Введение к работе
Актуальность темы. Перспективы развития ядерной энергетики во многом определяются гарантированным уровнем ее безопасности. Одной из сложных задач как для технической реализации, так и для обоснования является обеспечение непревышения предельного аварийного выброса радиоактивных продуктов деления при запроектной (тяжелой) аварии с плавлением активной зоны. При этом основная проблема связана с локализацией высокотемпературного, химически агрессивного расплава кориума в пределах защитной оболочки.
Для АЭС с ВВЭР, которые являются и остаются основным типом реакторов на ближайшие десятилетия, рассматриваются внутри- и внекорпусные способы локализации расплава. Если для внутрикорпусного удержания расплава сформулированные 15 лет назад принципиальные подходы не претерпели изменения, то для внекорпусного способа даже концепция его реализации остается дискуссионной. Тем более нет общепризнанных конструкторских решений. Основной причиной сложившейся ситуации является недостаточная изученность специфических процессов (тепловых,, физико-химических, прочностных), характерных для поздней стадии тяжелой аварии.
Целю работы является совершенствование методики проектирования устройств наружного охлаждения корпуса реактора (УНОР) и устройств локализации расплава активной зоны (УЛР) применительно к существующим и разрабатываемым АЭС с ВВЭР.
В соответствии с указанной целью в работе решались следующие задачи.
Разработка и обоснование систем наружного охлаждения корпуса ВВЭР средней мощности, обеспечивающих внутрикорпусное удержание расплава.
Разработка концепции внекорпусной локализации расплава для АЭС с ВВЭР большой мощности.
Совершенствование методики проектирования, разработка и обоснование эффективности внекорпусного устройства локализации расплава.
Основные результаты и их научная новизна.
Выявлена область существования устойчивых режимов течения парожидкостного потока в системе наружного охлаждения корпуса реактора, влияющая на условия докризисного кипения охлаждающей воды.
Разработана концепция внекорпусного удержания расплава в УЛР тигельного типа, совмещающая преимущества внутрикорпусного удержания расплава и применения жертвенных материалов, используемых во внекорпусных ловушках с растеканием расплава (концепция европейского реактора EPR).
Разработана методика проектирования УЛР тигельного типа, базирующаяся на расчетном анализе основных процессов, определяющих его работоспособность, и обоснована эффективность УЛР.
СПетерЗж ОЭ 2Й0>
Разработана упрощенная методика расчета экстракции урана и циркония из расплава субокисленного кори>ма расплавом стали. Выполнен анализ влияния указанного процесса на возможность удержания расплава в корпусе ВВЭР.
Практическая значимость работы. Результаты работы непосредственно использованы в разработке проекта УНОР для АЭС средней мощности с ВВЭР-640, в разработке проекта УНОР для модернизации КоАЭС и НВАЭС с ВВЭР-440, в разработке и изготовлении УЛР на АЭС с ВВЭР-1000, сооружаемьж в Китае и Индии.
Достоверность полученных расчетных результатов обеспечена использованием программ «улучшенной оценки» и расчетных методик, разработанных по результатам целенаправленных экспериментальных исследований. Достоверность методических разработок по проектированию систем и устройств локализации расплава базируется на использовании современной базы знаний о процессах тяжелых аварий и соответствующих расчетных обоснованиях.
Положения, выносимые на защиту.
Результаты расчетного анализа систем наружного охлаждения корпуса ВВЭР средней мощности и удержания расплава в корпусе реактора.
Концепция внскорпусного удержания расплава в УЛР тигельного типа.
Методика и результаты проектирования УЛР АЭС с ВВЭР.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и
обсуждались на отраслевом семинаре "Динамика энергоблоков атомных станций нового поколения (проблемы управлешм и безопасности)", г Сосновый Бор, 1994г; на Международной конференции 'The Second International Conference on Advanced Reactor Safety, ARS 97", Orlando, Florida, USA, 1997 г; на научно-практическом семинаре "Вопросы безопасности АЭС с ВВЭР", С.-Петербург, 2000 г; на международной конференции ICONE11, Tokyo, 2003 г.
Публикации, структура и объем работы. По теме диссертации опубликовано 19 работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов и изложена на 160 страницах, включая 69 иллюстраций и 2 таблицы, список литературы содержит 167 наименований.
