ОЦІНКА ЗА МЕХАНІЗМАМИ КРИХКОГО ТА В’ЯЗКОГО РУЙНУВАННЯ МІЦНОСТІ ШАХТИ РЕАКТОРУ ВВЕР-1000 ПІД ЧАС МАКСИМАЛЬНОЇ ПРОЕКТНОЇ АВАРІЇ
Анотація
Найбільш тяжкою подією у режимах типу LOCA є гільйотинний розрив головного циркуляційного трубопроводу і називається "Максимальна проектна аварія" (МПА). Така аварія викликає значні зусилля: акустичні навантаження, реактивну силу, хльостання. Вплив на динаміку реактора ВВЕР-1000 (водо-водяний енергетичний реактор) теплових, гідродинамічних, ядерно-фізичних та інших процесів на сьогодні є досить обмеженими. Однією з важливих задач є розрахунок напружено-деформованого стану внутрішньокорпусної шахти (ШВК) реактору під час та після аварії [1].
Для коректного аналізу акустичних зусиль при декомпресії опускної ділянки були взяті навантаження, що були розраховані за допомогою коду RELAP5 і розроблена спрощена CFD модель реактора. Одновимірний код RELAP5 моделює усі гідроелементи (об’єми теплоносія) реактору під час аварії. На жаль в одному гідроелементі цього коду ми можемо отримати лише одне значення тиску. Так, ділянка з вхідним трубопроводом де є перемішування гарячої та холодної має лише одне усереднене значення температури та тиску. Саме тому буде порівняння з розрахунком за допомогою computational fluid dynamics (CFD), що дозволяє отримати більш розрізнене поле тиску. Така модель містить домени теплоносія і елементів корпусу реактору, включаючи корпус реактору, внутрішньо-корпусні пристрої та частину головного циркуляційного трубопроводу (ГЦТ), що є достатнім для аналізу перехідного процесу.
Так як шахту реактору можна представити як оболонку [2], подальший динамічний розрахунок з використанням інтегралу Дюамеля показав, що переміщення та напруження які отримали від вихідних даних з RELAP5 мають схожий характер з розрахунком у CFD, проте є більш консервативними.
Подальший розрахунок наскрізних тріщин був виконаний за допомогою формул API для крихкого та в’язкого руйнування оболонок [3].
За результатами проведених досліджень можна зробити такі висновки:
- Одномірний код RELAP5 не може враховувати локальні перепади тиску, що виникають під час аварії, тому значення напружень в небезпечному місці(біля вхідного патрубка) на 20% менші, аніж з використанням CFD-коду.
- Найменша тріщина, що призведе до ймовірного руйнування шахти під час розриву трубопроводу має довжину 3 см, тому після кожного відпрацювання палива, потрібно контролювати на поверхні шахти реактору тріщини не менше цієї величини.