Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС
Подведены итоги многолетних исследований динамики температуры на периферии ядерно-опасных скоплений (ЯОС), локализованных в зоне глубокого проплавления подреакторной плиты в юго-восточном квадранте помещения 305/2 объекта «Укрытие» ГСП ЧАЭС. Проанализированы данные измерений, полученные автоматизиро...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2017
|
| Назва видання: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159119 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС / А.В. Михайлов, А.В. Дорошенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2017. — Вип. 29. — С. 105-111. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159119 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1591192019-09-24T01:25:42Z Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС Михайлов, А.В. Дорошенко, А.В. Проблеми Чорнобиля Подведены итоги многолетних исследований динамики температуры на периферии ядерно-опасных скоплений (ЯОС), локализованных в зоне глубокого проплавления подреакторной плиты в юго-восточном квадранте помещения 305/2 объекта «Укрытие» ГСП ЧАЭС. Проанализированы данные измерений, полученные автоматизированными системами контроля за период 1989 - 2015 гг. Дана математическая оценка обнаруженных трендов и температурных градиентов на пути рассеяния тепла из зоны ЯОС в окружающую среду. На основе последних результатов измерений проведено уточнение ранее полученных данных. Масса урана, сконцентрированного в зоне ЯОС, оценена с учетом вклада в интегральное тепловыделение дополнительного внутреннего источника тепла, частично компенсирующего падение мощности остаточного тепловыделения отработавшего топлива. Наведено підсумки багаторічних досліджень за динамікою температури на периферії ядерно-небезпечних скупчень (ЯНС), локалізованих у зоні глибокого проплавлення підреакторної плити в південно-східному квадранті приміщення 305/2 об’єкта «Укриття» ДСП ЧАЕС. Проаналізовано дані вимірювань, що були отримані автоматизованими системами контролю за період 1989 - 2015 рр. Наведено математичну оцінку виявлених трендів і температурних градієнтів на шляху розсіяння тепла із зони ЯНС у навколишнє середовище. На основі останніх результатів вимірювань проведено уточнення раніше отриманих даних. Масу урану, що сконцентрована в зоні ЯНС, оцінено з урахування внеску в інтегральне тепловиділення додаткового внутрішнього джерела тепла, частково компенсуючого падіння потужності остаточного тепловиділення палива. Continuous temperature monitoring at periphery of nuclearly hazardous clusters (NHC) in Chernobyl NPP оbject “Ukryttya” southeast quadrant of room 305/2 was being carried out from November 1988 to 2015 with using “Finish” Information and Measurement System. This work was carried out in order to clarify earlier conclusions concerning regularities of thermal regime formation around the NHC until NSC creation. This work was aimed at creating initial dataset for further evaluation of NHC state within NSC conditions. The methods of statistical analysis of data on temperature of sub-reactor slab (elevations +8.00 - +9.30) were used, in reactor shaft (elevation +12.00), in Central Hall (elevation +30.00 - +34.50) and in air (environmental) temperature beyond оbject “Ukryttya” limits. The research period has covered the time interval from November 1988 before December 2015. To make a comparative analysis of time dependences of concrete temperature at different distances from NHC boundaries, mean annual values were given (normalized) to the values calculated for 1991 year. Analogously normalized data for temporary characterization of fuel afterheat and environmental mean annual temperature values were overlapped on obtained picture. The results obtained in this work made it possible creating an integral picture of temperature dynamics at different distances from NHC boundaries in room 305/2 during survey period from 1991 to 2015 years. Earlier obtained values of temperature gradients and its change’s trends at NHC periphery, which were observed before the NSC was installed in its design position, were refined. More accurate data were obtained on degree of impact of additional internal heat source onto total heat release from the NHC area (not more than 0.071 kW/t of uranium in 2016 year) and uranium mass concentrated in deep burn-through place of sub-reactor slab (up to 18 ± 5 tons). Based on the data obtained and design value of spent nuclear fuel afterheat (0.208 kW/t), total rate of heat source hidden under the layers of black lava-like fuel-containing masses and 1986 year concrete in southeast quadrant of room 305/2 was estimated at 5.1 ± 1.4 kW/h (as of November 2016). 2017 Article Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС / А.В. Михайлов, А.В. Дорошенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2017. — Вип. 29. — С. 105-111. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159119 621.039.76 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля |
| spellingShingle |
Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля Михайлов, А.В. Дорошенко, А.В. Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description |
Подведены итоги многолетних исследований динамики температуры на периферии ядерно-опасных скоплений (ЯОС), локализованных в зоне глубокого проплавления подреакторной плиты в юго-восточном квадранте помещения 305/2 объекта «Укрытие» ГСП ЧАЭС. Проанализированы данные измерений, полученные автоматизированными системами контроля за период 1989 - 2015 гг. Дана математическая оценка обнаруженных трендов и температурных градиентов на пути рассеяния тепла из зоны ЯОС в окружающую среду. На основе последних результатов измерений проведено уточнение ранее полученных данных. Масса урана, сконцентрированного в зоне ЯОС, оценена с учетом вклада в интегральное тепловыделение дополнительного внутреннего источника тепла, частично компенсирующего падение мощности остаточного тепловыделения отработавшего топлива. |
| format |
Article |
| author |
Михайлов, А.В. Дорошенко, А.В. |
| author_facet |
Михайлов, А.В. Дорошенко, А.В. |
| author_sort |
Михайлов, А.В. |
| title |
Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС |
| title_short |
Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС |
| title_full |
Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС |
| title_fullStr |
Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС |
| title_full_unstemmed |
Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС |
| title_sort |
результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "укрытие" чаэс |
| publisher |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Проблеми Чорнобиля |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159119 |
| citation_txt |
Результаты уточнения динамики температуры подреакторной плиты и суммарного тепловыделения из зоны локализации ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 объекта "Укрытие" ЧАЭС / А.В. Михайлов, А.В. Дорошенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2017. — Вип. 29. — С. 105-111. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| work_keys_str_mv |
AT mihajlovav rezulʹtatyutočneniâdinamikitemperaturypodreaktornojplityisummarnogoteplovydeleniâizzonylokalizaciiâdernoopasnyhskoplenijvpomeŝenii3052obʺektaukrytiečaés AT dorošenkoav rezulʹtatyutočneniâdinamikitemperaturypodreaktornojplityisummarnogoteplovydeleniâizzonylokalizaciiâdernoopasnyhskoplenijvpomeŝenii3052obʺektaukrytiečaés |
| first_indexed |
2025-07-14T11:41:50Z |
| last_indexed |
2025-07-14T11:41:50Z |
| _version_ |
1837622426285899776 |
| fulltext |
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 105
УДК 621.039.76
А. В. Михайлов, А. A. Дорошенко
Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants NAS of Ukraine, Kirova str., 36a, Chornobyl, 07270, Ukraine
РЕЗУЛЬТАТЫ УТОЧНЕНИЯ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДРЕАКТОРНОЙ ПЛИТЫ
И СУММАРНОГО ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ ЗОНЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ЯДЕРНО-ОПАСНЫХ
СКОПЛЕНИЙ В ПОМЕЩЕНИИ 305/2 ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ» ЧАЭС
Подведены итоги многолетних исследований динамики температуры на периферии ядерно-опасных
скоплений (ЯОС), локализованных в зоне глубокого проплавления подреакторной плиты в юго-восточном
квадранте помещения 305/2 объекта «Укрытие» ГСП ЧАЭС. Проанализированы данные измерений, получен-
ные автоматизированными системами контроля за период 1989 - 2015 гг. Дана математическая оценка обнару-
женных трендов и температурных градиентов на пути рассеяния тепла из зоны ЯОС в окружающую среду. На
основе последних результатов измерений проведено уточнение ранее полученных данных. Масса урана, скон-
центрированного в зоне ЯОС, оценена с учетом вклада в интегральное тепловыделение дополнительного внут-
реннего источника тепла, частично компенсирующего падение мощности остаточного тепловыделения отрабо-
тавшего топлива.
Ключевые слова: авария на ЧАЭС, топливосодержащие материалы, ядерноопасные скопления, темпера-
тура, источники тепла, остаточное тепловыделение.
Введение
Непрерывный контроль температуры на периферии ядерно-опасных скоплений (ЯОС) в юго-
восточном квадранте помещения 305/2 объекта «Укрытие» ГСП ЧАЭС проводился с ноября 1988 г.
по 2015 г. включительно. Датчики температуры входили в состав измерительных каналов информа-
ционно-измерительной системы «Финиш» (ИИС «Финиш») в дополнение к детекторам нейтронов и
мощности экспозиционной дозы [1]. В 2016 г. ИИС «Финиш» была выведена из эксплуатации. На
протяжении периода ее работы сеть мониторинга состояния ЯОС претерпевала изменения как по
числу одновременно работающих каналов, так и организационно (разделение на автономные систе-
мы). В настоящее время в помещениях объекта «Укрытие» функционирует система контроля ядерной
безопасности (СКЯБ ИАСК), в составе которой датчики температуры не предусмотрены. В 2017 г.
было принято решение на базе оборудования, входившего в состав ИИС «Финиш», создать эксперт-
ную исследовательскую систему, одной из функций которой является контроль температуры на пе-
риферии ЯОС [2].
В предыдущие годы предпринимались попытки проанализировать накопленный банк данных
и оценить параметры источника тепла, сконцентрированного в зоне ЯОС [3 - 7]. После установки но-
вого безопасного конфайнмента (НБК) 4-го блока ЧАЭС в проектное положение на пути переноса и
рассеяния в окружающую среду тепла, генерируемого отработавшим топливом, появился дополни-
тельный теплоизолятор в виде многослойной конструкции кровли. Возникла ситуация, неизбежным
следствием которой является изменение температурно-влажностного режима внутри объекта «Укры-
тие». Для своевременного выявления тенденции в изменении состояния ЯОС необходимо знание за-
кономерностей, которые наблюдались до создания НБК. При таких условиях является актуальным
проведение расширенного анализа по всему объему данных, полученных вплоть до выведения из
эксплуатации ИИС «Финиш», и уточнение ранее сделанных выводов и прогнозов.
Источники данных и метод исследований
Период исследований охватывал промежуток времени с ноября 1988 г. по декабрь 2015 г.
включительно. Источниками данных о температуре подреакторной плиты (ПП) на отметках +8,00 -
+9,30, в шахте реактора на отметке +12,00 и центральном зале (ЦЗ) на отметках +30,00 - +34,50
были:
электронный архив данных ИИС «Финиш» за 1988 - 1993 гг.;
электронный архив данных ИИС «Финиш» за 1994 - 1998 гг.;
записи в электронной базе данных ИИС «Финиш-И» (Ф-И) за период 1999 - 2015 гг. (в 1998 г.
после модернизации ИИС «Финиш» была разделена на две отдельные системы контроля: исследова-
тельскую - «Финиш-И» и регламентную ГСП ЧАЭС - «Финиш-Р»);
данные о результатах измерений ИИС «Финиш-Р» (Ф-Р) за период 1999 - 2013 гг. в виде стан-
дартных протоколов (распечатки данных) и электронной базы данных за период 2013 - 2015 гг.
© А. В. Михайлов, А. В. Дорошенко, 2017
А. В. МИХАЙЛОВ, А. В. ДОРОШЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 106
Источником данных о температуре атмосферного воздуха (окружающей среды) за пределами
объекта «Укрытие» за период 1990 - 2015 гг. послужили записи в журналах наблюдений метеостан-
ции в Чернобыле.
В качестве потенциальных источников тепла, формирующих температурный режим бетона
ПП, рассматривали зоны ЯОС, которые в литературе [3 - 6] также называют критмассовыми зонами
(КМЗ) или зонами критмассового риска (скопления с высокой вероятностью наличия критической
массы топлива для возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления). Вокруг скоп-
лений топливосодержащих материалов (ТСМ) с высоким содержанием урана (поз. 1 и 2 на рис. 1)
были выбраны установочные координаты датчиков ИИС Ф-И и ИИС Ф-Р, показания которых на про-
тяжении всего периода наблюдений представительно отображали различные условия рассеяния тепла
от источника его образования в окружающую среду.
Рис. 1. Проекция точек контроля температуры на периферии ядерно-опасных скоплений (на отметку +9,00).
Изучение динамики температуры вокруг границ ЯОС проводили с учетом:
периодического появления системных искажений в показаниях измерительных датчиков, ус-
тановленных в скважинах, из-за поступления подогретой воды из зоны, контактирующей непосредст-
венно с внешней поверхностью ТСМ с высоким содержанием урана;
влияния принудительного обогрева помещений объекта «Укрытие» на показания датчиков,
которые наиболее близко расположены к устью скважин, выходящих в зону обогрева;
сезонных колебаний температуры бетона ПП.
Расчет временных характеристик удельной мощности остаточного тепловыделения (ОТВ) то-
плива с момента аварии на 4-м блоке ЧАЭС проводился с использованием данных [8] и учета обед-
нения фрагментов перегретого топлива, входящего в состав ТСМ, продуктами деления.
РЕЗУЛЬТАТЫ УТОЧНЕНИЯ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДРЕАКТОРНОЙ ПЛИТЫ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 107
Для точек контроля, которые периодически оказывались под влиянием поступления в сква-
жины подогретой воды (подтопления), определялись временные промежутки, на протяжении кото-
рых в показания датчиков вносились скачкообразные искажения («всплески»). Для таких периодов
наблюдений (выборок данных), аналогично приему, использованному в [5], амплитуда «всплесков»
нивелировалась до совпадения со значениями, характерными для плавного сезонного характера из-
менения температуры, свойственной бетону объекта «Укрытие» при отсутствии воды.
Для сравнительного анализа временных зависимостей температуры бетона ПП на разном уда-
лении от границ ЯОС значения среднегодовых показателей были приведены (нормированы) к вели-
чинам, рассчитанным для 1991 г. На полученную картину были наложены аналогично норми-
рованные данные для временных характеристик мощности ОТВ топлива и среднегодовых показате-
лей температуры окружающей среды.
Наличие или отсутствие влияния дополнительного источника тепла (ДИТ) на температуру бе-
тона ПП в точке контроля определялось путем сравнения формы временных зависимостей и наблю-
даемых долговременных трендов. Количественная оценка мощности ДИТ определялась по величине
надфоновой составляющей в интегральное тепловыделение за пределы ТСМ. В качестве «фона» рас-
сматривалась расчетная форма тренда временной характеристики ОТВ топлива.
Для решения поставленных задач использовались стандартные функции программы Excel Mi-
crosoft Office 2003.
Результаты и обсуждение
Детальный анализ данных статистической обработки результатов измерений температуры бе-
тона ПП, металлической обшивки потолка парораспределительного коридора (ПРК), воздуха в шахте
реактора, в ЦЗ и окружающей среде позволил получить подробную информацию о закономерностях
ее изменения. Были выявлены устойчивые во времени тренды и оценены среднегодовые значения
градиентов температуры на различном удалении от границ ЯОС на пути переноса и рассеяния тепла
от его источника в окружающую среду.
На полученную картину закономерностей формирования температурного режима в раз-
личных точках контроля вокруг ЯОС (см. рис. 1) были наложены данные расчета временных характе-
ристик мощности ОТВ отработавшего топлива реактора РБМК-1000 и среднегодовые показатели
температуры окружающей среды.
В работах [5, 6] достаточно детально изложены результаты анализа долговременной динами-
ки температуры на периферии ЯОС и особенности ее проявления в период 1988 - 2013 гг. В настоя-
щей работе были сделаны акценты на уточнение уже известных закономерностей формирования теп-
лового режима ПП, установленных ранее.
Как видно на рис. 2, в период до установки НБК в проектное положение в помещениях объек-
та «Укрытие» продолжали наблюдаться следующие устойчивые тенденции:
динамика температуры вблизи границ ЯОС характеризуется неуклонным снижением средне-
годовых показателей на фоне роста температуры на потолке ПРК и окружающей среды;
падение температуры вблизи границ КМЗ 1, в которой сконцентрировано наибольшее количе-
ство топлива в составе ТСМ, имеет явно меньшую скорость, чем вокруг КМЗ 2, для которой форма
динамики близка к временной характеристике ОТВ отработавшего топлива;
температура на потолке ПРК (металлической обшивке плиты перекрытия) характеризуется
неуклонным ростом среднегодовых значений и по форме тренда достаточно близка к аналогичному
показателю для окружающей среды с положительным коэффициентом корреляции;
наблюдается четкая закономерность сезонных колебаний температуры на различном удале-
нии от границ ЯОС. Для бетона ПП минимальные значения температуры характерны в марте - апре-
ле, а максимальные - в сентябре - октябре. Календарный сдвиг температуры ПП вблизи границ ЯОС
от температуры в ЦЗ составляет два месяца, а от окружающей среды – три месяца. Температура в ЦЗ
практически полностью повторяет температуру окружающей среды, отставая на один месяц.
В таблице представлены характеристики оцененных градиентов температуры на различном
удалении от границ ЯОС в представительных точках контроля за различные периоды времени.
Сравнительный анализ данных, полученных ранее, с данными последнего периода наблюде-
ний позволили выявить следующие тенденции:
градиенты температуры, формирующие каналы рассеяния тепла непосредственно от границ
ЯОС в шахту реактора и ЦЗ, значительно (в 1,6 раза) снизились по сравнению с предыдущим перио-
дом наблюдений. На удаленной периферии ПП падение значений менее существенно (8 - 15 %);
А. В. МИХАЙЛОВ, А. В. ДОРОШЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 108
тенденция к постепенному росту температуры в ПРК отразилась на увеличении градиента
между ПРК и ПП по абсолютному значению. Причем чем ближе к границам ЯОС, тем это различие
более существенное. В то же время отмеченная тенденция для ПРК стала несколько опережать тренд
к росту температуры окружающей среды (на 10 %);
между окружающей средой и полом ЦЗ градиент температуры практически не изменился;
резкое увеличение градиента температуры отмечено только непосредственно в шахте реакто-
ра (отметки +12,00 и +34,50), причины этого явления остаются пока непонятыми.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
Годы
Ток
Тпрк
Т кмз 1
Т кмз 2
Qсум
Qотв
Отн. ед
Рис. 2. Динамика нормированной температуры подреакторной плиты (ТКМЗ 1 – на удалении 3-4 м от границы
КМЗ 1; ТКМЗ 2 – на удалении 2-3 м от границы КМЗ 2; Тпрк - на потолке ПРК) на фоне динамики удельной
мощности ОТВ топлива (QОТВ) и колебаний температуры окружающей среды (ТОК); QСУМ - оценка временного
тренда для мощности суммарного тепловыделения из КМЗ 1.
Среднегодовые градиенты температуры между представительными точками контроля
на пути рассеяния тепла из КМЗ в окружающую среду
Сравниваемые точки контроля
Среднее значение градиента
*
, ºС
2008 - 2013 гг. 2013 - 2015 гг.
Окружающая среда - ЦЗ
(пол, отметка +34,50)
+0,05 (± 15 %) -0,30 (± 12 %)
ЦЗ - шахта реактора (отметка +12,00) +3,0 (± 45 %) +9,6 (± 12 %)
ЦЗ - ПП на удалении 3-4 м от КМЗ 1 (отметка +9,10) +15,8 (± 15 %) +10,0 (± 12 %)
ЦЗ - ПП на удалении 2-3 м от КМЗ 2 (отметка +8,80) +9,7 (± 20 %) +6,1 (± 14 %)
ЦЗ - ПП на удалении 8 - 13 м от КМЗ 1 (отметки +8,80 - +9,10) от +7 до +11
(± 20 %)
от +6,5 до +9,4
(± 25 %)
ЦЗ - ПРК (отметка +8,00) +9,9 (± 15%) +10,8 (± 25 %)
ПРК (отметка +8,00) - ПП (отметка +8,90) ~ 5 м от КМЗ 1 -0,3 (± 10 %) -1,3 (± 13 %)
ПРК (отметка +8,00) - ПП (отметка +8,80) ~ 8 м от КМЗ 1 -1,8 (± 10 %) -3,3 (± 12 %)
*
В скобках указана вариабельность среднего значения.
На рис. 2 представлена уточненная в соответствии с последними данными временная характе-
ристика мощности ДИТ, влияние которого на суммарное тепловыделение из зоны ЯОС (КМЗ 1) было
установлено ранее [6]. Согласно гипотезе, предложенной в работе [7], причиной этого явления может
быть только тепло вынужденного деления, генерируемого в результате (α, n)-реакций на легких ядрах
матрицы ТСМ в зоне локализации ЯОС. Как видно на рис. 3, влияние ДИТ на тепловой режим ПП
РЕЗУЛЬТАТЫ УТОЧНЕНИЯ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДРЕАКТОРНОЙ ПЛИТЫ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 109
выражается в поддержании более высокого уровня тепловыделения из зоны ЯОС (КМЗ 1) по сравне-
нию с расчетным значением, характерным только для ОТВ топлива, а также для КМЗ 2 (см. рис. 2). В
то же время, как показано в работе [7], динамика мощности внутреннего источника нейтронов, а сле-
довательно, и тепла вынужденного деления зависит от массовой доли топлива в ТСМ. Подобное об-
стоятельство позволяет найти объяснение более выраженному влиянию ДИТ на суммарное тепловы-
деление из КМЗ 1 по сравнению с КМЗ 2 на фоне неуклонного падения интегрального теплосодержа-
ния ТСМ.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
Годы
Q, кВт/т U
QСУМ
QОТВ
QДИТ
Рис. 3. Временные характеристики дополнительного источника тепла (QДИТ) на фоне динамики
ОТВ отработавшего топлива (QОТВ) и суммарного тепловыделения из зоны КМЗ 1 (QСУМ).
Наблюдения за более длительный период времени показали, что вклад ДИТ в суммарную
мощность тепловыделения в 2,5 раза меньше, чем оценивалось нами ранее [6, 7], и может составлять
не более 0,071 кВт/т урана (на 2016 г.). Наши предварительные количественные оценки массы урана,
сконцентрированной в КМЗ 1 [5], были скорректированы в сторону ее уменьшения (до 18 ± 5 т). По-
правка такого рода была обусловлена необходимостью учета вклада ДИТ в суммарное тепловыделе-
ние, которое ранее не учитывалось. Исходя из полученных данных и расчетного значения остаточно-
го ОТВ отработавшего ядерного топлива (0,208 кВт/т), мощность источника тепла, скрытого под
слоями черных лавообразных ТСМ и бетона заливки 1986 г. в юго-восточном квадранте помещения
305/2 на ноябрь 2016 г. оценивается в 5,1 ± 1,4 кВт/ч.
Полученные данные при подготовке материалов для работы [9] позволили более точно свести
топливный баланс для помещения 305/2 (77 ± 15 т) и минимизировать расхождение с данными теп-
лометрических измерений (75 т [10]).
Заключение
1. Воссоздана целостная картина динамики температуры на различном удалении от границ
ядерно-опасных скоплений в помещении 305/2 за период наблюдений 1991 - 2015 гг.
2. Уточнены ранее полученные оценки градиентов температуры и тренды ее изменения на пе-
риферии ядерно-опасных скоплений, которые наблюдались до создания НБК.
3. Получены более точные данные о влиянии дополнительного внутреннего источника тепла
на суммарное тепловыделение из зоны ядерно-опасных скоплений, а также о массе топлива, сконцен-
трированного в месте глубокого прожога бетона подреакторной плиты.
А. В. МИХАЙЛОВ, А. В. ДОРОШЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 110
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анализ путей доступа к скоплениям топливосодержащих материалов в помещении 305/2 объекта «Укры-
тие». Ч. 2. Исследовательские скважины в подреакторной плите / Е. Д. Высотский, А. И. Довыдьков, С. А.
Довыдьков и др. – Чернобыль, 2011. – 36 с. – (Препр. / НАН Украины. ИПБ АЭС; 11-2).
2. Програма науково-технічного супроводу на етапах введення в експлуатацію та експлуатації НБК-ОУ.
3. Высотский Е. Д. Локализация ядерно-опасных скоплений топливосодержащих материалов / Е. Д. Высот-
ский, А. А. Ключников, В. А. Краснов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. – 2007. –
Вип. 7. – С. 66 – 75.
4. Нейтронно-физические характеристики ядерно-опасных скоплений топливосодержащих материалов / Е. Д.
Высотский, А. А. Ключников, В. Н. Щербин, В. Б. Шостак // Там же. – 2009. – Вип. 12. – С. 93 – 102.
5. Высотский Е. Д. Температурные аномалии в зонах критмассового риска / Е. Д. Высотский, А. В. Михайлов
// Там же. – 2011. – Вип. 16. – С. 101 – 109.
6. Высотский Е. Д. Динамика температуры подреакторной плиты на фоне спада остаточного тепловыделения
топлива в зонах критмассового риска / Е. Д. Высотский, А. В. Михайлов, А. А. Дорошенко // Там же. –
2014. – Вип. 22. – С. 76 – 84.
7. Высотский Е. Д. Нейтронная активность скоплений лавообразных топливосодержащих материалов на 4-м
блоке ЧАЭС / Е. Д. Высотский, Р. Л. Годун // Там же. – 2015. – Вип. 25. – С. 108 – 114.
8. Оцененные данные по накоплению радионуклидов в активной зоне реактора 4-го блока ЧАЭС перед
аварией: (Отчет о НИР) / МНТЦ «Укрытие» НАН Украины. – Инв. № 2765. – Чернобыль, 1993.
9. Михайлов А. В. К вопросу о материальных и энергетических источниках образования топливосодержащих
материалов во время аварии на 4-м блоке ЧАЭС / А. В. Михайлов // Ядерна фізика та енергетика. – 2016. –
Т. 17, № 4. – С. 54 – 363.
10. Пазухин Э. М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской АЭС: топография, фи-
зико-химические свойства, сценарий образования / Э. М. Пазухин // Радохимия. – 1994. – Т. 36, № 2. –
С. 97 – 142.
О. В. Михайлов, А. О. Дорошенко
Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Кірова, 36а, Чорнобиль, 07270, Україна
РЕЗУЛЬТАТИ УТОЧНЕННЯ ДИНАМІКИ ТЕМПЕРАТУРИ ПІДРЕАКТОРНОЇ ПЛИТИ
ТА СУМАРНОГО ТЕПЛОВИДІЛЕННЯ ІЗ ЗОНИ ЛОКАЛІЗАЦІЇ ЯДЕРНО-НЕБЕЗПЕЧНИХ
СКУПЧЕНЬ У ПРИМІЩЕННІ 305/2 ОБ’ЄКТА «УКРИТТЯ» ДСП ЧАЕС
Наведено підсумки багаторічних досліджень за динамікою температури на периферії ядерно-небезпеч-
них скупчень (ЯНС), локалізованих у зоні глибокого проплавлення підреакторної плити в південно-східному
квадранті приміщення 305/2 об’єкта «Укриття» ДСП ЧАЕС. Проаналізовано дані вимірювань, що були отрима-
ні автоматизованими системами контролю за період 1989 - 2015 рр. Наведено математичну оцінку виявлених
трендів і температурних градієнтів на шляху розсіяння тепла із зони ЯНС у навколишнє середовище. На основі
останніх результатів вимірювань проведено уточнення раніше отриманих даних. Масу урану, що сконцентро-
вана в зоні ЯНС, оцінено з урахування внеску в інтегральне тепловиділення додаткового внутрішнього джерела
тепла, частково компенсуючого падіння потужності остаточного тепловиділення палива.
Ключові слова: аварія на ЧАЕС, паливовмісні матеріали, ядерно-небезпечні скупчення, температура,
джерело тепла, остаточне тепловиділення.
O. V. Mikhajlov, A. O. Doroshenko
Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants NAS of Ukraine, Kirova str., 36a, Chornobyl, 07270, Ukraine
UPDATE RESULTS ABOUT DYNAMICS OF UNDER-REACTOR SLAB TEMPERATURE AND TOTAL
HEAT EXTRACTION FROM THE ZONE OF LOCALIZATION OF NUCLEARLY HAZARDOUS
CLUSTERS IN ROOM 305/2 OF THE CHERNOBYL NPP OBJECT "UKRYTTYA"
Continuous temperature monitoring at periphery of nuclearly hazardous clusters (NHC) in Chernobyl NPP
оbject “Ukryttya” southeast quadrant of room 305/2 was being carried out from November 1988 to 2015 with using
“Finish” Information and Measurement System. During previous years, some attempts were made to analyze
accumulated databank and to assess the parameters of heat source concentrated within NHC area. The creation of New
Safe Confinement (NSC) of ChNPP Unit 4 has made prerequisites for changes in temperature-humidity regime within
the оbject “Ukryttya”, and, consequently, in NHC status. This work was carried out in order to clarify earlier
conclusions concerning regularities of thermal regime formation around the NHC until NSC creation. This work was
aimed at creating initial dataset for further evaluation of NHC state within NSC conditions. The methods of statistical
analysis of data on temperature of sub-reactor slab (elevations +8.00 - +9.30) were used, in reactor shaft (elevation
РЕЗУЛЬТАТЫ УТОЧНЕНИЯ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДРЕАКТОРНОЙ ПЛИТЫ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2017 ВИП. 29 111
+12.00), in Central Hall (elevation +30.00 - +34.50) and in air (environmental) temperature beyond оbject “Ukryttya”
limits. The research period has covered the time interval from November 1988 before December 2015. To make a
comparative analysis of time dependences of concrete temperature at different distances from NHC boundaries, mean
annual values were given (normalized) to the values calculated for 1991 year. Analogously normalized data for
temporary characterization of fuel afterheat and environmental mean annual temperature values were overlapped on
obtained picture. The results obtained in this work made it possible creating an integral picture of temperature dynamics
at different distances from NHC boundaries in room 305/2 during survey period from 1991 to 2015 years. Earlier
obtained values of temperature gradients and its change’s trends at NHC periphery, which were observed before the
NSC was installed in its design position, were refined. More accurate data were obtained on degree of impact of
additional internal heat source onto total heat release from the NHC area (not more than 0.071 kW/t of uranium in 2016
year) and uranium mass concentrated in deep burn-through place of sub-reactor slab (up to 18 ± 5 tons). Based on the
data obtained and design value of spent nuclear fuel afterheat (0.208 kW/t), total rate of heat source hidden under the
layers of black lava-like fuel-containing masses and 1986 year concrete in southeast quadrant of room 305/2 was
estimated at 5.1 ± 1.4 kW/h (as of November 2016).
Keywords: accident at the Chernobyl NPP, fuel-containing mass, nuclearly hazardous clusters, temperature,
heat sources, residual afterheat.
REFERENCES
1. Analysis of access paths to agglomeration of fuel-containing materials in object “Shelter” 305/2 room. Part 2. Re-
search wells at under-reactor plate / Ye. D. Vysotskij, A. I. Dovyd’kov, S. A. Dovyd’kov et al. – Chornobyl, 2011.
– 36 p. – (Prepr. / NAN Ukrainy, IPB AES; 11-2). (Rus)
2. Program of scientific and technical support at the stages of commissioning and operation of the NSC-OS. (Ukr)
3. Vysotskii Ye. D. Localization of nuclear-dangerous accumulations of fuel containing materials / Ye. D. Vysotskii,
A. A. Кliuchnikov, V. A. Кrasnov // Problemy bezpeky atomnykh electrostantsiy i Chornobylya (Problems of
Nuclear Power Plants' Safety and of Chornobyl). – 2007. – Iss. 7. – P. 66 – 75. (Rus)
4. Neutron and physical characteristics of nuclear-dangerous accumulation of fuel containing materials / Ye. D. Vy-
sotskij, A. A. Кliuchnikov, V. N. Shcherbin, V. B. Shostak // Ibid. – 2009. – Iss. 12. – P. 93 – 102. (Rus)
5. Vysotskij Ye. D. Temperature anomalies in zones of critical mass risk / Ye. D. Vysotskij, A. V. Mikhailov // Ibid. –
2011. – Iss. 16. – P. 101 – 109. (Rus)
6. Vysotskij Ye. D. Dynamics of under-reactor slab temperature on the background of fuel afterheat decrease within
critical mass risk zones / Ye. D. Vysotskij, A. V. Mikhailov, A. A. Doroshenko // Ibid. – 2014. – Iss. 22. – P. 76 –
84. (Rus)
7. Vysotskij Ye. D. Neutron activity of lava-like clusters of fuel-containing materials on the fourth Chernobyl unit /
Ye. D. Vysotskij, R. L. Gogun // Ibid. – 2015. – Iss. 25. – P. 108 – 114. (Rus)
8. The estimated data on accumulation of radionuclides in an core of the reactor of the 4th block of the Chernobyl
NPP Unit 4 before accident: (Report of Research Work) / MNTTs “Ukrytie” of UNAS. – Inv. № 2765. – Chor-
nobyl, 1993. (Rus)
9. Mikhailov A. V. On material and energy sources of fuel-containing materials formation during Chernobyl NPP
Unit 4 accident / A. V. Mikhailov // Yaderna fizuka ta energetyka (Nucl. Phys. At. Energy). – 2016. – Vol. 14,
No. 4 – P. 354 – 363. (Rus)
10. Pazukhin E. М. Lava-like fuel containing mass of the 4 Unit of the Chernobyl NPP: topography, physical and
chemical properties, scenario of formation / E. М. Pazukhin // Radiokhimija. – 1994. – Vol. 36, No. 2. – P. 97 –
142. (Rus)
Надійшла 31.10.2017
Received 31.10.2017
|