Моделирование парового взрыва при тяжелой аварии на АЭС с корпусным реактором с водой под давлением
Диссертация
Запроектная авария, приводящая к разрушению или плавлению активной зоны реактора, называется тяжелой. Тяжелая авария на АЭС характеризуется совокупностью взаимосвязанных сложных явлений и процессов различной физической природы. При тяжелой аварии АЭС с реактором типа ВВЭР характерны: нарушение адекватного охлаждения активной зоны, разогрев твэлов и элементов внутрикорпусных конструкций… Читать ещё >
Содержание
- 1. Взрывное взаимодействие высокотемпературного расплава с охладителем
- 1. 1. Общая характеристика процессов взаимодействия высокотемпературного расплава с теплоносителем
- 1. 2. Обзор исследований, посвященных проблеме паровых взрывов
- 1. 2. 1. Предварительное перемешивание расплава с охладителем
- 1. 2. 2. Взрывное взаимодействие расплава с охладителем
- 1. 2. 3. Концепция микровзаимодействий
- 1. 3. Обзор компьютерных кодов для моделирования термической детонации
- 1. 4. Выводы
- 2. Математическая модель и численная схема кода УАРЕХ-Э
- 2. 1. Система уравнений, описывающих динамику фаз
- 2. 2. Определяющие соотношения
- 2. 2. 1. Силовое взаимодействие фаз
- 2. 2. 2. Теплообмен между фазами
- 2. 2. 3. Массообмен между фазами
- 2. 2. 4. Диаметр дисперсной фазы
- 2. 3. Численный метод
- 2. 4. Краткая характеристика кода
- 3. Верификация кода УАРЕХ-И
- 3. 1. Тестирование на задачах, имеющих аналитическое решение
- 3. 1. 1. Ударная волна в идеальном газе
- 3. 1. 2. Ударная волна в воде
- 3. 1. 3. Ударная волна в пароводяной смеси
- 3. 1. 4. Распространение волны давления в открытом бассейне с водой при заданном энерговыделении
- 3. 2. Численное моделирование эксперимента по паровому взрыву
- 3. 2. 1. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента
- 3. 2. 2. Нодализационная схема и основные параметры
- 3. 2. 3. Анализ полученных результатов
- 3. 2. 4. Расчет без учета влияния неконденсирующегося газа
- 3. 3. Выводы
- 3. 1. Тестирование на задачах, имеющих аналитическое решение
- 4. Численное моделирование парового взрыва в шахте водяного реактора под давлением
- 4. 1. Возможные сценарии тяжелой аварии и основные физические процессы
- 4. 2. Нодализационная схема и основные параметры
- 4. 3. Результаты расчетов
- 4. 3. 1. Расчет с начальным уровнем воды 3 м
- 4. 3. 2. Расчет с начальным уровнем воды 1 м
- 4. 3. 3. Расчет с уменьшенным расходом кориума в струе
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- Госатомнадзор СССР. Правила ядерной безопасности реакторных установок атомных станций ПНАЕ Г-1−024−90.- М.: Энергоатомиз-дат, 1991.
- Кузнецов Ю.Н. Теплообмен в проблеме безопасности ядерных реакторов.- М.: Энергоатомиздат, 1989, 296 с.
- Асмолов В.Г. Результаты исследований тяжелых аварий водоохла-ждаемых реакторов // Атомная энергия, 1994, том 76, вып.4, С.282−302.
- Арутюнян Р.В., Большов Л. А., Васильев A.B., Стрижев В. Ф. Физические модели тяжелых аварий на АЭС.- М.: Наука, 1992, 232 с.
- Степанов Е.В. Физические аспекты явления парового взрыва // Препринт ИАЭ-5450, Москва, 1991, 96 с.
- Fletcher D.F., Andercon R.P. A review of pressure-induced propagation models of the vapour explosion process // Progress in Nuclear Energy, 1990, Vol.23, N.2, P.137−179.
- Magallon D. OECD Programme SERENA (Steam Explosion Resolution for Nuclear Applications). Work Programme and First Results // The 10-th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-10), Seoul, Korea, 2003, P. l-13
- Nuclear Safety Research in OECD Countries: Major Facilities and Programmes at Risk // Summary Report of Major Facilities and Programmes at Risk (2001), NEA#3 145, ISBN: 92−64−18 468−6, 2001, 160 p.
- Острейковский В.А. Эксплуатация атомных электростанций: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1999, 928 с.
- Байбаков В.Д., Воробьев Ю. Б., Кузнецов В. Д. Коды для расчета ядерных реакторов.- Учебное пособие, М., Издательство МЭИ, 2003, 163 с.
- RELAP5/MOD3. Code Manual // NUREG/CR-5535, INEL-95/0174, Vol.1−5, 1997.
- Bengaouer A., Bestion D. CATHARE 2 V1.3. User’s guide lines // Equipe CATHARE Centre d’Etudes Nucleaires de Grenoble, STR/LML/EM/94−266, 1995.
- G.Lerchl, H.Austregesilo. ATHLET mod 1.2 Cycle D. User’s Manual // GRS-P-l/Vol.l, September 2001.
- Теплогидравлический расчетный код КОРСАР (версия VI.003.001) // Министерство по атомной энергии Российской Федерации, Научно-исследовательский технологический институт им. А. П. Александрова, Сосновый Бор, 2000.
- Веселовский А.Н., Животягин А. Ф., Калиниченко С.Д., Крошилин
- A.Е., Крошилин В. Е. Комплекс программ БАГИ РА для моделирования теплогидродинамики многофазных сред // Теплоэнергетика, 1998, № 5, С.11−16.
- MELCOR 1.8.2, Computer Code Manual // Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico, USA, 1995.
- Bestele J., Trambauer K. Post-test calculation with ATHLET-CD // ISP 36 Preparatory Workshop, GRS Cologne, 1994.
- MELPROG-PWR/MODO. A mechanistic code for analysis of reactor core malt progression and vessel attack under severe accident conditions // MUREG/GR-4268, 1987.
- Безлепкин В.В., Сидоров В. Г., Лукин А. В., Арутюнян Р.В., Стрижев
- B.Ф., Киселев А. Е., Самигулин М. С., Соловьев В. П., Проклов В. Б., Томащик Д. Ю. Разработка компьютерных кодов для моделирования тяжелых аварий на АЭС // Телоэнергетика, 2004, № 2, С.5−11.
- Foit J.J. Development of the WECHSL Code and Application to BETA Experiments // Report to the МРЕГ and Kurchatov Inst. Specialists Meeting, Moscow, 1991.
- Chu C.C., Sienicki J.J., Spencer B.W., Frid W. and Lowenhielm G. Ex-vessel melt-coolant interactions in deep water pool: studies andaccident management for Swedish BWRs // Nuclear Engineering and Design, 1995, Vol.155, P.159−213.
- Burger M., Cho S.H., Berg E.V. and Schatz A. Breakup of melt jets as pre-condition for premixing: modeling and experimental verification // Proceedings of the CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Santa Barbara, USA, 1993, P.54−69.
- Magallon D., Huhtiniemi I. and Hohmann H. Lessons Learnt from FARO/TERMOS Corium Melt Quenching Experiments // Proceedings of the OECD/CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Tokai-Mura, Japan, 1997, NEA/CSNI/R (97)26, Part II, P.431−446.
- Magallon D. and Huhtiniemi I. Corium Melt Quenching Tests at Low Pressure and Subcooled Water in FARO // Proceedings of the 1999 NURETH-9 Conference (CD), San Francisco, California, USA, 1999.
- Angelini S., Theofanous T.G. and Yuen W.W. The mixing of particle clouds plunging into water // Proceedings of the NURETH-7, New York, USA, 1995, Vol.3, P.1754−1778.
- Jacobs H., Berg E.V., Berthoud G., Buck M., Burger M., Chen S., Kenning D.B.R., Mantlik F., Meignen R., Meyer L., Oulmann T., and Vath L. Studies of principal processes during melt-water premixing //
- FISA95-EU Research on Severe Accidents / Ed. G. Van Goethem, W. Balz, E. Delia Loggia, Brussels, Luxembourg, 1996, P.165−183.
- Denham M.K., Tyler A.P. and Fletcher D.F. Experiments on the mixing of molten uranium dioxide with water and initial comparison with CHYMES code calculation // Proceedings of the NURETH-5, Salt Lake City, Utah, USA, 1992, Vol. VI, P.1667−1675.
- Berthoud G., Oulmann T. and Valette M. Corium-water interaction studies in France // Heat and Mass Transfer in Severe Nuclear Reactor Accidents / Ed. J.T.Rogers, Begell House, Wailingford, UK, 1996, P.251−264.
- Annunziato A., Addabbo С. COMETA (Core.Melt Thermal-hydraulic Analysis) a computer code for melt quenching analysis // Proceedings of the Int. Conference «New Trends in Nuclear System Thermohydraulics», Pisa, Italy, 1994, P.391−398.
- Давыдов M.B., Мелихов В. И., Мелихов О. И., Парфенов Ю. В. Анализ экспериментов MAGICO и QUEOS по перемешиванию облака частиц с водой (паровые взрывы при тяжелой аварии) с помощью кода VAPEX // Ядерная энергетика, 2001, № 3, С.72−79.
- Мелихов В.И., Парфенов Ю. В., Мелихов О. И. Численное моделирование процесса предварительного перемешивания струи расплава активной зоны с водой с помощью кода VAPEX-P // Теплоэнергетика, 2003, № 11, С.35−39.
- Huhtiniemi I., Magallon D. Insight into Steam Explosions with Corium Melts in KROTOS // Proceedings of the 1999 NURETH-9 Conference (CD), San Francisco, California, USA, 1999.
- Huhtiniemi I., Magallon D., Hohmann H. Results of Recent KROTOS FCI Tests- alumina vs. Corium Melts // Proceedings of the OECD/ CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Tokai-Mura, Japan, 1997, NEA/CSNI/R (97)26, Part I, P.275−284.
- Song J.H., Park I.K., Chang Y.J., Shin Y.S., Kim J.H., Min B.T., Hong S.W. and Kim H.D. Experiments on the interactions of molten Zr02 with water using TROI facility // Nuclear Engineering and Design, Vol.213, Issues 2−3, P.97−110.
- Song J.H., Park I.K., Shin Y.S., Kim J.H., Hong S. W, Min B.T. and Kim H.D. Fuel coolant interaction experiments in TROI using a U02/Zr02 mixture // Nuclear Engineering and Design, 2003, Vol.222, Issue 1, P. l-15.
- Board S.J., Hall R.W. and Hall R.S. Detonations of fuel coolant explosions // Nature, 1975, Vol.254, N.5498, P.319−321.
- Yuen W.W. and Theofanous T.G. The prediction of 2D thermal detonations and resulting damage potential // Proceedings of the CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Santa Barbara, USA, P.233−250.
- Theofanous T.G. and Yuen W.W. The prediction of dynamic loads from ex-vessel steam explosions // Proceedings of the Int. Conference
- New Trends in Nuclear System Thermohydraulics", Pisa, Italy, 1994, P.257−270.
- Chen X., Yuen W.W. and Theofanous T.G. On the constitutive description of the microinteractions concept in steam explosions // Proceedings of the 7th International Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics NURETH-7, 1995, Vol.3, P.1586−1606.
- Петухов Б.С., Генин Л. Г., Ковалев С. А., Соловьев С. Л. Телообмен в ядерных энергетических установках: Учебное пособие для вузов. -М.: Издательство МЭИ, 2003, 548 с.
- Fletcher D.F. An improved mathematical model of melt/water detonaitions. I. Model formulation and example results // Int.J. Heat Mass j Transfer, 1991, Vol.34, N.10, P.2435−2448.
- Carachalios C., Burger M. and Unger H. A Transient Two-Phase Model to Describe Thermal Detonations Based on Hydrodynamic Fragmentation // Proceedings of the Int. Meeting on LWJEU. Sever Accident Evaluation, Massachusetts, August 1983.
- Мелихов О.И., Жъшжъ В. И., Соколин A.B. Численное моделирование эксперимента KROTOS-42 кодок VAPEX-D // Техническая справка / ЭНИЦ, Электрогорск, 1997, 28 с.
- Patel P.D., Theofanous T.G. Hydrodynamic Fragmentation of Drops // J. Fluid Mechanics, 1981, Vol.103, P.207−223.
- Chu C.C., Corradini M.L. One-dimensional Transient Fluid Model for Fuel-Coolant Interaction Analysis // J. Nuclear Science Engineering, 1989, Vol.101, N. l, P.46−72.
- Tang J., Corradini M.L. Modelling of the Complete Process of One-Dimensional Vapor Explosion // CSNI Specialist Mtg. On Fuel-Coolant Interactions, NUREG/CP-0127, 1994, P.204−217.
- Berthoud G. Heat Transfer Modeling During a Vapor Explosion // J. Nuclear Technology, 2000, Vol.130, P.39−58.
- Annunziato A., Yerkess A., Addabbo C. FARO and KROTOS Code Simulation and Analysis at JRC Ispra // Proceedings of the OECD/CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Tokai-Mura, Japan, 1997, NEA/CSNI/R (97)26, Part II, P.751−768.
- Brayer C. and Berthoud G. First Vapor Explosion Calculations Performed with MC3D Thermal-Hydraulic Code // Proceedings of the OECD/CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Tokai-Mura, Japan, 1997, NEA/CSNI/R (97)26, Part I, P.391−408
- Liu J., Koshizuka S., Oka Y. Investigation on Energetics of Ex-vessel Vapor Explosion Based on Spontaneous Nucieation Fragmentation // J. Nuclear Science and Technology, 2002, Vol.39, N. l, P.31−39.
- Мелихов В.И., Мелихов О. И., Соколин А. В. Распространение волны термической детонации с учетом концепции микровзаимодействий // Международная конференция по многофазным системам, ICMS'2000, Уфа, 2000, с.253−258
- Мелихов В.И., Мелихов О. И., Соколин А. В. Взрывное взаимодействие расплава с водой. Моделирование кодом VAPEX-D // Теплофизика высоких температур, 2002, том 40, № 2, с.1−9
- Стырикович М.А., Полонский B.C., Циклаури Г. В. Тепломассообмен и гидродинамика в двухфазных потоках атомных электрических станций.- М.: Наука, 1982, 370 с.
- Кириллин В.А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика: Учебник для вузов.- 4-е изд., перераб.- М.: Энергоатомиз-дат, 1983, 416 с.
- Александров А.А., Очков А. В., Орлов К. А., Очков В. Ф. Сертифицированный набор программ для вычислений свойств воды/водяного пара, газов и их смесей «WaterSteamPro"™.
- IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam. // International Association for the Properties of Water and Steam / Executive Secretary R.B. Dooley, Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA 94 304, USA.
- Release on The IAPWS Formulation-1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific
- Use. // International Association for the Properties of Water and Steam / Executive Secretary R.B. Dooley, Electric Power Research Institute, Palo Aito, CA 94 304, USA.
- Angelini S., Yuen W.W. and Theofanous T.G. Premixing-related behaviour of steam explosions // Proceedings CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Santa Barbara, 1994, P.99−133.
- Ishii M. and Mishima K. Two-Fluid Model and Hydrodynamic Constitutive Relations // J. Nuclear Engineering and Design, 1984, Vol.82, P.107−126.
- Sissom L.E. and Pitts D.R. Elements of transport phenomena, McGraw-Hill, New York, USA, 1972.
- Bird R.B., Stewart W.E., Lighfoot E.N. Transport Phenomena, Wiley, New York, USA, 1960.
- TRAC-PF1/MOD2. Theory Manual // Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, USA, 1990, NM 87 545.
- Pilch M., Erdman C.A. Use of Breakup Time Data and Velocity History Data to Predict the Maximum Size of Stable Fragments for Acceleration-induced Breakup of a Liquid Drop // Int.J.Multiphase Flow, 1987, N.136], P.741−750.
- Годунов C.K., Рябенький B.C. Введение в теорию разностных схем.-М.: Физматгиз, 1962, 340 с.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика.- М.: Мир, 1980, 616 с.
- Theofanous N.G., Yuen W.W., Freeman К., Chen X. The Verification Basis of the ESPROSE. m Code // Proceedings of the OECD/CSNI Specialists Meeting on Fuel-Coolant Interactions, Tokai-Mura, Japan, 1997, NEA/CSNI/R (97)26, Part I, P.287−363.
- Мелихов В.И., Мелихов О. И., Парфенов Ю. В., Соколин А. В. Анализ эксперимента по взаимодействию расплава с охладителем на установке FARO с помощью кода VAPEX // Атомная энергия, 2002, том 92, вып.2, с.91−95
- Melikhov O.I., Melikhov V.I., Parfenov I.V., Sokolin A.V. Post-test analysis of FARO L-33 Test by VAPEX Code // Annual Meeting on Nuclear Technology 2002, Stuttgard, Germany, 2002, p.217−220
- Annunziato A., Addabbo C., Magallon D. FARO Test L-33 Quick Look Report // JRC Technical Note N.I.00.1U, Italy, 2000, 58 p.
- Silverii R., Magallon D. FARO LWR Programme. Test L-33 Data Report // JRC Technical Note N.I.00.124, Italy, 2000, 218 p.
- An Evaluation of Energy Absorbed by FARO Test Vessel Wall in L-33 Experiment (Steam Explosion) // Note UCSB/OECD SERENA Project, Santa Barbara, USA, 2004, 12 p.
- Мелихов В.И., Мелихов О. И., Соколин A.B. Расчет парового взрыва в шахте реактора ВВЭР-640 // Отчет МНТЦ, проект № 408−97/ Электрогорск, 1999, 112 с.