Выход радиоактивных материалов из расплава активной зоны при тяжелой аварии АЭС

• Автор: Витоль, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 247 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Экспериментальные и расчетные исследования выхода радиоактивных продуктов деления из топливного расплава. Состояние вопроса.
1.1 Общая характеристика процессов при тяжелой аварии с плавлением активной зоны реактора

1.2 Экспериментальные исследования выхода ПД

1.2.1 Внугриреакторные эксперименты

1.2.2 Внереакторные эксперименты

1.2.3 Выход ПД во время аварии I2

1.3 Моделирование процессов выхода радиоактивных продуктов деления из топливного расплава

1.3.1 Обзор моделей

1.3.2 Обзор компьютерных кодов

2 Методики экспериментальных исследований
2.1 Экспериментальная установка
2.1.1 Схемы газоаэрозольных систем в серии экспериментов ПД0 ПД
по проекту .
2.1.2 Схема газоаэрозольной системы в серии экспериментов по проекту
2.2 Пост тест анализ
2.2.1 Гравиметрия, массовый баланс и определение массовой концентрации аэрозолей по навескам на фильтрах
2.2.2 Анализ элементного состава проб кориума и аэрозолей
2.2.3 Анализ дисперсного состава и морфология аэрозолей
2.2.4 X анализ
3 Результаты проведенных исследований и их анализ
3.1 Серия экспериментов ПД0 ПД4 по проекту
3.1.1 Процедура экспериментов
3.1.2 Результаты пост тест анализов
3.1.3 Обсуждение результатов экспериментов
3.1.4 Выводы по экспериментам ПД0 ПД4 проекта
3.2 Серия экспериментов 21 232 по проекту
3.2.1 Процедура экспериментов
3.2.2 Результаты пост тест анализов
3.2.3 Обсуждение результатов экспериментов
3.2.4 Выводы по экспериментам 21 232 проекта
4 Валидация расчетных кодов, моделирующих выход ПД из
топливного расплава
4.1 Код
4.2 Код
4.3
Заключение
Список использованных источников


В начале эксперимента сборка была помещена вверху A3 исследовательского реактора Оук Ридж (ORR) для наработки ПД. По завершении периода облучения печь опустили до такого положения в A3, где деление и гамма-излучение привели к её плавлению. Газообразный гелий, продуваемый над топливом, переносил ПД в измерительные системы. Печь охлаждали реакторным теплоносителем //. Рис. Максимальные температуры образца составили около К //. Были зарегистрированы данные по выходу для Ва, Се, Cs, I, Ru, Sr, Те, UO2, Zr. Отмечен значительный выход низколетучих ПД из топлива. Тем не менее, выход низколетучих ПД и урана из зоны, включающей образец топлива и окружающую его тепловую изоляцию, составил менее 3%. Минимальная температура в этой зоне на стадии плавления топлива была К. Делается вывод, что степень удержания ПД внутри высокотемпературной зоны является значительной, поскольку в случае реальной аварии такие высокие температуры, вероятно, будут достигнуты только в локальной области перегрева топлива. Сравнение выхода ПД во внутри- и внереакторных экспериментах говорит о более высоком выходе в первых из-за более высоких температур. Четыре эксперимента по сильному повреждению топлива (SDF) были проведены на установке Power Burst Facility в Национальной лаборатории в Айдахо, США. Во всех тестах высокая температура приводила к выпариванию теплоносителя, подаваемого на сборки непрерывно, но в небольшом объёме. Задачей экспериментальной серии было определение количественных хактеристик процессов, сопровождающих разрушение АЗ, и, в частности, выхода ПД в условиях тяжелой аварии. Все тесты проводились под высоким давлением в системе (4. МПа), температуры каждого из опытов превышали К. На Рис. РВР-Р. Рис. Условия проведения каждого теста представлены в Табл. Во всех четырех тестах наблюдалось плавление и перемещение -% первоначального количества топлива. Были образованы керамические расплавы с преобладанием (U, Zr)C>2 /,/. Табл. МПа) (Мвт-сут/ кг) Пр. SFD-ST (//) ТВЭл со свежим топливом 0. Аварийный останов реактора, г/с подача воды, увеличивающаяся до г/с через 4 мин. Целая сборка при температуре насыщения '8 мин после останова 6. SFD1-1 (//) ТВЭла со свежим топливом 0. К) 2. К) Снижение МОЩНОСТИ и расхолаживание с Аг-в течение мин ( г/с) перед подачей воды. SFD1-3 (//) облу ч. ТВЭла 2 свежих твэла 4 канала 0. К) 1. К) Снижение мощности и расхолаживание с Аг-в течение 2 мин. Без подачи воды 6. SFD1-4 (//) облуч. ТВЭла 2 свежих ТВЭла 4 А§-1п-С(1 ТВЭла. СУЗ в каналах 0. К) 1. К) Снижение мощности н расхолаживание с Аг-в течение к мин. Без подачи воды 6. Измерения выхода ПД были сделаны для Ва, Ce, Cs, Eu, I, Кг, Ru, Sb, Sr, Te /8/. Но в задачи измерений в режиме он-лайн проведенных тестов SFD ST, 1-1 и 1-3 не входило детальное исследование физических и химических характеристик поведения ПД, только получение основной информации по интенсивности выхода и освобождаемым фракциям. Химические процессы, проходящие в экспериментах, определялись анализом распределения ПД в сборке и анализом отобранных проб, при этом принималась во внимание их термогидравлическая и химическая предыстория //. В тесте SFD1-4 в состав сборки были дополнительно включены материалы стержней СУЗ, он также имел дополнительную цель мониторинга и определения характеристик аэрозолей //. По причине более высокого кислородного потенциала топлива в этих опытах формы оксидов ПД отличались большим разнообразием в SFD-ST, чем в SFD 1-1 //. Тем не менее, в обоих тестах при поддержании температуры сборки выше уровня перехода в жидкое состояние U-Zr (около К) наблюдалось увеличение выхода ПД //. Эксперименты Phebus Fission Product (FP) проводятся в настоящее время в исследовательском центре IPSN, Кадараш, Франция, в рамках международной программы по исследованию тяжелых аварий //. Эксперименты Phebus-FP являются комплексными внутриреакгорными тестами для анализа и количественного описания типичных явлений тяжелой аварии, таких как разрушение A3, соответственный выход ПД из топливной сборки и их распространение по первому контуру и внутри оболочки контайнмента.