Мир Чернобыля: Послеаварийный 4-ый блок ЧАЭС - Мир Чернобыля

Мир Чернобыля: Послеаварийный 4-ый блок ЧАЭС - Мир Чернобыля

Послеаварийный 4-ый блок ЧАЭС СКОПЛЕНИЯ ЛАВООБРАЗНЫХ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ МАСС НА 4-ом БЛОКЕ ЧАЭС

  • Группа: Разработчик
  • Сообщений: 325
  • Регистрация: 14 Сентябрь 10
  • Город Волгодонск, Россия

1.Введение

Авария проишедшая на 4-ом энергоблоке Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. привела к разрушению реакторной установки и здания блока. Активная зона, в результате процессов, до сих пор однозначно не установленных, оказалась полностью разрушена. Ядерное топливо оказалось частично выброшено, частично переплавилось вместе с элементами строительных и металлоконструкций реактора и растеклось по помещениям, образовав скопления лавообразных топливосодержащих масс (ЛТСМ). Вопрос о местонахождении ядерного топлива возник сразу после аварии. Давались разные оценки величины выброшенного и оставшегося в помещениях разрушенного блока топлива. В 1986 г. была сформулирована официальная оценка количества выброшенного и оставшегося в объекте "Укрытие" топлива отраженная в докладе подготовленном для МАГАТЭ. При проведении работ на 4-ом блоке сотрудниками Комплексной экспедиции при ИАЭ им. И.В. Курчатова (КЭ), а после 1991 г. (МНТЦ) с 1988 по 1992 г были получены данные о скоплениях ЛТСМ, их расположению и количества топлива в них. При этом использовались, как прямые методы визуальной разведки и обмеров, так и косвенные по результатам бурения и анализу конструктивных особенностей 4-го блока. В то же время проводились косвенные, экспертные оценки количеств топлива в 4-ом блоке, в частности в конце 1989 года в (КЭ) были завершены работы Огородника С.С. и Попова В.Д., проводимые под руководством Борового А.А., по определению количества ядерного топлива, находящегося в ЛТСМ теплометрическим методом. Было сделано заключение, что в помещениях парораспределительного коридора (ПРК) на отметке 6,00 находится 23+/-11 тонн ядерного топлива, а в подаппаратном помещении 305/2 - 75+/-25 т. Для помещений бассейна барботера использовался визуальный метод оценки объемов ЛТСМ. Методом экспертных оценок было определено общее количество ядерного топлива содержащегося в ЛТСМ - 135+/-30 т. Эта цифра и вошла в "Техническое обоснование ядерной безопасности Результаты полученные при прямом обследовании скоплений ЛТСМ, совместно с анализом результатов исследования топливосодержащих проб ЛТСМ, проводимых в Комплексной экспедиции, (г. Чернобыль), в РНЦ "Курчатовский институт", (г. Москва), в Радиевом институте (г. Санкт-Петербург), дали результат по количеству топлива в ЛТСМ в несколько раз меньше, чем тот, что получен теплометрическим методом. По результатам прямых измерений обьемов ЛТСМ в местах их скоплений ядерного топлива в них оказалось не более 27,8+5 тонн по UO2.Продолжение работ по уточнению обьемов ЛТСМ в местах их скоплений привело к их сокращению.В результате, количество UO2, находящегося в ЛТСМ, уменьшилось до 22,8 - 32 т., а более точный учет газовых пустот, пористости и влючений в ЛТСМ металлоконструкций может привести к их дальнейшему уменьшению.

В то же время продолжали появляться работы по косвенным оценкам количества топлива находящегося в ЛТСМ:

Л И Т Е Р А Т У Р А Чернобыль. Пять трудных лет. Сборник материалов. Москва, ИздАТ, 1992 г. Киселев А.Н.,Ненаглядов А.Ю.,Сурин А.И.,Чечеров К.П. Экспериментальные исследования лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Препринт ИАЭ-5533/3, Москва, 1992 г. Описание объекта "Укрытие" и требования к его преобразованию. Исходные данные для выполнения конкурсной работы на проект и техническое решение по преобразованию объекта "Укрытие", Чернобыльской АЭС в экологически безопасную систему. Минчернобыль Украины, АН Украины, Киев, Наукова думка, 1992. Барьяхтар В.Г., Бицкий А.А., Боровой А.А. "Саркофаг" сегодня и завтра. Препринт МНТЦ "Укрытие"-92-28, Киев, 1992. Андерсон Е.Б., Богатов С.А., Боровой А.А. Лавообразные топливосодержащие массы объекта "Укрытие". Препринт МНТЦ "Укрытие"-93-17, Киев, 1993 г. Киселев А.Н., Чечеров К.П. Лавообразные топливосодержащие массы на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Доклад на Международном симпозиуме "Безопасность "Укрытия-94", 14-18 марта 1994 г., п. Зеленый мыс. Киселев А.Н. Послеаварийный баланс ядерного топлива на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Препринт ИАЭ-5716/3, Москва, 1994 г. Избранные труды Международной конференции "Ядерные аварии и будущее энергетики. Уроки Чернобыля". Москва, ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1992 г. Игнатенко Е.Г. В год Тигра и кометы Галлея. Газета "Вестник Чернобыля" N19-47, 1991 г. Карасев В.С. Концепция преобразования объекта "Укратие" и проблемы воздействия высоких радиационных полей на конструкции и материалы объекта. Доклад на научно-практической конференции "Проблемы преобразования

В основу предлагаемого фрагмента базы данных положен препринт "Результаты дополнительных исследований мест скопления лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС", А.И.Киселева, А.И.Сурина и К.П.Чечерова. ИАЭ-5783/3 1994 г.

  • Группа: Разработчик
  • Сообщений: 325
  • Регистрация: 14 Сентябрь 10
  • Город Волгодонск, Россия

2.КОЛИЧЕСТВО ТОПЛИВА В 4-ом БЛОКЕ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС ДО АВАРИИ

На момент аварии в активной зоне (АЗ) реактора находилось 1659 тепловыделяющих сборок (ТВС). Масса урана в одной ТВС

114,7 кг. Таким образом на момент аварии в активной зоне (АЗ) реактора находилось примерно: 114,7 х 1659 = 190287,3 кг. урана Ядерное топливо в твэлах состоит из таблеток диоксида урана (UO2). Масса UO2 в одном твэле

3,6145 кг. Топливная кассета состоит из двух сборок, по 18 твэлов в каждой. Таким образом ядерного топлива в виде UO2 в АЗ реактора на момент аварии находилось примерно: 3,6145 х 18 х 2 х 1659 = 215872.14 кг. UO2 Точное количество ЯТ в активной зоне может быть восстановлено суммированием массы UO2 каждой ТВС по данным сертификатов хранящихся в ОЯБ.

3.ПОСЛЕДСТВИЯ АКТИВНОЙ СТАДИИ АВАРИИ

26 апреля 1986 года произошла авария на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Последствия аварии стали выясняться сразу после взрыва и продолжаются до сих пор и тем не менее cуществуют вопросы на которые пока не удалось найти ответ. По результатам работ выполненных на 4 -ом блоке в 1988-1994 гг. сотрудниками КЭ при ИАЭ, а впоследствии МНТЦ "Укрытие" установлено следующее: Схема расположения основных элементов конструкций реактора до и после аварии приведены на рисунках.

r31.gif (44,66К) Количество загрузок:: 95 r32.gif (31,73К) Количество загрузок:: 99 r33.gif (46,04К) Количество загрузок:: 107 рис.3.1. рис.3.2. рис.3.3

На рисунке 3.1показаны в разрезе по оси "Л" основные элементы конструкции актвной зоны реактора до аварии. На рисунке 3.2 показан схематически разрез центральной части 4-го блока после аварии по оси "47". На рисунке 3.3 показана схема расположения основных элементов конструкции центральной части 4-го блока после аварии (вид с юго-востока, 1/4 строительных конструкций схем "Л" и "Д" условно удалены). На рисунке обозначены: 1 - схема "Е", 2 - схема "Л", 3 - ж/б плиты, 4 - оставшаяся часть "ОР", 5 - металлоконструкция марка "С-4", 6 - "грот", 7 - паросбросные клапана, 8 - пролом стены в пом. 305/2. С конструкциями реактора произошли следующие изменения:

*корпус реактора (схема "КЖ") разорвался по нижней гофре компенсатора, *дно реактора (схема "ОР"), срезав мембранные кольца, соединявшие его с водяным баком биологической защиты (схема "Л"), и смяв крестообразную опору, опустилось в подаппаратное помещение 305/2 на 3.85 метра, *юго-восточный сектор схемы "ОР" , порядка в 105 град, отсутствует, *часть ядерного топлива АЗ , конструкционного материала схемы "ОР" и строительных конструкций превратились в лавообразную *топливосодержащую массу (ЛТСМ) которая растеклась по помещениям 4-го блока, *верхняя крышка реактора (схема "Е") была сорвана со своего штатного места, подброшена взрывом и в перевернутом виде стоит под углом около 15 град к вертикали, опираясь одной стороной на схему "Д", а другой на бетонные плиты зажатые между ними; *практически вся активная зона, содержащая на момент аварии 1659 ТВС, вместе с графитовой кладкой и большей частью корпуса реактора (схема "КЖ") вылетела из шахты реактора, *внутрь шахты реактора, на место активной зоны, упали три железобетонные плиты, судя по толщине, части стен боксов барабан-сепараторов, вместе с металлической облицовкой, металлическая колонна из центрального зала, незначительная часть графитовых блоков и частей ТВС, *в северной части схемы "ОР" сохранились в вертикальном положении 13 перефирийных каналов охлаждения отражателя без графитовых блоков; *сверху шахта реактора закрыта схемой "Е" с отходящими от нее спутанными трубами пароводяных коммуникаций (ПВК), в перемежку с бетонными блоками и деформированными металлоконструкциями ; При обследовании подаппаратного помещения 305/2 были обнаружены следующие последствия воздействия взрывной волны: *металлическая облицовка на стенах помещения вдавлена, выпирают металлические "стульчики" к которым она была приварена, смят находившейся под ней 300 мм. слой теплоизоляции; *откатная защитная дверь южного проема сорвана со своих направлячющих и отброшена к противоположной стене, защитная дверь северного проема развернута; *стена между пом. 305/2 и пом. 304/3 толщиной 800 мм сломана у пола и вдавлена в пом. 304/3 на 10-15 см ; *имеются вмятины и трещина в нижней юго-восточной части на внутренней обечайке схемы "Л"; *перекрытия пом. 617 и 707, находящихся над боксами нижних водяных коммуникаций (НВК), рухнули вниз; *в пом 210/6 аварийные клапаны 3 и 4 и металическая облицовка потолка в зоне их расположения провисли примерно на 20 см, простукивание облицовки в районе провисания показало, что там пустота, при очистке крыши 3-го блока в 1986 году, на ней была обнаружена нижняя часть технологического канала Ж-887 с находившейся в нем ТВС. Этот канал стоял в ячейке 25-17, то есть в зоне ныне не существующего основания реактора. Твэлы перефирийного ряда в этой ТВС сохранились, а твэлы внутренного ряда отсутствовали, их место в ТВС было занято крошкой топлива и материала оболочек. Исследования показали, что температура твэлов при аварии находилась в интервале 1200 - 1850 град С. Следов высокой температуры в шахте реактора, в том месте где находилась активная зона, не было обнаружено. Свидетельством этому может служить состояние бетонных плит, упавших в шахту реактора. Исследование образцов бетона из этих плит полученных при бурении скважин показало, что бетон не подвергался воздействию высоких температур. Внутри шахты реактора на стенках схемы "Л" нет копоти и сажи, краска не имеет следов высокой температуры. Последствия температурного воздействия обнаружены в юго-восточной части подаппаратного помещения 305/2 ниже кромки схемы"Л": *отсутствует юго-восточный сектор (примерно 105 град) схемы "ОР"; *отсутствует металлическая облицовка на бетонной опоре схемы "Л" в юго-восточной части помещения; *на отметке 11,5 - 13 метров на бетонной опоре схемы "Л" отсутствует не только металлическая облицовка, но и в самой стене имеется прожег в виде "грота" ; *южная металлическая колонна (марка "С-4") имеет проплавление недалеко от основания, примерно на отметке 12 м. со стороны реактора ; *в юго-восточной части пом. 305/2 на полу лежат сильно обгоревшие графитовые блоки, в других местах графита со следами горения не обнаружено. *трубы НВК на отметке 11,5 м. имеют прожеги, а щебенка, которая высыпалась из разрушенного при аварии межкомпенсаторного зазора, оплавилась, образовав стекловидную корку.

Для выяснения состояния топлива, находившегося в южном бассейне-выдержки, в него были пробуреы скважины. Перескопические обследования бассейна через эти скважины дали следующие результат: бассейн обезвожен, кассеты с ТВС, которые находились в зоне видимости, находятся на своих штатных местах. Измерение МЭД в скважине выходящей в район расположени ТВС показало результат до 5000 Р/час

4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЛТСМ ПО ПОМЕЩЕНИЯМ 4-ГО БЛОКА

В результате исследований проводимых КЭ при ИАЭ с 1988 по 1991 г по выявлению мест расположения скоплений ЛТСМ их оконтуриванию и определению их объемов, а также анализу проб, установлено что ЛТСМ распространялись тремя потоками. (Рис.4.1) Эти потоки имеют характерные различия:

*по концентрации UO2 в ЛТСМ (1 -ый поток 8 - 10%, 2-ой поток 5 - 7%, 3-ий поток 3 - 5%); *по цвету ЛТСМ (коричневые, черные); *по содержанию магния и железа; *по содержанию урана в циркон-урано-кислородной фазе; *по скорости генерации нейтронов.

Первый поток из юго-западной части пом. 305/2 на отм. 10,0, опускается вниз через паросбросной клапан 4 в помещение ПРК 210/7 на отм. 6.00, далее через 5 паросбросных труб в помещения бассейна -барботера на отм. 2,20 (пом.012/15) и через 1 паросбросную трубу на отм. -0,65 в пом.012/7. В этом потоке максимальная концентрация UO2 8-10% и минимальная концентрация железа 0,5%. Второй поток из юго-восточной части пом. 305/2 на отм. 10,0 и через два паросбросных клапана 3 и 4 опускается в пом. 210/6 ПРК на отм. 6,00. Концентрация UO2 в этом потоке 5-7%, а железа 8-10%. Особенность этого потока заключается в том, что через два паросбросных клапана с внутренним диаметром каждого более одного метра вытекло в два раза меньше ЛТСМ по объему, чем через один клапан в первом потоке. Третий поток из юго-восточной части пом. 305/2 на отм. 10,0 протекает через пролом стены между пом. 305/2 и пом. 304/3 на отм. 9.30, распространившись по этому помещению он потек по коридору обслуживания пом. 301/5, на отм. 9.30, частично залил пол в пом. 303/3 и потек в другой коридор обслуживания в пом. 301/6 на отм. 9.00. В этом помещении в полу имелись проходки в пом. 217/2 на отм. 6,00, через них ЛТСМ пролилась вниз и застыла, образовав "слоновьи ноги", "сталактиты", "натек" и "каплю". Концентрация UO2 в этом потоке меньше чем в остальных - 3-5 %, а магния почти в 2,5 -3 раза больше, чем в первых двух потоках.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎