ЖЕҢІЛ СУ РЕАКТОРЫНЫҢ БАЛҚУ ТҰЗАҒЫНДАҒЫ КАНДИДАТТЫҚ МЕТАЛЛ САЛҚЫНДАТҚЫШ МАТЕРИАЛДАРМЕН КОРИУМНЫҢ ӨЗАРА ӘРЕКЕТТЕСУІН МОДЕЛЬДЕУ

Ауыр апат кезінде реактордың өзегі материалдарының шығуына жол бермейтін реактордың қауіпсіздік жүйесінің міндетті элементтерінің бірі – балқыма тұзағы, ол құрбандық материалдарымен (ҚМ) толытырылған болат корпус және белсенді аймақтан келетін кориум ваннасы пайда болатын ыдысты құрайды. Тұзақта пайда болған балқытылған ваннаны салқындату болат корпустың қабығы арқылы салқындатқыш суға жылуды, сондай-ақ кориумда (гравитациялық инверсия) ҚМ еріту процесі аяқталғаннан кейін балқыманың бетіне тікелей берілетін суды бұру арқылы жүзеге асырылады. Балқымаға су берудің кешігуі кориумның компоненттік құрамының ерекшеліктерімен және оның сумен өзара әрекеттесуімен байланысты (жарылғыш сутектің пайда болуы және оның жарылу мүмкіндігі, сондай-ақ будың жарылу қаупі). Алайда, гравитациялық инверсияны жүзеге асыруға біраз уақыт жұмсалады, ал кориумдағы қалдық жылу шығарудың арқасында жүйенің рұқсат етілген шектерден (уран диоксидінің қайнауының басталуы) шығу қаупіне байланысты кориум тұзаққа түскен кезде балқымаға су беруді бірден бастаған жөн. Осыған байланысты авторлар гравитациялық инверсия процесі аяқталғанға дейінгі кезеңде үздіксіз жылу жинауды ұйымдастыру және кориум температурасын төмендету мақсатында кориум бетін қосымша салқындату үшін жеңіл балқитын металды пайдалану идеясын дамытты. Ұсынылған мақалада кориумның кандидаттық жеңіл балқитын металдармен – салқындатқыштармен өзара әрекеттесуін модельдеу нәтижелері келтірілген. Модельдеу ANSYS бағдарламалық кешенінің көмегімен жүзеге асырылды. Жүргізілген жұмыстың нәтижесінде қарастырылып отырған салқындатқыш металдардың әрқайсысы балқу мен қайнаудың фазалық ауысу нүктелеріне жететін уақыт анықталды. Нәтижелерді талдау кориумды салқындатудың ұсынылған әдісін практикалық іске асыру туралы тиісті қорытынды жасауға мүмкіндік берді.

1. Кухтевич И.В., Безлепкин В.В., Хабенский В.Б., Грановский В.С., Асмолов В.Г., Бешта С.В., Сидоров А.С., Беркович В.М., Стрижев В.Ф., Хуа Минь Чан, Рогов М.Ф., Новак В.П. Концепция локализации расплава кориума на внекорпусной стадии запроектной аварии АЭС с ВВЭР-1000 // Отраслевая конференция «Вопросы безопасности АЭС с ВВЭР». СПб., 2000.

2. Молчанов И. А., Шумилин М. П. Удержание расплава активной зоны внутри контаймента при тяжелых авариях ядерных энергоблоков // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2011. – № 2(8). – С. 65–67.

3. Сидоров А.С., Рогов М.Ф., Новак В.П., Кухтевич И.В., Безлепкин В.В., Хабенский В.Б., Грановский В.С., Бешта С.В., Асмолов В.Г. Устройство локализации расплава Тяньваньской АЭС. Конструкция и функционирование // Отраслевая конференция «Вопросы безопасности АЭС с ВВЭР». СПб., 2000.

4. Столяревский А.Я. Проблема удержания расплава топлива в защитной оболочке АЭС с ВВЭР // Альтернативная энергетика и экология. № 6 (146). 2014, с. 25–35.

5. Сидоров А.С., Носенко Г.Е., Грановский В.С. и др., Система защиты защитной оболочки реакторной установки водо-водяного типа, Пат. РФ № 2165108, 04.10.2001, бюл. № 32.

6. Melt-Structure-Water Interactions During Severe Accident in LWRs. B.R. Sehgal et al, NPSD, Royal Institute of Technology, Annual Report, Sweden, Nov. 2000.

7. Гусаров В.В., Альмяшев В.И., Бешта С.В., Хабенский В.Б., Удалов Ю.П., Грановский В.С. Жертвенные материалы системы безопасности атомных электростанций – новый класс функциональных материалов // Теплоэнергетика. 2001. №9, сентябрь. C. 22–24.

8. Асмолов В.Г. и др. Выбор буферного материала ловушки для удержания расплава активной зоны ВВЭР1000 // Атомная энергия. 2002. Т. 92. Вып. 1. С. 7–18

9. Морозов А. В., Ремизов О. В. Тяжелые аварии на АЭС с ВВЭР. – 2012. – 136 c.

10. Столяревский А.Я., Атомные станции: теперь с «ловушкой», – «Энергия», 2002, № 4, c. 9–17

11. Skakov М., Toleubekov K., Baklanov V., Gradoboev А., Akayev A., & Bekmuldin M. The method of corium cooling in a core catcher of a light-water nuclear reactor. Eurasian Physical Technical Journal, 19(3(41), 2022, 69– 77. https://doi.org/10.31489/2022No3/69-77

12. ANSYS Fluent Tutorial Guide, 2016.

13. Сидоров А.С. Локализация и охлаждение кориума в запроектной аварии водо-водяного энергетического реактора при разрушении активной зоны // дисс. на соискание уч. ст. к.т.н., Москва, 2004 г.

14. Чиркин В.С., «Теплофизические свойства материалов ядерной техники», М.: АТОМИЗДАТ. – 1968.

15. Bechta, S.V., Granovsky, V.S., Khabensky, et al. VVER steel corrosion during in-vessel retention of corium melt // European Review Meeting on Severe Accident Research (ERMSAR Meeting), 23–25 September, 2008b, Nessebar, Bulgaria.

16. В. Г. Асмолов, В. Н. Загрязкин, Е. В. Астахова, и др. Плотность UO2–ZrO2-расплавов // ТВТ, 2003, том 41, выпуск 5, 714–719.