close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Моделирование внекорпусной

код для вставкиСкачать
Моделирование взаимодействия
тепловыделяющего расплава с
бетоном кодом HEFEST-EVA
Моисеенко Е. В.
ИБРАЭ РАН
Международная школа-семинар по ядерным
технологиям для студентов, аспирантов, молодых
ученых и специалистов «Черемшанские чтения»
24 - 27 апреля 2011 года, г. Димитровград
Где это может произойти?
Пока есть АЭС без УЛР, есть
опасность выхода расплава в
бетонную шахту
Потеря контроля над
охлаждением бассейна
выдержки или перегрузочного
бассейна может привести к
плавлению топлива
В УЛР может происходить
взаимодействие расплава с
бетоном (EPR, АЭС-2006)
Какие явления с этим связаны?
Плавление бетона и выход
расплава в окружающую
среду
Выход горючих газов (H2, CO)
в ЗО и детонация
Разогрев атмосферы в ЗО и
термическое повреждение
конструкций
Выход радиоактивных ПД из
расплава с последующим
проникновением в
окружающую среду
Какие есть расчётные средства?
«Many western codes, including
SCDAP/RELAP5, MELCOR, CONTAIN, ICARE2,
ATHLET-CD, are available in Russia for the
analysis of severe accidents in VVERs».
Safety research needs for Russiandesigned reactors.
OECD, 1998
Зарубежные автономные коды (CORCON,
ASTEC/MEDICIS)
Разработки ИБРАЭ (CONV2D, HEFEST-EVA)
Зачем же что-то ещё?
Проблемы лицензирования
Доступность новых версий
Качество моделей
Совместимость с
другими расчётными
средствами (СОКРАТ,
HEFEST-CC)
Основные процессы
Остаточное объёмное тепловыделение
Разложение бетона шахты
Плавление бетона и перемешивание с кориумом
Химические реакции в расплаве
Конвективный теплообмен в расплаве
Унос тепла с верхней границы расплава
Выход неконденсируемых газов
Выход аэрозолей
H2
CO
Хим. реакции
H2O
CO2
Mo Ru
Sb Te
SrO CsI
…
Основные процессы –
разложение бетона
Температурный
диапазон
Химические реакции
Характерные
затраты
энергии,
кДж/моль
700800 К
Са(ОН)2 = СаО + Н2О
Mg(ОН)2= MgО + Н2О
99,5
74,1
11001200 К
СаСО3 = СаО + CO2
MgСО3 = MgО + CO2
165,5
86,7
H2O
CO2
Основные процессы –
химические реакции в расплаве
Выход газов
Н2
CО
Zr Fe
Cr
Zr
SiO2
Fe3O4
Реакции на фронте
плавления
Реакции в объёме
расплава
Si
Ni
H2O
CO2
Перенос
материалов в
ванну расплава
Основные процессы –
химические реакции в расплаве
Характерные для бетона и УЛР
(водяной пар, гематит)
Характерны для бетона
(углекислый газ, кремний)
Окисление циркония:
Zr + 2H2O = ZrO2 + 2H2
Fe2O3 + 1.5Zr = 2Fe + 1.5ZrO2
Окисление циркония:
Zr + 2CO2 = ZrO2 + 2CO
Zr +SiO2 = ZrO2 + Si
Окисление хрома и никеля:
Сr + 1.5H2O = 0.5Сr2O3 + 1.5H2
Ni + H2O = NiO + H2
Fe2O3 + 2Cr = 2Fe + Cr2O3
Fe2O3 + Ni = 2FeO + NiO
Окисление хрома, никеля и кремния:
Сr + 1.5CO2 = 0.5Сr2O3 + 1.5CO
Ni + CO2 = NiO + CO
Si + 2 H2O = SiO2 + 2 H2
Si + 2 CO2 = SiO2 + 2 CO
Восстановление гематита:
Fe2O3 = 2FeO + 0.5O2
Окисление свободного железа:
Fe + 0.5O2 = FeO
Fe + H2O = FeO + H2
Окисление свободного железа:
Fe + CO2 = FeO + CO
Fe + H2O = FeO + H2
Основные процессы – выход
аэрозолей
Вынос паров в пузырьках с последующей конденсацией
CaO
Fe
Н2
СО
Ru
Cs2O
Образование брызг при лопании пузырьков
Н2 Fe
CaO СО Ru
Fe
Ru
Fe
CaO
Ru
Основные процессы – выход
аэрозолей
В расплаве:
Топливо, цирконий, компоненты стали (и их оксиды) и бетона:
Fe, Cr, Ni, FeO, Cr2O3, NiO, UO2, Zr, Zr2O3, SiO2, CaO, Na2O, K2O, Al2O3, Si
Продукты деления:
Cs, I, Mo, Ru, Ba, Sr, La, Ce, Eu, Nd, Nb, Sb, Te
Покидают расплав:
Fe, Cr, Ni, Mo, Ru, Sb, Te, CaO, Al2O3, SiO2, CaO, Na2O, K2O, UO2, ZrO2,
Cs2O, BaO, SrO, La2O3, CeO2, NbO, CsI
Основные процессы – конвекция
в расплаве
Модель анизотропной эффективной теплопроводности:
R,Z (T)=R,Z Н(T)
R,Z (T,l)=R,Z Н(T)
Н(T) – теплопроводность без учёта конвекции
R,Z – конвективный множитель, зависит от числа Нуссельта
Результат расчёта
Кориум
Глубина проплавления
Масса, кг
ZrO2
7197
Zr
2450
UO2
78 690
Сталь
75 480
Бетон
Компоненты
Массовые доли
SiO2
0.154
MgO
0.010
CaO
0.589
Fe2O3
0.000
Al2O3
0.027
H2O
0.075
CO2
0.145
Выход ПД
Выход Н2 и СО
Дальнейшее развитие
Изменение плотности
материалов при
плавлении
Расширение
валидационной базы
Спасибо!
http://моисеенко.рф/doc/Moiseenko-Cherem.ppt
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
16
Размер файла
1 065 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа