Определение минимально допустимой концентрации борной кислоты для обоснования ядерной безопасности чехла для хранения ОТВС ВВЭР-1000


Варламов И.А. (НИ ТПУ, Томск, Россия)

 

Введение

На сегодняшний день одним из перспективных направлений развития энергетики является ядерная энергетика. Из-за повышенной опасности и больших рисков возникновения аварий при обращении с радиоактивными веществами или ЯТ в данной отрасли существуют строгие правила и порядки в частности при обращении с ОТВС.

Целью данной работы является обоснование ядерной безопасности «мокрого» хранилища при обращении с 20 местными чехлами в условиях протекания запроектной аварии, а именно, при орошении осушенных чехлов.

Разработка настоящего обоснования безопасности выполнена с учетом требований следующих нормативных документов:

  • Общие положения обеспечения безопасности объектов ядерного топливного цикла (НП-016-05) [1];
  • Правила безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии (НП-061-05) [2];

По результатам проведенных исследований установлено, что технология обращения с 20 местными чехлами в «мокром» хранилище, в объеме исследований, соответствует требованию федеральных норм и правил и иных нормативных документов в области использования атомной энергии.

 

1. Необходимость введения минимально допустимой концентрации борной кислоты

Результаты расчетов Кэфф среды неограниченного числа чехлов, загруженных 20 «свежими» ТВС ВВЭР-1000 с начальным обогащение по U-235 5,0 %, 4,4 %, 4,0 %, 3,5 % при протекании аварийных процессов, связанных с изменением плотности воды в БВ, представлены на рисунке 1.

Определение минимально допустимой концентрации борной кислоты для обоснования ядерной безопасности чехла для хранения ОТВС ВВЭР-1000

 

Таким образом, при протекании запроектной аварии, приводящей к осушению БВ с последующим орошением осушенных чехлов «чистым» конденсатом, критерии обеспечения ядерной безопасности будут превышены.

Исключение возникновения СЦРД в процессе развития рассматриваемой запроектной аварии возможно за счет применения в системе орошения БВ раствора борной кислоты с заданной концентрацией, а также за счет введения ограничения на величину начального обогащения по U-235 и глубину выгорания ОТВС ВВЭР-1000, загружаемых в 20 местный чехол.

 

2. Введение минимально допустимой концентрации борной кислоты в воде для обоснования ядерной безопасности при протекании аварийных процессов

Учитывая, что конструкция чехла не обеспечивает поддержание Кэфф не более 0,95 в условиях орошении осушенных чехлов, при размещении «свежих» ТВС ВВЭР1000 с начальным обогащением по U-235 более 3,1 % была проведена серия расчетов по определению минимально допустимой величины концентраций борной кислоты для различных значений начального обогащения.


Для обеспечения ядерной безопасности при начальном обогащении по U-235 3,5 % минимально допустимая концентрация борной кислоты 2 г/кг. Результаты расчета представлены на рисунке 2.

Определение минимально допустимой концентрации борной кислоты для обоснования ядерной безопасности чехла для хранения ОТВС ВВЭР-1000


Рис. 2. Значение Кэфф в зависимости от плотности воды при различной концентрации борной кислоты для ТВС с обогащением 3,5%

 

Для обеспечения ядерной безопасности при начальном обогащении по U-235 4,0 % минимально допустимая концентрация борной кислоты 4 г/кг. Результаты расчета представлены на рисунке 3.

Определение минимально допустимой концентрации борной кислоты для обоснования ядерной безопасности чехла для хранения ОТВС ВВЭР-1000

  Рис. 3. Значение Кэфф в зависимости от плотности воды при различной концентрации борной кислоты для ТВС с обогащением 4,0%

 

Для обеспечения ядерной безопасности при начальном обогащении по U-235 4,4 % минимально допустимая концентрация борной кислоты 6 г/кг. Результаты расчета представлены на рисунке 4 .

Определение минимально допустимой концентрации борной кислоты для обоснования ядерной безопасности чехла для хранения ОТВС ВВЭР-1000

Рис. 4. Значение Кэфф в зависимости от плотности воды при различной концентрации борной кислоты для ТВС с обогащением 4,4%

 

Для обеспечения ядерной безопасности при начальном обогащении по U-235 5,0 % минимально допустимая концентрация борной кислоты 10 г/кг. Результаты расчета представлены на рисунке 5.

Определение минимально допустимой концентрации борной кислоты для обоснования ядерной безопасности чехла для хранения ОТВС ВВЭР-1000

Рис. 5. Значение Кэфф в зависимости от плотности воды при различной концентрации  борной кислоты для ТВС с обогащением 5,0%

 

Заключение

При использовании для орошения БВ раствора борной кислоты ее минимально допустимая концентрация должна быть следующей:

  • начальное обогащение по U-235 от 4,5 до 5 % – минимальная концентрация борной кислоты 10 г/кг;
  • начальное обогащение по U-235 от 3,9 до 4,4 % – минимальная концентрация борной кислоты 6 г/кг;
  • начальное обогащение по U-235 от 3,4 до 4,0 % – минимальная концентрация борной кислоты 4 г/кг;
  • начальное обогащение по U-235 от 3,2 до 3,5 % – минимальная концентрация борной кислоты 2 г/кг;
  • начальное обогащение по U-235 менее 3,1 % (3,1 включительно) – без ограничений минимальной концентрации борной кислоты.

Также следует отметить что, конструкция чехла и технология обращения с ним должна обеспечивать поддержание одинакового уровня воды в чехловых трубах  и в межтрубном пространстве при извлечении чехла из воды или осушении бассейна.


 

Список литературы

  1. Общие положения обеспечения безопасности объектов ядерного топливного цикла (ОПБ ОЯТЦ) (НП-016-05): утв. постановлением Федеральной службы по экологическому и атомному надзору 02.12.2005: введ. 01.05.2006.
  2. Правила безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. НП-061-05: утв. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору 30.12.2005: введ. 01.05.2006. – М., 2005. – 12 с.
  3. ОСТ 95 745-2005 Отработавшие тепловыделяющие сборки ядерных энергетических реакторов типа ВВЭР. Общие требования к поставке на заводы регенерации.
  4. Правила безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. НП-061-05: утв. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору 30.12.2005: введ. 01.05.2006. – М., 2005. – 12 с.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об энергетике, электротехнике и электронике
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: