Авария, случившаяся в апреле 2003 года в колодце №1 второго блока венгерской АЭС "Пакш" при промывке кассет по технологии от компании "AREVA NP" - на тот момент, "Framatome ANP" - до сих пор остаётся одной из загадок мировой атомной энергетики.

На восстановительные работы после аварии потребовалось 3,5 года, а если точнее, то 3 года 6 месяцев 5 дней. Работы по восстановлению велись большой группой российских и венгерских предприятий во главе с корпорацией "ТВЭЛ". Аварии был присвоен уровень "3" по шкале INES.

В статье венгерских специалистов Петера Виндберга и Золтана Хозера рассматривается возможный сценарий протекания аварии на АЭС "Пакш", смоделированный на теплогидравлическом стенде. Публикация доступна для общего доступа через базу данных INIS.

Бак для промывки

Промывка выгоревших кассет на "Пакше-2" проводилась в специальном баке, который находился на дне колодца под слоем воды толщиной 13 метров. В конструкции бака были предусмотрены двойные стенки с вакуумным зазором между ними для снижения тепловых потерь.

Бак был рассчитан на одновременное размещение до 30 ТВС. Шаг установки кассет был намного больше, чем в активной зоне. Промывка осуществлялась с помощью кислотного раствора, прокачиваемого в закрытом контуре с расходом 170 т/ч.

После завершения промывки раствор был заменён на чистую воду из бассейна выдержки (открытый контур, расход 21 т/ч). Теплоноситель проходил через бак снизу вверх. В верхней плите внутри бака, к которой крепились сборки, имелась перфорация, позволявшая организовать обратный ход теплоносителя, то есть, сверху вниз. На верхней крышке бака установлен клапан для сброса газов в случае необходимости.

Для анализа аварии в Венгрии были выполнены эксперименты на теплогидравлическом стенде CODEX-CT. Объём измеряемой информации в момент аварии оказался недостаточным, и моделирование инцидента проводилось на основании различных гипотез и предположений.

Три стадии аварии

У аварии на "Пакше-2" можно выделить три основных стадии:

• формирование парового объёма;
• деформация оболочек;
• заливка бака.

Формирование парового объёма

При переходе ко второму этапу промывки кассет - то есть, к промывке водой из бассейна выдержки с небольшим расходом - проявились недостатки в конструкции бака. Для теплоносителя создался байпас, то есть, часть теплоносителя не принимала участия в удалении остаточного энерговыделения кассет.

Байпас мог происходить двумя путями;

1. через перфорацию в топливных сборках;
2. через неплотности, которые могли образоваться при установке партии кассет в бак.

В результате, температура в верхней части бака начала повышаться и постепенно достигла температуры насыщения, после чего внутри бака произошло быстрое вскипание воды и создался паровой объём. Длительность всего первого этапа составила около 2,5 часов.

Деформация оболочек

На этой стадии большая часть бака была заполнена паром, а не водой. Температура внутри продолжала возрастать. Отвод тепла в окружающую бак воду был затруднён из-за конструкции бака (двойные стенки с вакуумным зазором!).

Рост температуры привёл к увеличению давления внутри твэлов. При температурах 800-900°C внутреннее давление могло достигать 30-40 бар. В этом диапазоне параметров возможно повреждение оболочек твэлов с выходом активности, которая впоследствии была обнаружена детекторами ⁸⁵Kr.

Максимальная температура оболочек достигла значений 1200-1300°C, и такой рост температур привёл к окислению циркониевых сплавов. Окисление, в свою очередь, стало причиной накопления водорода в паровом объёме. Большая часть водорода могла выйти из бака через клапан на верхней крышке, но определённая его доля накопилась на конструкционных материалах кассет.

Нижняя часть бака продолжала охлаждаться в нормальном режиме, и здесь не происходило никаких повреждений.

Длительность второго этапа аварии составила 7 часов.

Заливка бака

Один из возможных сценариев третьего этапа аварии - заливки бака водой - выглядит следующим образом.

1. Произошло открытие гидрозатворов.
2. Небольшая порция газа вышла из бака в воду колодца, что привело к падению давления внутри бака.
3. Уровень воды в баке начал подниматься.
4. Холодная вода достигла нагретых поверхностей твэлов, ранее контактировавших с паром, что привело к интенсивному парообразованию. Можно предположить, что из-за этого началось всплытие сборок внутри бака.
5. Пар полностью выходит из бака, бак заливается водой и восстанавливается нормальное охлаждение.

Возникшие в ходе этого процесса термические и механические нагрузки привели к полному разрушению большей части находившихся в баке твэлов.

Моделирование на стенде

Описанный выше сценарий развития аварии был смоделирован венгерскими специалистами на стенде CODEX-CT с модельными сборками из 7 стержней.

Полученные результаты - а именно, состояние стержней-имитаторов на момент завершения эксперимента - оказались во многом схожими с тем, что наблюдалось после аварии на "Пакше-2". Было обнаружено, в частности, охрупчивание и разрушение стержней за счёт их наводораживания.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 14.05.2009

Темы: Венгрия, АЭС Пакш, Безопасность