Опасные и вредные факторы энергоустановок. Режимные параметры СБ ЭУ

ЯЭУ мощностью 1000 МВт (эл) накапливаются продукты деления, радиоактивность которых составляет величину порядка 3*10^20 Бк по истечении определенного времени работы реактора на полной мощности. Попадание накопленных радиоактивных веществ в окружающую среду имеет чрезвычайно серьезные последствия. Большая часть радиоактивных веществ находится в топливной композиции твэлов. Их выход возможен при сильном повреждении оболочки твэлов и расплавлении топлива.

Основной причиной нарушения температурного режима оболочек твэлов в водоохлаждаемых реакторах является кризис теплообмена, который может возникнуть в переходном аварийном процессе. Кризис теплообмена представляет собой нарушение условий охлаждения оболочки твэла, связанное с образованием на его поверхности паровой пленки.

Проектные аварии, включая максимальную проектную аварию (МПА), не должны приводить к изменениям в активной зоне, препятствующим охлаждению твэлов или послеаварийной разборке активной зоны. При крупных авариях с потерей теплоносителя и особенно при МПА предотвратить повреждение оболочек твэлов вследствие возникновения кризиса теплообмена практически невозможно. При МПА кризис теплообмена возникает уже через несколько секунд после начала аварии. Главной задачей системы аварийного охлаждения реактора при такой аварии является предотвращение расплавления топлива, гак как в этом случае высвободятся накопленные в нем радиоактивные продукты.

Температура плавления топлива реакторов ВВЭР составляет 2800 °С, температура плавления оболочек твэлов — 1800 °С. Однако это не означает, что такие высокие температуры являются допустимыми при аварии с потерей теплоносителя.

При возникновении аварии в результате взаимодействия циркония с водой, радиолиза воды и химической коррозии материалов в защитной оболочке образуется водород. Взаимодействие циркония с водой начинается при температуре оболочки твэлов 980 ° С и экспоненциально возрастает с увеличением температуры. Реакция циркония с паром— экзотермическая, с образованием окиси циркония, водорода и выделением энергии 590 Дж на граммолекулу, которая должна быть добавлена к энергии остаточного тепловыделения осколков деления и запасенной энергии топлива.

При температуре несколько выше 1200 °С реакция становится самоподцерживающейся. Поскольку энерговыделение распределяется по активной зоне неравномерно, то считается, что в процессе МПА только у незначительной части оболочек температура достигает этого значения и менее 1% циркония, содержащегося в активной зоне, вступит в реакцию с образованием водорода. После залива активной зоны выделение водорода продолжается в результате радиолиза воды. На этой стадии аварии выделяется и водород, и кислород. Ограничения температуры - твэлов при аварии с потерей теплоносителя требует и возможное распухание (формоизменение) оболочек твэлов вследствие текучести их материала. Это явление может вызвать блокаду ТВС и крайне затруднить расхолаживание.