Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР
На основе современных представлений и исследований сформулированы основные положения методического обеспечения при моделировании и анализе тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР. На основі сучасних подань і досліджень сформульовано основні положення методичного забезпечення при моделюванні й аналізі важких...
Saved in:
| Published in: | Ядерна та радіаційна безпека |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97401 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР / В.И. Скалозубов, Ю.Л. Коврижкин, В.Н. Колыханов, Г.Г. Габлая // Ядерна та радіаційна безпека. — 2010. — № 2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859694863808724992 |
|---|---|
| author | Скалозубов, В.И. Коврижкин, Ю.Л. Колыханов, В.Н. Габлая, Г.Г. |
| author_facet | Скалозубов, В.И. Коврижкин, Ю.Л. Колыханов, В.Н. Габлая, Г.Г. |
| citation_txt | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР / В.И. Скалозубов, Ю.Л. Коврижкин, В.Н. Колыханов, Г.Г. Габлая // Ядерна та радіаційна безпека. — 2010. — № 2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Ядерна та радіаційна безпека |
| description | На основе современных представлений и исследований сформулированы основные
положения методического обеспечения при моделировании и анализе тяжелых аварий
на АЭС с ВВЭР.
На основі сучасних подань і досліджень сформульовано основні положення
методичного забезпечення при моделюванні й аналізі важких аварій на АЕС із ВВЕР.
Based on modern notions and studies, the paper formulates basic provisions of
methodological support for modeling and analyzing severe accidents at WWER NPPs.
|
| first_indexed | 2025-12-01T01:03:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (46).2010 13
Â
îçíèêíîâåíèå òÿæåëûõ àâàðèé ñ ïîâðåæäåíèåì
òîïëèâà (òîïëèâíûõ êîíñòðóêöèé) êîðïóñíûõ
ðåàêòîðîâ ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ðàçâèòèÿ çàïðî-
åêòíûõ àâàðèé â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ óñòàíîâëåí-
íûõ êðèòåðèåâ ïîâðåæäåíèÿ òîïëèâà (òîïëèâíûõ
êîíñòðóêöèé). Èñõîäíûìè ñîáûòèÿìè çàïðîåêòíûõ àâà-
ðèé (ÈÑÀ), êîòîðûå ïðèâîäÿò ê âîçíèêíîâåíèþ òÿæåëûõ
àâàðèé, ìîãóò áûòü:
îòêàçû è íàðóøåíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñèñòåì, âàæ-
íûõ äëÿ áåçîïàñíîñòè (òå÷è îáîðóäîâàíèÿ è òðóáîïðîâî-
äîâ, îáåñòî÷èâàíèå ýíåðãîáëîêà, ëîæíîå ñðàáàòûâàíèå
ïðåäîõðàíèòåëüíûõ êëàïàíîâ è ò. ï.);
âíåøíèå è âíóòðåííèå ýêñòðåìàëüíûå ñîáûòèÿ (çåìëå-
òðÿñåíèå, ïîæàðû, óäàðíûå âîçäåéñòâèÿ, çàòîïëåíèÿ è ò. ï.).
Ðàçâèòèå è ìíîãîîáðàçèå àâàðèéíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñ-
òåé çàïðîåêòíûõ àâàðèé (ÀÏÇÀ), ïðèâîäÿùèõ ê âîçíèêíî-
âåíèþ òÿæåëûõ àâàðèé, îïðåäåëÿåòñÿ â îáùåì ñëó÷àå:
1) ãðóïïîé ÈÑÀ;
2) íàäåæíîñòüþ è ðàáîòîñïîñîáíîñòüþ ñèñòåì, îáåñïå-
÷èâàþùèõ âûïîëíåíèå ôóíêöèé áåçîïàñíîñòè è óïðàâëå-
íèÿ àâàðèÿìè;
3) äåéñòâèÿìè ïåðñîíàëà ïî óïðàâëåíèþ è ëèêâèäàöèè
ïîñëåäñòâèé àâàðèé.
Êîíå÷íûå ñîñòîÿíèÿ ÀÏÇÀ â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ êðè-
òåðèåâ ïîâðåæäåíèÿ òîïëèâà ÿâëÿþòñÿ èñõîäíûìè ñîñòîÿ-
íèÿìè òÿæåëûõ àâàðèé íà ïåðâîé (âíóòðèêîðïóñíîé) ñòàäèè
ðàçâèòèÿ (ÈÑÒÀ1). Èäåíòèôèêàöèÿ ãðóïï ÈÑÒÀ1 îïðåäå-
ëÿåòñÿ:
ïðåäûñòîðèåé ðàçâèòèÿ àâàðèéíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñ-
òåé (ÀÏ), êîòîðûå ìîãëè ïðèâåñòè ê ïîâðåæäåíèþ àêòèâ-
íîé çîíû (â òîì ÷èñëå ñîñòîÿíèåì ñèñòåì, îáåñïå÷èâàþ-
ùèõ óïðàâëåíèå àâàðèÿìè);
ñîñòîÿíèåì è óñëîâèÿìè ïîâðåæäåíèÿ àêòèâíîé çîíû
ðåàêòîðà (âèä, ìåñòîïîëîæåíèå, îáúåì, ñòåïåíü ïîâðåæ-
äåíèÿ è äðóãèå õàðàêòåðèñòèêè ïîâðåæäåííîé àêòèâíîé
çîíû).
Îñíîâíûå ïðîöåññû íà âíóòðèðåàêòîðíîé ñòàäèè òÿæå-
ëîé àâàðèè ñëåäóþùèå.
Ôàçà 1. Íàðóøåíèå ãåîìåòðèè òâýëîâ â ðåçóëüòàòå «ðàñ-
ïóõàíèÿ» ÿäåðíîãî òîïëèâà è îêèñëåíèÿ îáîëî÷åê. Íà÷àëî
ðàñïëàâëåíèÿ âíóòðèêîðïóñíûõ êîíñòðóêöèé è ðåãóëèðó-
þùèõ ñòåðæíåé (ñ îãðàíè÷åíèåì èõ ïåðåìåùåíèÿ).
Ôàçà 2. Ðàñïëàâëåíèå è ïåðåìåùåíèå âíèç âåùåñòâ
ñ íèçêîé òî÷êîé ïëàâëåíèÿ. Âçàèìîäåéñòâèå ðàçëè÷íûõ
ìåòàëëîâ è îêñèäîâ óðàíà ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ êîì-
ïëåêñíûõ ýâòåêòèê ñ òåìïåðàòóðàìè òåêó÷åñòè íèæå, ÷åì
òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ èñõîäíûõ êîìïîíåíòîâ àêòèâíîé
çîíû. Ïîñòåïåííîå ïëàâëåíèå, ïåðåìåùåíèå ïîä äåéñòâè-
åì ñèë òÿæåñòè è ïîâòîðíîå çàòâåðäåâàíèå îáåñïå÷èâàþò
ïåðåäà÷ó ýíåðãèè â íèæíþþ ÷àñòü êîðïóñà ðåàêòîðà.
Ôàçà 3. Íàêîïëåíèå íà äíå êîðïóñà ðåàêòîðà ôðàã-
ìåíòèðîâàííûõ ÷àñòåé è ðàíåå ðàñïëàâëåííûõ âåùåñòâ.
Òåðìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ïîâòîðíî ðàçîãðåâàþùèõñÿ
îáëîìêîâ àêòèâíîé çîíû è ñòðóêòóð â íèæíåé ÷àñòè êîð-
ïóñà â êîíå÷íîì èòîãå ìîæåò ïðèâåñòè ê ðàçðóøåíèþ äíè-
ùà êîðïóñà ðåàêòîðà.
Îñíîâíûå ôàêòîðû, ñïåöèôè÷íûå äëÿ íà÷àëüíûõ ñòà-
äèé â àêòèâíîé çîíå ðåàêòîðà, — òåðìîõèìè÷åñêîå âçàè-
ìîäåéñòâèå âîäÿíîãî ïàðà ñ öèðêîíèåì, ñîäåðæàùèìñÿ
â îáîëî÷êàõ òâýëîâ è, âîçìîæíî, â äðóãèõ êîíñòðóêòèâíûõ
ýëåìåíòàõ àêòèâíîé çîíû; òåðìîìåõàíè÷åñêîå ïîâåäåíèå
îáîëî÷åê òâýëîâ, èõ äåôîðìàöèÿ è ÷àñòè÷íîå ðàçðóøåíèå.
Íà ðàííåé ñòàäèè òÿæåëîé àâàðèè ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû
ìîæåò âûçâàòü ïîâûøåíèå äàâëåíèÿ â ãàçîâîì çàçîðå òâýëà
УДК 504.064:621.039
В. И. Скалозубов1, Ю. Л. Коврижкин1,
В. Н. Колыханов1, Г. Г. Габлая2
1 Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины
2 Одесский национальный политехнический университет
Основные положения
методического
обеспечения
моделирования
тяжелых аварий на АЭС
с ВВЭР
На основе современных представлений и исследований
сформулированы основные положения методического обес-
печения при моделировании и анализе тяжелых аварий на АЭС
с ВВЭР.
К л ю ч е в ы е с л о в а : аварийные последовательности (АП),
исходные события аварий (ИСА), запроектные аварии (ЗА),
тяжелые аварии (ТА), водо-водяной энергетический реактор
(ВВЭР).
В. І. Скалозубов, Ю. Л. Коврижкин, В. М. Колиханов, Г. Г. Габлая
Основні положення методичного забезпечення моделю-
вання важких аварій на АЕС із ВВЕР
На основі сучасних подань і досліджень сформульовано ос-
новні положення методичного забезпечення при моделюванні
й аналізі важких аварій на АЕС із ВВЕР.
К л ю ч о в і с л о в а : аварійні послідовності (АП), вихідні
події аварій (ВПА), запроектні аварії (ЗА), важкі аварії (ВА), водо-
водяной енергетичний реактор (ВВЕР).
© В. И. Скалозубов, Ю. Л. Коврижкин, В. Н. Колыханов, Г. Г. Габлая, 2010
14 ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (46).2010
Â. È. Ñêàëîçóáîâ, Þ. Ë. Êîâðèæêèí, Â. Í. Êîëûõàíîâ, Ã. Ã. Ãàáëàÿ
èçíà÷àëüíî íàõîäÿùåãîñÿ òàì ãàçà è íàêîïëåííûõ ãàçîîá-
ðàçíûõ ïðîäóêòîâ äåëåíèÿ äî óðîâíÿ, ïðåâûøàþùåãî äàâ-
ëåíèå â êàíàëå òåïëîíîñèòåëÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ
ïðî÷íîñòè îáîëî÷êè. Âçäóòèå è ðàçðûâ ìîãóò ïðîèçîé òè
ãëàâíûì îáðàçîì â ÀÏ ïðè íèçêîì äàâëåíèè â 1-ì êîí-
òóðå òèïà áîëüøèõ òå÷åé èç-çà îòíîñèòåëüíî âûñîêîãî
äàâëåíèÿ â ãàçîâîì çàçîðå. Äåôîðìàöèÿ âûçûâàåò ïåðåðàñ-
ïðåäåëåíèå ïîòîêà òåïëîíîñèòåëÿ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ìîæ-
íî îæèäàòü óìåíüøåíèÿ îêèñëåíèÿ è, ñëåäîâàòåëüíî, îá-
ðàçîâàíèÿ âîäîðîäà è èçìåíåíèÿ ïåðåäà÷è òåïëà âíóòðè
àêòèâíîé çîíû è ê âåðõíèì ñòðóêòóðàì. Êðîìå òîãî, íå-
ïîñðåäñòâåííî â òâýëå ïðîèñõîäÿò èçìåíåíèÿ, ñâÿçàííûå
ñ òåì, ÷òî ðàçðûâ äåëàåò âîçìîæíûì ïîñòóïëåíèå ïàðà
â çàçîð, óâåëè÷èâàÿ ïîâåðõíîñòü îáîëî÷êè, äîñòóïíóþ äëÿ
îêèñëåíèÿ. Ôîðìèðîâàíèå îêñèäíûõ ñëîåâ íà âíóòðåííåé
ïîâåðõíîñòè è ðàñøèðåíèå çàçîðà ìîãóò çàìåäëèòü õèìè-
÷åñêóþ ðåàêöèþ ìåæäó òîïëèâîì è îáîëî÷êîé. Åñëè äî-
ñòèãíóòà òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ íåîêèñëåííîãî öèðêàëîÿ
(2033 K), òî âîçíèêàåò âîçìîæíîñòü ïåðåìåùåíèÿ íèçêî-
òåìïåðàòóðíîé ñìåñè U-Zr-C è óâåëè÷åíèå âûõîäà ïðîäóê-
òîâ äåëåíèÿ èç ïðåâðàùåííîãî â æèäêîñòü òîïëèâà. Åñëè
íà âíåøíåé ïîâåðõíîñòè îáîëî÷êè ñôîðìèðîâàëñÿ äîñòà-
òî÷íî òîëñòûé îêñèäíûé ñëîé, òî êàêîå-ëèáî ïåðåìåùå-
íèå ðàñïëàâëåííîãî öèðêàëîÿ èñêëþ÷åíî èëè îãðàíè÷åíî
âíóòðè çàçîðà ìåæäó îáîëî÷êîé è òîïëèâíûìè òàáëåòêàìè
èç-çà ýôôåêòà “òèãëÿ” (crucible), îáóñëîâëåííîãî âûñîêîé
òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ ZrO2. Îêñèäíûé ñëîé îñòàåòñÿ íà
ìåñòå, ïîêà íå áóäåò äîñòèãíóòà òî÷êà åãî ïëàâëåíèÿ ëèáî
îí íå áóäåò ðàñòâîðåí ðàñïëàâëåííûì öèðêàëîåì èëè íå
ðàçðóøèòñÿ ìåõàíè÷åñêè.
Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû àêòèâíîé çîíû íà ýòàïå ðàçî-
ãðåâà âûçûâàåò ðÿä äðóãèõ ðàçíîîáðàçíûõ ÿâëåíèé, êîòî-
ðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ìîãóò êðèòè÷åñêèì îáðàçîì âëèÿòü íà
äàëüíåéøåå ïëàâëåíèå àêòèâíîé çîíû [1]. Îêèñëåíèå ïàðîì
ìàòåðèàëà îáîëî÷êè èç öèðêàëîÿ ñòàíîâèòñÿ ñóùåñò âåííûì
âêëàä÷èêîì â ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû. Ñóùåñòâåííàÿ äå-
ôîðìàöèÿ îáîëî÷êè âîçìîæíà ïðè ðàçãåðìåòèçàöèè 1-ãî
êîíòóðà, ÷òî èçìåíÿåò õàðàêòåðèñòèêè òåïëîïåðåäà÷è
â ñáîðêå. Îõðóï÷èâàíèå, âûçâàííîå çíà÷èòåëüíûì îêèñ-
ëåíèåì, ìîæåò çàâåðøèòüñÿ ëîêàëüíûì ðàçðûâîì. Ïðè
âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ òåïëîâûå èçëó÷åíèÿ òàêæå ìîãóò
âíîñèòü ñóùåñò âåííûé âêëàä è áûòü äîìèíèðóþùåé ñî-
ñòàâëÿþùåé. Ïðîöåññ èçìåíåíèÿ òåïëîâûäåëåíèé ñâÿçàí
ñ äðóãèìè âàæíûìè ïðîöåññàìè, òàêèìè êàê îêèñëåíèå
è âûãîðàíèå òîïëèâà, êîòîðûå âëèÿþò íà âûõîä ïðîäóê-
òîâ äåëåíèÿ.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 1300 K ðàçîãðåâ àêòèâíîé
çîíû îáåñïå÷èâàåòñÿ òàêæå òåïëîì, âûäåëÿþùèìñÿ çà ñ÷åò
ñóùåñò âåííîãî âêëàäà ýêçîòåðìè÷åñêîé ðåàêöèè îêèñëå-
íèÿ öèðêàëîÿ ïàðîì, ñîïîñòàâèìîãî ïî âåëè÷èíå ñ ìîù-
íîñòüþ îñòàòî÷íûõ òåïëîâûäåëåíèé ïðîäóêòîâ äåëåíèÿ.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ áîëåå 1850 K íàñòóïàåò ñòàäèÿ èçìåíå-
íèÿ ìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû îêñèäà, êîòîðàÿ ïðè áîëåå
âûñîêîì ïðîíèêíîâåíèè êèñëîðîäà ïðèâîäèò ê áîëüøîìó,
ïî÷òè ìíîãîêðàòíîìó óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè ïàðîöèðêîíè-
åâîé ðåàêöèè.
Ïðèñóòñòâèå âîäû è (èëè) ïîäà÷à âîäû ïðè ñðàáà-
òûâàíèè ñèñòåì áåçîïàñíîñòè ëèáî â ðåçóëüòàòå äåéñ-
òâèÿ îïåðàòîðà ìîæåò òàêæå ñóùåñòâåííî âëèÿòü íà
ðàçâèòèå ïëàâëåíèÿ àêòèâíîé çîíû âíóòðè êîðïóñà ðåàê-
òîðà. Íåïîñðåäñòâåííî âûøå ôðîíòà îõëàæäåíèÿ îáðàçó-
åòñÿ íàñûùåííûé ïàð. Çà ñ÷åò îòâîäà òåïëà âîäîé è áûñ-
òðîãî îõëàæäåíèÿ ïðîèñõîäèò îõðóï÷èâàíèå îêèñëåííûõ
ïîâåðõíîñòåé îáîëî÷åê. Òåïëîâîå íàïðÿæåíèå ìîæåò âû-
çûâàòü ðàñòðåñêèâàíèå èëè ôðàãìåíòàöèþ îõðóï÷åííûõ
ïîâåðõíîñòåé îáîëî÷åê è ôîðìèðîâàíèå íîâûõ îòêðûòûõ
ïîâåðõíîñòåé ìåòàëëà. Ýòî âåäåò ê îáøèðíîìó îêèñëåíèþ
öèðêàëîÿ ïàðîì ñ îáðàçîâàíèåì ëîêàëüíîãî ïëàâëåíèÿ,
ïîñëåäóþùèì ïåðåìåùåíèåì, ïîâòîðíûì áûñòðûì ðîñòîì
òåìïåðàòóðû è ðåçêèì óâåëè÷åíèåì îáðàçîâàíèå âîäîðîäà.
Âñëåäñòâèå òåïëîâîãî óäàðà (ðàçðóøåíèå, îáóñëîâëåííîå
áûñòðûì îõëàæäåíèåì) è óâåëè÷åíèÿ ñëîÿ îáëîìêîâ âîç-
ìîæíî òàêæå ðàçðóøåíèå ÷àñòè àêòèâíîé çîíû
Âûõîä ïðîäóêòîâ äåëåíèÿ (îñîáåííî ëåòó÷èõ ìàòåðè-
àëîâ) íà ýòàïå ðàçîãðåâà àêòèâíîé çîíû çàâèñèò îò òàêèõ
ôàêòîðîâ, êàê ãëóáèíà âûãîðàíèÿ òîïëèâà. Âûõîä ìîæåò
òàêæå óâåëè÷èòüñÿ èç-çà âçðûâà ïðè ïîâòîðíîì çàëèâå,
÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ ôðàãìåíòàöèåé òîïëèâà è îáðàçîâà-
íèåì ìèêðîòðåùèí íà ìåæêðèñòàëëè÷åñêîì óðîâíå.
Ïðåâðàùåíèå òîïëèâà â æèäêîñòü (ïîä äåéñòâèåì ðàñ-
ïëàâëåííîãî öèðêàëîÿ) ìîæåò èìåòü ïðÿìîå âëèÿíèå íà
ñêîðîñòü âûõîäà îñòàâøèõñÿ ïðîäóêòîâ äåëåíèÿ, òàê êàê
æèäêîå ñîñòîÿíèå õàðàêòåðèçóåòñÿ íàìíîãî áîëåå áûñ-
òðûìè ïðîöåññàìè äèôôóçèè, ÷åì â òâåðäîì ñîñòîÿíèè.
Àýðîçîëè ìîãóò âûäåëÿòüñÿ ïðè ïðåâðàùåíèè â ïàð ìàòå-
ðèàëîâ ñ íèçêîé òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ, âçàèìîäåéñòâó-
þùèõ ñ âûñîêîòåìïåðàòóðíûì êåðàìè÷åñêèì ðàñïëàâîì.
Ïàðîöèðêîíèåâàÿ ðåàêöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ â îñíîâíîì
ñëåäóþùèìè ýôôåêòàìè: èíòåíñèâíûì âûäåëåíèåì òåï-
ëà ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, âûäåëåíèåì âîäîðîäà, èç-
ìåíåíèåì ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà îáîëî÷êè òâýëà,
â ÷àñòíîñòè ñíèæåíèåì ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè èç-çà
îõðóï÷èâàíèÿ, ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ îò
2170 (Zr) äî 2900 Ê (ZrO2). Âûäåëåíèå òåïëà ïðè ïàðîöèð-
êîíèåâîé ðåàêöèè ñîñòàâëÿåò 6,29 ÌÄæ/êã è ïðè òåìïåðà-
òóðå áîëåå 1250 Ê ñòàíîâèòñÿ äîìèíèðóþùèì ôàêòîðîì,
îïðåäåëÿþùèì ðàçîãðåâ àêòèâíîé çîíû. Òîëüêî çà ñ÷åò
òåïëà ïàðîöèðêîíèåâîé ðåàêöèè, áåç ó÷åòà îñòàòî÷íîãî
òåïëîâûäåëåíèÿ, òåìïåðàòóðà òâýëà ìîæåò íàìíîãî ïðåâû-
ñèòü 3100 Ê.
Ðàçëè÷íûå ìàòåðèàëû êîìïîíåíòîâ àêòèâíîé çîíû ÿâ-
ëÿþòñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêè íåñòàáèëüíûìè äðóã îòíîñè-
òåëüíî äðóãà.  ðåçóëüòàòå ýòîãî è ïðîèñõîäÿò õèìè÷åñêèå
âçàèìîäåéñòâèÿ, êîòîðûå ñòàíîâÿòñÿ ñóùåñòâåííûìè ïðè
òåìïåðàòóðàõ áîëåå 1300 K, ÷òî ïîçâîëÿåò èäåíòèôèöèðî-
âàòü òðè îñíîâíûõ òåìïåðàòóðíûõ ðåæèìà â îòíîøåíèè
ïîâðåæäåíèÿ àêòèâíîé çîíû [2].
 ïåðâîì òåìïåðàòóðíîì ðåæèìå (1473–1673 K) íà ñòà-
äèè ðàçîãðåâà íàáëþäàåòñÿ íà÷àëüíàÿ äåãðàäàöèè àêòèâíîé
çîíû ðåàêòîðà, çàòðàãèâàþùàÿ ðåãóëèðóþùèå ñòåðæíè èç-
çà î÷åíü íèçêîé òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ ñïëàâà (ïðèáëè-
çèòåëüíî 1100 K). Ëþáîå ïîâðåæäåíèå îáîëî÷êè ðåãóëèðó-
þùåãî ñòåðæíÿ èç íåðæàâåþùåé ñòàëè ïîçâîëèò ðàñïëàâó
âñòóïèòü â õèìè÷åñêèé êîíòàêò ñ òîïëèâíûìè ýëåìåíòà-
ìè. Ëîêàëüíûé êîíòàêò íåðæàâåþùåé ñòàëè è öèðêàëîÿ,
íàïðèìåð èç-çà âçäóòèÿ îáîëî÷êè ðåãóëèðóþùåãî ñòåðæ-
íÿ ïîä âíóòðåííèìè äàâëåíèåì ïàðîâ êàäìèÿ, ïðèâîäèò
ê õèìè÷åñêîìó âçàèìîäåéñòâèþ ñ ðàíåå îáðàçîâàâøèìñÿ
ðàñïëàâîì è ïðè òåìïåðàòóðå îêîëî 1470 K èíèöèèðóåò
ðàñïðîñòðàíåíèå ïëàâëåíèÿ â àêòèâíîé çîíå.
Âî âòîðîì òåìïåðàòóðíîì ðåæèìå (2033–2273 K) ïðî-
èñõîäèò ïëàâëåíèå íåîêèñëåííîãî öèðêàëîÿ ïðèáëèçè-
òåëüíî ïðè 2033 K. Åñëè ïåðåìåùåíèå íåâîçìîæíî èç-çà
äîñòàòî÷íî òîëñòîãî òâåðäîãî îêñèäíîãî ñëîÿ íà âíåøíåé
ïîâåðõíîñòè îáîëî÷êè (òî÷êà ïëàâëåíèÿ ZrO2 —2973 K),
òî ðàñïëàâëåííûé öèðêàëîé õèìè÷åñêè ðàñòâîðÿåò ÷àñòü
òâåðäûõ òàáëåòîê UÎ2 è îêñèäíûé ñëîé, îáðàçóÿ æèäêóþ
ñìåñü U-Zr-O. Åñëè îáîëî÷êà èç öèðêàëîÿ ïîëíîñòüþ
ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (46).2010 15
Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ìåòîäè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ òÿæåëûõ àâàðèé íà ÀÝÑ ñ ÂÂÝÐ
îêèñëåíà ïåðåä äîñòèæåíèåì ýòîãî òåìïåðàòóðíîãî ðå-
æèìà (êàê îæèäàåòñÿ â ïåðåõîäíûõ ïðîöåññàõ ðàçîãðåâà
àêòèâíîé çîíû ñ ìàëîé ñêîðîñòüþ — ìåíüøå ÷åì 0,1 K/ñ),
òàêîå ðàñòâîðåíèå íå ïðîèñõîäèò. Ñ òî÷êè çðåíèÿ óïðàâ-
ëåíèÿ òÿæåëîé àâàðèåé ðàçëè÷íîå ïîâåäåíèå ìàòåðèàëîâ
ïðè ìàëîé ñêîðîñòè ðàçîãðåâà ïðåäîñòàâëÿåò áîëüøå âðå-
ìåíè äëÿ âîññòàíàâëèâàþùèõ äåéñòâèé.
 òðåòüåì òåìïåðàòóðíîì ðåæèìå (ìåæäó 2873 è 3123 K)
îñòàâøèåñÿ ìàòåðèàëû UO2, ZrO2 è ðàñòâîð (U, Zr)O2 íà÷-
íóò ïëàâèòüñÿ. Ýòî áóäåò, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, âåñòè ê ïîë-
íîìó ðàñïëàâëåíèþ âñåõ ìàòåðèàëîâ àêòèâíîé çîíû.
Ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ, òå÷åíèÿ è çàòâåðäåâàíèÿ îæè-
æåííûõ ìàòåðèàëîâ ïðè òÿæåëîé àâàðèè ñóùåñòâåííûì
îáðàçîì îïðåäåëÿåòñÿ ïðîòåêàþùèìè õèìè÷åñêèìè ðåàê-
öèÿìè; ðàñïëàâëåííûé öèðêàëîé áóäåò ðàñòâîðÿòü äè-
îêñèä óðàíà (UO2) ïðè òåìïåðàòóðàõ, ïðèìåðíî ðàâíûõ
òåìïåðàòóðàì ïëàâëåíèÿ ìåòàëëè÷åñêîãî öèðêàëîÿ, ò. å.
ïðè ñóùåñòâåííî áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, ÷åì òåìïå-
ðàòóðà ïëàâëåíèÿ UO2 (3100 Ê). Åñëè îêñèäíûé ñëîé, îá-
ðàçîâàâøèéñÿ â ðåçóëüòàòå ïàðîöèðêîíèåâîé ðåàêöèè íà
íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè îáîëî÷êè òâýëà, äîñòàòî÷íî âåëèê,
òî áîëüøàÿ ÷àñòü îæèæåííîé ìàññû îáîëî÷êè è òîïëèâà
îñòàíåòñÿ âíóòðè òâýëà, è ëèøü íåçíà÷èòåëüíàÿ åå ÷àñòü
âûòå÷åò â êàíàë òåïëîíîñèòåëÿ ÷åðåç íåáîëüøèå îòâåðñ-
òèÿ â îêñèäíîì ñëîå, ïðèâîäÿ ê íåçíà÷èòåëüíîé áëîêèðîâ-
êå êàíàëà. È óæå â äàëüíåéøåì, ïðè îáðàçîâàíèè áîëüøèõ
òðåùèí è îòâåðñòèé â îáîëî÷êå âûòåêàåò îñíîâíàÿ ìàññà
îæèæåííîãî òîïëèâà, âûçûâàÿ çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ áëî-
êèðîâêó êàíàëîâ òåïëîíîñèòåëÿ.
Ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ïðîöåññ ðàñïëàâëåíèÿ ìîæåò
îêàçûâàòü îêñèäíàÿ ïëåíêà, îáðàçóþùàÿñÿ íà âíóòðåííåé
ïîâåðõíîñòè îáîëî÷êè òâýëà ïðè åå ïîâðåæäåíèè äî ðàñ-
ïëàâëåíèÿ. Ýòà ïëåíêà ìîæåò çàìåòíî ñíèæàòü êîëè÷åñòâî
òîïëèâà, ðàñòâîðÿþùåãîñÿ ðàñïëàâëÿþùåéñÿ îáîëî÷êîé
ïðè âçàèìîäåéñòâèè UO2—Zr.
Ñêîðîñòü äàëüíåéøåãî ðàçîãðåâà ñëîÿ îáëîìêîâ
ðàçðóøåí íîé àêòèâíîé çîíû íà òðåòüåé ñòàäèè òÿæåëîé
àâàðèè âíóòðè êîðïóñà ðåàêòîðà âî ìíîãîì çàâèñèò êàê îò
ãåî ìåòðè÷åñêèõ è ôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ñëîÿ, òàê è îò
ðå æèìà òåïëîîáìåíà âíóòðè íåãî. Ãåîìåòðè÷åñêèå è ôè-
çè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñëîÿ îáëîìêîâ îïðåäåëÿþòñÿ çàêîíî-
ìåðíîñòÿìè è ñî÷åòàíèåì ïðîöåññîâ îæèæåíèÿ, äâèæå-
íèÿ è çàòâåðäåâàíèÿ, à òàêæå ôðàãìåíòàöèè ïðè áûñòðîì
îõëàæ äåíèè ìàòåðèàëîâ àêòèâíîé çîíû. Ìîæíî âûäåëèòü
äâå êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûå ñòðóêòóðû ñëîÿ îáëîìêîâ:
ñëîé äîñòàòî÷íî ãðóáûõ ÷àñòèö (òèïà ùåáåíêè), ñïîñîáíûõ
ïåðåìåùàòüñÿ îäíà îòíîñèòåëüíî äðóãîé, è ñëîé ìåëêèõ
ñöåïëåííûõ ìåæäó ñîáîé ÷àñòèö, íå èìåþùèõ âîçìîæíîñ-
òè ïåðåìåùàòüñÿ.
 ïåðâîì ñëó÷àå óñëîâèÿ îòâîäà òåïëà îò ñëîÿ îáëîì-
êîâ àêòèâíîé çîíû çíà÷èòåëüíî ëó÷øå, ÷åì âî âòîðîì,
òàê êàê ñïîñîáíîñòü ôðàãìåíòîâ ê ïåðåìåùåíèþ äåëàåò
âîçìîæíûìè òàêèå ýôôåêòû, êàê ïñåâäîîæèæåíèå ñëîÿ
è îáðàçîâàíèå ïàðîâûõ êàíàëîâ, ïî êîòîðûì ïðè äàëüíåé-
øåì îõëàæäåíèè ìîæåò ïðîíèêàòü æèäêèé òåïëîíîñèòåëü.
Íàèáîëåå ñóùåñòâåííûìè ôàêòîðàìè, îïðåäåëÿþùèìè
ñêîðîñòü ðàçîãðåâà ñëîÿ îáëîìêîâ àêòèâíîé çîíû, ÿâëÿ-
þòñÿ íàñòóïëåíèå êðèçèñà òåïëîîáìåíà è èíòåíñèâíîñòü
çàêðèçèñíîãî òåïëîîáìåíà. Ýôôåêò îáðàçîâàíèÿ ïàðîâûõ
êàíàëîâ ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà óñëîâèÿ âîçíèêíîâåíèÿ
êðèçèñà òåïëîîáìåíà. Ïðè çàëèâå òåïëîíîñèòåëÿ ñâåðõó
êðèçèñ òåïëîîáìåíà îïðåäåëÿåòñÿ ïðåäåëîì ïðîòèâîòî÷-
íîãî äâèæåíèÿ æèäêîñòè è ãåíåðèðóåìîãî âíóòðè ñëîÿ
ïàðà.
Îêèñëåíèå è äðóãèå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ìîãóò çíà÷è-
òåëüíî èçìåíèòü õàðàêòåð ïåðåìåùåíèÿ ðàñïëàâà, âëèÿÿ
íà òåìïåðàòóðó çàòâåðäåâàíèÿ è ìåõàíè÷åñêîå ïîâåäåíèå.
 áîëåå õîëîäíûõ îáëàñòÿõ ðàñïëàâ íà÷èíàåò çàòâåðäåâàòü
è ôîðìèðóåò êîðêó íà ïîâåðõíîñòè ñòåðæíÿ. Ðàñòóùàÿ
êîðêà óìåíüøàåò ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå êàíàëà òåïëîíîñè-
òåëÿ è âåäåò ê ôîðìèðîâàíèþ çàêóïîðêè êàíàëîâ — áëîêè-
ðîâàíèþ. Áëîêèðîâàíèå óìåíüøàåò ëîêàëüíûé ðàñõîä
îõëàæäàþùåé æèäêîñòè è óõóäøàåò òåïëîîòâîä, ÷òî
â ñâîþ î÷åðåäü ìîæåò âåñòè ê äàëüíåéøåìó ðîñòó òåìïåðà-
òóðû è ïîâðåæäåíèþ ìàòåðèàëîâ, îñòàþùèõñÿ â àêòèâíîé
çîíå. Òàê êàê ïåðåìåùàþùàÿñÿ ñìåñü ñîäåðæèò èñòî÷íèêè
îñòàòî÷íûõ òåïëîâûäåëåíèé (ðàäèîàêòèâíûå ïðîäóêòû),
ïîâòîðíîå ïëàâëåíèå è çàòâåðäåâàíèå ìîãóò ïðîèñõîäèòü
íåîäíîêðàòíî. Êîãäà âîäà âûêèïàåò, ðàñïëàâëåíèå àêòèâ-
íîé çîíû ïðîäîëæàåòñÿ.
Íà äàëüíåéøèõ ýòàïàõ àâàðèè ñ ïîâðåæäåíèåì àêòèâíîé
çîíû âíóòðè êîðïóñà ðåàêòîðà ìàòåðèàëû òâýëîâ (òàêèå êàê
òîïëèâíûå òàáëåòêè áåç îáîëî÷êè è îõðóï÷åííûå îêèñ-
ëåííûå îáîëî÷êè) ïåðåìåùàþòñÿ âíèç è ìîãóò äîñòèãíóòü
òåìïåðàòóð ïëàâëåíèÿ (èç-çà âíóòðåííèõ èñòî÷íèêîâ òåï-
ëà — ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà) è ñôîðìèðîâàòü æèäêèé
îáúåì, êîòîðûé ïîêðûò òâåðäîé êîðêîé, îáðàçîâàííîé èç
ðàíåå ðàñïëàâëåííûõ, ïåðåìåñòèâøèõñÿ è çàñòûâøèõ ìå-
òàëëè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ. Ðàçðóøåíèå êîðêè â íåêîòîðîé
÷àñòè öåëüíîãî îáúåìà ìîæåò ïîçâîëèòü ðàñïëàâó ðàñïðî-
ñòðàíÿòüñÿ è ïåðåìåùàòüñÿ â íèæíþþ ïðèåìíóþ êàìåðó
êîðïóñà ðåàêòîðà. Ðàñïëàâëåííûå ìàòåðèàëû ìîãóò ïàäàòü
â âîäíûé áàññåéí, ïðèâîäÿ ê íåýíåðãè÷íîìó (ïàðîâîé
øèï) èëè ýíåðãè÷íîìó (ïàðîâîé âçðûâ) âçàèìîäåéñòâèþ.
Êîðèóì ìîæåò çàñòûâàòü âðåìåííî ïîä âîäîé ïåðåä ïî-
âòîðíûì ïëàâëåíèåì.
Ïàðîâîé âçðûâ ìîæåò ïðèâåñòè ê ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ
ãåíåðàöèè ïàðà è âîäîðîäà, à òàêæå ê ñèëüíîìó ìåõàíè-
÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ íà ýëåìåíòû êîíñòðóêöèè ðåàêòî-
ðà è, â ïåðâóþ î÷åðåäü, íà êîðïóñ èëè îáîëî÷êó ðåàêòîðà
(â çàâèñè ìîñòè îò òîãî, ãäå ïðîèçîøåë âçðûâ). Ïàðîâîé
âçðûâ ìîæíî îïðåäåëèòü êàê âûñâîáîæäåíèå çíà÷èòåëü-
íîãî êîëè÷åñòâà ýíåðãèè ðàñïëàâà â ôîðìå óäàðíîé âîëíû
ñæàòèÿ âñëåäñòâèå âûñîêîñêîðîñòíîãî öåïíîãî ïðîöåññà
âçàèìîäåéñòâèÿ ãîðÿ÷åé æèäêîñòè (ðàñïëàâà) è õîëîäíîé
èñïàðÿþùåéñÿ æèäêîñòè (òåïëîíîñèòåëÿ).
Òàêèì îáðàçîì, ðàçâèòèå è ìíîãîîáðàçèå ÀÏ íà âíóòðè-
ðåàêòîðíîé ñòàäèè òÿæåëîé àâàðèè (ÀÏÒÀ1) îïðåäåëÿåòñÿ
â îáùåì ñëó÷àå:
1) ãðóïïîé ÈÑÒÀ1;
2) óñëîâèÿìè ìåæôàçíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âíóòðèêîðïóñ-
íûõ ñòðóêòóð, êîðïóñà ðåàêòîðà, âîäû è ïàðîãàçîâîé ñðåäû;
3) íàäåæíîñòüþ è ðàáîòîñïîñîáíîñòüþ ñèñòåì, îáåñïå-
÷èâàþùèõ âûïîëíåíèå ôóíêöèé áåçîïàñíîñòè è óïðàâëå-
íèÿ òÿæåëûìè àâàðèÿìè;
4) äåéñòâèÿìè ïåðñîíàëà ïî óïðàâëåíèþ è ëèêâèäàöèè
ïîñëåäñòâèé òÿæåëîé àâàðèè.
Êîíå÷íûå ñîñòîÿíèÿ ÀÏÒÀ1 â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ êðè-
òåðèåâ ðàçðóøåíèÿ êîðïóñà ðåàêòîðà è (èëè) ãåðìåòè÷íîñ-
òè ðåàêòîðíîãî êîíòóðà ÿâëÿþòñÿ èñõîäíûìè ñîáûòèÿìè
íà âòîðîé (âíåðåàêòîðíîé) ñòàäèè ðàçâèòèÿ òÿæåëîé àâà-
ðèè (ÈÑÒÀ2). Èäåíòèôèêàöèÿ ãðóïï ÈÑÒÀ2 îïðåäåëÿåòñÿ
â îáùåì ñëó÷àå:
ïðåäûñòîðèåé ðàçâèòèÿ ÀÏ, êîòîðûå ìîãëè ïðèâåñòè
ê ðàçðóøåíèþ êîðïóñà ðåàêòîðà è (èëè) ãåðìåòè÷íîñòè
ðåàêòîðíîãî êîíòóðà;
ñîñòîÿíèåì è óñëîâèÿìè ðàçðóøåíèÿ êîðïóñà ðåàêòîðà
è (èëè) ãåðìåòè÷íîñòè ðåàêòîðíîãî êîíòóðà.
Ðàçâèòèå è ìíîãîîáðàçèå ÀÏ íà âíåðåàêòîðíîé ñòàäèè
òÿæåëîé àâàðèè (ÀÏÒÀ2) îïðåäåëÿåòñÿ â îáùåì ñëó÷àå:
1) ãðóïïîé ÈÑÒÀ2;
2) óñëîâèÿìè âûõîäà è âçàèìîäåéñòâèÿ ïðîäóêòîâ
âíóòðèðåàêòîðíîé ñòàäèè òÿæåëîé àâàðèè çà ïðåäåëû ðå-
àêòîðíîãî êîíòóðà;
3) óñëîâèÿìè ìåæôàçíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ðàñïëàâà, êîí-
òàéíìåíòà è ìíîãîôàçíîé ñðåäû â îáúåìå ãåðìî îáîëî÷êè;
4) êîíñòðóêöèåé, íàäåæíîñòüþ è ðàáîòîñïîñîáíîñòüþ
ñèñòåì, îáåñïå÷èâàþùèõ âûïîëíåíèå ôóíêöèé áåçîïàñ-
íîñòè è óïðàâëåíèÿ òÿæåëûìè àâàðèÿìè;
5) äåéñòâèÿìè ïåðñîíàëà ïî óïðàâëåíèþ è ëèêâèäàöèè
ïîñëåäñòâèé òÿæåëîé àâàðèè.
Ê îñíîâíûì ïðîöåññàì â êîíòàéíìåíòå, ïðîèñõîäÿùèì
âíå êîðïóñà ðåàêòîðà ïðè òÿæåëûõ àâàðèÿõ, îòíîñÿòñÿ:
âûáðîñ ðàñïëàâà ïðè ðàçðûâå äíèùà êîðïóñà ðåàêòîðà;
âçàèìîäåéñòâèå ðàñïëàâà ñ áåòîíîì êîíòàéíìåíòà;
íàðóøåíèå ãåðìåòè÷íîñòè ñèñòåìû 1-ãî êîíòóðà íà
ýòàïå âíóòðèêîð ïóñíîãî ïîâðåæäåíèÿ àêòèâíîé çîíû;
âûõîä âîäîðîäà â êîíòàéíìåíò;
ïàðîâîé âçðûâ â êîíòàéíìåíòå.
Ðàçðûâ äíèùà êîðïóñà ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó
èçìåíåíèþ õàðàêòåðèñòèê ïðîòåêàíèÿ òÿæåëîé àâàðèè.
Âûáðîñ îáëîìêîâ (ðàñïëàâà) àêòèâíîé çîíû â êîíòàéí-
ìåíò èìååò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà óãðîçó öåëîñòíîñòè
êîíòàéíìåíòà, ïóòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîàêòèâíûõ ïðî-
äóêòîâ è ìíîãèå äðóãèå àñïåêòû âñåãî ïðîòåêàíèÿ àâàðèè.
Íåêîòîðûå îñîáåííîñòè èëè õàðàêòåðèñòèêè ïîâðåæäåíèÿ
êîðïóñà âëèÿþò íà ïåðåõîä ñ ïåðèîäà ïðîòåêàíèÿ àâà-
ðèè «âíóòðè êîðïóñà» ê ïåðèîäó «âíå êîðïóñà» ðåàêòîðà.
Íàèáîëåå âàæíûì èç íèõ ÿâëÿåòñÿ äàâëåíèå, ïðè êîòîðîì
ïðîèñõîäèò ðàçðûâ êîðïóñà ðåàêòîðà.
Âûáðîñ ðàñïëàâà ïðè âûñîêîì äàâëåíèè ìîæåò ñòàòü
ïðè÷èíîé íàèáîëüøåãî óâåëè÷åíèÿ äàâëåíèÿ â êîíòàéí-
ìåíòå ÿäåðíîãî ðåàêòîðà ñ âîäîé ïîä äàâëåíèåì è ñîïðî-
âîæäàåòñÿ (ðèñ. 1):
èñòå÷åíèåì èç êîðïóñà ðåàêòîðà òåïëîíîñèòåëÿ âûñî-
êîãî äàâëåíèÿ;
îáðàçîâàíèåì ïàðà è âîäîðîäà ïðè âçàèìîäåéñòâèè ðàñ-
ïëàâà ñ òåïëîíîñèòåëåì;
ïðÿìûì íàãðåâîì àòìîñôåðû êîíòàéíìåíòà íàõîäÿùè-
ìèñÿ â âîçäóõå ÷àñòèöàìè îáëîìêîâ.
Ðàçðûâ äíèùà êîðïóñà ïðè âûñîêîì äàâëåíèè ìîæåò
âûçâàòü íàèáîëüøóþ ïðîáëåìó öåëîñòíîñòè êîíòàéíìåíòà
â õîäå òÿæåëîé àâàðèè (îñîáåííî äëÿ ïðîåêòîâ ÿäåðíîãî
ðåàêòîðà ñ âîäîé ïîä äàâëåíèåì). Óâåëè÷åíèå äàâëåíèÿ
â êîíòàéíìåíòå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ñî÷åòàíèÿ ñëåäóþ-
ùèõ ôàêòîðîâ:
1) ôîðìû è îáúåìà áåòîííîé øàõòû ðåàêòîðà — ïðî-
ñòðàíñòâà ïîä êîðïóñîì ðåàêòîðà (ìàëûé îáúåì ìîæåò
óñèëèòü ðàññåèâàíèå èç øàõòû â îñòàëüíóþ ÷àñòü êîíòàé-
íìåíòà); íàëè÷èÿ ïóòè âûõîäà èç øàõòû, ïî êîòîðîìó îá-
ëîìêè (ðàñïëàâ) ìîãóò áûòü ðàññåÿíû;
2) âîçìîæíîãî íàëè÷èÿ âîäû íà äíèùå øàõòû, ÷òî ìî-
æåò ïðèâåñòè ê ñîâìåñòíîìó óíîñó êàïåëü âîäû ñ ÷àñòèöàìè
ðàñïëàâëåííûõ îáëîìêîâ. Ýòî îáåñïå÷èâàåò íàèëó÷øèå
óñëîâèÿ äëÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ðàñïëàâà ñ âîäîé (âîçìîæíî
îáðàçî âàíèå âîäîðîäà â ðàñïëàâå ìåòàëëà) è (èëè) áûñòðîå
îáðàçî âàíèå ïàðà;
3) ñòåïåíè íåïîñðåäñòâåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íàõî-
äÿùèõñÿ â âîçäóõå îáëîìêîâ ñ àòìîñôåðîé êîíòàéíìåí-
òà, êîòîðàÿ çàâèñèò îò âîçìîæíîñòè òðàíñïîðòà îáëîìêîâ
â àòìîñôåðó âåðõíåé ÷àñòè êîíòàéíìåíòà.
Âûáðîñû ðàñïëàâà ïðè íèçêîì äàâëåíèè õàðàêòåðèçó-
þòñÿ ñëåäóþùèìè ïðîöåññàìè:
«âûëèâàíèåì» îáëîìêîâ èç äíèùà êîðïóñà ðåàêòîðà
â áåòîííóþ øàõòó ðåàêòîðà;
âîçìîæíûì âçàèìîäåéñòâèåì ðàñïëàâà ñ âîäîé (ïðè åå
íàëè÷èè) è îñòûâàíèåì;
íà÷àëîì âçàèìîäåéñòâèÿ ìàòåðèàëîâ àêòèâíîé çîíû
ñ áåòîíîì.
Âçàèìîäåéñòâèå ðàñïëàâëåííîé àêòèâíîé çîíû è áåòî-
íà (MCCI — Molten Core-Concrete Interactions) õàðàêòåðè-
çóåòñÿ ýêçîòåðìè÷åñêèìè õèìè÷åñêèìè ðåàêöèÿìè ìåæäó
îáëîìêàìè àêòèâíîé çîíû è áåòîíîì; îáðàçîâàíèåì áîëü-
øîãî êîëè÷åñòâà ãàçà èç-çà ðàçëîæåíèÿ áåòîíà; ôèçè÷å-
ñêèìè è õèìè÷åñêèìè âçàèìîäåéñòâèÿìè ìåæäó ãàçàìè,
îáðàçóþùèìèñÿ ïðè ðàçëîæåíèè áåòîíà, è íåëåòó÷èìè
ïðîäóêòàìè äåëåíèÿ, âûäåëÿåìûìè îáëîìêàìè àêòèâíîé
çîíû; âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé ýðîçèåé íèæíåé
áåòîííîé ïëèòû, ðàçðóøàþùåé ôóíäàìåíò çàùèòíîé îáî-
ëî÷êè [1].
Âàæíàÿ ðîëü ïðèíàäëåæèò òåïëîìàññîîáìåííûì ïðî-
öåññàì âçàèìîäåéñòâèÿ ðàñïëàâà àêòèâíîé çîíû ñ áåòîíîì
îáîëî÷êè ðåàêòîðà. Ïðîöåññ âçàèìîäåéñòâèÿ ðàñïëàâà àê-
òèâíîé çîíû ñ áåòîíîì îáîëî÷êè ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò
òåìïåðàòóðû ðàñïëàâà, êîòîðàÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèìè
îêàçûâàþùèìè ïðîòèâîïîëîæíîå âëèÿíèå ýôôåêòàìè:
ïîäâîäîì òåïëà çà ñ÷åò îñòàòî÷íîãî òåïëîâûäåëåíèÿ è ýêçî-
òåðìè÷åñêèõ ðåàêöèé ìåæäó ìàòåðèàëàìè ðàñïëàâà è âû-
äåëÿþùèìèñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ðàñïëàâà ñ áåòîíîì
ãàçàìè (âîäÿíîé ïàð è äèîêñèä óãëåðîäà); îòâîäîì òåïëà
ê ñðåäå âíóòðè îáîëî÷êè, à òàêæå òåïëà, ïîëó÷åííîãî çà
ñ÷åò ýíäîòåðìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñ áåòîíîì.
Ðàçðûâ ñèñòåìû 1-ãî êîíòóðà, âûçâàííûé ðàçðóøåíèåì
àêòèâíîé çîíû, ñîïðîâîæäàåòñÿ ñëåäóþùèìè ïðîöåññàìè:
âûõîäîì ãîðÿ÷èõ ãàçîâ èç âåðõíåé ÷àñòè àêòèâíîé çîíû
íà ðàííåé ôàçå ïîâðåæäåíèÿ òîïëèâà;
âîçíèêíîâåíèåì ïîòîêîâ çà ñ÷åò åñòåñòâåííîé öèðêó-
ëÿöèè;
÷ðåçìåðíûì íàãðåâîì òðóáîïðîâîäîâ êîíòóðà, ÷òî ìî-
æåò ïðèâåñòè ê èõ ðàçðóøåíèþ èç-çà ïîëçó÷åñòè.
Ïîïàäàíèå âîäîðîäà â êîíòàéíìåíò ïðèâîäèò ê åãî
ñìåøåíèþ ñ àòìîñôåðîé êîíòàéíìåíòà è âîçìîæíîìó âîç-
ãîðàíèþ (â ñëó÷àå, åñëè ëîêàëüíûå ïàðàìåòðû ïðåâûøàþò
êðèòåðèè âîñïëàìåíÿåìîñòè). Âîäîðîä, îáðàçóþùèéñÿ ïðè
îêèñëåíèè îáîëî÷åê èç öèðêàëîÿ èëè ñòàëüíûõ êîíñòðóê-
öèé âíóòðè êîðïóñà ðåàêòîðà, â êîíå÷íîì ñ÷åòå ïîïàäàåò
â êîíòàéíìåíò ëèáî ïðè ðàçðûâå òðóáîïðîâîäà (LOCA),
ëèáî ïðè öèêëè÷åñêîì ñðàáàòûâàíèè ïðåäîõðàíèòåëüíûõ
Ðèñ. 1. Ìåõàíèçìû âûáðîñà ðàñïëà-
âà ïðè âûñîêîì äàâëåíèè [1]
16 ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (46).2010
Â. È. Ñêàëîçóáîâ, Þ. Ë. Êîâðèæêèí, Â. Í. Êîëûõàíîâ, Ã. Ã. Ãàáëàÿ
êëàïàíîâ. Íàêîïëåíèå âîäîðîäà â êîíòàéíìåíòå ìîæåò
ïðèâåñòè ê îáðàçîâàíèþ îãíåîïàñíîé ñìåñè. Äåòàëè ãåî-
ìåòðèè è êîíôèãóðàöèè êîíòàéíìåíòà î÷åíü âàæíû äëÿ
îöåíêè êîíöåíòðàöèè âîäîðîäà.
Äëÿ ïàðîâîãî âçðûâà â êîíòàéíìåíòå íåîáõîäèìà ðåàëè-
çàöèÿ ÷åòûðåõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòàäèé âçàèìîäåéñòâèÿ
ðàñïëàâà è òåïëîíîñèòåëÿ:
1) ïîñòåïåííîãî ñìåøèâàíèÿ ðàñïëàâà è âîäû;
2) èñ÷åçíîâåíèÿ ïàðîâîé ïëåíêè íà ïîâåðõíîñòè òåïëî-
îáìåíà, âûçûâàþùåãî óñêîðåííûé îòâîä ýíåðãèè («òðèã-
ãåð»-ñîáûòèå, çàïóñêàþùåå ïðîöåññ);
3) ðàñïðîñòðàíåíèÿ èìïóëüñà äàâëåíèÿ ÷åðåç ñìåñü
ñ îáðàçîâàíèåì óäàðíîé âîëíû;
4) ðàñïðîñòðàíåíèÿ óäàðíîé âîëíû, íàïðàâëåííîãî íà-
ðóæó (ìåõàíèçì ïîâðåæäåíèÿ).
Âçàèìîäåéñòâèå ðàñïëàâëåííûõ îáëîìêîâ ñ âîäîé ïîä
êîðïóñîì ðåàêòîðà ìîæåò òàêæå ïðèâåñòè ê ýíåðãè÷íîìó
«ïàðîâîìó âçðûâó», êîãäà ïðîèñõîäèò ðàçðûâ äíèùà êîðïó-
ñà ðåàêòîðà. Ðàñïðîñòðàíåíèå óäàðíîé âîëíû ÷åðåç ìàññó
âîäû ìîæåò âûçâàòü ðàçðóøåíèå êîíòàéíìåíòà, åñëè îñ-
íîâíûå êîíñòðóêöèè êîíòàéíìåíòà çàòîïëåíû è íàõîäÿò-
ñÿ ïîä âîäîé.
Êîíå÷íûå ñîñòîÿíèÿ ÀÏÒÀ2 â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ êðè-
òåðèåâ ðàçðóøåíèÿ êîíòàéíìåíòà ÿâëÿþòñÿ ÈÑ äëÿ òðå-
òüåé (âíåêîíòàéíìåíòíîé) ñòàäèè ðàçâèòèÿ òÿæåëîé àâà-
ðèè (ÈÑÒÀ3). Èäåíòèôèêàöèÿ ãðóïï ÈÑÒÀ3 îïðåäåëÿåòñÿ
â îáùåì ñëó÷àå:
ïðåäûñòîðèåé ðàçâèòèÿ ÀÏÒÀ2;
ñîñòîÿíèåì è óñëîâèÿìè ïîâðåæäåíèÿ êîíòàéíìåíòà.
Ðàçâèòèå ÀÏ è óñëîâèé íàðóøåíèÿ êðèòåðèåâ ðàäèàöè-
îííîé áåçîïàñíîñòè äëÿ íàñåëåíèÿ è îêðóæàþùåé ñðåäû
çàâèñèò îò:
1) ãðóïïû ÈÑÒÀ3;
2) óñëîâèé âûõîäà è âçàèìîäåéñòâèÿ ïðîäóêòîâ âíå-
ðåàêòîðíîé ñòàäèè òÿæåëîé àâàðèè çà ïðåäåëû êîíòàéí-
ìåíòà;
3) ñîñòîÿíèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû;
4) ïðîòèâîàâàðèéíûõ ìåðîïðèÿòèé ïî ëèêâèäàöèè ïî-
ñëåäñòâèé òÿæåëîé àâàðèè.
Ñòàäèè è ýòàïû âîçíèêíîâåíèÿ è ðàçâèòèÿ òÿæåëûõ
àâàðèé íà êîðïóñíûõ ðåàêòîðàõ îáîáùåíû íà ðèñ. 2.
Выводы
Ïîäûòîæèâàÿ ïðåäñòàâëåííûå âûøå ðåçóëüòàòû, ìîæ-
íî ñôîðìóëèðîâàòü îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ìåòîäè÷åñêî-
ìó îáåñïå÷åíèþ ìîäåëèðîâàíèÿ òÿæåëûõ àâàðèé íà êîð-
ïóñíûõ ðåàêòîðàõ òèïà ÂÂÝÐ.
1. Óñëîâèÿ âîçíèêíîâåíèÿ òÿæåëûõ àâàðèé, ñîñòîÿíèå
ïîâðåæäåííîé àêòèâíîé çîíû, êîíôèãóðàöèè ðàáîòîñïîñîá-
íûõ ÑÁ äëÿ äàëüíåéøåãî óïðàâëåíèÿ òÿæåëûìè àâàðèÿìè
â îáùåì ñëó÷àå çàâèñÿò îò âñåãî âîçìîæíîãî ñïåêòðà ÈÑÀ (îò-
êàçû/íàðóøåíèÿ ñèñòåì, âíóòðåííèå è âíåøíèå ýêñòðåìàëü-
íûå ñîáûòèÿ), à òàêæå ñîîòâåòñòâóþùåãî ñïåêòðà ÀÏÇÀ, êî-
òîðûå ìîãóò ïðèâåñòè ê òÿæåëîìó ïîâðåæäåíèþ òîïëèâà.
Äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè ïðè ìîäåëèðîâàíèè è àíàëè-
çå òÿæåëûõ àâàðèé íà ÂÂÝÐ îáû÷íî â êà÷åñòâå ÈÑÀ ðàñ-
ñìàòðèâàþòñÿ áîëüøèå òå÷è 1-ãî êîíòóðà èëè ïîòåðÿ ïè-
òàòåëüíîé âîäû ïðè êîíå÷íûõ ñîñòîÿíèÿõ ñ ïîâðåæäåíèåì
òîïëèâà (ñì. [3, 4]). Òàêîé ïîäõîä òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ
îáîñíîâàíèé åãî êîíñåðâàòèâíîñòè, òàê êàê ïðè äðóãèõ çà-
ïðîåêòíûõ àâàðèÿõ (ìåæêîíòóðíûå òå÷è, ýêñòðåìàëüíûå
âîçäåéñòâèÿ è ò. ä.) ìîãóò ñîçäàòüñÿ “õóäøèå” óñëîâèÿ âîç-
íèêíîâåíèÿ è ðàçâèòèÿ òÿæåëîé àâàðèè.
2. Ìîäåëèðîâàíèå è àíàëèç òÿæåëûõ àâàðèé öåëåñî-
îáðàçíî ðàññìàòðèâàòü íà òðåõ îñíîâíûõ ñòàäèÿõ: âíóò-
ðèêîðïóñíîé, âíåêîðïóñíîé (â ïðåäåëàõ êîíòàéíìåíòà)
è âíåêîíòàéíìåíòíîé.
Êàæäàÿ ñòàäèÿ ðàçâèòèÿ òÿæåëîé àâàðèè äîëæíà áûòü
èäåíòèôèöèðîâàíà:
íåîáõîäèìûìè è äîñòàòî÷íûìè êðèòåðèÿìè (óñëîâèÿ-
ìè) âîçíèêíîâåíèÿ è îêîí÷àíèÿ ñòàäèè;
óñëîâèÿìè ïðîòåêàíèÿ àâàðèéíûõ ïðîöåññîâ (íà÷àëü-
íûå è ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ);
ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (46).2010 17
Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ìåòîäè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ òÿæåëûõ àâàðèé íà ÀÝÑ ñ ÂÂÝÐ
Ðèñ. 2. Ýòàïû è ñòàäèè âîçíèêíîâåíèÿ è ðàçâè-
òèÿ òÿæåëûõ àâàðèé íà êîðïóñíûõ ðåàêòîðàõ
18 ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (46).2010
Â. È. Ñêàëîçóáîâ, Þ. Ë. Êîâðèæêèí, Â. Í. Êîëûõàíîâ, Ã. Ã. Ãàáëàÿ
ñïåêòðàìè (íàáîðàìè) ÈÑÀ â çàâèñèìîñòè îò èõ
ïðåäûñòî ðèè âîçíèêíîâåíèÿ, à òàêæå ñîñòîÿíèÿ ñèñòåì
è îáîðóäîâàíèÿ;
íåîáõîäèìûìè äëÿ óïðàâëåíèÿ è ëèêâèäàöèè ïî-
ñëåäñòâèé ôóíêöèÿìè áåçîïàñíîñòè è êðèòè÷åñêèìè êîí-
ôèãóðàöèÿìè ñèñòåì, îáåñïå÷èâàþùèõ èõ âûïîëíåíèå;
ñïåêòðàìè ÀÏ (äåðåâüåâ ñîáûòèé) â çàâèñèìîñòè îò
íàáîðà ÈÑÀ êàæäîé ñòàäèè, íàäåæíîñòè è ðàáîòîñïîñîá-
íîñòè ñèñòåì (îáåñïå÷èâàþùèõ âûïîëíåíèå íåîáõîäèìûõ
ôóíêöèé áåçîïàñíîñòè), à òàêæå ðàçâèòèÿ è âçàèìîäåé-
ñòâèÿ äîìèíèðóþùèõ ïðîöåññîâ ïðè õàðàêòåðíûõ íà÷àëü-
íûõ è ãðàíè÷íûõ óñëîâèÿõ êàæäîé ÀÏ.
Äî íàñòîÿùåãî ìîìåíòà ïðè ìîäåëèðîâàíèè è àíàëèçå
òÿæåëûõ àâàðèé íà ÂÂÝÐ îáû÷íî (áåç äîñòàòî÷íîãî îáîñ-
íîâàíèÿ) ðàññìàòðèâàåòñÿ îäíà èëè íåñêîëüêî ÀÏ (ñì. [3],
[4]), êîòîðûå â îáùåì ñëó÷àå íå îòðàæàþò âñå âîçìîæíûå
óñëîâèÿ ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ ïðè òÿæåëîé àâàðèè (íåé-
òðîííî-ôèçè÷åñêèå, ôèçèêî-õèìè÷åñêèå, òåïëîìàññîîá-
ìåííûå, äèíàìè÷åñêèå è äð.), à òàêæå óñëîâèÿ íàäåæíîñòè
è ñîñòîÿíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñèñòåì, îáåñïå÷èâàþùèõ
âûïîëíåíèå íåîáõîäèìûõ ôóíêöèé áåçîïàñíîñòè.
 ðàìêàõ ïðåäëîæåííîãî ïîäõîäà, îñíîâàííîãî íà
ïîñòàäèéíîé ñèñòåìàòèçàöèè ðàçâèòèÿ ÀÏ ñîáûòèé, âîç-
ìîæíî äîñòàòî÷íî îáîñíîâàííîå ìîäåëèðîâàíèå è àíàëèç
òÿæåëûõ àâàðèé, à ñîîòâåòñòâåííî è òåõíè÷åñêèõ ðóêî-
âîäñòâ (èíñòðóêöèé) ïî óïðàâëåíèþ è ëèêâèäàöèè èõ ïî-
ñëåäñòâèé.
Список литературы
1. IAEA. Training in Level 2 PSA. Severe Accident Phenomena.
2. Hofmann P., Hagen S., Schanz G. and Skokan A. Reactor Core
Materials Interactions at Very High Temperatures // Nuclear Techno-
logy. — 1989. — 87. —Pp. l46–186.
3. Îáåñïå÷åíèå ëîêàëèçóþùèõ ôóíêöèé çàùèòíîé îáîëî÷êè
Í ÀÝÑ-2 ïðè ÇÏÀ ñ òå÷àìè èç ðåàêòîðíîé óñòàíîâêè / ÔÃÓÏ
«Àòîìýíåðãîïðîåêò» — ÈÏÁßÝ ÐÍÖ «Êóð÷àòîâñêèé èíñòèòóò» //
Ìàòåðèàëû êîíô. «Îáåñïå÷åíèå áåçîïàñíîñòè ÀÝÑ ñ ÂÂÝл. —
Ïîäîëüñê, 2008.
4. Çâîíàðåâ Þ., Áóäàåâ Ì., Êîáçàðü Â., Âîë÷åê À. Âàëèäàöèÿ
êîìïüþòåðíîãî êîäà ASTEC è ïðèìåíåíèå äëÿ àíàëèçà áåçîïàñ-
íîñòè ÀÝÑ ñ ÂÂÝÐ. Code application and PSA methodologies. Paper
¹ 1 The first European Review Meeting on Severe Accident Research
(ERMSAR-2005) Aix-en-Provence, France, 14-16 November 2005.
Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 09.03.2010.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97401 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2073-6231 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T01:03:16Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Скалозубов, В.И. Коврижкин, Ю.Л. Колыханов, В.Н. Габлая, Г.Г. 2016-03-28T09:30:39Z 2016-03-28T09:30:39Z 2010 Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР / В.И. Скалозубов, Ю.Л. Коврижкин, В.Н. Колыханов, Г.Г. Габлая // Ядерна та радіаційна безпека. — 2010. — № 2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2073-6231 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97401 504.064:621.039 На основе современных представлений и исследований сформулированы основные положения методического обеспечения при моделировании и анализе тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР. На основі сучасних подань і досліджень сформульовано основні положення методичного забезпечення при моделюванні й аналізі важких аварій на АЕС із ВВЕР. Based on modern notions and studies, the paper formulates basic provisions of methodological support for modeling and analyzing severe accidents at WWER NPPs. ru Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України Ядерна та радіаційна безпека Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР Основні положення методичного забезпечення моделю-вання важких аварій на АЕС із ВВЕР Basic Provisions of Methodical Support in Modeling Severe Accidents at WWER NPPs Article published earlier |
| spellingShingle | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР Скалозубов, В.И. Коврижкин, Ю.Л. Колыханов, В.Н. Габлая, Г.Г. |
| title | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР |
| title_alt | Основні положення методичного забезпечення моделю-вання важких аварій на АЕС із ВВЕР Basic Provisions of Methodical Support in Modeling Severe Accidents at WWER NPPs |
| title_full | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР |
| title_fullStr | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР |
| title_full_unstemmed | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР |
| title_short | Основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР |
| title_sort | основные положения методического обеспечения моделирования тяжелых аварий на аэс с ввэр |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97401 |
| work_keys_str_mv | AT skalozubovvi osnovnyepoloženiâmetodičeskogoobespečeniâmodelirovaniâtâželyhavariinaaéssvvér AT kovrižkinûl osnovnyepoloženiâmetodičeskogoobespečeniâmodelirovaniâtâželyhavariinaaéssvvér AT kolyhanovvn osnovnyepoloženiâmetodičeskogoobespečeniâmodelirovaniâtâželyhavariinaaéssvvér AT gablaâgg osnovnyepoloženiâmetodičeskogoobespečeniâmodelirovaniâtâželyhavariinaaéssvvér AT skalozubovvi osnovnípoložennâmetodičnogozabezpečennâmodelûvannâvažkihavaríinaaesízvver AT kovrižkinûl osnovnípoložennâmetodičnogozabezpečennâmodelûvannâvažkihavaríinaaesízvver AT kolyhanovvn osnovnípoložennâmetodičnogozabezpečennâmodelûvannâvažkihavaríinaaesízvver AT gablaâgg osnovnípoložennâmetodičnogozabezpečennâmodelûvannâvažkihavaríinaaesízvver AT skalozubovvi basicprovisionsofmethodicalsupportinmodelingsevereaccidentsatwwernpps AT kovrižkinûl basicprovisionsofmethodicalsupportinmodelingsevereaccidentsatwwernpps AT kolyhanovvn basicprovisionsofmethodicalsupportinmodelingsevereaccidentsatwwernpps AT gablaâgg basicprovisionsofmethodicalsupportinmodelingsevereaccidentsatwwernpps |