Моделиране и оценка на поведение на активната зона на блокове 5 и 6 на аец „Козлодуй” в условия на пълна загуба на всички източници на променливотоково напрежение

Александър Йорданов, ЕНПРО Консулт ООД, бул. Черни връх 107

Ваня Саръева, ЕНПРО Консулт ООД, бул. Черни връх 107
Целта на презентацията е да се анализира поведението на активната зона с касети ТВСА на блокове 5 и 6 на АЕЦ „Козлодуй” в условия на пълна загуба на всички източници на променливотоково напрежение и да се сравни поведението на активната зона с касети ТВСМ и ТВСА в условия на същата авария. Събитието „Пълна загуба на електрозахранване на блока” се категоризира като надпроектна авария, тъй като то е резултат от пълния отказ на аварийното електрозахранване ІІ категория (едновременен отказ на всички дизел-генератори след загуба на външно електрозахранване). Невъзможността за възстановяване на аварийното електрозахранване води до тежка авария. Съгласно Наредбата за осигуряване на безопасността на ядрените централи под „тежка авария” се разбира авария, която предизвиква значително повреждане на активната зона. При проследяване на процеса на развитие на тежката авария ясно се разграничават две фази: вътрешно-корпусна и извън-корпусна фаза. Границата между двете фази на аварията е пробивът на дъното на корпуса на реактора.

Тежката авария е изследвана с помощта на термо- хидравличния компютърен код MELCOR 1.8.5. Той е разработен от Sandia National Laboratories за the U.S. Nuclear Regulatory Commission и е предназначен за моделиране на развитието на тежки аварии за реакторите с вода под налягане, както и за кипящи реактори. За целите на анализа е подготвен пакет от данни за активната зона, като са отчетени новите касети ТВСА, които се различават от предходните ТВСМ по:

• 
  Циркониеви дистанциониращи решетки и направляващи тръби;
  
• 
  Наличие на циркониеви укрепващи елементи;
  
• 
  Повече гориво (80.1 t за ТВСА и 74.25 t за ТВСМ, Фигура 11).
  

Фигура 1: Активната зона и долна смесителна камера	Фигура 2: Нодализация на активната зона и долно смесителна камера

Началните условия на първи контур, втори контур и хермозоната съответстват на изискванията за нормално експлоатация на блока определени в Технологичния регламент. Поради характера на избраната тежка авария не се налагат консервативни допускания. Критерият за приключване на анализа е пробив на корпуса на реактора. В интервала между 0 и 50 секунда моделът е стабилизиран за нормални експлоатационни условия. В 50-тата секунда настъпва пълна загуба на всички източници на променливотоково напрежение. Загубата на захранване причинява затваряне на стопорните клапани на турбината и води до незабавно прекратяване на потока пара към турбината. След пълната загуба на подхранваща вода към ПГ, налягането във втори контур се повишава и БРУ-А отворят. Топлоотдаването към втори контур води до изпаряване на водата в ПГ. Вследствие на това, налягането в първи контур започва да се повишава (Фигура 3) и в 3 320^-та секунда за първи път отваря първият предпазен клапан на КН (Фигура 4), което води до понижаване на налягането. В резултат на това масата на топлоносителя в първи контур започва да намалява (Фигура 6) и температурата на горивото започва да се повишава (Фигура 5).

Фигура 3: Налягане в активната зона при касети ТВСА и ТВСМ	Фигура 4: Маса на топлоносител през ПК на КН при касети ТВСА и ТВСМ

Фигура 5: Максимална температура на горивото при касети ТВСА и ТВСМ	Фигура 6: Ниво на колапс в активната зона при касети ТВСА и ТВСМ
Фигура 7: Температура на горивото в Пръстен 1 при касети ТВСА	Фигура 8: Ниво на колапс в активната зона при касети ТВСА

След 10 300 секунда се наблюдава бързо и необратимо разгряване на горивото (Фигура 7), което води до стопяване и релокация на горивото, и последващо разрушаване на дъното на корпуса на реактора. Пробивът на корпуса на реактора при активната зона с касети ТВСМ настъпва 22 800 секунда, а при ТВСА – на 22 100 секунда (Фигура 9). Масата на топлоносителя, изхвърлена през ПК на КН в хермозоната по време на вътрешно-корпусната фаза, е равна на 160 t (Фигура 4). Общата маса на водород, генериран по време на вътрешно-корпусната фаза на аварията, за касети ТВСА е 537 kg, а за касети ТВСМ – 516 (Фигура 10).

Фигура 9: Маса на стопилката, инжектирана в шахтата на реактора при касети ТВСА и ТВСМ	Фигура 10: Маса на водород, генериран по време на вътрешно-корпусната фаза на тежката авария при касети ТВСА и ТВСМ

Фигура 11: Маса на водород, генериран от окислението на циркониевата сплав при касети ТВСА и ТВСМ	Фигура 12:Маса на циркониевата сплав при касети ТВСА и ТВСМ