Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов
Представлены результаты анализа информации о топливосодержащих материалах подреакторного помещения 305/2. Показано, что в помещении 305/2 в массиве подреакторной плиты могут существовать скопления топливосодержащих материалов с высоким содержанием урана – критмассовые зоны. Предложен сценарий образо...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2007
|
| Назва видання: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127862 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов / Е.Д. Высотский, В.А. Краснов, А.C. Лагуненко, Э.М. Пазухин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 77-85. — Бібліогр.: 34 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127862 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1278622025-02-09T14:15:50Z Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов Паливо в приміщенні 305 4-го блока ЧАЕС. Критмасові зони. уточнення сценарію утворення лавоподібних паливовмісних матеріалів Fuel in premise 305/2 4-th unit Chernobyl NPP. Critical mass zones. revision of the scenario of formation lavalike fuel-containing materials Высотский, Е.Д. Краснов, В.А. Лагуненко, А.С. Пазухин, Э.М. Проблеми Чорнобиля Представлены результаты анализа информации о топливосодержащих материалах подреакторного помещения 305/2. Показано, что в помещении 305/2 в массиве подреакторной плиты могут существовать скопления топливосодержащих материалов с высоким содержанием урана – критмассовые зоны. Предложен сценарий образования таких зон. Представлено результати аналізу інформації про паливовмісні матеріали підреакторного приміщення 305/2. Показано, що в приміщенні 305/2 в масиві підреакторної плити можуть існувати скупчення паливовмісних матеріалів з високим вмістом урану – критмасові зони. Запропоновано сценарій утворення таких зон. Results of analysis of information on fuel-containing materials of underreactor premise 305/2 are presented. It is shown, that in 305/2 in a solid underreactor plates can exist clumps of fuel-containing materials with the high maintenance of uranium - critical mass zones. The scenario of formation of such zones is offered. 2007 Article Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов / Е.Д. Высотский, В.А. Краснов, А.C. Лагуненко, Э.М. Пазухин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 77-85. — Бібліогр.: 34 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127862 621.039.3:621.039.54 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля application/pdf Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля |
| spellingShingle |
Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля Высотский, Е.Д. Краснов, В.А. Лагуненко, А.С. Пазухин, Э.М. Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description |
Представлены результаты анализа информации о топливосодержащих материалах подреакторного помещения 305/2. Показано, что в помещении 305/2 в массиве подреакторной плиты могут существовать скопления топливосодержащих материалов с высоким содержанием урана – критмассовые зоны. Предложен сценарий образования таких зон. |
| format |
Article |
| author |
Высотский, Е.Д. Краснов, В.А. Лагуненко, А.С. Пазухин, Э.М. |
| author_facet |
Высотский, Е.Д. Краснов, В.А. Лагуненко, А.С. Пазухин, Э.М. |
| author_sort |
Высотский, Е.Д. |
| title |
Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов |
| title_short |
Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов |
| title_full |
Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов |
| title_fullStr |
Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов |
| title_full_unstemmed |
Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов |
| title_sort |
топливо в помещении 305/2 4-го блока чаэс. критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов |
| publisher |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Проблеми Чорнобиля |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127862 |
| citation_txt |
Топливо в помещении 305/2 4-го блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. уточнение сценария образования лавообразных топливосодержащих материалов / Е.Д. Высотский, В.А. Краснов, А.C. Лагуненко, Э.М. Пазухин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 77-85. — Бібліогр.: 34 назв. — рос. |
| series |
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| work_keys_str_mv |
AT vysotskijed toplivovpomeŝenii30524goblokačaéskritmassovyezonyutočneniescenariâobrazovaniâlavoobraznyhtoplivosoderžaŝihmaterialov AT krasnovva toplivovpomeŝenii30524goblokačaéskritmassovyezonyutočneniescenariâobrazovaniâlavoobraznyhtoplivosoderžaŝihmaterialov AT lagunenkoas toplivovpomeŝenii30524goblokačaéskritmassovyezonyutočneniescenariâobrazovaniâlavoobraznyhtoplivosoderžaŝihmaterialov AT pazuhiném toplivovpomeŝenii30524goblokačaéskritmassovyezonyutočneniescenariâobrazovaniâlavoobraznyhtoplivosoderžaŝihmaterialov AT vysotskijed palivovprimíŝenní3054goblokačaeskritmasovízoniutočnennâscenaríûutvorennâlavopodíbnihpalivovmísnihmateríalív AT krasnovva palivovprimíŝenní3054goblokačaeskritmasovízoniutočnennâscenaríûutvorennâlavopodíbnihpalivovmísnihmateríalív AT lagunenkoas palivovprimíŝenní3054goblokačaeskritmasovízoniutočnennâscenaríûutvorennâlavopodíbnihpalivovmísnihmateríalív AT pazuhiném palivovprimíŝenní3054goblokačaeskritmasovízoniutočnennâscenaríûutvorennâlavopodíbnihpalivovmísnihmateríalív AT vysotskijed fuelinpremise30524thunitchernobylnppcriticalmasszonesrevisionofthescenarioofformationlavalikefuelcontainingmaterials AT krasnovva fuelinpremise30524thunitchernobylnppcriticalmasszonesrevisionofthescenarioofformationlavalikefuelcontainingmaterials AT lagunenkoas fuelinpremise30524thunitchernobylnppcriticalmasszonesrevisionofthescenarioofformationlavalikefuelcontainingmaterials AT pazuhiném fuelinpremise30524thunitchernobylnppcriticalmasszonesrevisionofthescenarioofformationlavalikefuelcontainingmaterials |
| first_indexed |
2025-11-26T17:42:00Z |
| last_indexed |
2025-11-26T17:42:00Z |
| _version_ |
1849875677571973120 |
| fulltext |
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 77
---------------------------------------------ПРОБЛЕМИ ЧОРНОБИЛЯ -------------------------------------------
УДК 621.039.3:621.039.54
ТОПЛИВО В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 4-ГО БЛОКА ЧАЭС. КРИТМАССОВЫЕ ЗОНЫ.
УТОЧНЕНИЕ СЦЕНАРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЛАВООБРАЗНЫХ
ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
Е. Д. Высотский, В. А. Краснов, А. C. Лагуненко, Э. М. Пазухин
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль
Представлены результаты анализа информации о топливосодержащих материалах подреак-
торного помещения 305/2. Показано, что в помещении 305/2 в массиве подреакторной плиты могут
существовать скопления топливосодержащих материалов с высоким содержанием урана – критмас-
совые зоны. Предложен сценарий образования таких зон.
Введение
В работе [1] был выполнен расчет потоков нейтронов для скоплений топливосодер-
жащих материалов (ТСМ) южной части подреакторного помещения 305/2 4-го разрушенного
блока ЧАЭС. При этом расчетные данные по геометрии и пространственному расположению
ТСМ были взяты из работы [2]. Вычисления проводились на основе программных кодов
SCALE-4.4a и MCNP-4C.
Результаты работы [1] нуждались в дополнительном анализе, поскольку они должны
были соответствовать экспериментальным данным по величине плотности нейтронных по-
токов (ППН) и гамма-полей, регистрируемым исследовательской системой (ИС) «Финиш».
Эта ИС имеет датчики в скважинах, пробуренных в районе пролома в стене между помеще-
ниями 304/3 - 305/2 и прилегающей к пролому области (по оси 47) в районе отметки +9.000, а
также в районе прожога полукруглой стены между помещениями 305/2 и 307/2.
Проведенный анализ привел к довольно неожиданным результатам, а именно: полу-
ченные в работе [1] расчетные значения распределений ППН ни при каких условиях не сов-
падают с уровнями нейтронной активности и градиентами ППН, полученными при измере-
ниях.
Кроме того, динамика нейтронной активности, наблюдаемая в квазинепрерывном ре-
жиме в юго-восточном секторе помещения 305/2, имеет значительную нестабильность, свя-
занную с режимом поступления воды от атмосферных осадков и конденсата на нижнее пере-
крытие помещения 305/2 (отметка +9.100). Эта нестабильность носит как сезонный характер
(период конденсации – май - сентябрь), так и локальный, который связан с поступлением ат-
мосферных осадков, существенно превышающих среднесуточную норму выпадения атмо-
сферных осадков. Сезонные и локальные аномалии характеризуются 3 - 5-кратным возраста-
нием ППН. Во всех остальных районах скопления лавообразных ТСМ (ЛТСМ) подобных
аномалий за период наблюдений не зафиксировано.
Обращает на себя внимание и тот факт, что зарегистрированное в помещении 304/3 в
июне 1990 г. аномальное событие (после проверки всех гипотез осталась одна) было связано
со значительным увеличением генерации нейтронов в скоплении ТСМ в помещении 305/2 у
пролома в стене, ведущего в помещение 304/3 [3 - 5].
Из изложенного следует вывод о том, что данные о распределении ТСМ в помещении
305/2 (см. [2]), а также исходные данные, положенные в основу работы [6], требуют уточне-
ния.
Анализ результатов буровых работ и скважинных измерений
Анализ результатов измерений ИС «Финиш» позволяет сделать предположение о том,
что в юго-восточной части помещения 305/2 (в районе пролома, ведущего в помещение
Е. Д. ВЫСОТСКИЙ, В. А. КРАСНОВ, А. C. ЛАГУНЕНКО, Э. М. ПАЗУХИН
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 78
Области в массиве подреакторной плиты, в
которых предполагается наличие ТСМ с
высоким содержанием урана
Рис. 1. Расположение зон с высоким содержа-
нием урана в ТСМ в помещении 305/2.
304/3, или в непосредственной близости от него), а также в области прожога в направлении
помещения 307/2 в районе отметки +9.000 присутствуют скопления ТСМ с высоким содер-
жанием урана. Кроме того, как показывает анализ, эти скопления должны находиться в рай-
оне отметок +8.000 - +10.000. Причем значительная (основная) масса топлива должна нахо-
диться в полостях (зонах глубокого проплавления), образовавшихся в подреакторной плите
(ПП) на активной стадии аварии.
Предполагаемое расположение зон, где присутствуют скопления ТСМ с высоким со-
держанием урана представлено на рис. 1.
На основе данных визуальных наблю-
дений [7], информации, полученной посред-
ством бурения исследовательских скважин
[8], результатов анализа отобранных проб [9 -
22], а также с учетом сценария образования
ЛТСМ [23] попытаемся уточнить границы
распространения содержащихся в помещении
305/2 ЛТСМ. Дополнительная информация,
необходимая для построения сечений, была
получена из работ [24 - 26].
Для этого разобьем помещение 305/2
на несколько характерных сечений. Коорди-
наты сечений выбраны по принципу инфор-
мативности (пробуренные скважины, ото-
бранные пробы, скважинные измерения)
(рис. 2).
На рис. 3 представлены
сечения массива ЛТСМ, нахо-
дящегося в помещении 305/2
(фрагмент разреза 4-го блока
ЧАЭС по ряду К представлен на
обложке данного выпуска).
Как следует из данных
визуальных наблюдений [7] и
характеристик выбуренного кер-
на [8], верхняя отметка, на кото-
рой были обнаружены рыхлые
или пористые ЛТСМ, составляет
∼+17.000.
Стекловидные ЛТСМ бы-
ли извлечены из скважины Ю-
12-78 с отметки +12.000, ряды
И/И+1000 и из скважины В-12-71
с отметки +12.500 в тех же ря-
дах. Отметка +12.500 является
верхней границей распростране-
ния обнаруженных плотных
ЛТСМ юго-восточной части по-
мещения 305/2.
Информацию о верхней
границе плотных ЛТСМ в юго-западном квадранте дает только скважина З-10-В, пробурен-
ная на отметке +10.700 до железобетонного креста, и скважины З-10-Б (отметка +10.500),
З-11-А (отметка +10.700) и З-10-А (отметка +10.500), пробуренные до контакта с ТСМ.
Рис. 2. Помещение 305/2. ЛТСМ на отметке +9.700.
Расположение сечений.
ТОПЛИВО В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 4-ГО БЛОКА ЧАЭС
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 79
Рис. 3. Помещение 305/2. ЛТСМ. Расположение сечений на отметке +9.700.
Как следует из анализа информации, имеется дефицит данных, необходимых для оп-
ределения верхней границы ЛТСМ.
Верхняя граница основной массы плотных ЛТСМ может быть принята условно на от-
метках +10.500 - +11.000 только по результатам визуальных наблюдений, выполненных в
помещениях 305/2 и 304/3.
Анализ результатов буровых работ и измерений МЭД гамма-излучения в скважинах
дают возможность оценить нижнюю границу распространения ЛТСМ в юго-западной части
помещения 305/2 и получить некоторое представление о прожоге ПП в юго-восточной части.
Необходимо отметить, что юго-восточный квадрант помещения 305/2 - место образования и
истока основной массы лавовых потоков - оказался наименее исследованной областью.
Именно здесь в свое время (1988 - 1989 гг.) было приостановлено бурение скважин в ПП из-
за появления кернов с очень высокой активностью.
Результаты, полученные при исследовании кернового материала, извлеченного из
скважин, пробуренных в районе отметке +9.000 [8] (в частности, присутствие графита в кер-
нах) без связи их с другими данными дают возможность предположить, что на полу помеще-
ния 305/2 практически нет топлива. Это предположение входит в явное противоречие с дан-
ными визуальных наблюдений, скважинных измерений и данных, полученных при проведе-
нии тепловых измерений [7, 8, 26 - 28].
В то же время присутствие в кернах скважин фрагментов активной зоны и элементов
конструкций позволяет заключить, что в массиве ЛТСМ, расположенных в помещении 305/2,
повсеместно присутствуют непереплавленные компоненты. Это может свидетельствовать о
значительном дефиците тепла, необходимого для получения однородной массы ЛТСМ.
Как следует из приведенных данных, изложенного выше объема информации, необ-
ходимого для характеризации ТСМ помещения 305/2, явно недостаточно. Дополнительная
информация может быть получена только при анализе важных для освещения затронутой
проблемы некоторых аспектов развития аварии.
Сценарий образования критмассовых зон
Как следует из результатов исследований, образование зон глубокого проплавления в
ПП было возможно только в случае непосредственного попадания на бетон значительного
количества расплава с высокой концентрацией топлива [29].
В качестве комментариев к сценарию образования ЛТСМ, изложенного в работе [23],
попытаемся объяснить, как могли образоваться зоны глубокого проплавления ПП и горизон-
тальные прожоги, существование которых подтверждается данными визуальных наблюде-
ний и скважинных измерений.
Е. Д. ВЫСОТСКИЙ, В. А. КРАСНОВ, А. C. ЛАГУНЕНКО, Э. М. ПАЗУХИН
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 80
На рис. 4 представлена графическая версия реконструкции картины разрушений, на-
блюдавшихся в шахте реактора и в подаппаратном помещении в начале второй стадии ава-
рии, облегчающая восприятие представленной ниже информации.
Как следует из данных, приведенных в работе [23], на начальной стадии образования
ЛТСМ образовывались лавы с высоким содержанием урана с одновременным плавлением
металла. На этой стадии лавообразования локальные температуры, например над ¼ опоры
реактора (схема «ОР») в юго–восточной части помещения 305/2, достигали значения 2800 °С
и выше [23].
Рис. 4. Шахта реактора и помещение 305/2 (через минуты после взрыва):
Далее последовательность событий, происходивших при формировании ЛТСМ, мо-
жет быть изложена следующим образом.
Топливо бурно реагирует с бетоном, песком, серпентинитом и т.д. Этот процесс ха-
рактерен большой скоростью выделения газов с образованием рыхлой вспененной массы,
сформировавшей впоследствии в юго-восточном секторе при оседании основной массы лавы
стену рыхлых ТСМ (см. рис. 4 и рисунок на обложке). Пористая коричневая керамика при-
сутствовала в керне, извлеченном при бурении скважины З-14-113 из пространства, распо-
1 - серпентинит схемы «ОР» и межкомпенсаторного зазора; 2 - смятая схема «С» («крест»);
3 - топливо, топливные сборки, твэлы, технологические каналы, графитовые блоки, раздробленный
бетон; 4 - ¾ схемы «ОР»; 5 - трубы нижних водяных коммуникаций; 6 - дополнительная опора;
7 - отражатель (каналы и графитовые блоки); 8 - железобетонная плита (фрагмент стены бокса сепа-
раторов); 9 - бак «Л»; 10 - облицовка теплозащиты стены бокса сепараторов; 11 - бак «Д»; 12 - ¼ схе-
мы «ОР»; 13 - поврежденная стена; 14 – песчано-гравийная смесь (шахтная засыпка); 15 - обломки
железобетонных конструкций; 16 - фрагмент железобетонной конструкции.
ТОПЛИВО В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 4-ГО БЛОКА ЧАЭС
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 81
ложенного над юго-западной частью схемы «ОР» (47/48, К/Л, отметка ∼+17.000) [16]. Необ-
ходимо отметить, что интенсивное газовыделение наблюдается и в начале процесса варки
синтетических кремнеземных стекол.
В то же время металл и
лавы с высоким содержанием
урана стекают вниз (рис. 5).
В отдельных местах при
контакте лавы с бетоном ПП
образуются вертикальные про-
жоги ПП с образованием по-
лостей в бетоне. Здесь следует
отметить тот факт, что сущест-
вование глубоких вертикаль-
ных прожогов подтверждаются
данными визуальных наблю-
дений, выполненных в поме-
щении 210/6 парораспредели-
тельного коридора [30]. При
этом лава с высоким содержа-
нием топлива интенсивно взаи-
модействует с поверхностью
бетона, с ПП, железобетонным крестом и восточной полукруглой стеной помещения 305/2.
Образованию прожогов способствовало присутствие ¼ схемы «ОР» на полу помещения
305/2 (см. рис. 4 и 5). Фактически зоны глубокого проплавления должны были образоваться
в областях, граничащих с оторванной четвертью схемы «ОР», так как она препятствовала по-
ступлению лавы к паросбросным клапанам юго-восточной части помещения 305/2 и одно-
временно являлась своеобразным холодильником.
Схема «ОР» до аварии представляла собой широкий цилиндр диаметром 14500 мм,
высотой 2000 мм, с двумя крышками - верхней и нижней, соединенными между собой реб-
рами жесткости и трубами нижних водяных коммуникаций. Ребра жесткости толщиной 40
мм делят внутреннее пространство схемы «ОР» на отсеки размером примерно
1000 × 1000 × 2000 мм. В отсеках между крышками диаметром 15000 мм и толщиной 40 мм
находилась серпентинитовая смесь [31].
Учитывая конструкционные особенности схемы «ОР», плавление ее ¼ части, скорее
всего, происходило не по горизонтальным слоям [23], а по отсекам, причем серпентинит раз-
лагался, продукты его разложения и песок взаимодействовали с лавой, а конструкционный
металл ¼ схемы «ОР» плавился с меньшей скоростью - хотя бы из-за сравнительно высокой
теплопроводности металлического каркаса.
В этих условиях лава вместе с успевшим расплавиться металлом стекала со схемы
«ОР» и заполняла провалы и полости между фрагментами конструкций (см. рис. 5).
Образование прожога ПП помещения 305/2 могло происходить со значительной пер-
воначальной скоростью [29]. В дальнейшем интенсификация теплосъема за счет увеличения
поверхности контакта, разложения и плавления бетона вызывает локальное снижение темпе-
ратуры и замедление процесса прожога, снижает скорость движения фронта лавы, приводит
к сглаживанию поверхностей образовавшихся «линз».
Плотность расплава диоксида урана выше, чем плотность расплавленных сталей, од-
нако в результате взаимодействия урана с кремнийсодержащими материалами плотность ла-
вы оказывается ниже, чем плотность металла [29]. На этой стадии в создавшихся полостях
помещения 305/2 образуются «лужи» расплавленного металла и лавы с высокой концентра-
цией топлива, причем расплавленный металл в итоге оказывается снизу – как прослойка ме-
Рис. 5. Формирование прожогов в подреакторной плите
и стенах помещения 305/2.
Е. Д. ВЫСОТСКИЙ, В. А. КРАСНОВ, А. C. ЛАГУНЕНКО, Э. М. ПАЗУХИН
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 82
жду ЛТСМ и бетоном. Это приводит к снижению интенсивности взаимодействия топлива с
бетоном ПП.
В таблице приводится распреде-
ление технологических каналов (ТК)
реактора 4-го блока по выгоранию в 8-
групповом приближении [32].
С большой вероятностью можно
предположить, что в процесс лавообра-
зования были вовлечены, прежде всего,
сборки со сравнительно высоким выго-
ранием (сборки с низким выгоранием
выделяют меньше тепла).
В определенный момент раздро-
бленное основание стены, разделяю-
щей помещения 305/2 и 304/3, оконча-
тельно «разъелось» лавой, которая с
температурой около 1600 °С проникает в интенсивно расширяющийся пролом-прожог [23].
Первоначальное заполнение помещения 304/3 вследствие низкой вязкости лавы происходит
в считанные минуты, а то и быстрее [33, 34]. В течение очень короткого времени происходит
залив лавой коридоров 301/5 и 301/6.
За короткий промежуток времени из помещения 305/2 происходит слив 200 – 400 т
лав. Происходит перемещение части нерасплавившихся материалов к пролому-прожогу, ко-
торый частично забивается непереплавленными материалами, поэтому истечение лавы су-
щественно замедляется.
В результате этого процесса теплосодержание материалов, находящихся в помещении
305/2 резко снижается. В то же время происходит изменение геометрии расположения мате-
риалов, находящихся в помещении. Новые порции топлива (в том числе и топлива с низким
выгоранием) вовлекаются в процесс лавообразования. Этот процесс, в основном, происходит
в локальных областях с большой концентрацией топлива в условиях возрастающего общего
дефицита тепла. При этом таблетки топлива просто тонут в уже достаточно холодной (1400 –
1600 °С) лаве. Растворение топлива в лаве происходит до концентрации, определяемой усло-
виями термодинамического равновесия совокупности материалов, находящихся в данной
области. Например, при температуре 1500 °С в системе UO2-SiO2-ZrO2 концентрация UO2 не
может превысить значения ∼15 %.
Таким образом, создаются предпосылки для образования глубоких полостей в масси-
ве ПП, заполненных ТСМ с высоким содержанием урана.
Изложенная последовательность событий, которые происходили в помещении 305/2
при формировании ЛТСМ, хорошо согласуется с результатами тепловых измерений, прове-
денных в области ПП в период 1988 - 1989 гг. [26].
Модель критмассовой зоны в юго-восточном квадранте помещения 305/2
В соответствии с предложенной гипотезой для оценки массовых и геометрических
параметров ТСМ в зоне, расположенной у пролома в помещение 304/2, разработана версия
трехмерной модели критмассовой зоны.
На рис. 6 представлены границы распространения ЛТСМ в помещении 305/2 на от-
метке +9.700. На рисунке также представлено очертание верхней границы зоны с высоким
содержанием урана (горизонтальное сечение по отметке +9.700).
Рассматриваемая зона находится в полости, образовавшейся в результате взаимодей-
ствия топлива с бетоном ПП. Координаты образовавшейся полости: оси 46+500/47+500; ряды И-
500/К; отметки +8.300 - +9.700.
Распределение ТК по величине выгорания
Группа Число ТВС
Среднее выгорание,
МВт · сут/кг (U)
1 721 13,7
2 392 12,3
3 154 10,5
4 101 8,8
5 35 7,0
6 43 5,4
7 41 3,5
8 172 1,2
Всего ТВС 1659
Среднее выгорание по
восьми группам - 10,9
ТОПЛИВО В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 4-ГО БЛОКА ЧАЭС
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 83
Предполагается, что нижняя часть полости до отметки +8.700 заполнена металлом. На
отметках +8.700 - +9.700 находится ЛТСМ с высоким содержанием урана,
Рис. 6. Помещение 305/2. ЛТСМ на отметке +9.700. Расположение ТСМ с высоким содержанием
урана.
На рис. 7 представлен
фрагмент ПП, включающий
скопление ТСМ с высоким
содержанием урана. Рассмат-
риваемая область была раз-
бита на ячейки размером
0,5 × 0,5 × 0,5 м. Для каждой
ячейки были рассчитаны
средние значений плотности
и концентрации урана.
В результате прове-
денных работ был получен
массив данных, который бу-
дет использован для расчетов
распределений ППН и эф-
фективного коэффициента
размножения нейтронов Кэф.
Выводы
1. Показано, что массив ЛТСМ южной части помещения 305/2 может включать зоны с
высоким содержанием топлива. Эти зоны расположены в юго-восточной части помещения. В
объеме всего массива ЛТСМ находится множество фрагментов железобетонных и металли-
ческих конструкций, а также фрагментов активной зоны. Существование скопления ТСМ с
высоким содержанием урана в юго-восточной части помещения 305/2 в районе пролома или
непосредственной близости от него подтверждается результатами тепловых измерений и ви-
зуальных наблюдений.
2. Подробное рассмотрение механизма образования критмассовой зоны в помещении
305/2 является предметом дальнейших исследований при уточнении сценария образования
ЛТСМ объекта «Укрытие».
Рис. 7. Фрагмент подреакторной плиты.
Е. Д. ВЫСОТСКИЙ, В. А. КРАСНОВ, А. C. ЛАГУНЕНКО, Э. М. ПАЗУХИН
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 84
3. Распределение топлива по помещению 305/2 должно быть уточнено путем прове-
дения нейтронных расчетов, базирующихся на прогнозируемых данных, информация о кото-
рых представлена в настоящей статье, и последующим сравнением результатов расчетов с
данными реальных измерений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бабенко В.А., Высотский Е.Д., Ключников А.А. и др. Модель распределения плотности потока
нейтронов в объеме топливосодержащих материалов помещения 305/2 объекта «Укрытие» //
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. – 2005. – Вип. 2. - С. 55 - 60.
2. Заключительный отчет по договору № ЗУ-97 "Создание чертежей разрезов подаппаратного
помещения 4-го блока ЧАЭС и разработка их компьютерной версии. Оценка количества
топлива в этом помещении." - Арх. № 3693. - Санкт-Петербург - Чернобыль, 1997. - 26 с.
3. Заключение экспертной комиссии о причинах аномального события в помещении 304/3 объекта
"Укрытие" в июне 1991 г. / ИБРАЭ РАН, 1992. - 67 с.
4. Бродкин Э.М. Вариации характеристик поля нейтронов над ТСМ при образовании поверхност-
ного слоя воды: (Отчет) / ИАЭ им. И.В. Курчатова. – Инв. № 30/1-1438-91, 1991. – 19 с.
5. Фролов В.В. Новая гипотеза относительно природы аномального события в объекте "Укрытие"
в июне 1990 г." // Письмо ФЭИ. - Исх. № 57-07/117 от 15.07.92.
6. Разработка методик и способов контроля состояния подкритичности топливосодержащих ма-
териалов. Кн. 4 «Модельные и экспериментальные исследования эффективности контроля со-
стояния подкритичности критмассовых зон»: (Промежуточный отчет о НИР) / МНТЦ "Укры-
тие" НАН Украины. - Арх. № 3886. - Чернобыль, 2003. – 100 с.
7. Боровой А.А., Лагуненко А.С., Пазухин Э.М. Оценка количества топлива в подаппаратном по-
мещении 305/2 4-го энергоблока чернобыльской АЭС // Атомная энергия. - 1998. - Т. 84, вып. 4.
– С 356 - 361.
8. Скважины объекта "Укрытие". Обобщенные данные (альбом): (Отчет) / МНТЦ "Укрытие" НАН
Украины. - Инв. № 09/05-66 от 09.06.98. - Чернобыль, 1998. - 117 c.
9. Экспериментальное исследование радионуклидного состава топливосодержащих масс и высо-
коактивных новообразований с объекта "Укрытие": (Отчет) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова.
Инв. №11.07/66 от 31.10.90. - Чернобыль, 1990. - 23 с.
10. Определение изотопного состава образцов ТСМ объекта «Укрытие»: (Отчет) / КЭ при ИАЭ им.
И. В. Курчатова. - Инв. № 11.07/32 от 26.05.90 г. - Чернобыль, 1990. - 17 с.
11. Результаты физико-химических исследований кернов, взятых из скважин на отметках 9 –
15 м за период май 1988 г. – февраль 1989 г.: (Отчет) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. - Инв.
№ 11.07-06/19 от 14.02.89. - 11 с.
12. Исследование радионуклидного состава и физико-химического состояния образцов топливо-
содержащих масс, отобранных из помещений объекта «Укрытие»: (Отчет) / КЭ при ИАЭ
им. И. В. Курчатова. - Инв. № 11.07/12. - Чернобыль, 1990. - 20 с.
13. Акт о работах по проведению анализа четырех проб с объекта «Укрытие» / КЭ при ИАЭ им.
И. В. Курчатова.- Инв. № 11.07-05/86 от 4.08.90.- 2 с.
14. Акт о проведении спектрометрических измерений образца из скважины З.9.Л. - Инв.
№ 1.01-02/03 от 02.02.89.
15. Аннотационный отчет о проведении радиохимического, гамма- и альфаспектрометрического
анализа образцов ТСМ с объекта «Укрытие»: (Отчет) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. -
Инв. № 11.07/268. - Чернобыль, 1991. - 6 с.
16. Акт об экспериментальном исследовании радионуклидного состава 5-ти образцов топливосо-
держащих масс с объекта «Укрытие» в октябре 1991 г. / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. -
Инв. № 11.07-05/168. – Чернобыль, 1991. - 2 с.
17. Исследование взаимодействия топлива с конструкционными материалами в объекте «Укры-
тие»: (Отчет по договору № 39-901/63-16-2-1 от 10.02.91) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова.
Инв. № 11.07/285 от 13.12.91. - Чернобыль – Санкт-Петербург, 1991. - 88 с.
18. Акт о проведении работы по радиохимическому анализу образцов с объекта «Укрытие». - Инв.
№ 11.07-05/130 от 27.09.90.
ТОПЛИВО В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 4-ГО БЛОКА ЧАЭС
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 85
19. Комплексное исследование радионуклидного состава образцов с объекта «Укрытие» и проб ок-
ружающей среды: (Отчет) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. - Инв. № 11.07/30 от 30.04.90. -
Чернобыль, 1990. - 27 с.
20. Акт об определении удельных активностей осколочных элементов и изотопов плутония по ра-
диусу топливной таблетки ТВЭЛа. - Инв. № 1.01-02/07 от 05.02.89.
21. Исследование радионуклидного состава ТСМ объекта «Укрытие»: (Отчет) / КЭ при ИАЭ им.
И. В. Курчатова. - Инв.№ 11.07/139 от 22.04.91. - Чернобыль, 1991.- 19 с.
22. Проведение радиохимического анализа концентрации топлива в образцах топливосодержащих
масс: Аннотационный отчет по договору № 1132-я от 21.02.91 г. 6 этап: (Отчет) / ИАЭ им.
И. В. Курчатова. - Инв. № 11.07/274 от 29.11.91 (НИО КЭ). - М., 1991. - 7 с.
23. Пазухин Э.М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской АЭС: топо-
графия, физико-химические свойства, сценарий образования, влияние на окружающую среду:
Дис. ... докт. техн. наук. - Чернобыль, 1999. - 293 с.
24. Определение новых информативных мест размещения блоков детектирования, верификация
скважин: (Отчет) / МНТЦ «Укрытие» НАН Украины. - Инв. № 3808. - Чернобыль, 2000. - 133 с.
25. Гринченко Г.П., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И., Чечеров К.П. Экспозиционные дозы гама-
излучения в исследовательских скважинах 4-го блока ЧАЭС. - Москва, 1995. - 25 с. - (Препр. /
ИАЭ им. И. В. Курчатова; ИАЭ-5854/3).
26. Результаты тепловых и радиационных измерений на ОУ за период 1988 - 1989 гг.: (Отчет) /
КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. - Арх. № 1379 (архив МНТЦ "Укрытие" НАН Украины). -
Чернобыль, 1989. - 47 с.
27. Киселев А.Н., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И., Чечеров К.П. Экспериментальные исследования
лавообразных топливосодержащих масс (ТСМ) на 4-м блоке ЧАЭС. - Москва, 1992. - 120 с. -
(Препр. / ИАЭ им. И. В. Курчатова; ИАЭ-5533/3).
28. Киселев А.Н., Сурин А.И., Чечеров К.П. Результаты дополнительных исследований мест скопле-
ний ЛТСМ на 4-м блоке ЧАЭС. - Москва, 1994.- 59 с. - (Препр. / ИАЭ им. И. В. Курчатова;
ИАЭ-5783/3).
29. Арутюнян Р.В., Большов Л.А., Васильев А.В., Стрижев В.Ф. Физические модели тяжелых ава-
рий на АЭС / Под ред. Н. Н. Пономарева-Степного. – М.: Наука, 1992. – 232 с.
30. Обоснование необходимости и возможности выполнения мероприятий по стабилизации внут-
ренних строительных конструкций, поддерживающих топливосодержащие материалы, для
предотвращения их разрушения под воздействием экстремальных событий: (Отчет о НИР) /
МНТЦ «Укрытие» НАН Украины. - Арх. № 3812. - Чернобыль, 2000. – 143 с.
31. Чернобыльская АЭС. Техническое описание установок, оборудования и систем станции. – Инв.
№ 000218. - Киев, 1975.
32. Боровой А.А., Довбенко А.А., Строганов А.А. и др. Топливо 4-го энергоблока ЧАЭС. Справоч-
ник: (Отчет) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. - Чернобыль, 1988.
33. Гончар В.В., Жидков А.В. Динамика высокотемпературного взаимодействия аварийного ядер-
ного топлива с конструкционными материалами РБМК // Проблеми Чорнобиля. – 2001. –
Вип. 9. - С. 25 - 33.
34. Кудинова И.В., Додис Г.М. Исследование вязкости расплавов из базальтовых горных пород //
Вестник КГНУ, ч. 3. - Бишкек, 1998.
Поступила в редакцию 15.02.07
Е. Д. ВЫСОТСКИЙ, В. А. КРАСНОВ, А. C. ЛАГУНЕНКО, Э. М. ПАЗУХИН
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 86
21 ПАЛИВО В ПРИМІЩЕННІ 305 4-ГО БЛОКА ЧАЕС. КРИТМАСОВІ ЗОНИ. УТОЧНЕННЯ
СЦЕНАРІЮ УТВОРЕННЯ ЛАВОПОДІБНИХ ПАЛИВОВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ
Є. Д. Висотський, В. О. Краснов, О. C. Лагуненко, Е. М. Пазухін
Представлено результати аналізу інформації про паливовмісні матеріали підреакторного при-
міщення 305/2. Показано, що в приміщенні 305/2 в масиві підреакторної плити можуть існувати ску-
пчення паливовмісних матеріалів з високим вмістом урану – критмасові зони. Запропоновано сцена-
рій утворення таких зон.
21 FUEL IN PREMISE 305/2 4-TH UNIT CHERNOBYL NPP. CRITICAL MASS ZONES. REVISION OF
THE SCENARIO OF FORMATION LAVALIKE FUEL-CONTAINING MATERIALS
E. D. Vysotsky, V. A. Krasnov, A. S. Lagunenko, E. M. Pazukhin
Results of analysis of information on fuel-containing materials of underreactor premise 305/2 are
presented. It is shown, that in 305/2 in a solid underreactor plates can exist clumps of fuel-containing mate-
rials with the high maintenance of uranium - critical mass zones. The scenario of formation of such
zones is offered.
ТОПЛИВО В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 4-ГО БЛОКА ЧАЭС
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 87
На обложку
Фрагмент разреза 4-го блока по ряду К.
|