaka : Research Reactor Institute, Kyoto University, 2002. — P. 45–58.

23. Разработка методик и способов контроля состояния подкритичности топливосодержащих материалов, экспериментальное исследование эффективности критериев раннего обнаружения и технологии локального подавления подкритических аномалий (Отчет о НИР) / ИПБ АЭС НАН Украины; рук. А. А. Боровой. — Чернобыль, 2001.

24. Анализ и оценка «Технического обоснования ядерной безопасности объекта «Укрытие». Поведение критичности ТСМ на объекте «Укрытие» / Б. Гмаль, Е. Ф. Мозер, Г. Претш, У. Кваде // Отчет GRS по проекту SR-2075/8–1, рабочий пункт 1, GRS-A-2414. — 1997. — 44 с.

25. Некоторые вопросы ядерной безопасности объекта «Укрытие» / О. Я. Верцимаха, В. Н. Павлович, В. А. Бабенко [та ін.] // Ядерная и радиационная безопасность. — 1998. — Т. 1, вып. 2. — С. 52–67.

26. Модель распределения плотности потока нейтронов в объеме топливосодержащих материалов помещения 305/2 объекта «Укрытие» / В. Н. Павлович, В. А. Бабенко, Е. Д. Высотский [та ін.] // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2005. — Вип. 2. — С. 55–60.

27. Моделирование массовых и геометрических параметров скопления топливосодержащих материалов в юго-восточной части помещения 305/2 разрушенного 4-го блока ЧАЭС / В. А. Бабенко, Е. Д. Высотский, А. А. Ключников [та ін.] // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2008. — Вип. 9. — С. 36–43.

28. Исследование ядерно-физических параметров и разработка методов и способов контроля и управления подкритичностью в зонах критмассового риска // Отчет о НИР (заключ.) / ИПБ АЭС НАН Украины; отв. исполн. Высотский Е. Д. — Инв. № 3998. — Чернобыль, 2010. — 127 с.

29. Разработка мероприятий, повышающих ядерную, радиационную и экологическую безопасность объекта «Укрытие» и нового безопасного конфайнмента. Т. 1 «Исследование нейтронно-физических и физикохимических характеристик ядерно-опасных скоплений и разработка способов подавления их параметров критичности» // Отчет о НИР (заключит.) / ИПБ АЭС НАН
Украины. — Инв. № 4021. — Чернобыль, 2015. — 127 с.

30. Заключение экспертной комиссии о причинах аномального события в пом. 304/3 объекта «Укрытие» в июле 1990 г. / ИБРАЭ РАН. — Москва, 1992. — 67 с.

31. Фролов В. В. Аномальный инцидент 27–30 июня 1990 г. в объекте «Укрытие» Чернобыльской АЭС // Атомная энергия. — 1996. — Т. 80, вып. 3. — С. 216–219.

32. Нейтронно-физические характеристики ядерноопасных скоплений топливосодержащих материалов / Е. Д. Высотский, А. А. Ключников, В. Н. Щербин, В. Б. Шостак // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 12. — С. 93–102.

33. Ядерно-опасные скопления топливосодержащих материалов в разрушенном четвертом блоке Чернобыльской АЭС / Е. Д. Высотский, А. А. Ключников, А. С. Лагуненко [та ін.] // Радиохимия. — 2011. — Т. 53, № 2. — С. 178–183.

34. Шостак В. Б. Определение величин параметров модели, описывающей ядерноопасное скопление топливосодержащих материалов в объекте «Укрытие» / В. Б. Шостак, В. Н. Щербин, Е. Е. Олейник // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2014. — Вип. 22. — С. 98–109.

35. Шостак В. Б. Анализ модели, описывающей состояния ядерно-опасного скопления топливосодержащих материалов в объекте «Укрытие» / В. Б. Шостак, А. А. Ключников // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2015. — Вип. 24. — С. 42–50.

36. Пазухин Э. М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской АЭС: топография, физико-химические свойства, сценарий образования / Э. М. Пазухин // Радохимия. — 1994. — Т. 36, № 2. — С. 97–142.

37. Гончар В. В. Динамика высокотемпературного взаимодействия аварийного ядерного топлива с конструкционными материалами РБМК / В. В. Гончар, А. В. Жидков // Проблеми Чорнобиля. — 2002. — Вип. 9. — С. 25–33.

38. Жидков О. В. 25 років еволюції уявлень про паливовмісні матеріали об’єкта «Укриття»: сценарії їхнього утворення та фізичні міркування / О. В. Жидков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2011. — Вип. 16. — С. 86–100.

39. Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. Уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов / Е. Д. Высотский, В. А. Краснов, А. С. Лагуненко, Э. М. Пазухин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2007. — Вип. 8. — С. 77–85.

40. Лагуненко О. С. Пошук та дослідження прихованих скупчень паливовмісних матеріалів зруйнованого 4-го блока Чорнобильської АЕС: дис. … канд. техн. наук: 21.06.01 / О. С. Лагуненко. — Київ, 2008. — 148 с.

41. Высотский Е. Д. Концептуальная модель «дóменной» версии образования ядерно-опасных скоплений на 4-м блоке ЧАЭС / Е. Д. Высотский, А. В. Михайлов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2013. — Вип. 21. — С. 99–106.

42. Михайлов А. В. К вопросу о материальных и энергетических источниках образования топливосодержащих материалов во время аварии на 4-м блоке ЧАЭС/ А. В. Михайлов // Ядерна фізика та енергетика. — 2016. — Т. 17, № 4. — С. 354–363.

43. Михайлов A. В. Результаты расчетной оценки характеристик материальной среды ядерно-опасных скоплений НБК-ОУ ЧАЭС для версии их кориумного происхождения / А. В. Михайлов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2018. — Вип. 31. — С. 59–67.

Повна стаття (PDF)

---