Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие"
С учетом новых расчетных данных и на основе анализа событий и процессов, происходивших в помещении 305/2 на стадии образования и растекания чернобыльских лав, проведена оценка распределения ядерного топлива в этом помещении. Оценка произведена для семи отдельных характерных зон. При оценке учитывали...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/59009 |
| 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: | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" / Э.М. Пазухин, А.С. Лагуненко, С.А. Довыдьков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2010. — Вип. 14. — С. 85–94. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860220119483940864 |
|---|---|
| author | Пазухин, Э.М. Лагуненко, А.С. Довыдьков, С.А. |
| author_facet | Пазухин, Э.М. Лагуненко, А.С. Довыдьков, С.А. |
| citation_txt | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" / Э.М. Пазухин, А.С. Лагуненко, С.А. Довыдьков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2010. — Вип. 14. — С. 85–94. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description | С учетом новых расчетных данных и на основе анализа событий и процессов, происходивших в помещении 305/2 на стадии образования и растекания чернобыльских лав, проведена оценка распределения ядерного топлива в этом помещении. Оценка произведена для семи отдельных характерных зон. При оценке учитывались как данные анализов проб, отобранных из помещения 305/2, так и результаты анализов проб, извлеченных из близлежащих помещений. Общее количество облученного ядерного топлива в помещении 305/2, согласно проведенному анализу, составляет по урану 80 ± 30 т, что вполне сопоставимо с результатами ранее проведенных исследований.
З урахуванням нових розрахункових даних і на основі аналізу подій і процесів, що відбувалися в приміщенні 305/2 на стадії утворення та розтікання чорнобильських лав, проведено оцінку розподілу ядерного палива в цьому приміщенні. Оцінку проведено для семи окремих характерних зон. При оцінці враховувалися як дані аналізів проб, відібраних із приміщення 305/2, так і результати аналізів проб із довколишніх приміщень. Загальна кількість опроміненого ядерного палива в приміщенні 305/2, згідно з проведеним аналізом, становить по урану 80 ± 30 т, що цілком зіставно з результатами раніше проведених досліджень.
Considering new design data and based on analysis of events and processes occurred in room 305/2 at stage of production and spread of Chornobyl lavas, an estimate was made of nuclear fuel distribution in this room. The estimate was made for 7 separate and typical areas. When estimating, the both data were taken into account of analyses of samples taken in room 305/2, and analysis results of samples retrieved from adjacent rooms. Total amount of irradiated nuclear fuel in room 305/2, according to analysis carried out, makes on uranium 80 ± 30 t, that is purely comparable with the results of earlier researches.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:18:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 85
-----------------------------------------ПРОБЛЕМИ ЧОРНОБИЛЯ ----------------------------------------
УДК 621.039
НОВЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ»
© 2010 г. Э. М. Пазухин, А. С. Лагуненко, С. А. Довыдьков
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль
С учетом новых расчетных данных и на основе анализа событий и процессов, происходивших
в помещении 305/2 на стадии образования и растекания чернобыльских лав, проведена оценка рас-
пределения ядерного топлива в этом помещении. Оценка произведена для семи отдельных характер-
ных зон. При оценке учитывались как данные анализов проб, отобранных из помещения 305/2, так и
результаты анализов проб, извлеченных из близлежащих помещений. Общее количество облученного
ядерного топлива в помещении 305/2, согласно проведенному анализу, составляет по урану 80 ± 30 т,
что вполне сопоставимо с результатами ранее проведенных исследований.
Ключевые слова: лава, топливосодержащие материалы, оценка, скопление, уран, ядерное топ-
ливо.
Введение
Во время активной стадии аварии нижняя плита биологической защиты (или опора
реактора, схема «ОР») из-за ударного воздействия опустилась приблизительно на 4 м, в ре-
зультате чего подаппаратное помещение 305/2 оказалось объединенным с реакторным про-
странством (помещение 504/2). Это объединенное пространство далее по тексту условно бу-
дет называться «помещение 305/2».
Первая оценка количества топлива, находящегося в помещении 305/2, была проведена
на основании тепловых измерений, выполненных в 1989 – 1990 гг. [1]. В соответствии с про-
веденными тепловыми расчетами суммарная масса топлива, находящегося в этом объеме,
была оценена в 75 ± 25 т по урану.
Результаты визуальных обследований помещения, выполненных в 1990 – 1993 гг., а
также данные по изучению физико-химических и радиохимических свойств извлеченных из
него топливосодержащих материалов (ТСМ) дали основание авторам работ [2, 3] оценить
количество отработанного ядерного топлива (ОЯТ), находящегося в помещении 305/2, в 8,5 -
13 т по урану.
Первая подробная версия распределения ОЯТ в помещении 305/2 была выполнена в
1997 г. Она основывалась, в основном, на предложенной авторами работы [4] модели поме-
щения и распределения ОЯТ в нем, а также на данных визуальных обследований и усред-
ненных характеристиках ТСМ, присутствие которых предполагалось в этом помещении. Ре-
зультаты оценки: в помещении 305/2 находится не менее 60 т топлива по урану.
Оценка суммарного количества топлива, приведенная позднее в работе [5] (1998 г.),
фактически совпадает с данными, представленными в работе [1].
Следующая версия распределения топлива в помещении 305/2 (1999 г.) основывалась
на сценарии образования лавообразных ТСМ (ЛТСМ), представленном в работе [6] и по-
дробном анализе проб ТСМ, отобранных из этого помещения. Она изложена в работе [7].
Для оценки количества топлива в помещении 305/2 был использован метод, который условно
можно назвать визуально-аналитическим. Он основан не только на обобщении прямых визу-
альных наблюдений многих групп исследователей, но и на сопоставлении этих наблюдений с
аналитическими данными. С такими, например, как результаты элементного и радиохимиче-
ского анализа, измерения мощности дозы гамма-излучения, а также с результатами фото- и
видеосъемок [7].
Результаты оценки: общий объем ТСМ составляет 380 - 580 м3, а количество топлива,
находящегося в ТСМ, – (85 ± 25) т. Следует упомянуть, что в работе [7] для описания ТСМ
помещения 305/2 его объем был условно разбит на семь участков (рис. 1).
Э. М. ПАЗУХИН, А. С. ЛАГУНЕНКО, С. А. ДОВЫДЬКОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 86
Рис. 1. Схема расположения скоплений
ТСМ в помещении 305/2.
Необходимо отметить, что эта вер-
сия распределения топлива до некоторой
степени не согласуется с данными, пред-
ставленными в работе [8], а именно: со-
гласно оценкам работы [7] в юго-восточ-
ной части помещения 305/2 (участок 1,
рис. 1) основная масса ТСМ, представлен-
ная черной лавой, содержит 20 ± 3 т урана.
В то же время в юго-западной части этого
помещения (участок 2, рис. 1) основная
масса ТСМ, представленная коричневой
лавой, содержит 33 ± 8 т урана.
Таким образом, по оценкам работы
[7] в юго-западной части помещения со-
держится топлива больше, чем в юго-вос-
точной, а тепловые измерения, проведен-
ные в 1988 – 1989 гг. [8], как раз указыва-
ют на обратное, т.е. основная масса ЛТСМ
должна находиться именно в юго-восточ-
ной части.
Из всего вышеизложенного следует
очевидный вывод о том, что данные о распределении ТСМ в помещении 305/2, приведенные
в работе [7], требуют уточнения.
В 2002 – 2009 гг. был проведен ряд теоретических и расчетных работ, результаты ко-
торых позволили внести коррективы в сценарий образования чернобыльских лав. В частно-
сти, было получено более полное представление о механизме образования ЛТСМ и обосно-
вана возможность образования зон с высоким содержанием урана в массиве подреакторной
плиты. Кроме того, были подвергнуты дополнительному изучению и имеющиеся фото- и ви-
деоматериалы. Все это дало возможность уточнить распределение ОЯТ в помещении 305/2
[9 - 14]. Необходимо отметить, что сценарий, представленный в работе [6], не предполагал
образования зон с высоким содержанием урана в помещении 305/2.
Оценка количества топлива в помещении 305/2
Как уже указывалось, новое представление о распределении топлива в помещении
305/2 базируется на расчетных данных и сравнительном анализе новой и имевшейся ранее
информации.
Поэтому для оценки количества топлива воспользуемся логикой работы [7], в которой
ТСМ помещения 305/2 разбиты на отдельные скопления (см. рис. 1).
Скопление 1 (преимущественно черные ЛТСМ) и скопление 2 (преимущественно ко-
ричневые ЛТСМ), представ-
ленные на рис. 1, фактически
являются частями единого мас-
сива ЛТСМ, расположенного на
полу помещения 305/2 (рис. 2).
Данные, полученные при
исследовании кернового мате-
риала, извлеченного из скважин,
пробуренных в районе отметки
+9.000, указывают на то, что в
массиве ЛТСМ повсеместно
присутствуют непереплавлен-
Рис. 1. Схема расположения скоплений
ТСМ в помещении 305/2.
Рис. 2. Сечение массива ЛТСМ в помещении 305/2
по ряду К-3000.
НОВЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 87
ные элементы – фрагменты активной зоны (ФАЗ), а также другие конструкционные элемен-
ты реактора и строительных конструкций [15].
Существует целый ряд косвенных доказательств того, что в юго-восточном квадранте
присутствуют локальные зоны с высоким содержанием топлива, т.е. такие зоны, концентра-
ция урана в которых значительно превышает его среднюю концентрацию в этом массиве
ЛТСМ (рис. 3) [16].
Первая зона (см. рис. 3, поз. 1) распо-
ложена в массиве подреакторной плиты
непосредственно у пролома в помещение
304/3. Геометрия этой зоны была определена
на основе результатов буровых работ и сква-
жинных измерений [9]. Массовые характери-
стики зоны получены в результате проведе-
ния модельных нейтронных расчетов и срав-
нения их с результатами инструментальных
измерений. При консервативном подходе
можно предположить, что максимальная
концентрация урана в зоне может достигать
50 % (мас.), а основная масса топлива содер-
жится в нижней части зоны над слоем метал-
ла [9, 10, 11].
Вторая зона (см. рис. 3, поз. 2), пред-
положительно, расположена в массиве
подреакторной плиты в непосредственной
близости у прожога в направлении помеще-
ния 307/2 и в самом прожоге. Геометриче-
ские параметры этой зоны могут быть очень грубо определены на основе результатов буро-
вых работ, результатов тепловых измерений и анализа процесса протекания активной стадии
аварии. По аналогии с зоной 1 можно предположить, что максимальная концентрация урана
в зоне может достигать 30 % (мас.).
Для определения границ распространения ЛТСМ, содержащихся в помещении 305/2,
помещение было разбито несколь-
кими характерными сечениями. Ко-
ординаты сечений выбирались по
принципу информативности (про-
буренные скважины, отобранные
пробы, скважинные измерения)
(рис. 4 и 5).
Такая разбивка дала возмож-
ность оценить геометрические па-
раметры массива ЛТСМ: суммар-
ный объем - 230 – 280 м3, площадь
на отметке +9.700 – 140 – 180 м2.
С учетом ошибок опреде-
ления максимальный объем скоп-
ления 1 составляет 180 м3, мини-
мальный – 150 м3, площадь расте-
кания лавы на отметке +9.700 – от
80 до 100 м2. Объем скопления 2
составляет 80 - 100 м3, площадь
растекания лавы на отметке +9.700
Рис. 3. Массив ЛТСМ пом. 305/2. Расположение
зон с высокой концентрацией урана.
Рис. 4. Массив ЛТСМ помещения 305/2.
ЛТСМ на отметке +9.700.
Э. М. ПАЗУХИН, А. С. ЛАГУНЕНКО, С. А. ДОВЫДЬКОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 88
60 - 80 м2.
Рис. 5. Помещение 305/2, ЛТСМ. Расположение сечений на отметке +9.700.
Необходимо отметить, что объема информации, полученного с границ массива
ЛТСМ, явно недостаточно для оценки количества топлива, заключенного в нем.
Дополнительная информация может быть получена двумя способами: либо методом
рассмотрения данных о ТСМ, расположенных в помещениях, находившихся на путях рас-
пространения лавы во время активной стадии аварии, либо с использованием результатов,
полученных при моделировании.
Первый метод был использован при оценке количества топлива, содержащегося в ос-
новном объеме массива ЛТСМ, второй – для характеристики зон с высокой концентрацией
урана.
Скопление 1 (см. рис. 1, поз. 1). Восточная часть массива ЛТСМ, находящегося на
полу южной части помещения 305/2. Это - место образования основной массы ЛТСМ. В этой
части находился и расплавился в процессе активной стадии аварии юго-восточный сектор
схемы «ОР». К этому же скоплению следует отнести и ТСМ, находящиеся в 3-м и 4-м паро-
сбросных клапанах (ПСК) юго-восточной части помещения 305/2 (отметки +6.600 - + 9.700).
Границы участка - железобетонный крест и стены помещения 305/2. Координаты: 45/47, И/Л,
отметки +8.400 (+6.600, ПСК) – +11.000.
ЛТСМ на этом участке скрыты под слоем бетона толщиной 0,3 – 0,5 м и завалом, рас-
положенным вдоль южной стены помещения. Бетон подреакторной плиты под слоем лавы,
значительная часть железобетонного креста вдоль оси 47, часть основания полукруглой сте-
ны разрушены под влиянием термического воздействия, и их компоненты вошли в состав
лавы.
Эта часть массива ЛТСМ содержит, в основном, черные лавы. В массиве ЛТСМ по-
всеместно присутствуют непереплавленные компоненты: фрагменты активной зоны, кон-
струкционные элементы реактора и части строительных конструкций. Основная часть непе-
реплавленных элементов находится ниже отметки +9.700.
Скопление содержит одну зону с высокой концентрацией урана (30 – 50 %) в квадран-
те 46/47, И/К и, предположительно, другую - в квадранте 45/46, К/Л. На дне этих зон (отмет-
ка +8.400) находится слой металла (рис. 6).
Именно из этой области во время активной стадии аварии вытекали лавы, сформиро-
вавшие впоследствии большой горизонтальный поток (начало – помещение 304/3) и малый
вертикальный - помещение 210/6 парораспределительного коридора (ПРК).
Оценка минимального количества топлива в скоплении была проведена на основании
следующих данных:
объем всего скопления 150 м3;
НОВЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 89
объем зоны 1 с приграничной областью 17 м3 (см. рис. 3 и 4);
зона 2 отсутствует;
основная масса ЛТСМ сформирована ЛТСМ, идентичными по составу ЛТСМ поме-
щения 304/3. Среднее содержание урана в ЛТСМ помещения 304/3 – 4,4 %, средняя плот-
ность ЛТСМ – 2,4 г/см3 (без учета пористости и наличия трещин) [6];
в зоне 1 находится скопление ТСМ с максимальной концентрацией урана – 30 %, кон-
центрация урана в границах зоны 1 линейно убывает по высоте до 5 % [10]. Согласно расче-
там, зона 1 содержит 10 т урана [10].
Рис. 6. Сечение массива ЛТСМ по ряду И+1650.
Таким образом, скопление 1 содержит 14 т ЛТСМ с концентрацией урана 4,4 % и 10 т
урана в зоне 1, т.е. минимальное количество топлива в скоплении – 24 т.
Оценка максимального количества топлива в скоплении была проведена на основании
следующих данных:
объем всего скопления 180 м3;
объем зоны 1 с приграничной областью 19 м3;
объем зоны 2 с приграничной областью 9 м3;
основная масса ЛТСМ сформирована ЛТСМ, идентичными по составу ЛТСМ поме-
щения 210/6 Среднее содержание урана в ЛТСМ помещения 210/6 – 6,1 %, средняя плот-
ность ЛТСМ – 2,7 г/см3 [17];
зона 1 содержит 19 т урана. Массовые характеристики скопления получены в резуль-
тате проведения модельных нейтронных расчетов, имитирующих аномальное событие лета
1990 г. [11];
в зоне 2 находится скопление ТСМ с максимальной концентрацией урана – 30 %, кон-
центрация урана в границах зоны 2 линейно убывает по высоте и содержит 4 т урана1.
Таким образом, скопление 1 содержит 25 т ЛТСМ с концентрацией урана 6,1 %, 19 т
урана в зоне 1 и 4 т урана в зоне 2. Т.е., максимальное количество топлива в скоплении мо-
жет достигать - 48 т. Отсюда следует, что количество топлива в скоплении 1 составляет
36 ± 12 т топлива.
Скопление 2 (см. рис. 1, поз. 2). Западная часть массива ЛТСМ, находящегося на по-
лу южной части помещения 305/2. Место образования коричневых ЛТСМ. Именно из этой
области во время активной стадии аварии вытекали лавы, сформировавшие впоследствии
большой вертикальный поток (помещение 210/7 ПРК, помещения 1-го и 2-го этажей бассей-
на-барботера). К этому же скоплению следует отнести и ТСМ, находящиеся в 4-м ПСК юго-
западной части помещения 305/2 (отметки +6.800 + 9.700). Границы участка - железобетон-
ный крест, стены помещения 305/2. Координаты: 47/49-2000, И/Л, отметки +9.000 (+6.800,
ПСК) – +11.000. ТСМ на этом участке находятся под схемой "ОР" и завалом, расположен-
1 Оснований для заключения о возможности существования в этой зоне ТСМ с более высокой
концентрацией урана не имеется.
Э. М. ПАЗУХИН, А. С. ЛАГУНЕНКО, С. А. ДОВЫДЬКОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 90
ным вдоль южной стены помещения. Слой бетона 1986 г. над поверхностью ЛТСМ состав-
ляет 0,5 – 3 м.
Бетон подреакторной плиты разрушен под влиянием термического воздействия. Мак-
симальная глубина прожога (отметка +9.000) наблюдается на оси 47 в рядах
И+1500 – К-1000. Это скопление содержит, в основном, коричневые лавы. В то же время в севе-
ро-восточной части скопления вдоль железобетонного креста (ось 47) присутствуют черные
лавы. Источник их поступления, очевидно, находился в юго-восточном квадранте помеще-
ния 305/2. Черные лавы могли также поступать во время активной стадии аварии и через
предполагаемый сквозной прожог центральной части схемы «ОР».
В массиве ЛТСМ находятся непереплавленные компоненты: ФАЗ, конструкционные
элементы реактора и части строительных конструкций, которые присутствуют также и в 4-м
ПСК.
Оценка минимального количества топлива в скоплении была проведена на основании
следующих данных:
объем всего скопления 80 м3;
основная масса ЛТСМ сформирована ЛТСМ, идентичными по составу ЛТСМ поме-
щения 210/7. Основная масса в помещении 210/7 представлена коричневыми лавами. Плот-
ность коричневых ЛТСМ в ПРК (3,00 ± 0,13) г/см3 [17]. Среднее содержание урана в ЛТСМ
помещения 210/7 8 % (эксперимент) и 10 % (расчет);
плотность ЛТСМ 2,87 г/см3;
содержание урана 8 %.
Таким образом, минимальное количество топлива в скоплении 2 ∼ 18 т.
Оценка максимального количества топлива в скоплении была проведена на основании
следующих данных:
объем всего скопления 100 м3;
основная масса ЛТСМ сформирована ЛТСМ, идентичными по составу ЛТСМ поме-
щения 210/7;
плотность ЛТСМ 3,13 г/см3;
содержание урана 10 %.
Отсюда следует, что максимальное количество топлива в скоплении может достигать
31 т.
Таким образом, количество топлива в скоплении 2 составляет - 25 ± 6 т топлива по
урану.
Скопление 3 (см. рис. 1, поз. 3). Завал вдоль южной стены помещения 305/2. В него
входит сам завал вдоль южной стены помещения 305/2, образовавшийся в результате обру-
шения металлоконструкций и смещения труб нижних водяных коммуникаций (НВК). Коор-
динаты: 45+2000/49-2000, И/К-1000, отметки +11.000 - +13.500. Завал содержит ФАЗ и ЛТСМ.
Практически все свободное пространство завала залито бетоном. Среди изогнутых труб НВК
восточной части множество графитовых блоков, часть из которых носит следы интенсивного
термического воздействия. В основании завала находится ржаво-рыжее образование, воз-
можно, ЛТСМ. В восточной части завала на отметке +12.000 обнаружены ЛТСМ с концен-
трацией урана 10 - 14 %. В завале также обнаружены отдельные фрагменты ТСМ («черные,
твердые, хрупкие кусочки») с концентрацией урана до 50 %. Предполагаемый тип ТСМ -
фрагменты твэлов, черные и коричневые ЛТСМ.
Результаты оценки геометрии массива ЛТСМ помещения 305/2, а также визуальное
обследование юго-восточной части завала, проведенное в 2007 г. [18], позволили осуще-
ствить корректировку данных по геометрии завала и количеству находящегося в нем топлива
(по сравнению с данными работы [7]). Объем завала составляет ∼ 60 м3.
Структуру завала хорошо характеризует фотография, представленная на рис. 7.
НОВЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 91
Основная масса завала – это бетон 1986 г. и трубы НВК. В то же время отдельные
пробы ТСМ, например образцы лав, отобранные при бурении скважины Ю-12-78, имели вы-
сокую концентрацию урана [19]:
Несмотря на наличие большого коли-
чества проб, отобранных из этого скопления,
и исчерпывающей информации, полученной
при визуальном обследовании, в настоящее
время нет надежных данных о его структуре.
Можно предположить, что в завале находит-
ся от 1 до 5 т топлива по урану (главным об-
разом – фрагменты твэлов), которое, в ос-
новном, сосредоточено в нижней части зава-
ла на границе массива ЛТСМ.
Скопление 4 (см. рис. 1, поз. 4). Сте-
на рыхлых ТСМ. Полукруглая стена рыхлых ТСМ, образовавшаяся в процессе переплавки
юго-восточного сектора схемы «ОР» и лавовой шихты. Границы участка - над железобетон-
ным крестом вдоль границы отсутствующей юго-восточной части схемы «ОР». ТСМ имеют
ржаво-рыжий, местами серый цвет. Такие же рыхлые ТСМ лежат вдоль этой стены на схеме
«ОР» слоем толщиной от 0,5 до 2,5 м, которые также должны быть отнесены к этому скопле-
нию. Координаты: 46-2000/47+1000, К-2000/Л+2000, отметки +11.000 - +16.500. Предполагается, что
эти ТСМ образовались в самом начале процесса плавления материалов, находившихся в юго-
восточной части помещения [10]. В настоящее время нет надежных источников информации
о макро- и микросвойствах ТСМ в этом скоплении. Однако данные визуального обследова-
ния помещения 305/2 дают возможность оценить объем этого скопления на уровне 40 –
60 м3. Визуально плотность рыхлых ТСМ можно оценить на уровне 1 – 1,5 г/см3. Анализируя
последовательность событий и процессы, происходившие в шахте реактора во время актив-
ной стадии аварии [10], можно предположить, что по химическому составу и содержанию
урана эти ТСМ аналогичны лавам восточной части массива ЛТСМ. Т.е., содержание урана в
рыхлых ТСМ можно оценить на уровне 4 – 6 % (мас.). Поэтому скопление 4 может содер-
жать от 1,6 до 5,4 т урана.
Скопление 5 (см. рис. 1, поз. 5). Схема «ОР» и завал на ней. Часть помещения, кото-
рая мало менялась после взрыва. Границы участка: сама схема «ОР» и внутренняя образую-
щая бака Л (диаметром 16,6 м). Координаты: 46-2900/48+2900, М+2900/К-2900, отметки +11.000 -
+24.000. К этому участку необходимо также отнести ТСМ, находящиеся в промежутке меж-
ду боковыми цилиндрическими стенками схемы «ОР» и полукруглыми восточной и запад-
ной стенами помещения 305/2, а также технологические каналы с топливными сборками,
свисающие в реакторное пространство со схемы «Е». В завале находятся топливные сборки в
количестве 50 – 100 шт. (масса топлива 3 – 6 т).
На верхней плите оставшейся части схемы «ОР» в процессе плавления ФАЗ должен
был образоваться слой ЛТСМ с заключенным в нем непереплавленным топливом. Часть этих
ТСМ могла попасть внутрь схемы «ОР» через наблюдаемое визуально термическое повре-
ждение ее верхней плиты. Так или иначе, общий объем этих ТСМ должен составлять 25 –
50 м3. Количество заключенного в этом объеме топлива может составить от 3 до 7 т урана.
Рис. 7. Ствол скважины Ю-12-78, пробуренной
в завале (отметка +12.000, ось 46+2850). Ствол
хорошо просматривается на всю глубину завала
(ряды И – И+1500).
Описание пробы Уран,
%
Уран (расчет
по 144Ce),
%
Образец черного цвета,
стеклообразный
10,17 10,64
Образец черного цвета,
стеклообразный
13,58 20,86
Темно-коричневая
хрупкая масса
9,25 12,40
Э. М. ПАЗУХИН, А. С. ЛАГУНЕНКО, С. А. ДОВЫДЬКОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 92
Пространство, заключенное между боковыми цилиндрическими стенками схемы
«ОР» с выступающими над ней остатками схемы КЖ (оболочка реактора) и полукруглыми
восточной и западной стенами помещения 305/2, имеет объем ∼ 90 м3. ТСМ могут занимать
∼ 50 % этого объема. Анализ процессов, происходивших в шахте реактора и в помещении
305/2, позволяет предположить, что эти ТСМ аналогичны рыхлым ТСМ скопления 4. Руко-
водствуясь приведенными данными, массу топлива в этой области можно оценить в 2 - 3 т по
урану. Общий объем ТСМ в скоплении 5 составляет 70 - 100 м3, масса топлива -
(12 ± 5) т.
Скопление 6 (см. рис. 1, поз. 6). Полихромные ЛТСМ. Под наклонно стоящей бетон-
ной плитой в районе пересечения оси 46 и ряда М на отогнутой части схемы КЖ находится
натек ТСМ ("сталагмит") высотой 1 - 1,2 м и диаметром 0,2 - 0,5 м, являющийся продолже-
нием «сталактита», свисающего с верхнего торца бетонной плиты. Цвет новообразования -
сургучно-коричневый с ярко-голубыми прожилками, поверхность - блестящая, глянцевая, не
подвергавшаяся разрушениям или ошелушиванию.
Ранее "сталагмит" представлял собой колонну ЛТСМ, как бы подпирающую верхний
торец бетонной плиты. В настоящий момент длинная средняя часть "сталагмита" отсутству-
ет. Однако по свидетельству очевидцев (А. Ю. Ненаглядов, Э. М. Пазухин) в 1988 - 1990 гг.
она существовала и была обрушена при попытке отбора пробы. Координаты: 46, М; отметки:
+16.000 - +24.000.
В 1996 г. из помещения 305/2 были отобраны образцы проб «сталагмита», визуальное
обследование которых показало, что этот вид чернобыльских лав содержит слитые воедино
фрагменты разного цвета – в основном, коричневого, желтого и ярко-синего цвета (отсюда и
название этой модификации ЛТСМ – «полихромная керамика» - ПК) [20].
Позднее, в 2003 г., были исследованы образцы ПК коричневого и желтого цвета [21].
Содержание урана в образцах синего цвета ∼∼∼∼ 5,7 %, в образцах желтого и коричневого
цвета ∼ 7 и 7,6 % соответственно.
Интересным является тот факт, что в синей модификации полихромных ЛТСМ цезия
осталось значительно больше, чем в образцах ЛТСМ коричневого и желтого цвета: в синей
модификации осталось ~ 65 % (мас.), в коричневой и желтой - ~ 40 % (мас.).
Суммарный объем «сталагмита» и «сталактита» ∼ 0,7 м3. Результаты визуальных об-
следований указывают на то, что формирование этого образования происходило при вязко-
сти примерно 102 - 103 Па·с и на верхнем торце бетонной плиты должны присутствовать за-
стывшие лавы, возможно, объемом до 0,7 м3. Средняя плотность материала "сталагмита" –
2,8 г/см3.
Таким образом, масса топлива в скоплении 6 составляет 100 – 300 кг по урану.
Скопление 7 (см. рис. 1, поз. 7). Северо-восточная часть помещения 305/2. Наименее
изученная часть помещения 305/2. Границы участка: координаты: 46+2000/47-1000, Л/М, отмет-
ка +9.700 (пространство под схемой «ОР»). Возможно присутствие ЛТСМ. Прямых данных,
указывающих на наличие ТСМ, на этом участке нет. Однако данные измерений МЭД гамма-
излучения, полученные в 1989 г. (отметка +9.000, МЭД до 250 Р/ч), а также характеристики
керна, полученного при бурении скважин в подреакторной плите (отметка +9.100, бетон и
металл – МЭД до 10 Р/ч, металл – МЭД до 5 Р/ч), косвенно указывают на наличие прожога
пола и присутствие некоторого количества лавы на полу помещения.
Суммарная информация о ТСМ помещения 305,2 представлена в таблице.
Экспертные оценки распределения ТСМ по скоплениям помещения 305/2
Помеще-
ние
Скопление (отметка)
Краткая характеристика ТСМ
в скоплении
Объем ТСМ,
м3
Количество топ-
лива по урану, т
305/2
№ 1 (+8.400 – +11.000) Черные ЛТСМ, ФАЗ 150 – 180 36 ± 12
№ 2 (+9.000 – +11.000)
Коричневые и черные ЛТСМ,
возможно ФАЗ
80 - 100 25 ± 6
№ 3 (+11.000 – +13.500) ЛТСМ, шихта, ФАЗ 5 - 10 3 ± 2
305/2 и № 4 (+11.000 – +16.500) Рыхлые ТСМ 40 - 60 3,5 ± 2
НОВЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 93
504/2
№ 5 (+11.000 – +24.000)
ЛТСМ, шихта, ФАЗ, рыхлые
ТСМ
70 - 100 12 ± 7
№ 6 (+16.000 – +24.000) Сталактит - ЛТСМ 0,7 – 1,4 0,2 ± 0,1
305/2 № 7 (+9.700) ЛТСМ? до 20 (?) до 1,5 (?)
Таким образом, общий объем ТСМ в помещении 305/2 составляет 350 - 470 м3, а ко-
личество топлива, заключенного в ТСМ, следует оценить в (80 ± 30) т по урану.
Заключение
Как следует из вышеизложенного, вне зависимости от подходов, использованных при
оценке суммарного количества топлива в помещении 305/2, получены вполне сопоставимые
результаты:
тепловые расчеты [1]: 75 ± 25 т по урану;
разбиение на отдельные квартиры [4]: более 60 т по урану;
визуально-аналитический метод, разбиение на отдельные скопления, усредненные
данные анализов проб, отобранных из помещения 305/2 [7]: 85 ± 25 т по урану;
разбиение на отдельные скопления, расчетно-аналитический метод, анализ процессов,
происходивших на активной стадии аварии, усредненные данные анализов проб, отобранных
из помещения 305/2, усредненные данные анализов проб, отобранных из помещений, нахо-
дящихся на путях движения лавы (настоящая работа): 80 ± 30 т по урану.
По мнению авторов, проведенные оценки, сделанные в предлагаемом сообщении,
позволяют существенно уточнить топографию топлива в помещении 305/2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Оценка количества топлива в скоплениях ТСМ в подаппаратном помещении: (Отчет о НИР) / КЭ
при ИАЭ им. И. В. Курчатова. – Инв. № 11.07/26. - Чернобыль, 1990. - 11 с.
2. Экспериментальные исследования лавообразных топливосодержащих масс (ТСМ) на 4-м блоке
ЧАЭС / А. Н. Киселев, А. Ю. Ненаглядов, А. И. Сурин, К. П. Чечеров. - Москва, 1992. - 120 с. -
(Препр. / ИАЭ им. И. В. Курчатова; ИАЭ-5533/3).
3. Результаты дополнительных исследований мест скоплений ЛТСМ на 4-м блоке ЧАЭС / А. Н.
Киселев, А. И. Сурин, К. П. Чечеров. - Москва, 1994. - 59 с. - (Препр. ИАЭ им. И. В. Курчатова;
ИАЭ-5783/3).
4. Боровой А.А., Лагуненко А.С., Пазухин Э.М. Оценка количества топлива в подаппаратном поме-
щении 305/2 4-го энергоблока чернобыльской АЭС // Атомная энергия. - 1998. - Т. 84, вып. 4. -
С. 356 - 361.
5. The Shelter current safety analysis and situation development forecasts (update version) / A. Borovoy
et al. - Tasis, European Commission, 1998. - 103 p.
6. Пазухин Э.М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской АЭС топо-
графия, физико-химические свойства, сценарий образования // Радиохимия. - 1994. - Т. 36, № 2. -
С. 97 - 142.
7. Анализ текущей безопасности объекта «Укрытие» и прогнозные оценки развития ситуации: (От-
чет о НИР) / МНТЦ “Укрытие” НАН Украины. - Арх. № 3836. - Чернобыль, 2001. – 337 с.
8. Результаты тепловых и радиационных измерений на ОУ за период 1988 - 1989 гг.: (Отчет о
НИР) / КЭ при ИАЭ им. И. В. Курчатова. - Арх. № 1379 (архив МНТЦ «Укрытие» НАН Украи-
ны), 1989. – 47 с.
9. Бабенко В.А., Высотский Е.Д., Ключников А.А. и др. Моделирование массовых и геометрических
параметров скопления топливосодержащих материалов в юго-восточной части помещения 305/2
разрушенного 4-го блока ЧАЭС // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. –
2008. – Вип. 9. - С. 36 - 42.
10. Лагуненко А.С. Поиск и исследование скрытых скоплений топливосодержащих материалов раз-
рушенного 4-го блока Чернобыльской АЭС: Дис. ... канд. техн. наук. - К., 2008. - 148 с.
Э. М. ПАЗУХИН, А. С. ЛАГУНЕНКО, С. А. ДОВЫДЬКОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 94
11. Высотский Е.Д., Ключников А.А.. Щербин В.Н., Шостак В.Б. Нейтронно-физические характери-
стики ядерно-опасных скоплений топливосодержащих материалов // Проблеми безпеки атомних
електростанцій і Чорнобиля. – 2009. - Вип. 12. – С. 93 – 102.
12. Гончар В.В., Жидков А.В. Динамика высокотемпературного взаимодействия аварийного ядерного
топлива с конструкционными материалами РБМК // Проблеми Чорнобиля. – 2002. – Вип. 9. -
С. 25 - 33.
13. Пазухин Э.М., Краснов В.А. По поводу «грубого инженерного просчета», допущенного при про-
ектировании реактора РБМК-1000, а также необходимости «существенной корректировки сцена-
рия протекания активной фазы аварии 1986 г. // Там же. – 2004. – Вип. 15. - С. 93 - 102.
14. Богатов С.А., Боровой А.А., Лагуненко А.С. и др. Образование и растекание чернобыльских лав //
Радиохимия. – 2008. - Т. 50, № 6. - С. 565 - 568.
15. Скважины объекта "Укрытие". Обобщенные данные (альбом) / МНТЦ "Укрытие" НАН Украины.
- Инв. № 09/05-66. - Чернобыль, 1998.- 117 c.
16. Высотский Е.Д., Краснов В.А., Лагуненко А.C., Пазухин Э.М. Топливо в помещении 305/2 4-го
блока ЧАЭС. Критмассовые зоны. Уточнение сценария образования лавообразных топливосо-
держащих материалов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. – 2007. - Вып. 8.
- С. 77 - 86.
17. Боровой А.А., Лагуненко А.С., Пазухин Э.М. Новые оценки количества ядерного топлива, нахо-
дящегося на нижних отметках объекта "Укрытие" // Проблеми Чорнобиля - 2000. - Вип. 6. - С. 13
- 16.
18. Отчет о выполнении инженерных обследований скважин Ю-12-78, 3-9-К: Отчет SIP AOS3 02 0
EJH 01 01, 11.12.07. – 30 с.
19. Определение изотопного состава образцов ТСМ объекта «Укрытие» // (Отчет) / КЭ при ИАЭ
им. И. В.Курчатова. Инв. - № 11.07/32.- Чернобыль, 1990.- 17 с.
20. Изучение физико-химических свойств, радионуклидного, элементного и фазового состава ТСМ
ОУ, оценка критичности скоплений ТСМ. Книга 1. "Изучение радионуклидного и элементного
состава ЛТСМ ОУ": (Промежуточный отчет) / МНТЦ "Укрытие". - Арх. № 3657.- Чернобыль,
1996. - 49 с.
21. Пазухин Э.М., Лагуненко А.С., Краснов В.А., Билько В.В. Топливо на верхних отметках раз-
рушенного 4-го блока ЧАЭС. Уточнение сценария образования полихромной керамики // Радио-
химия. – 2006. - Т. 48, № 6. - С. 470 - 480.
НОВІ КІЛЬКІСНІ ОЦІНКИ ЯДЕРНОГО ПАЛИВА В ПРИМІЩЕННІ 305/2
ОБ'ЄКТА «УКРИТТЯ»
Е. М. Пазухін, О. С. Лагуненко, С. А. Довидьков
З урахуванням нових розрахункових даних і на основі аналізу подій і процесів, що відбували-
ся в приміщенні 305/2 на стадії утворення та розтікання чорнобильських лав, проведено оцінку роз-
поділу ядерного палива в цьому приміщенні. Оцінку проведено для семи окремих характерних зон.
При оцінці враховувалися як дані аналізів проб, відібраних із приміщення 305/2, так і результати ана-
лізів проб із довколишніх приміщень. Загальна кількість опроміненого ядерного палива в приміщенні
305/2, згідно з проведеним аналізом, становить по урану 80 ± 30 т, що цілком зіставно з результатами
раніше проведених досліджень.
Ключові слова: лава, паливовмісні матеріали, оцінка, скупчення, уран, ядерне паливо.
NEW QUANTITATIVE ESTIMATES OF NUCLEAR FUEL IN “UKRYTTYA” OBJECT
ROOM 305/2
E. M. Pazukhin, O. S. Lagunenko, S. A. Dovydkov
Considering new design data and based on analysis of events and processes occurred in room 305/2
at stage of production and spread of Chornobyl lavas, an estimate was made of nuclear fuel distribution in
this room. The estimate was made for 7 separate and typical areas. When estimating, the both data were tak-
en into account of analyses of samples taken in room 305/2, and analysis results of samples retrieved from
adjacent rooms. Total amount of irradiated nuclear fuel in room 305/2, according to analysis carried out,
makes on uranium 80 ± 30 t, that is purely comparable with the results of earlier researches.
НОВЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 14 2010 95
Keywords: lava, fuel-containing materials, estimation, cluster, uranium, nuclear fuel.
Поступила в редакцию12.05.10
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-59009 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1813-3584 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:18:12Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пазухин, Э.М. Лагуненко, А.С. Довыдьков, С.А. 2014-04-04T20:42:44Z 2014-04-04T20:42:44Z 2010 Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" / Э.М. Пазухин, А.С. Лагуненко, С.А. Довыдьков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2010. — Вип. 14. — С. 85–94. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/59009 621.039 С учетом новых расчетных данных и на основе анализа событий и процессов, происходивших в помещении 305/2 на стадии образования и растекания чернобыльских лав, проведена оценка распределения ядерного топлива в этом помещении. Оценка произведена для семи отдельных характерных зон. При оценке учитывались как данные анализов проб, отобранных из помещения 305/2, так и результаты анализов проб, извлеченных из близлежащих помещений. Общее количество облученного ядерного топлива в помещении 305/2, согласно проведенному анализу, составляет по урану 80 ± 30 т, что вполне сопоставимо с результатами ранее проведенных исследований. З урахуванням нових розрахункових даних і на основі аналізу подій і процесів, що відбувалися в приміщенні 305/2 на стадії утворення та розтікання чорнобильських лав, проведено оцінку розподілу ядерного палива в цьому приміщенні. Оцінку проведено для семи окремих характерних зон. При оцінці враховувалися як дані аналізів проб, відібраних із приміщення 305/2, так і результати аналізів проб із довколишніх приміщень. Загальна кількість опроміненого ядерного палива в приміщенні 305/2, згідно з проведеним аналізом, становить по урану 80 ± 30 т, що цілком зіставно з результатами раніше проведених досліджень. Considering new design data and based on analysis of events and processes occurred in room 305/2 at stage of production and spread of Chornobyl lavas, an estimate was made of nuclear fuel distribution in this room. The estimate was made for 7 separate and typical areas. When estimating, the both data were taken into account of analyses of samples taken in room 305/2, and analysis results of samples retrieved from adjacent rooms. Total amount of irradiated nuclear fuel in room 305/2, according to analysis carried out, makes on uranium 80 ± 30 t, that is purely comparable with the results of earlier researches. ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Проблеми Чорнобиля Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" Нові кількісні оцінки ядерного палива в приміщенні 305/2 об'єкта «Укриття» New quantitative estimates of nuclear fuel in “Ukryttya” object room 305/2 Article published earlier |
| spellingShingle | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" Пазухин, Э.М. Лагуненко, А.С. Довыдьков, С.А. Проблеми Чорнобиля |
| title | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" |
| title_alt | Нові кількісні оцінки ядерного палива в приміщенні 305/2 об'єкта «Укриття» New quantitative estimates of nuclear fuel in “Ukryttya” object room 305/2 |
| title_full | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" |
| title_fullStr | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" |
| title_full_unstemmed | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" |
| title_short | Новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "Укрытие" |
| title_sort | новые количественные оценки ядерного топлива в помещении 305/2 объекта "укрытие" |
| topic | Проблеми Чорнобиля |
| topic_facet | Проблеми Чорнобиля |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/59009 |
| work_keys_str_mv | AT pazuhiném novyekoličestvennyeocenkiâdernogotoplivavpomeŝenii3052obʺektaukrytie AT lagunenkoas novyekoličestvennyeocenkiâdernogotoplivavpomeŝenii3052obʺektaukrytie AT dovydʹkovsa novyekoličestvennyeocenkiâdernogotoplivavpomeŝenii3052obʺektaukrytie AT pazuhiném novíkílʹkísníocínkiâdernogopalivavprimíŝenní3052obêktaukrittâ AT lagunenkoas novíkílʹkísníocínkiâdernogopalivavprimíŝenní3052obêktaukrittâ AT dovydʹkovsa novíkílʹkísníocínkiâdernogopalivavprimíŝenní3052obêktaukrittâ AT pazuhiném newquantitativeestimatesofnuclearfuelinukryttyaobjectroom3052 AT lagunenkoas newquantitativeestimatesofnuclearfuelinukryttyaobjectroom3052 AT dovydʹkovsa newquantitativeestimatesofnuclearfuelinukryttyaobjectroom3052 |