Реализация мер по обеспечению водородной взрывобезопасности при тяжёлых авариях для проектов АЭС-2006 дизайна «Атомпроект»

Актуальность исследования обусловлена необходимостью поиска новых решений по повышению безопасности АЭС большой мощности с пассивными системами безопасности. При запроектных авариях с тяжелым повреждением активной зоны водород, образующийся при высокотемпературном взаимодействии пара с циркониевыми оболочками твэлов, в смеси с воздухом и паром может образовать взрывоопасную среду, создающую угрозу разрушения защитной оболочки (контейнмента) и выброса радиоактивных веществ в окружающую среду. Для предотвращения подобных физических явлений на АЭС используются различные управляющие меры и технические средства, направленные на предотвращение образования взрывоопасных водородсодержащих смесей. В настоящем исследовании представлены методологические подходы к обеспечению водородной взрывобезопасности и приведены результаты обоснования эффективности управляющих мер, реализованных в различных проектах АЭС-2006 дизайна АО «Атомпроект».

1. . IAEA, 2015. The Fukushima Daiichi accident. Report by the Director General. – Vienna, IAEA, 2015.

2. . Zhang Y. P., Niu S. P., Zhang L. T., Qiu S. Z., Su G. H., Tian W. X. A review on analysis of LWR severe accident // J Nucl Eng Radiat Sci. – 2015.

3. . IAEA. Design of the Reactor Containment and Associated Systems for Nuclear Power Plants: Specific Safety Guide No. SSG-53. – Vienna: IAEA, 2019. – 108 p.

4. . IAEA. Nuclear power plant safety: design. Ser. Safety Standards SSR-2/1 (Rev. 1). Vienna: IAEA, 2016.

5. . НП-001-15. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Общие положения обеспечения безопасности атомных станций». – Введ. 2015. – М.: Ростехнадзор.

6. . НП-040-02. Правила обеспечения водородной взрывозащиты на атомной станции. – Введ. 2002.31.12. – М.: Госатомнадзор РФ, 2002. – 6 с.

7. . Управление тяжелыми авариями реакторных установок проекта АЭС-2006 / В. Г. Сидоров, В. О. Астафьева, Ю. В. Крылов [и др.] // Атомная энергия. – 2022. – Т. 133, № 3. – С. 144-150.

8. . Organisation for Economic Co-Operation and Development, Nuclear Energy Agency, Committee on the Safety of Nuclear Installations, 75 – Paris (France). In-vessel and ex-vessel hydrogen sources. Report by NEA groups of experts. – 2001.

9. . Дежюриан М., Саярех Р., Рагошай М., Джаханфарния Г., Ширани А. С. Investigation of a Hydrogen Mitigation System During Large Break Lossоf-Coolant Accident for a Two-Loop Pressurized Water Reactor // Nuclear Engineering and Technology. – 2016. – Т. 48. – № 4. – С. 875-885.

10. . Hydrogen safety concept of NPP with VVER-1000 reactor / V. V. Bezlepkin, S. E. Semashko, I. M. Ivkov, Y. V. Krylov // 2003 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants - Proceedings of ICAPP 2003, Cordoba, 04-07 мая 2003 года. – Cordoba, 2003.

11. . Multinational Design Evaluation Programme (MDEP). Technical Report on Common Understanding of the Hydrogen Control System for the AP1000 Design (TR-AP1000WG-04). – Version 1.1. – Paris: OECD Nuclear Energy Agency, 23 Sept. 2020. – 13 p. – URL: https://www.oecd-nea.org/mdep

12. . R. Gharari, H. Kazeminejad, N. Mataji Kojouri, A. Hedayat. A review on hydrogen generation, explosion, and mitigation during severe accidents in light waInternational Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ter nuclear reactors // International Journal of Hydrogen Energy. – 2018. – Т. 43. – № 4. – С. 1939-1965. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.174

13. . International atomic energy agency. Hydrogen Phenomena during Severe Accidents in Water-Cooled Reactors. Training Course Series No. 72. Vienna: IAEA, 2021. IAEA-TCS-72. ISSN 1018-5518. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TCS-72web.pdf

14. . Mitigation of Hydrogen Hazards in Severe Accidents in Nuclear Power Plants // International Atomic Energy Agency. – Vienna: IAEA, 2011. – (IAEA-TECDOC-1661). – ISBN 978-92-0-116510-7.

15. . Park, K. Consideration on hydrogen explosion scenario in APR 1400 containment building during small breakup loss of coolant accident / K. Park, C. L. Khor // Nuclear Engineering and Design. – 2015. – Vol. 293. – Pp. 1-10.

16. . V. Kotov, V. Bezlepkin, D. Kapitsa. Proceedings of the Ninth International Seminar on Fire and Explosion Hazards 21-26 April 2019, Saint Petersburg, Russia. – Vol. 2 / Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University.

17. . Патент на полезную модель № 100327 U1 Российская Федерация, МПК G21C 9/016. устройство локализации расплава: № 2010124314/07: заявл. 17.06.2010: опубл. 10.12.2010 / В. В. Безлепкин, В. Г. Сидоров, В. О. Кухтевич [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество «Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектноконструкторский институт «Атомэнергопроект» (ОАО «СПбАЭП»).

18. . Патент № 2595639 C2 Российская Федерация, МПК G21C 15/00. система пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки: № 2014148910/07: заявл. 04.12.2014: опубл. 27.08.2016 / В. В. Безлепкин, С. Е. Семашко, И. М. Ивков [и др.]; заявитель Акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий «Атомпроект» («АО «Атомпроект»).

19. . Paladino D., Kiselev A. E. Main outcomes from the Euratom-Rosatom ERCOSAM-SAMARA parallel projects for hydrogen safety of LWR. – In: Proc. ICAPP’15, p. 15357.

20. . International Standard Problem ISP36 CORA-W2 Experiment on Severe Fuel Damage for a Russian Type PWR. – Karlsruhe: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1996. – 179 p.

21. . Martinson, Z. R., Gasparini, M., Hobbins, R. R., Petti, D. A., Allison, C. M., Hohorst, J. K., Hagrman, D. L., Vinjamuri, K., & Nuclear Regulatory Commission, Washington, DC (USA). Div. of Systems Research. (1989). PBF [Power Burst Facility] severe fuel damage test 1-3 test results report.

22. . Nalezny, C. L., & EG and G Idaho, Inc., Idaho Falls (USA). Summary of Nuclear Regulatory Commission’s LOFT Program experiments. – 1983.

23. . Rogovin M., Frampton G. T. Three Mile Island: a report to the commissioners and to the public / U.S. Nuclear Regulatory Commission, Special Inquiry Group. – Washington, D. C.: U.S. GPO. – 1980. – Vol. 1. – 250 p.

24. . Reinecke E. A., Bentaib A., Kelm S., Jahn W., Meynet N., Caroli C. Open Issues in the Applicability of Recombiner Experiments and Modelling to Reactor Simulations // Prog. Nucl. Energ. – 2010. – 52(1). – Pp. 136-147.

25. . OECD/NEA report, «Status Report on Hydrogen Management and Related Computer Codes», Report No. NEA/CSNI/R. – 2014; 8.

26. . Аттестационный паспорт программы для электронных вычислительных машин «Программа для численного моделирования тяжелых запроектных аварий, включая образование и перенос радиоактивных веществ, на реакторных установках корпусного типа с водой под давлением типа ВВЭР «СОКРАТ/В3»» от 09.07.2021.

27. . Аттестационный паспорт программы для электронных вычислительных машин «Программа для численного моделирования внутрикорпусной стадии запроектных аварий на реакторных установка с водой под давлением «СОКРАТ-В1/В2»» от 19.08.2022.

28. . Аттестационный паспорт программы для электронных вычислительных машин «КУПОЛ-М версия 1.10а» от 28.01.2022.

29. . Верификация кода КУПОЛ-М по результатам экспериментов / А. Д. Ефанов, А. А. Лукьянов, Н. Н. Шаньгин [и др.] // Теплоэнергетика. – 2004. – № 2. – С. 12-16.

30. . Аттестационный паспорт программного средства LIMITS-V 1.0, № 382, Москва: Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор), 2015.

31. . Аттестационный паспорт программного средства FIRECON 1.0, № 381, Москва: Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор), 2015.

32. . Анализ режимов горения водорода и расчет нагрузок на защитную оболочку АЭС / С. Е. Семашко, Ю. В. Крылов, М. А. Альтбреген [и др.] // Теплоэнергетика. – 2004. – № 2. – С. 43-46.

33. . Звонарёв Ю. А., Цуриков Д. Ф., Кобзарь В. Л., Волчек А. М., Киселёв Н. П., Стрижов В. Ф., Филиппов А. С., Моисеенко Е. В. Численный анализ эффективности ловушки расплава для ВВЭР-1200 // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2010. № 1. С. 68-78.

34. . Саляри Ф., Рабии А., Фагихи Ф. Исследование роли ловушки расплава в контайменте ВВЭР-1000/V528 с использованием кода MELCOR // Nuclear Science and Techniques. – 2021. – Т. 32. – С. 100.