ПРОЕКТ RASPLAV-MASKA

Один из первых масштабных международных исследовательских проектов Института, проект RASPLAV (1994—2000 гг.) был посвящен исследованию поведения расплавленного кориума на днище корпуса реактора. В проекте под эгидой Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), который впервые проводился в стране, не входящей в эту организацию, объединили свои усилия 14 стран-участниц ОЭСР и Россия. Соответствующее соглашение было подписано в июле 1994 года (в 1996 году к проекту присоединились Чехия и Венгрия).

Головным исполнителем проекта являлся НИЦ «Курчатовский институт» (руководитель проекта д.т.н. В.Г. Асмолов). Расчетно-теоретическое сопровождение экспериментов было возложено на ИБРАЭ РАН. Основное внимание уделялось исследованию теплогидравлических процессов в расплаве кориума и физико-химических процессов взаимодействия различных составляющих расплава.

Асмолов В. Г., Вишневский В. Ю., Семенов И. М., Стрижов В. Ф. возле экспериментальной установки «Расплав» 

Для моделирования экспериментов в рамках проекта был создан программный комплекс CONV3D. Его расчетная модель включает в себя все основные компоненты экспериментальной установки AW-200, что позволяет с высокой надежностью прогнозировать поведение кориума, конструкционных материалов и узлов установки. Пре-тестовые расчеты продемонстрировали высокую предсказательную способность программных средств, которые в дальнейшем широко использовались при определении сценария эксперимента и анализе экспериментальных данных.

Схематический вид установки AW-200 (слева) и ее расчетная модель (1/2 часть)

Результаты исследований

Результаты расчетов и теоретического анализа находятся в хорошем согласии с результатами экспериментов, что говорит о высоком качестве расчетных методов и схем. Так, сравнение тепломассопереноса для различных методов нагрева в зависимости от угла вдоль охлаждаемой поверхности подтверждает подобие процессов переноса, теоретически предсказанное в самом начале проекта. Хорошее согласие с данными экспериментов получено для относительной толщины корки. Форма слитка, полученного на экспериментальной установке, также хорошо согласуется с положением изотермы, соответствующей температуре ликвидуса.

Форма слитка и расчетная изотерма ликвидуса для эксперимента AW-200-1

По окончании второй фазы проекта RASPLAV был инициирован новый проект MASCA (2000—2006 гг.) под эгидой ОЭСР, ориентированный на изучение физико-химического поведения расплава кориума, его взаимодействия с конструкционными материалами, распределения отдельных компонентов расплава и продуктов деления между металлической и оксидной фазами. В ходе реализации проекта MASCA была разработана термодинамическая модель поведения и взаимодействия материалов расплава при высоких (выше 2500^оС) температурах. В ней детально описаны основные процессы взаимодействия материалов топлива (UO₂), оболочки твэла (Zr), стальных конструкций контайнмента (Fe, Ni, Cr) и определены условия при которых это взаимодействие происходит. Основными результатами проекта явились разработка модели теплофизического и теплодинамического поведения прототипных (содержащих UO₂) материалов и создание расчетного кода для анализа и моделирования процессов поведения расплава на днище корпуса реактора.

Усовершенствованная установка РАСПЛАВ-3 использовалась в рамках проекта МНТЦ № 3345 «Оценка аварийного выброса на внекорпусной стадии тяжелой аварии», в частности, при проведении верификационных тестов программного модуля MFPR_MELT, который входит в состав разработанного в ИБРАЭ РАН интегрального тяжелоаварийного расчетного кода СОКРАТ. Разработанный в ИБРАЭ РАН программный комплекс CONV3D использовался при численном моделировании и анализе крупномасштабных экспериментов в рамках проекта RASPLAV , а в дальнейшем — при проектировании устройств локализации расплава (УЛР) для современных реакторных установок АЭС с водяным теплоносителем (проекты ВВЭР-1200, АЭС-2006). По результатам работы получены новые данные относительно взаимодействия материалов при развитии аварии.

Устройство локализации расплава в разрезе и установка УЛР при строительстве АЭС

© ИБРАЭ РАН