ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ГОРЕНИЯ И ДЕТОНАЦИИ ВОДОРОДА

Как показала авария на АЭС Фукусима Дайичи в марте 2011 г., сопровождавшаяся взрывами водорода с последующим выбросом радионуклидов в атмосферу, проблема водородной безопасности АЭС сохраняет свою актуальность.

В связи с этим и в продолжение работ в рамках программы ERСOSAM/SAMARA в ИБРАЭ РАН были проведены исследования, в результате которых предложены новые методы снижения риска и смягчения последствий водородного взрыва на АЭС с реакторными установками с водным теплоносителем (ВВЭР, PWR, BWR). В частности, проводились исследования по возможному использованию тонкораспыленной воды для подавления детонации и горения водорода, как при тяжелых авариях на АЭС с ВВЭР, так и при авариях турбогенераторов с водородным охлаждением. Было показано, что введение в водородосодержащую смесь капельной взвеси с размерами капель порядка 100 мкм является эффективным способом подавления горения.

Предложено использовать для генерации потоков тонкораспыленной воды значительные запасы (более 200 тонн) перегретой воды, находящиеся в деаэраторах РУ. Истечение перегретой воды в среду с давлением ниже давления на линии насыщения приводит к вскипанию и дроблению  струи на микрокапли (характерным размером порядка 100 мкм)  и водяной пар, что позволяет отодвинуть состав водородосодержащей смеси от опасных пределов. Проведено численное моделирование теплогидравлических процессов и разработаны схемы подачи перегретой воды из деаэраторов, приводящие к разбавлению водородной струи и подавлению горения и детонации.   

На основании результатов исследований получены два патента —  патент на полезную модель № 113403 «Устройство для подавления детонации и горения водорода» и патент на изобретение  № 2565230 «Устройство для предотвращения горения и детонации водорода» (авторы Л.А. Большов, М.Д. Сегаль, В.Н. Семенов)

Подавление горения водорода за счет разбавления паром и тонкораспыленной водой при утечке водорода в турбогенераторе АЭС с РУ ВВЭР. 
1 — предел горения; 2 — предел детонации; 3 — разбавление водородовоздушной смеси паром при турбулентном перемешивании (подача воды от деаэратора 30 кг/с); 4 — то же (подача воды 165 кг/с)

© Отделение анализа безопасности ядерных энергетических установок
© Отделение развития систем аварийной готовности и реагирования