Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища

Проведено аналіз температурних вимірів повітря, що охолоджує контейнери зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища Запорізької АЕС. Визначено фактори, що впливають на тепловий стан контейнерів зберігання, та проаналізовано їхній вплив на результати температурних вимірів....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Альохіна, С.В., Голощапов, В.М., Костіков, А.О., Клімов, С.П., Лучна, Г.Є., Мороз, В.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2010
Назва видання:	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Теми:	Проблеми безпеки атомних електростанцій
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/58201
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:	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища / С.В. Альохіна, В.М. Голощапов, А.О. Костіков, С.П. Клімов, Г.Є. Лучна, В.А. Мороз // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2010. — Вип. 13. — С. 76–83. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-58201
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-582012014-03-21T03:01:46Z Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища Альохіна, С.В. Голощапов, В.М. Костіков, А.О. Клімов, С.П. Лучна, Г.Є. Мороз, В.А. Проблеми безпеки атомних електростанцій Проведено аналіз температурних вимірів повітря, що охолоджує контейнери зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища Запорізької АЕС. Визначено фактори, що впливають на тепловий стан контейнерів зберігання, та проаналізовано їхній вплив на результати температурних вимірів. Наведено рекомендації щодо вдосконалення системи температурного контролю контейнерів зберігання відпрацьованого ядерного палива. Проведен анализ температурных измерений воздуха, который охлаждает контейнеры хранения отработавшего ядерного топлива на площадке сухого хранилища Запорожской АЭС. Определены факторы, которые влияют на тепловое состояние контейнеров хранения, и проанализировано их влияние на результаты температурных измерений. Даны рекомендации по усовершенствованию системы температурного контроля контейнеров хранения отработавшего ядерного топлива. The analysis of temperature measurements of air which cools storage containers of the spent nuclear fuel on the dry storage platform of the Zaporizhka NPP is carried out. Factors which influence a thermal condition of storage containers are defined, and their influence on results of temperature measurements is analyzed. Recommendations about improvement of system of the temperature control of storage containers of spent nuclear fuel are given. 2010 Article Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища / С.В. Альохіна, В.М. Голощапов, А.О. Костіков, С.П. Клімов, Г.Є. Лучна, В.А. Мороз // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2010. — Вип. 13. — С. 76–83. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/58201 621.039.584 uk 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	Ukrainian
topic	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій
spellingShingle	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій Альохіна, С.В. Голощапов, В.М. Костіков, А.О. Клімов, С.П. Лучна, Г.Є. Мороз, В.А. Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
description	Проведено аналіз температурних вимірів повітря, що охолоджує контейнери зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища Запорізької АЕС. Визначено фактори, що впливають на тепловий стан контейнерів зберігання, та проаналізовано їхній вплив на результати температурних вимірів. Наведено рекомендації щодо вдосконалення системи температурного контролю контейнерів зберігання відпрацьованого ядерного палива.
format	Article
author	Альохіна, С.В. Голощапов, В.М. Костіков, А.О. Клімов, С.П. Лучна, Г.Є. Мороз, В.А.
author_facet	Альохіна, С.В. Голощапов, В.М. Костіков, А.О. Клімов, С.П. Лучна, Г.Є. Мороз, В.А.
author_sort	Альохіна, С.В.
title	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища
title_short	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища
title_full	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища
title_fullStr	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища
title_full_unstemmed	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища
title_sort	аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища
publisher	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Проблеми безпеки атомних електростанцій
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/58201
citation_txt	Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища / С.В. Альохіна, В.М. Голощапов, А.О. Костіков, С.П. Клімов, Г.Є. Лучна, В.А. Мороз // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2010. — Вип. 13. — С. 76–83. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv	AT alʹohínasv analízumovzberígannâvídpracʹovanogoâdernogopalivanamajdančikusuhogoshoviŝa AT goloŝapovvm analízumovzberígannâvídpracʹovanogoâdernogopalivanamajdančikusuhogoshoviŝa AT kostíkovao analízumovzberígannâvídpracʹovanogoâdernogopalivanamajdančikusuhogoshoviŝa AT klímovsp analízumovzberígannâvídpracʹovanogoâdernogopalivanamajdančikusuhogoshoviŝa AT lučnagê analízumovzberígannâvídpracʹovanogoâdernogopalivanamajdančikusuhogoshoviŝa AT morozva analízumovzberígannâvídpracʹovanogoâdernogopalivanamajdančikusuhogoshoviŝa
first_indexed	2025-07-05T09:26:12Z
last_indexed	2025-07-05T09:26:12Z
_version_	1836798520450875392
fulltext	76 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 УДК 621.039.584 АНАЛІЗ УМОВ ЗБЕРІГАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА НА МАЙДАНЧИКУ СУХОГО СХОВИЩА С. В. Альохіна1, В. М. Голощапов1, А. О. Костіков1, С. П. Клімов2, Г. Є. Лучна2, В. А. Мороз2 1 Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України, 2 ОП «Запорізька АЕС» Проведено аналіз температурних вимірів повітря, що охолоджує контейнери зберігання відп- рацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища Запорізької АЕС. Визначено фактори, що впливають на тепловий стан контейнерів зберігання, та проаналізовано їхній вплив на результати температурних вимірів. Наведено рекомендації щодо вдосконалення системи температурного конт- ролю контейнерів зберігання відпрацьованого ядерного палива. Ключові слова: відпрацьоване ядерне паливо, вентильовані контейнери зберігання, сухе схо- вище відпрацьованого ядерного палива, температурний контроль. Вступ На сьогоднішній день в Україні існує єдине сухе сховище відпрацьованого ядерного палива – на Запорізькій АЕС (ЗАЕС). Воно за своїми проектними критеріями дозволить збе- рігати більш ніж 9000 відпрацьованих тепловиділяючих збірок, що відповідає кількості збі- рок, які будуть вивантажені з діючих реакторів ЗАЕС за весь час її експлуатації. Сухе схо- вище відпрацьованого ядерного палива (ССВЯП) ЗАЕС функціонує з 2001 р. і на сьогодніш- ній день на його майданчику встановлено 80 вентильованих контейнерів зберігання (ВКЗ- ВВЕР) відпрацьованого ядерного палива (ВЯП). Підтримка безпечної експлуатації вже існуючого сховища та створення подібних схо- вищ на території інших АЕС потребує детального аналізу умов зберігання ВЯП. Для цього необхідно провести дослідження, що дасть змогу визначити ступінь та характер впливу різ- них факторів (наприклад, погодних умов, додаткових захисних споруд та сусідніх контейне- рів тощо) на тепловий стан відпрацьованих тепловиділяючих збірок (ВТВЗ) у контейнерах зберігання. Обчислення температурних полів та визначення умов, в яких буде мати місце лише безпечний рівень температур для ВТВЗ, наведено у багатьох роботах, наприклад [1 - 3]. Од- нак багато досліджень проводилися лише за допомогою моделювання, без урахування даних експерименту, або виконувались для сховищ та контейнерів, які не використовуються на те- риторії України. Метою цієї роботи є аналіз погодних факторів, що мають місце на території розташу- вання майданчика ЗАЕС, аналіз результатів вимірів температур повітря з вентиляційних отворів контейнерів зберігання та визначення факторів, що найбільш суттєво впливають на формування температурного стану ВКЗ-ВВЕР та повітря при використанні пасивної системи вентиляції. Постановка задачі Майданчик сховища відпрацьованого ядерного палива розташований у північно- східній частині ЗАЕС [4]. Для зберігання ВТВЗ використовуються вентильовані контейнери, кожний з яких містить у собі герметичну корзину зберігання [4, 5]. В якості теплових критеріїв безпеки обладнання ССВЯП було прийнято наступні ве- личини: 1) допустима температура оболонок твелів для ВТВЗ реактора ВВЕР-1000 при норма- льному режимі довгострокового сухого зберігання в гелієвому середовищі становить 350 °С; АНАЛІЗ УМОВ ЗБЕРІГАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 77 2) для короткострокових режимів впливу екстремальних погодних умов та транспорт- но-технологічних операцій установлено значення допустимої температури на рівні 450 °С; 3) допустиме тепловиділення палива, що підлягає зберіганню у вентильованому кон- тейнері, не повинно перевищувати 0,99 кВт для однієї ВТВЗ; 4) в умовах нормальної експлуатації та при аномальних значеннях температур навко- лишнього повітря (40 °С) середня температура бетонного корпусу контейнера не повинна перевищувати 66 °С, максимальна – 107 °С, а в умовах проектних аварій ці величини станов- лять 93 та 177 °С відповідно. Для контролю за тепловим режимом зберігання ВЯП у СВВЯП ведеться тепловий ко- нтроль ВКЗ-ВВЕР. Реєстрація вимірювань температури проводиться в точках температурно- го контролю (рис. 1) на виходах із вентиляційних каналів контейнера зберігання. aTTT T −=∆ 11 1 aTTT T −=∆ 44 4 aTTT T −=∆ 22 2 aTTT T −=∆ 33 3 Рис. 1. Розташування точок температурного контролю у вентиляційному тракті ВКЗ-ВВЕР: ti – температура повітря в i-й точці; ∆Ti – перевищення температури повітря в i-й точці над температурою атмосферного повітря Tа; 1н–4н – порядковий номер входу у вентиляційний канал у нижній частині контейнера. Температурний контроль проводиться за допомогою термометрів опору, що встанов- люються на осі вихідних вентиляційних каналів на глибину 150 - 200 мм від захисної сітки. Вимірювання температури для щойно встановленого ВКЗ-ВВЕР проводяться у перший тиж- день зберігання щоденно, упродовж наступних трьох місяців – щотижня й далі – щомісяця. Кожне вимірювання температури здійснюється приблизно о 8 ранку, у цей же час також фік- суються температура атмосферного повітря, швидкість та напрямок вітру [6]. Відповідно до звіту з аналізу безпеки [4] при дотриманні обмеження на температуру оболонок твелів у 350 °С, температура повітря на виході з вентиляційних каналів не повинна перевищувати температуру атмосферного повітря більш ніж на 61 °С. Мета вимірювання температури вентиляційного повітря – контроль нагріву ВТВЗ та, як наслідок, максимальної температури оболонок твелів, а також виявлення в процесі експлуатації значної закупорки вентиляційного тракту ВКЗ-ВВЕР. Для отримання більш повної інформації про температурний стан ВТВЗ, що зберіга- ються у ВКЗ-ВВЕР, та для підтвердження безпеки зберігання ВЯП у ССВЯП при зміні зов- нішніх впливів доцільно провести додаткові дослідження. Крім того, у випадку модернізації ССВЯП (наприклад, розміщення в контейнерах зберігання збірок нової конструкції з підви- щеним остаточним тепловиділенням) необхідні також додаткові дослідження, що спрямовані на підтвердження теплової безпеки такої модернізації. ССВЯП у ході експлуатації може піддаватись різним зовнішнім впливам, серед яких можна виділити такі: погодно-кліматичні; геологічні; антропогенні. С. В. АЛЬОХІНА, В. М. ГОЛОЩАПОВ, А. О. КОСТІКОВ ТА ІН. ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 78 Оскільки зберігання ВЯП здійснюється на відкритому майданчику, на тепловий стан контейнерів зберігання, перш за все, впливають погодно-кліматичні умови, які у свою чергу залежать від регіону розташування зони зберігання. Іншими зовнішніми впливами можна знехтувати, оскільки ймовірність їхнього виникнення досить незначна. Район ССВЯП ЗАЕС розташований у Чорноморській атлантико-континентальній сте- повій області. Континентальне повітря з помірною температурою є основною повітряною масою для даної території як у теплий, так і в холодний період. Район знаходиться під впли- вом повітряних мас, що приходять з Атлантики, Арктичного басейну або сформувалися над континентальною Євразією. Середньорічна температура повітря становить 9,2 °С, абсолютний максимум досягав плюс 39 - 40 °С, абсолютний мінімум – мінус 33 - 34 °С. Характерними особливостями пого- ди є посушливість другої половини літа та зимові відлиги. Потепління, частіше всього, пов’язані з південними циклонами. Навесні більшого значення набирають циклони атланти- чного походження. Панують вітри західних та східних напрямків. У цілому ж за рік перева- жають вітри північно-східного та східного напрямків. Улітку найбільшу повторюваність ма- ють вітри північної чверті рози вітрів. Кількість днів із сильним вітром у середньому за рік становить 17. Частіше сильні вітри мають місце в січні – червні та листопаді. Найбільша кі- лькість днів з сильним вітром за рік досягала 42, за місяць 8 - 10. Можна виділити наступні особливості формування рози вітрів протягом року в районі розташування ССВЯП: узимку переважає південно-західний вітер, швидкість якого досягає 9 м/с (швидкість північно-північно-східного вітру 7 – 7,5 м/с); навесні інтенсивність вітрових потоків посилюється, швидкість північно-східного віт- ру досягає 10 м/с; улітку найбільшої величини досягає швидкість північного вітру - 11 м/с; восени найбільшої величини досягає швидкість північно-східного вітру – 11 - 11,5 м/с; річна роза вітрів показує, що на місці розташування майданчика ССВЯП переважають вітри північного, північно-північно-східного та північно-східного напрямків із середньою швидкістю 8,0 – 8,7 м/с та південно-південно-західного напрямків зі швидкістю до 8 м/с. Мі- німальна середня швидкість при західному напрямку вітру не перевищує 3,5 – 4,0 м/с. Окремо необхідно відзначити ймовірність штормових та ураганних вітрів, а також смерчів. У таких випадках швидкість вітру може досягати 20 - 30 м/с. Указані явища можуть спостерігатися по всій Україні й регіон ЗАЕС не є виключенням. Вітри на півдні та півден- ному сході України відрізняються особливою тривалістю. У таких випадках, коли сильні вітри тривають по декілька діб, їхня швидкість змінюється в широких межах. Не виключена ймовірність виникнення смерчів і в районі розташування ЗАЕС, однак вона становить менше 0,01 %. Підходи до розв’язання задачі Метеорологічні дані для території, де розташовано ССВЯП, дають змогу виявити фак- тори, що можуть впливати на тепловий стан контейнерів з ВЯП, але не дозволяють оцінити ступінь такого впливу. Оскільки відомо, що з першого дня функціонування ССВЯП ЗАЕС ведеться температурний контроль повітря на виході з верхніх вентиляційних каналів контей- нера зберігання, доцільно використати ці дані для оцінки ступеня впливу погодних факторів, зокрема вітру, на тепловий стан контейнерів. Вітер є найбільш впливовим чинником при формуванні температурних полів контей- нерів та ВЯП, що зберігається в них, вентиляційного повітря всередині контейнера та атмос- ферного повітря на території майданчика сховища. Проаналізуємо послідовно результати вимірів температур на виході з вентиляційного тракту контейнерів у штильових умовах та при натіканні вітру на них за період з серпня 2001 р. по грудень 2009 р. АНАЛІЗ УМОВ ЗБЕРІГАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 79 Для визначення структури течії атмосферного повітря поблизу ВКЗ-ВВЕР можна ви- користати один із програмних комплексів (PHOENICS, FLUENT, FlowVision, CFx тощо), що дає змогу вирішувати задачі гідрогазодинаміки та тепломасообміну. Результати За час експлуатації ССВЯП ЗАЕС у дні вимірювання температури було зафіксовано 33 доби з відсутністю вітру (штильові погодні умови). Очевидно, що за умови відсутності вітру та будь-яких зовнішніх впливів від сусідніх контейнерів і радіаційно-захисних споруд сховища максимальні та мінімальні температури будуть спостерігатися в одних і тих же каналах незалежно від температури зовнішнього по- вітря. Для прикладу розглянемо контейнер № 1, який установлено на майданчику 24 січня 2001 р. Виміри температур у штильових умовах наведено на рис. 2, позначення вказано згід- но зі схемою, наведеною на рис. 1. №1 25,0 32,0 28,526,0 2 3 1 4 w=0м/с ta= 5,0°С14.03.02 23,5 27,020,0 21,0 №1 39,0 45,0 41,040,5 2 3 1 4 w=0м/с ta= 21,0°С15.05.02 24,0 20,019,5 18,0 Рис. 2. Значення температур повітря на виході з вентиляційних каналів у штильових умовах. Виходячи з вимірів температури від 14.03.02, максимальна температура вентиляцій- ного повітря у вихідних каналах контейнера № 1 спостерігається в каналі 3, мінімальна в каналі 2, при цьому різниця між цими значеннями близько 7 °С. Аналогічна картина спосте- рігається й при вимірах 15.05.02 та 29.03.03 з незначними відхиленнями, що можуть лежати у межах похибки вимірювальної техніки. Нерівномірність значень температур у вихідних каналах, скоріш за все, викликана різними значеннями остаточного тепловиділення ВТВЗ, якими заповнений контейнер зберігання. Тобто можлива така ситуація, коли ВТВЗ з більшим значенням остаточного тепловиділення сконцентровані біля одного краю корзини зберігання, який охолоджується вентиляційним повітрям, що виходить з одного з вентиляційних каналів, обумовлюючи більш високі температури в ньому. Слід також зауважити, що після витримки ВКЗ-ВВЕР на майданчику сховища близько року (див. рис. 2, виміри від 14.03.02 та 29.03.03) та при незначній різниці температури на- вколишнього повітря під час вимірювання загальна картина розподілу максимальних та мі- німальних температур на виході з каналів збереглась, проте їх рівень дещо зменшився, що обумовлено зменшенням тепловиділення ВТВЗ з часом. Значення температур повітря на виході з вентиляційних каналів окремо розташовано- го контейнера в штильових умовах інколи не відповідають загальній картині розподілу мак- симальних та мінімальних температур, що спостерігається протягом часу зберігання контей- нера. Так, наприклад, для контейнера № 1 05.12.02 було зафіксовано температури, які наве- дено на рис. 3. Така зміна сталася, скоріш за все, через локальний короткостроковий вплив вітру, який не було зафіксовано метеорологічною станцією. З даних рис. 3, а можна припустити, С. В. АЛЬОХІНА, В. М. ГОЛОЩАПОВ, А. О. КОСТІКОВ ТА ІН. ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 80 що під час замірів температури у вентиляційних каналах вітер був направлений у вихідний канал 1, як показано на рис. 3, б. Це призвело до змішування холодного атмосферного та те- плого вентиляційного повітря, що суттєво відбилося на вимірах у каналі 1 (температура на- гріву зменшилася приблизно на 16 °С) та дещо вплинуло на температуру нагріву в інших каналах (температура нагріву зменшилася приблизно на 4 °С). С Ю З В а б Рис. 3. Окремо розташований ВКЗ-ВВЕР на майданчику сховища: а - значення температур на виході з каналів; б - структура руху повітря навколо контейнера при вітровому впливі. Різна ступінь впливу вітру на температуру в каналах обумовлена структурою його ру- ху навколо ВКЗ-ВВЕР (див. рис. 3, б). Значна частина вітрового потоку, що натікає на кон- тейнер, потрапляє до каналу 1. Канали 2 та 4 контейнера знаходяться під впливом потоку, що рухається майже паралельно до площини вихідного перерізу каналів, отже вплив його наба- гато менший, ніж на канал 1. На температуру повітря у вихідному каналі 3 впливає не основ- ний вітровий потік, а вихор, що утворюється ним після обгинання контейнера, отже вплив його теж незначний, що й видно з результатів вимірів. На підтвердження висновку про вплив вітру на результати вимірів температури та фо- рмування температурних полів контейнера й повітря проаналізуємо температуру повітря, яке виходить з каналів у дні вимірювань, коли напрямок вітру відносно верхніх вентиляційних каналів був аналогічний наведеному на рис. 3, б. Значення вимірів температури при натікан- ні вітрового потоку на окремо розташований контейнер наведено на рис. 4. а б Рис. 4. Значення вимірів температури повітря, що виходить із каналів ВКЗ-ВВЕР при натіканні вітрового потоку на окремо розташований контейнер: а - натікання на канал 1; б - натікання на канал 3. АНАЛІЗ УМОВ ЗБЕРІГАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 81 При натіканні вітру на вихідний канал 1 (див. рис. 4, а) у ньому спостерігається знач- не зниження температури нагріву вентиляційного повітря та незначні зниження в інших ка- налах. Те саме можна сказати й при аналізі значень температур повітря (див. рис. 4, б), коли вітер натікає на канал 3. Отже, це підтверджує припущення, що саме вплив вітру призводить до перерозподілу температур на виході з вентиляційних каналів. Окремо слід виділити вплив швидкості вітру на температуру нагрітого вентиляційно- го повітря. Зі збільшенням швидкості вітру температура нагріву зменшується, оскільки біль- ша частина холодного атмосферного повітря потрапляє у вентиляційний канал, перешко- джаючи виходу з контейнера нагрітого вентиляційного повітря та змішується з ним. Цей факт підтверджено на рис. 4, а та б. У першому випадку при зміні температури навколиш- нього середовища лише на 2,1 °С та зміні швидкості вітру на 1,1 м/с температура нагріву в вентиляційному каналі 1 змінюється більше, ніж у 2 рази. Зменшення температури нагріву вентиляційного повітря при збільшенні швидкості вітру підтверджують дані на рис. 4, б. Пі- двищення швидкості вітру на 2,3 м/с зменшує температуру повітря, що виходить з каналу 3, більше, ніж у 5 разів. В обох випадках впливом терміну зберігання (тобто зменшенням інтен- сивності тепловиділення ВТВЗ з часом) можна знехтувати, оскільки він «зменшує» темпера- туру повітря на виході з каналів на 1-2 °С. Аналіз температурних вимірів та структури руху вітрового потоку для окремо розта- шованого ВКЗ-ВВЕР дає змогу виявити лише загальні принципи формування температурних полів контейнера та повітря на виході з вентиляційних каналів при сухому зберіганні ВЯП на майданчику ССВЯП. Оскільки розташування одного ВКЗ-ВВЕР на великій відстані від ін- ших або від радіаційно-захисних споруд не є типовим для майданчика ССВЯП, доцільно роз- глянути температурні виміри, що здійснювались у контейнерах, які розташовані в групі (рис. 5). Рис. 5. Значення вимірів температури повітря на виході з вентиляційних каналів у групі контейнерів у штильових умовах. С. В. АЛЬОХІНА, В. М. ГОЛОЩАПОВ, А. О. КОСТІКОВ ТА ІН. ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 82 Як видно з рис. 5, у штильових умовах зберігається загальна картина розподілу мак- симальних та мінімальних температур на виході з каналів контейнерів, що свідчить про від- сутність їх взаємного впливу. Різний ступінь нагріву вентиляційного повітря при вимірюван- нях у квітні та серпні обумовлений, скоріш за все, різним значенням температури навколиш- нього повітря та зменшенням інтенсивності тепловиділення ВТВЗ з часом. При розташуванні контейнерів у групі також можливі виникнення локальних корот- кострокових поривів вітру, що можуть змінити значення температур вентиляційного повітря на виході з каналів. Так, при вимірах 03.04.07 (див. рис. 5) такому впливу підданий контей- нер № 12, у якому зменшилась температура нагріву вентиляційного повітря у каналі 1 до 4,5 °С. Ураховуючи вплив вітру на окремо розташований контейнер, доцільно також проана- лізувати температурні виміри вентиляційного повітря для групи контейнерів при наявності вітру (рис. 6). Вітровий потік, що має швидкість 3 м/с, натікає на канал 3 контейнера № 9. Для цього контейнера характер та причини зміни температурних вимірів такі ж самі, як і для окремо розташованого контейнера. Інший вплив зазнають контейнери, що розташовані всередині групи. Як видно з рис. 6, б вітер може зносити тепле повітря, що виходить з каналів одного контейнера та змішувати його з повітрям, що виходить з каналів сусіднього контейнера. Та- ким чином, значення вимірів температури вентиляційного повітря можуть зазнавати суттє- вих змін залежно від напрямку вітру, його швидкості та температури контейнерів, що розта- шовані поблизу. Отже, як показують результати аналізу, для чіткої уяви про формування теплових по- лів повітря та температурного стану контейнерів зберігання ВЯП на майданчику сховища в часі необхідно провести дослідження з урахуванням зовнішнього вітрового впливу. а б Рис. 6. Група контейнерів на майданчику сховища: а - значення температур повітря на виході з вентиляційних каналів; б - структура руху повітря навколо контейнерів при натіканні на них вітрового потоку. Висновки Аналіз результатів вимірювання температури на ССВЯП підтвердив суттєвий вплив вітру на формування температурних полів вентиляційного повітря ВКЗ-ВВЕР. При певних погодних умовах система вимірювань температури вихідного повітря з окремих вентиляцій- АНАЛІЗ УМОВ ЗБЕРІГАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 13 2010 83 них каналів дає значні розбіжності. Тому доцільно вираховувати середньоарифметичне зна- чення результатів вимірювань [6] з урахуванням відповідних поправок при їхній інтерпрета- ції. Разом із цим необхідно проводити детальні дослідження теплових процесів на майданчи- ку сховища, що використовують розрахунково-експериментальний підхід, та визначати фор- му руху вентиляційного повітря всередині контейнера з урахуванням його геометричних особливостей. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Алёхина С. В. Тепловое состояние вентилируемого контейнера хранения отработавшего ядер- ного топлива в условиях натекания внешнего воздушного потока / С. В. Алёхина, В. Н. Голоща- пов, А. О. Костиков, Ю. М. Мацевитый // Ядерна фізика та енергетика. – 2009. - Т. 10, № 2. – С. 171 - 177. 2. Walavalkar A. Y. 3-D CFD Simulation of a ventilated concrete cask used for spent nuclear fuel storage / A. Y. Walavalkar, D. G. Schowalter // WM’04 Conference, February 29 – March 4, 2004, Tucson. 3. Stratmann W. Calculation of heat removal from interim storage facilities for the dry storage of spent fuel in dual-purpose casks / W. Stratmann, P. Hages // International symposium on the packaging аnd transportation of radioactive materials. – Miami, Florida USA, 2004. – P. 45 – 46. 4. Отчет по анализу безопасности сухого хранилища отработавшего ядерного топлива Запорож- ской АЭС. Версия 3.01.1 / ОП «Запорожская АЭС». – Инв. № 1526(3). – Энергодар, 2008. – 624 с. 5. Бейнер К. С. Анализ безопасности ВКХ-ВВЭР 1000 // Symposium within XV international youth nuclear festival “DYSNAI” – Visaginas, 2002. – С. 22 – 34. 6. Отработавшее ядерное топливо, хранящееся в СХОЯТ. Руководство по обеспечению рег- ламентного температурного контроля – 00.ОБ. YY.РЭ.07, ОП «Запорожская АЭС», 2009. – 22 с. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА НА ПЛОЩАДКЕ СУХОГО ХРАНИЛИЩА С. В. Алёхина , В. Н. Голощапов , А. О. Костиков , С. П. Климов , А. Е. Лучная , В. А. Мороз Проведен анализ температурных измерений воздуха, который охлаждает контейнеры хране- ния отработавшего ядерного топлива на площадке сухого хранилища Запорожской АЭС. Определены факторы, которые влияют на тепловое состояние контейнеров хранения, и проанализировано их вли- яние на результаты температурных измерений. Даны рекомендации по усовершенствованию системы температурного контроля контейнеров хранения отработавшего ядерного топлива. Ключевые слова: отработавшее ядерное топливо, вентилируемые контейнеры хранения, сухое хранилище отработавшего ядерного топлива, температурный контроль. ANALYSIS OF STORAGE CONDITIONS OF THE SPENT NUCLEAR FUEL ON THE DRY STORAGE PLATFORM S. V. Alyokhina, V. M. Goloschapov, A. O. Kostikov, S. P. Klimov, A. E. Luchna, V. A. Moroz The analysis of temperature measurements of air which cools storage containers of the spent nuclear fuel on the dry storage platform of the Zaporizhka NPP is carried out. Factors which influence a thermal condition of storage containers are defined, and their influence on results of temperature measurements is analyzed. Recommendations about improvement of system of the temperature control of storage containers of spent nuclear fuel are given. Keywords: spent nuclear fuel, ventilated container of storage, dry storage of spent nuclear fuel, temperature control. Надійшла до редакції 08.02.10

Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища

Репозитарії

Схожі ресурси