Моделирование физических процессов при реактивностных авариях ядерных реакторов

• Автор: Юй Чжэнь
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Модель динамического разрушения твэла реактора при
введении положительной реактивности
Введение к главе
1.1. Модель диспергирования расплавленного топлива при его разлете в теплоноситель
1.2. Результаты модельных расчетов и их сравнение с экспериментом
Выводы к главе
Глава 2. Взаимодействие топлива с теплоносителем, паровой взрыв
и динамические процессы в первом контуре реактора
Введение к главе
2.1.Модель роста паровой пленки
2.2.Уравнение состояния смеси охладителя с горячими частицами
2.3.Постановка задачи в одно- и двухмерном приближении
2.4.Результаты вычислений и сравнение с экспериментом
2.5.Динамические процессы в первом контуре реактора
Выводы к главе
Глава 3. Развитие аварии после разрушения первого контура и модель выброса радиоактивных материалов разрушенной части
активной зоны
Введение к главе
3.1. Модель процесса истекания теплоносителя из разорванных ТК в РП и роста давления в нем
3.2. Тестирование расчетной методики и уравнений состояния
3.3. Результаты численного моделирования аварии реактора РБМК
3.4. Модель выброса радиоактивных материалов разрушенной части активной зоны
Выводы к главе
Глава 4. Интегрированный пакет программ RSRIA для анализа динамических процессов в активной зоне реактора при реактив-ностных авариях типа RIA. Оценка накопления радионуклидов в
облученном топливе энергетических ядерных реакторов
Введение к главе

4.1. Интегрированный пакет программы ЛЛША
4.2. Оценка накопления радионуклидов в облученном ядерном
топливе и их радиационных характеристик
4.2.1 .Метод расчета радиационных характеристик.
Модельные упрощения и введение в программу
В1епс1егЬ
4.2.2.Проверочные расчеты радиационных характеристик облученного топлива с помощью программы
В1епс1егЬ
Выводы к главе
Основные результаты и выводы
Литература

Введение
Безопасность атомной энергетики включает обширный комплекс инженерно-технических и организационных мер. Они направлены не только на предотвращение аварий и происшествий на атомных электростанциях (АЭС), но и на минимизацию негативных последствий этих аварий и происшествий, если они все же произойдут. От степени эффективности этих мер решающим образом зависят перспективы ее развития,
Это не следует интерпретировать как завуалированный призыв к специалистам и общественности «снизить планку» высокой степени всеобщего неприятия аварий на АЭС. Такой подход был бы не только неправильным применительно к атомной энергетике как к конкретной отрасли науки, техники и народного хозяйства, но находился бы в очевидном противоречии с исторической логикой цивилизационных отношений в макросистеме «человек-технология.» Речь идет о том, чтобы атомная энергетика, как опасная технология, должна быть обеспечена системой минимизации возможных негативных последствий ее использования, как и любая подобная.
Необходимым условием создания такой системы является исследование наиболее типичных сценариев ядерных аварий на АЭС с целью придания рекомендациям по устранению их негативных последствий системного и количественного характера. К числу наиболее опасных аварийных ситуаций на ядерных реакторах относится неконтролируемое введение избыточной реактивности в активную зону из-за неисправности системы регулирования или других причин. Такие аварийные ситуации относят к авариям типа RIA (Reactivity Initiated Accident), именно к этому типу относится авария на Чернобыльской АЭС.
При неблагоприятном сценарии развития RIA-авария приводит к быстрому росту энерговыделения в топливе, нарушению баланса теплообмена и резкому повышению температуры до порога разрушения оболочек твэлов с последующим распространением топлива в теплоноситель. Далее, интенсивный теплообмен горячего топлива с теплоносителем через парообразование («взрывное кипение») может приводить к генерации мощных импульсов давления с крутым фронтом и высокой амплитудой. Эти импульсы могут быть достаточны для разрушения активной зоны и созда-

нии превышает значения, полученные в двухмерной постановке, по-видимому из-за того, что в этом случае нет взаимного движения фаз. Ясно, что топливные частицы, неподвижные относительно жидкости, увеличивают ее инерцию. Это ведет к увеличению амплитуды первого импульса и, когда содержимое капсулы начинает ускоренно двигаться вверх, быстрому ослаблению дальнейших колебаний. Третья кривая была получена для случая, когда начальный диаметр АО равен 70 мм, то есть меньше, чем внутренний диаметр капсулы. Это существенно двухмерный случай, в котором не только дно, но и боковые границы АО вызывали отражения волны, приводящие к появлению небольших всплесков на кривой Рс( 0 Тем не менее, и амплитуда, и частота колебаний Рс(1) отличаются весьма слабо для этих двухмерных случаев.
В более поздние моменты времени результаты одно- и двухмерных подходов сближаются. Амплитуда скорости воды в этой области незначительна, и через несколько миллисекунд здесь формируется зона застоя, которая включает также границу дна В активной области.
Рис. 2.3 также показывает временную зависимость давления в точке С капсулы. Сравнение проводилось для двух случаев: первая кривая идентична представленной на рис. 2.2 для двухмерной модели расчета. Другая представляет типичную экспериментальную кривую для давления на дне капсулы, взятой из [ТьипЦа Т., ОяЫа! М., Бако 8., 1985]. Очевидно, представленная двухмерная двухкомпонентная гидродинамическая модель демонстрирует хорошее согласие с экспериментальными данными.
Поведение зависимости давления Рр(і) от времени в точке Д на боковой границе капсулы перед центром АО показано на рис. 2.4 для тех же двухмерных вариантов, проанализированных на рис. 2.2. Давление в активной области начинает возрастать вместе с массовой долей пара. Пока величина массовой доли пара в активной области низка, волны давления, отраженные от дна, могут проникать через активную область. Это приводит к двум пикам на графиках Рр(і), которые могут быть замечены на рис. 2.4. В более поздние моменты времени нижняя граница В активной области становится непрозрачной для волн давления, и таким образом давление в точке Р уменьшается монотонно со временем.
Глава