Содержание к диссертации
Введение
1 Объект и задачи исследования 11
1.1 Актуальность перевода отработавшего ядерного топлива на сухое хранение в России и за рубежом 11
1.2 Отечественный и зарубежный опыт по технологии обращения с ОЯТ РБМК с использованием контейнеров 12
1.3 Технология разделки и загрузки в контейнер ОЯТ РБМК-1000 20
1.4 Основные выводы и задачи диссертационной работы 24
2 Математические модели и алгоритм расчета 26
2.1 Постановка задачи и обзор расчетных кодов 27
2.2 Расчет нестационарных полей температур в твердых телах с применением метода конечных элементов 29
2.2.1 Основные уравнения и граничные условия 30
2.2.2 Выбор элемента и определение функций формы 30
2.2.3 Методика разбиения расчетной области на зоны и элементы 32
2.2.4 Уравнения метода конечных элементов для двумерных задач теплопроводности 35
2.2.5 Вычисление вектора нагрузки и матриц на элементе 37
2.2.6 Конечно-разностное решение дифференциальных уравнений 42
2.2.7 Формирование и решение системы линейных алгебраических уравнений 42
2.2.8 Оценка погрешности дискретизации 45
2.2.9 Затраты оперативной памяти и вычислительная эффективность 47
2.3 Моделирование лучистого теплопереноса 48
2.3.1 Сравнительный анализ радиационных моделей различных кодов 49
2.3.2 Постановка задачи о радиационном теплообмене 51
2.3.3 Алгоритм численной реализации метода Монте-Карло для определения угловых коэффициентов 52
2.3.4 Оценка величины вероятностной ошибки при использовании метода Монте-Карло 59
2.4 Корреляционные соотношения для моделирования конвективного теплообмена 60
2.4.1 Вертикальные и горизонтальные поверхности 60
2.4.2 Замкнутые объемы 62
2.4.3 Сборки топлива 63
2.5 Моделирование прогрева воздуха в ампулах 64
2.6 Моделирование прогрева воздуха в межампульном пространстве 65
2.7 Моделирование процессов тепломассообмена при прогреве и кипении воды.66
2.8 Алгоритм расчета процессов теплообмена при загрузке ампул с ОЯТ в чехол МБК 68
2.9 Основные выводы по второй главе 72
3 Тестирование и верификация программных модулей 73
3.1 Тестирование программного модуля расчета нестационарной теплопроводности 73
3.1.1 Охлаждение цилиндра конечной длины 74
3.1.2 Охлаждение цилиндра с непрерывно действующими источниками тепла 75
3.2 Тестирование программного модуля расчета угловых коэффициентов в системах черных тел 76
3.2.1 Два параллельных круговых цилиндра одинакового диаметра 77
3.2.2 Два параллельных круговых цилиндра различного диаметра 77
3.2.3 Круг и кольцо или круг, расположенные в параллельных плоскостях 78
3.2.4 Два коаксиальных цилиндра одинаковой высоты 80
3.3 Сопоставление с данными экспериментальных исследований по прогреву модели имитатора одиночной ампулы с пучком твэлов на воздухе 81
3.4 Сопоставление с результатами экспериментов и расчетов ЦКТИ по определению температурных режимов в 127-стержневой сборке твэлов 88
3.5 Основные выводы по третьей главе 92
4 Результаты расчетного анализа 94
4.1 Результаты расчетов температурного состояния топлива и воды в ампулах в период загрузки ОЯТ РБМК-1000 в чехол МБК 94
4.1.1 Исходные данные для расчетов 95
4.1.2 Обоснование используемых в математической модели допущений 97
4.1.3 Результаты расчетов в соответствии с проектной схемой для Ленинградской АЭС 108
4.1.4 Результаты расчетов в соответствии со схемами загрузки ампул в чехол контейнера от периферии к центру и в обратном порядке 123
4.2 Расчетный анализ температурного состояния твэлов и корпуса контейнера в период выдержки МБК с ОЯТ в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора 126
4.3 Основные выводы по четвертой главе 130
Заключение 132
Список литературы 134
Приложение
- Отечественный и зарубежный опыт по технологии обращения с ОЯТ РБМК с использованием контейнеров
- Расчет нестационарных полей температур в твердых телах с применением метода конечных элементов
- Тестирование программного модуля расчета угловых коэффициентов в системах черных тел
- Расчетный анализ температурного состояния твэлов и корпуса контейнера в период выдержки МБК с ОЯТ в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора
Введение к работе
В настоящее время в России проблема хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) является весьма актуальной. Основное количество отработавшего топлива, требующего утилизации, составляет ОЯТ РБМК, переработка которого признана нецелесообразной из-за низкого остаточного содержания делящихся нуклидов [1]. ОЯТ РБМК хранится в приреакторных бассейнах выдержки (БВ) и отделыюстоящих промежуточных хранилищах, расположенных на территории атомных электростанций. Суммарные емкости этих хранилищ не рассчитаны на длительное хранение всего ОЯТ за срок службы энергоблоков. Одним из способов решения этой проблемы являлась технология уплотненного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) в бассейнах выдержки [2], позволяющая практически в два раза увеличить количество пеналов с ОЯТ по сравнению с первоначальным проектом. Но и увеличения суммарной вместимости бассейнов для многих введенных в строй АЭС с реакторами РБМК достаточно лишь до 2005 - 2008 года [3], к тому же и срок пребывания ОЯТ под водой к этому времени уже будет близок к предельно-допустимому (~ 30 лет). Также необходимо отметить, что реализация уплотненного хранения ОЯТ обостряет вопросы обеспечения безопасности существующих хранилищ в регионах расположения атомных станций.
В качестве варианта следующего этапа промежуточного хранения (~ 40-50 лет) ОЯТ РБМК Правительством РФ было признано целесообразным использовать транспортно-упаковочные комплекты ТУК-104 и ТУК-109, разработанные на основе металлобетонного контейнера (МБК) КБСМ (г. С.-Петербург) совместно с рядом предприятий Минатома и Минобороны России, и других отраслей промышленности, отвечающих как нормам безопасного хранения и транспортирования ОЯТ в РФ, так и требованиям МАГАТЭ [4,5,6]. Одновременно с созданием контейнеров проводились работы по разработке отечественной технологии подготовки ОЯТ РБМК к сухому контейнерному хранению, учитывающей конструкционные особенности транспортно-упаковочных комплектов и данного вида топлива, а также условия обращения с ним.
Наиболее тяжелое состояние с ОЯТ сложилось на Ленинградской АЭС, поскольку эта станция является первой из введенных в строй АЭС данного типа и запасы скопившегося на ней отработавшего топлива особенно велики. Именно на этой станции впервые будет реализовываться перевод ОЯТ РБМК-1000 на сухое контейнерное хранение с использованием ТУК-104 и ТУК-109. В дальнейшем, разработанная и опробованная технология будет распространена и на другие АЭС с реакторами такого же типа - Курскую и Смоленскую.
Существенные отличия в конструкции транспортно-упаковочных комплектов и технологических операциях по переводу ОЯТ на сухое хранение не позволили
5 напрямую воспользоваться накопленным мировым опытом [7, 8] для отечественной технологической схемы. Поэтому перед создателями МБК и эксплуатирующими организациями возникла необходимость экспериментального и расчетно-теоретического обоснования оптимальных параметров технологических режимов по подготовке ОЯТ РБМК-1000 к сухому длительному хранению.
Одним из основных технологических этапов при переводе ОЯТ РБМК с «мокрого» на «сухое» хранение является разделка и загрузка отработавшего топлива в контейнер. Эти технологические операции предполагается производить на воздухе в специальных помещениях, примыкающих к хранилищам ОЯТ атомных станций и имеющих несколько барьеров герметичности по отношению к окружающей среде. Согласно разработанной технологической схеме, каждая ОТВС после доставки её из «мокрого» хранилища делится на две части и загружается в специальные ампулы, которые в течение достаточно продолжительного времени последовательно размещаются в чехле МБК. Далее этот чехол с ампулами помещается в контейнер, после чего контейнер герметизируется, выдерживается в таком состоянии в течении 24 ч (этап предварительной выдержки) и доставляется в помещения для осуществления дальнейших технологических операций по вакуумному осушению. Проекты таких помещений и технологические цепочки для каждой из АЭС с реакторами РБМК разрабатываются ВНИПИЭТ, ЦКБМ, КБСМ и др. предприятиями с учетом особенностей существующих хранилищ, привязки к местности и т.п.
Загрузка отработавшего топлива РБМК в контейнер будет осуществляться в сухих боксах на территории Ленинградской АЭС впервые в отечественной практике. Использование новых технологий потребовало обоснования условий безопасности и сохранения целостности оболочек твэлов при переходных режимах обращения с ОЯТ РБМК-1000.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации.
Предлагаемая работа посвящена моделированию процессов теплообмена и анализу температурного состояния твэлов на этапах загрузки ОЯТ в чехол и предварительной выдержки герметичного контейнера с ОЯТ. К настоящему моменту именно для этих технологических этапов по обращению с ОЯТ РБМК не существует ни экспериментального, ни расчетного анализа температурных режимов твэлов. Информация по изменению температурного состояния твэлов на переходных этапах необходима для обоснования условий безопасности и сохранения целостности их оболочек, а также влияния на последующие операции по обращению с этим видом топлива при переводе с «мокрого» на «сухое» хранение. Необходимо также отметить, что основные этапы, разработанной отечественной технологии существенно отличаются от соответствующих операций по обращению с ОЯТ за рубежом, где, в частности, загрузка топлива большинства энергетических реакторов в контейнеры производится под водой. В этом случае температура твэлов на всем протяжении этапа загрузки практически не изменяется и определяется из условий пребывания топлива в бассейне загрузки.
Цели диссертационной работы:
Разработка алгоритма и создание программных средств для анализа процессов сложного теплообмена в топологически меняющейся во времени системе тел применительно к технологическому этапу загрузки отработавшего ядерного топлива в контейнер.
Проведение численного анализа процессов теплообмена и получение температурных режимов твэлов с целью обоснования непревышения максимально допустимых температур на этапе загрузки и обеспечения равномерного прогрева корпуса контейнера в период предварительной выдержки применительно к технологическому регламенту, разработанному для Ленинградской АЭС.
Методология и методы проведенного исследования.
Наиболее быстрым и экономически эффективным на начальной стадии исследований является расчетное моделирование, поскольку в более короткий период и с меньшими затратами позволяет выбрать или обосновать оптимальные параметры технологических режимов, не прибегая к длительным и дорогостоящим экспериментальным исследованиям. Для достижения целей диссертационной работы автором были выбраны и разработаны методики моделирования, реализованные в виде алгоритмов для описания процессов тепломассообмена в сложной теплопередающей системе тел с изменяющейся во времени топологией, соответствующей произвольной последовательности размещения ампул с ОЯТ в
7 чехле контейнера. Перечислим более подробно используемые автором методы для моделирования процессов теплообмена:
Поля температур в рассматриваемых телах находились из решения нестационарных уравнений теплопроводности с граничными условиями по лучистому и конвективному теплообмену с использованием метода конечных элементов, позволяющего достаточно легко моделировать расчетные области с меняющимися физическими свойствами и учитывать смешанные граничные условия. Для дискретизации расчетной области использовались квадратичные лагранжевы четырехугольные элементы. Уравнения метода конечных элементов для задач теплопроводности выводились на основе вариационных принципов. Для аппроксимации производной по времени использовался конечно-разностный алгоритм, соответствующий схеме Кранка-Николсона. Все вычислительные алгоритмы, связанные с матричными операциями, для программного модуля расчета полей температур были выполнены автором диссертации в технике разреженных матриц.
Для решения задачи о теплообмене излучением применялся зональный метод, обладающий высокой вычислительной эффективностью при исследовании сложного комбинированного теплообмена в системах тел произвольной конфигурации. Для нахождения угловых коэффициентов излучения (необходимых величин при решении задач лучистого теплообмена) в различных системах тел, в том числе и с изменяющейся во времени топологией, использовался метод Монте-Карло, основанный на серии статистических испытаний, как наиболее эффективный для геометрически сложных систем тел произвольной конфигурации.
Для описания процессов конвективного теплообмена с водой и воздухом, а также при кипении воды, которое предполагалось возможным в случае высоких остаточных тепловыделений загружаемого ОЯТ, были отобраны эмпирические корреляционные соотношения, применимость которых в диапазоне изменения исследуемых параметров была подтверждена в ходе тестирования и верификации программных средств, разработанных на основе предложенной методики моделирования.
Научная новизна полученных результатов: 1. Для моделирования процессов тепломассообмена в период загрузки отработавшего ядерного топлива в контейнер на основе предложенной в диссертационной работе методики моделирования разработан алгоритм, основными достижениями которого являются:
- учет основных механизмов теплообмена в сложной теплопередающей системе тел;
использование метода Монте-Карло для расчета угловых коэффициентов лучистого теплообмена в топологически меняющейся во времени системе тел, соответствующей произвольной последовательности размещения ампул с ОЯТ в чехле контейнера;
возможность варьирования последовательностью, количеством и временными интервалами размещения ампул в чехле контейнера;
возможность учета различных остаточных тепловыделений отработавших тепловыделяющих сборок, загружаемых в контейнер.
На основе разработанного алгоритма применительно к технологическим этапам загрузки ампул с ОЯТ в контейнер и предварительной выдержки герметичного контейнера для численного анализа процессов тепломассообмена и расчета температурных режимов твэлов созданы программные средства, допускающие варьирование определяющими физическими и технологическими параметрами на уровне входных данных.
Проведены расчеты, воспроизводящие протекание процессов тепломассообмена для технологического регламента Ленинградской АЭС в ходе которых обосновано непревышение максимально допустимых температур твэлов и обеспечение равномерного прогрева корпуса контейнера на этапах предварительной выдержки контейнеров, загружаемых ОЯТ РБМК-1000 10-ти и 30-летней выдержки.
Практическая ценность диссертационной работы: Результаты расчетов температурных режимов твэлов в период загрузки, были использованы ВНИИНМ им. А.А.Бочвара для обоснования условий обращения с ОЯТ РБМК-1000 при переходных режимах обращения в рамках выполнения работ по заказу Департамента атомной науки и техники Минатома России. Поля температур твэлов и других конструкционных элементов, а также воды в ампулах, рассчитываемые с помощью разработанных автором программных средств, использовались в качестве исходных данных для уточнения расчетов по изменению параметров следующего технологического этапа - вакуумного осушения внутренней полости контейнера с ОЯТ РБМК-1000 в рамках выполнения работ по заказу Ленинградской АЭС и ВНИИНМ им. А.А.Бочвара. Разработанные программные средства могут использоваться для проведения расчетного анализа температурного состояния твэлов и обоснования эффективности технологического этапа загрузки ампул с ОЯТ для других АЭС, эксплуатирующих энергоблоки с реакторами РБМК - Смоленской и Курской, с учетом привязки к их технологическим цепочкам.
Разработанные программные средства могут быть адаптированы к расчету температурного состояния твэлов других реакторов, как промышленных, так и
9 исследовательских, загружаемых в контейнер с различным остаточным тепловыделением и с сильной неравномерностью по высоте.
Основные положения, выносимые на защиту:
разработанные методики и вычислительные алгоритмы, а также созданные на их основе программные средства для моделирования процессов сложного тепломассообмена в топологически изменяющейся во времени системе тел применительно к технологическому этапу загрузки отработавшего ядерного топлива в контейнер;
результаты тестирования и верификации разработанных программных средств;
результаты численного анализа процессов теплообмена для этапов загрузки ампул с пучками твэлов в чехол и предварительной выдержки контейнера при воспроизведении технологического регламента для Ленинградской АЭС в широком диапазоне варьирования основных физических и технологических параметров.
Апробация результатов диссертаиии.
Материалы диссертации были доложены и обсуждены: на XI семинаре по проблемам физики реакторов - Москва, 2000; на международных конференциях "Радиационная безопасность" - Санкт-Петербург, 2000 и 2002; на Техническом семинаре/совещании МАГАТЭ «Dry Spent Fuel Technology», Санкт-Петербург, 2002; на 4-м семинаре/совещании Ливерморской Национальной Лаборатории (США) по российско-американским контрактам по утилизации оружейного плутония -Санкт-Петербург, 2003; а также на отраслевых совещаниях по данной тематике.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения, списка использованных источников и трех приложений. Работа представлена на 145 стр., в том числе основного текста 133 стр., библиографии 6 стр. (91 наименование) и приложений 6 стр. Работа содержит 79 рисунков и 11 таблиц.
В первой главе диссертационной работы представлены объект и предмет исследования. Показана актуальность проблемы перевода отработавшего топлива на сухое хранение, как в России, так и за рубежом. Проведен сравнительный обзор основных этапов зарубежной и отечественной технологии по переводу отработавшего топлива РБМК на сухое контейнерное хранение. Среди зарубежных технологий наибольшее внимание отведено опыту подготовки ОЯТ РБМК-1500 Игналинской станции к контейнерному хранению по технологии немецкой компании GNB, использующей контейнеры собственной разработки CASTOR RBMK и CONSTOR" RBMK. По контейнерному хранению РБМК в России приводится описание основных этапов перевода этого вида топлива на сухое хранение по технологии, впервые
10 разработанной для Ленинградской АЭС, с использованием транспортно-упаковочных комплектов ТУК-104 и ТУК-109. Подробно рассмотрен регламент транспортпо-технологических операций по разделке ОТВС РБМК-1000 и их загрузке в контейнер для Ленинградской АЭС. В заключение этой главы сформулированы задачи диссертационной работы.
Во второй главе диссертационной работы дается обзор отечественных и зарубежных кодов для моделирования процессов теплообмена в многостержневых системах, в том числе и контейнерах с ОЯТ; содержится описание методов моделирования, и алгоритма расчета, разработанного автором, для описания процессов теплообмена в сложной теплопередающей системе тел с изменяющейся во времени топологией при воспроизведении регламента загрузки ампул с ОЯТ РБМК-1000 в контейнер для Ленинградской АЭС.
В третьей главе диссертационной работы представлены результаты верификации разработанных программных средств путем сопоставления с задачами, имеющими аналитическое решение, и результатами экспериментов по разогреву имитатора одиночной ампулы с пучком твэлов, проведенных в НИТИ, и исследованию температурного состояния 127-ми стержневой сборки, проведенных в ЦКТИ.
В заключительной, четвертой главе, содержатся исходные данные и результаты расчетов температурного состояния твэлов при численном воспроизведении регламента транспортно-технологических операций по загрузке ОЯТ РБМК для Ленинградской АЭС с использованием транспортно-упаковочных комплектов ТУК-104 и ТУК-109; приводится обоснование корректности допущений, используемых при моделировании; рассматривается влияние нештатных схем последовательного размещения ампул с ОЯТ в чехле контейнера и наличия или отсутствия воды в ампулах на температурное состояние твэлов; приводится анализ изменения температурного состояния твэлов и корпуса контейнера в период выдержки последнего полностью загруженного отработавшим топливом в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора. По результатам расчетных исследований проводится обоснование непревышения максимально допустимых температур твэлов (300 С) и эффективности штатной технологической схемы последовательного размещения ампул с пучками твэлов ОЯТ РБМК-1000 в чехле контейнера для Ленинградской АЭС.
1 ОБЪЕКТ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
В этой главе диссертационной работы представлены объект и предмет исследования и сформулированы задачи диссертационной работы.
В разделе 1.1 показана актуальность проблемы перевода отработавшего топлива на сухое хранение, как в России, так и за рубежом и перечислены возможные варианты сухого хранения отработавшего топлива.
В разделе 1.2 дается сравнительный обзор основных этапов зарубежной и отечественной технологии по переводу отработавшего топлива РБМК на сухое контейнерное хранение. Среди зарубежных технологий наибольшее внимание отведено опыту подготовки ОЯТ РБМК-1500 Игналинской станции к контейнерному хранению по технологии немецкой компании GNB, использующей контейнеры собственной разработки CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK. По контейнерному хранению РБМК в России приводится описание основных этапов перевода этого вида топлива на сухое хранение по технологии, впервые разработанной для Ленинградской АЭС, с использованием транспортно-упаковочных комплектов ТУК-104 и ТУК-109, на базе металлобетонного контейнера.
В разделе 1.3 дается подробное описание технологического процесса загрузки ОЯТ РБМК-1000 в контейнер для Ленинградской АЭС.
В заключительном разделе сформулированы задачи диссертационной работы.
1.1 Актуальность перевода отработавшего ядерного топлива на сухое хранение в России и за рубежом
На начальном этапе развития атомной энергетики страны, осуществлявшие замкнутый топливный цикл, обычно хранили отработавшее ядерное топливо в приреакторных бассейнах, в которых сборки размещались под водой на стеллажах или в контейнерах, а после их перевозки - в бассейнах-хранилищах завода по переработке отработавшего топлива.
Однако нехватка мощностей для хранения на перерабатывающих предприятиях или непосредственно на территориях атомных станций изменила картину. В то же время не все страны остановили свой выбор на замкнутом топливном цикле, а вместо этого предпочли хранить отработавшее топливо до принятия решения об его окончательной судьбе. В результате многие зарубежные ядерно-энергетические компании приступили к расширению своих бассейнов-хранилищ для отработавшего топлива, и хранилища бассейнового типа были построены как на реакторных площадках, так и за их пределами. С тех пор площадок для окончательного удаления отработавшего топлива не строили, а потребности в долгосрочном захоронении возросли.
В России одним из решений этой проблемы для отработавшего топлива РБМК являлась технология уплотненного хранения, позволяющая в два раза увеличить количество пеналов с ОТВС по сравнению с проектом. Впервые эта технология была реализована на Ленинградской АЭС [2], поскольку она является первой из введенных в строй АЭС данного типа, и запасы скопившегося на ней отработавшего ядерного топлива особенно велики.
Безопасность и надежность на всех этапах обращения с отработавшим топливом после этапа эксплуатации в активной зоне обеспечивается сохранностью материала оболочек твэлов. Продолжающееся в процессе мокрого хранения ОТВС в пеналах протекание коррозионных процессов и деградация материала оболочек твэлов, в конечном итоге, могут привести к разгерметизации топливных элементов в процессе промежуточного хранения или на последующих этапах обращения с ОЯТ и выходу радионуклидов в производственные помещения и окружающую среду [22]. К тому же и предельно допустимые сроки пребывания отработавшего топлива под водой не должны превышать 30-ти лет [3].
Альтернативой мокрой технологии хранения является технология сухого хранения отработавшего топлива, предварительно выдержанного в воде для уменьшения радиоактивности и снижения тепловыделения. В этом случае улучшаются условия содержания топлива, поскольку вода является более агрессивной средой хранения по сравнению с воздухом и инертными газами. Это обеспечивает целостность твэлов в течение более длительного времени. К тому же упрощается обслуживание хранилищ, особенно при охлаждении ОЯТ путем естественной конвекции [5].
За последние годы, как в России, так и за рубежом были проведены предварительные проработки нескольких вариантов технологий сухого хранения: хранилища скважинного и камерного типов, хранилища типа железобетонного массива, а также хранилища с использованием контейнеров, бункеров и стальных камер, которые обычно располагаются вне реакторной площадки [5,9].
К настоящему времени в России принято решение о сооружении централизованного сухого хранилища камерного типа на ГХК и об организации накопительных площадок контейнерного типа на территории АЭС, призванных обеспечить перевод ОЯТ на сухое хранение еще до начала ввода в эксплуатацию централизованного хранилища [39].
1.2 Отечественный и зарубежный опыт по технологии обращения с ОЯТ РБМК с использованием контейнеров
Наибольший интерес с практической точки зрения применительно к теме диссертационной работы представляет зарубежный опыт обращения с ОЯТ РБМК.
13 Так, на Игналинской АЭС, эксплуатирующей энергоблоки с реакторами РБМК-1500, используется технология обращения с отработавшим топливом, разработанная немецкой компанией GNB. В настоящее время эта компания занимает одно из ведущих мест в мире по разработке, лицензированию, производству, загрузке, транспортированию и хранению большого количества контейнеров с отработавшим топливом различных видов (PWR, BWR, VVER, RBMK, MTR) и высокоактивных отходов [10, 11]. Для длительного промежуточного хранения ОЯТ на Игналинской АЭС было решено использовать контейнеры CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK. Эти типы контейнеров были разработаны для длительного хранения 102 пучков тепловыделяющих элементов сборок РБМК, размещаемых в чехле из нержавеющей стали. В чехле предусмотрены 102 открытые сверху трубы, заваренные в верхней решетке чехла и не доходящие до его днища. Корпус контейнера CASTOR RBMK выполнен из ковкого чугуна [12], в то время как CONSTOR RBMK (см. рис. 1.1) был разработан в качестве альтернативы на основе металлобетонного контейнера [13]. Эти типы контейнеров рассчитаны на следующие параметры загружаемого отработавшего топлива:
начальное обогащение, % 235U .... 2,4;
степень выгорания, МВт-сут/тІІ .... 20 000;
- выдержка, лет .... 5
Рисунок 1.1- Общий вид контейнера CONSTOR RBMK Контейнеры CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK, спроектированы с учетом возможности противостоять серьезным авариям на площадке хранения и, при использовании специальных демпферов, отвечают требованиям МАГАТЭ для упаковок типа B(U)F. Первоначально эти контейнеры были спроектированы на срок службы до 50 лет, но анализ конструкции контейнеров сделанный разработчиком (фирма GNB) позволил сделать вывод, что срок службы контейнеров может быть продлен до 100 лет. По данным на 1 июня 2002 г. на Игналинской АЭС уже было
14 загружено и вывезено на площадку хранения 20 контейнеров CASTOR RBMK и 16 контейнеров CONSTOR RBMK [14, 15].
Рисунок 1.2 - Перемещение чехла с Рисунок 1.3 - Загрузка чехла с ОЯТ в
ОЯТ для загрузки контейнер
Перечислим последовательность основных технологических операций, применяемых на Игналинской АЭС по загрузке и постановке контейнера CONSTOR на сухое хранение [15]:
Подготовка оборудования и контейнера для работы.
Демонтаж крышек. Проверка контейнера на герметичность поверхностей и упаковка контейнера в защитный чехол.
Размещение контейнера в бассейне и заполнение бассейна водой.
Транспортировка чехла с ОЯТ из бассейна хранения в бассейн загрузки (см. рис. 1.2) и проверка диаметра чехла с ОЯТ с помощью специального шаблона.
Загрузка чехла с ОЯТ в контейнер (см. рис. 1.3).
Установка на контейнер первичной крышки и слив воды из бассейна.
Удаление воды из контейнера (200 литров воды) и взятие проб воды для проверки ОЯТ на герметичность.
Размещение контейнера в помещении бассейна и его выдержка в течение одного дня. Завершение операций по удалению воды из контейнера и взятие повторных проб воды для проверки ОЯТ на герметичность.
Вакуумное осушение контейнера и взятие проб газа для проверки ОЯТ на герметичность. Проверка контейнера на герметичность.
Установка транспортировочной крышки, проведение радиоактивного и теплового контроля и доставка контейнера в помещение для сварки. Приварка крышки к контейнеру, коррозионная и ультразвуковая проверка сварного шва.
Отправка контейнера к месту хранения и постановка на длительное сухое хранение.
Отличие между технологическими операциями по загрузке контейнеров CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK заключается лишь в операции сварки крышки.
Контейнеры фирмы GNB для хранения ОЯТ РБМК не единственные. В рамках международного сотрудничества в Канаде, на основе многолетнего опыта сухого хранения топлива реакторов CANDU, совместно энергетической фирмой Ontario Hydro и государственной фирмой Atomic Energy of Canada Limited был также разработан проект контейнера для реакторов канального типа [16, 17]. При проектировании контейнера учитывались также возможность его загрузки в водяном бассейне, транспортировка в пределах местонахождения, достаточно низкая цена производства и возможность пользователя, в дальнейшем при эксплуатации, изготавливать такие контейнеры на своей территории.
Изучив опыт многих стран по переводу ОЯТ на сухое контейнерное хранение, необходимо отметить, что загрузка контейнеров для большинства видов отработавшего топлива энергетических реакторов осуществляется под водой [18, 19, 20], а загрузка в сухих боксах преимущественно ведется для ОЯТ исследовательских реакторов и реакторов АПЛ [11], а также для крупногабаритных контейнеров [21].
Для решения проблемы промежуточного хранения (~40 - 50 лет) и транспортирования ОЯТ после исчерпания срока службы «мокрых» хранилищ на АЭС, эксплуатирующих энергоблоки с РБМК-1000 в России (рис. 1.4), КБСМ совместно с рядом предприятий Минатома и Минобороны России были разработаны проекты транспортно-упаковочных комплектов ТУК-104 и ТУК-109 на основе металлобетонного контейнера [6, 23].
В соответствии с общими положениями обеспечения безопасности атомных электростанций (ОПБ-88/97) ПНАЭ 01-011-89 ТУК на основе МБК относится к классу безопасности 2Н, по ОПБЗ-83 и рекомендациям МАГАТЭ - к типу B(U), классу 1 по ядерной безопасности и категории III по радиационной опасности [23].
Конструкция упаковочного комплекта для хранения (УКХ) отработавшего топлива РБМК-1000 изображена на рис. 1.5 [24]. УКХ представляет собой металлобетонный контейнер, загруженный чехлом (рис. 1.6) с размещенными в нем 114 (УКХ-104) или 144 (УКХ-109) ампулами с пучками твэлов. В ампулах
размещаются пучки твэлов, полученные путем разрезки на две части отработавших тепловыделяющих сборок реактора РБМК-1000 при выгорании топлива не более 22,8 МВт-сут/кги. Ампула (рис. 1.5) представляет собой трубу из нержавеющей стали, с наружным диаметром 95 мм и толщиной стенки 3 мм.
вид А-А
1 - подвеска;
2 - наконечник;
3 - несущий стержень;
4-твэл;
5 - пучок твэлов;
6 - направляющий хвостовик.
Рисунок 1.4 - Конструкция ТВС РБМК-1000
МБК состоит из цилиндрического металлобетонного корпуса с днищем, закрытого двумя стальными крышками, закрепленными на стальном комингсе. Пространство между стальными оболочками корпуса заполнено особо прочным сверхтяжелым радиационно-защитным бетоном с каркасным армированием. Высота корпуса МБК составляет 5,125 м, наружный диаметр - 2,4 м, внутренний - 1,5 м.
В МБК применены следующие материалы элементов конструкции:
наружная обечайка МБК (толщиной 10 мм), металлоконструкции защитного кольца и днища (толщиной 10 мм) - сталь 09Г2СА-А;
стакан силовой МБК (толщиной 25 мм), крышки и комингс - сталь 09Г2СА-А;
внутренний стакан (толщиной 10 мм), чехол и ампулы - сталь 12Х18Н10Т;
арматура в стенках и днище МБК - сталь 25Г2С;
бетонный наполнитель - особо прочный сверхтяжелый бетон (ОПБ-СТ). Наряду с работами по созданию и лицензированию ТУК-104 и ТУК-109 велись
работы по разработке отечественной технологии перевода ОЯТ РБМК-1000 на сухое контейнерное хранение, учитывающей конструкционные особенности отечественных контейнеров, сборок РБМК-1000 и условий обращения с ними. Перечислим последовательность основных технологических операций по загрузке и постановке отечественных металлобетонных контейнеров на сухое хранение [29]:
Подготовка оборудования и контейнера для работы. При необходимости термостатирование корпуса контейнера.
Демонтаж крышек и подача порожних комплектов под шахту загрузки ОЯТ.
Транспортировка чехла в помещение шахты загрузки ОЯТ.
Извлечение отработавших тепловыделяющих сборок из бассейна выдержки, их разделку и упаковку в ампулы, загрузку ампул с ОЯТ в чехол контейнера.
Загрузка чехла с ОЯТ в контейнер и установка на контейнер защитных крышек.
Вывоз упаковочного комплекта в хранилище и его выдержка в герметичном состоянии в течение 12-24 часов.
Вакуумное осушение внутренней полости контейнера.
Контроль герметичности разъемных соединений и заполнение инертным газом.
Установка ампулизирующего листа. Отправка контейнера на место временного хранения.
Отличие конструкций контейнеров и основных технологических этапов по переводу ОЯТ на сухое хранение в России и за рубежом не позволило напрямую воспользоваться накопленным мировым опытом. Поэтому перед создателями контейнеров и эксплуатирующими организациями возникла необходимость выбора оптимальных технологических параметров с помощью расчетно-экспериментальных исследований и анализа температурных режимов твэлов с целью обоснования условий безопасности и целостности оболочек твэлов на переходных режимах обращения с ОЯТ РБМК-1000.
1-МБК;
2 - герметизирующий
лист;
- наружная крышка;
- внутренняя крышка; 5-чехол УКХ-104;
6 - ампула с ОЯТ
б)
1,4- корпус ампулы;
2 - верхний пучок
твэлов;
3 - нижний пучок
твэлов; 5 - крышка ампулы
Рисунок 1.5 - Конструкции металлобетонных контейнеров типа УКХ-104 и УКХ-109 (а) и ампул с ОЯТ (б)
a)
Поперечное сечение чехла
Для УКХ-104
/ЖФЖФЖФЖФЖФ:
фжфж<>>i>r жеже
8] С!
ттт&тж
тшт
щ@щ
J 04 6 х104=624
Для УКХ-109
1#|Шф|ф^
ІЖФЖФЖФ^тФ^ФЯзН'
Рисунок 1.6 - Конструкции чехлов для упаковочных комплектов УКХ-104 (а) и УКХ-109 (б).
1.3 Технология разделки и загрузки в контейнер
ОЯТ РБМК-1000
Отечественный и зарубежный опыт по технологии обращения с ОЯТ РБМК с использованием контейнеров
Наибольший интерес с практической точки зрения применительно к теме диссертационной работы представляет зарубежный опыт обращения с ОЯТ РБМК. Так, на Игналинской АЭС, эксплуатирующей энергоблоки с реакторами РБМК-1500, используется технология обращения с отработавшим топливом, разработанная немецкой компанией GNB. В настоящее время эта компания занимает одно из ведущих мест в мире по разработке, лицензированию, производству, загрузке, транспортированию и хранению большого количества контейнеров с отработавшим топливом различных видов (PWR, BWR, VVER, RBMK, MTR) и высокоактивных отходов [10, 11]. Для длительного промежуточного хранения ОЯТ на Игналинской АЭС было решено использовать контейнеры CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK. Эти типы контейнеров были разработаны для длительного хранения 102 пучков тепловыделяющих элементов сборок РБМК, размещаемых в чехле из нержавеющей стали. В чехле предусмотрены 102 открытые сверху трубы, заваренные в верхней решетке чехла и не доходящие до его днища. Корпус контейнера CASTOR RBMK выполнен из ковкого чугуна [12], в то время как CONSTOR RBMK (см. рис. 1.1) был разработан в качестве альтернативы на основе металлобетонного контейнера [13]. Эти типы контейнеров рассчитаны на следующие параметры загружаемого отработавшего топлива: Рисунок 1.1- Общий вид контейнера CONSTOR RBMK Контейнеры CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK, спроектированы с учетом возможности противостоять серьезным авариям на площадке хранения и, при использовании специальных демпферов, отвечают требованиям МАГАТЭ для упаковок типа B(U)F. Первоначально эти контейнеры были спроектированы на срок службы до 50 лет, но анализ конструкции контейнеров сделанный разработчиком (фирма GNB) позволил сделать вывод, что срок службы контейнеров может быть продлен до 100 лет. По данным на 1 июня 2002 г. на Игналинской АЭС уже было загружено и вывезено на площадку хранения 20 контейнеров CASTOR RBMK и 16 контейнеров CONSTOR RBMK [14, 15]. Перечислим последовательность основных технологических операций, применяемых на Игналинской АЭС по загрузке и постановке контейнера CONSTOR на сухое хранение [15]: - Подготовка оборудования и контейнера для работы. - Демонтаж крышек.
Проверка контейнера на герметичность поверхностей и упаковка контейнера в защитный чехол. - Размещение контейнера в бассейне и заполнение бассейна водой. - Транспортировка чехла с ОЯТ из бассейна хранения в бассейн загрузки (см. рис. 1.2) и проверка диаметра чехла с ОЯТ с помощью специального шаблона. - Загрузка чехла с ОЯТ в контейнер (см. рис. 1.3). - Установка на контейнер первичной крышки и слив воды из бассейна. - Удаление воды из контейнера (200 литров воды) и взятие проб воды для проверки ОЯТ на герметичность. - Размещение контейнера в помещении бассейна и его выдержка в течение одного дня. Завершение операций по удалению воды из контейнера и взятие повторных проб воды для проверки ОЯТ на герметичность. - Вакуумное осушение контейнера и взятие проб газа для проверки ОЯТ на герметичность. Проверка контейнера на герметичность. - Установка транспортировочной крышки, проведение радиоактивного и теплового контроля и доставка контейнера в помещение для сварки. Приварка крышки к контейнеру, коррозионная и ультразвуковая проверка сварного шва. - Отправка контейнера к месту хранения и постановка на длительное сухое хранение. Отличие между технологическими операциями по загрузке контейнеров CASTOR RBMK и CONSTOR RBMK заключается лишь в операции сварки крышки. Контейнеры фирмы GNB для хранения ОЯТ РБМК не единственные. В рамках международного сотрудничества в Канаде, на основе многолетнего опыта сухого хранения топлива реакторов CANDU, совместно энергетической фирмой Ontario Hydro и государственной фирмой Atomic Energy of Canada Limited был также разработан проект контейнера для реакторов канального типа [16, 17]. При проектировании контейнера учитывались также возможность его загрузки в водяном бассейне, транспортировка в пределах местонахождения, достаточно низкая цена производства и возможность пользователя, в дальнейшем при эксплуатации, изготавливать такие контейнеры на своей территории. Изучив опыт многих стран по переводу ОЯТ на сухое контейнерное хранение, необходимо отметить, что загрузка контейнеров для большинства видов отработавшего топлива энергетических реакторов осуществляется под водой [18, 19, 20], а загрузка в сухих боксах преимущественно ведется для ОЯТ исследовательских реакторов и реакторов АПЛ [11], а также для крупногабаритных контейнеров [21]. Для решения проблемы промежуточного хранения ( 40 - 50 лет) и транспортирования ОЯТ после исчерпания срока службы «мокрых» хранилищ на АЭС, эксплуатирующих энергоблоки с РБМК-1000 в России (рис. 1.4), КБСМ совместно с рядом предприятий Минатома и Минобороны России были разработаны проекты транспортно-упаковочных комплектов ТУК-104 и ТУК-109 на основе металлобетонного контейнера [6, 23].
Расчет нестационарных полей температур в твердых телах с применением метода конечных элементов
Поля температур в топливе, конструкционных элементах и корпусе контейнера находятся из численного решения нестационарного уравнения теплопроводности с применением метода конечных элементов (МКЭ), который позволяет довольно точно находить решения в областях, имеющих сложную геометрическую форму и неоднородные физические свойства, а также учитывать комбинированные граничные условия. Нестационарная теплопроводность в двумерной системе координат с источниками тепла описывается дифференциальным уравнением в частных производных вида: у=0 - для декартовой системы координат и у=1 - для цилиндрической системы координат. Все коэффициенты уравнения (2.1), так же как и Qv, могут изменяться со временем. С уравнением (2.1) связывают начальное условие и граничные условия: величины а, Тю , q - могут изменяться со временем. При математическом моделировании процесса загрузки q соответствует величине результирующего потока теплового излучения, а - коэффициенту теплообмена, определяемого из корреляционных соотношений по безразмерному критерию Nu, а То, — температуре окружающей среды (воздуха или воды). Нахождение величин, определяющих граничные условия, подробно описано в разделах 2.3-2.7 настоящей главы диссертационной работы.
При решении задач МКЭ для дискретизации расчетной области используются разнообразные элементы. В качестве элементов, на которые разбивается расчетная область в разработанном программном модуле расчета полей температур, выбраны лагранжевы четырехугольные элементы (рис. 2.1а). Выбор таких элементов для дискретизации требует некоторого обоснования: - использование сложных элементов позволяет описывать геометрические области с криволинейными границами, а также использовать меньшее количество элементов для разбиения расчетной области; - в тех расчетных областях, где градиенты искомых величин не могут быть надлежащим образом аппроксимированы системой кусочно-постоянных функций, использование элементов высоких порядков позволяет получать более точные результаты; - использование сложных элементов значительно повышает точность расчетов, например, применение квадратичных аппроксимирующих функций, приводит примерно к такой же точности, что и применение конечно-разностных методов третьего порядка. Интерполяционный полином для температуры на элементе, выраженный через глобальные координаты и узловые значения, в общем случае имеет вид: При построении функции формы для четырехугольного элемента выбирается естественная система координат (,, л), в общем случае она может быть криволинейной (рис. 2.16). Естественная система координат для многомерных элементов обладает определенным преимуществом, поскольку позволяет деформировать границы этих элементов, не нарушая требования непрерывности. «Квадратичная» функция формы для двумерного лагранжевого четырехугольного элемента (рис. 2.1) может быть записана в виде [40]
Природа естественной системы координат будет, возможно, яснее, если формулу (2.5) переписать так: - угловые узлы: - узлы в серединах сторон: Чтобы представить себе, как выглядят эти функции формы, следует полагать постоянными значения , или л,; тогда функция формы принимает одну из соответствующих одномерных конфигураций. Полное графическое представление функций формы в угловых узлах, узлах в середине стороны и во внутреннем узле изображено на рис. 2.2. Разбиение расчетной области на подобласти представляет собой первый шаг на пути к решению задачи, и именно этот шаг не имеет теоретического обоснования. Плохое или несовершенное разбиение будет приводить к ошибочным результатам, если даже остальные этапы метода осуществляются с достаточной точностью. При вычислениях методом конечных элементов, с одной стороны, элементы должны быть достаточно малыми, чтобы получались приемлемые результаты, с другой стороны применение достаточно крупных элементов сокращает вычислительную работу. Процесс дискретизации может быть разделен на два этапа: разбиение тела на элементы и нумерация элементов и узлов. При разбиении любой двумерной области на элементы сначала тело делится на четырехугольные и (или) треугольные подобласти или зоны, которые затем подразделяются на более мелкие элементы. Границы между подобластями должны проходить там, где изменяются геометрия, объемные тепловыделения, свойства материалов или граничные условия. Возможность варьировать размерами элементов без изменения алгоритма - важное достоинство МКЭ. Подготовка исходных данных для задач с большим числом элементов весьма трудоемка. Неверно составленные исходные данные для элементов - главный источник ошибок при использовании программ, основанных на МКЭ. Поэтому для ускорения этого этапа работы требуется автоматическое разбиение расчетной области на элементы. В программном модуле расчета полей температур автором диссертационной работы разработана процедура [41], которая при некоторой заданной информации, такой, как положение граничных узлов, тип элемента, плотность элементов, вырабатывает исходные данные для элементов, описанных в пп. 2.2.2. Эта процедура может моделировать двумерные области, составленные из четырехугольников и треугольников, границы которых могут быть описаны кривыми второго порядка. В процедуре осуществляется нумерация узлов и вычисление координат этих узлов. Выполняется такая процедура независимо, так что результат ее работы может быть проверен до непосредственного решения системы уравнений.
Тестирование программного модуля расчета угловых коэффициентов в системах черных тел
В этом разделе приводится тестирование расчетной программы для определения угловых коэффициентов для системы черных тел сложной геометрии, разработанной автором диссертации на основе изложенной методики в пп. 2.4.1 - 2.4.5. В программе по методу Монте-Карло не исключена возможность наличия систематических ошибок из-за таких факторов, как несовершенные случайные числа. Расчеты угловых коэффициентов в геометрически сложных системах тел могут приводить к относительным ошибкам до 2-4% [64].
Встретившиеся в результате тестирования величины вероятной ошибки хорошо согласуются с зависимостью (2.93). Для двух параллельных круговых цилиндров 1 и 2, одинакового диаметра d и бесконечной протяженности, с расстоянием между центрами s, угловой коэффициент излучения фіг определяется по соотношению [56]: Для двух параллельных круговых цилиндров 1 и 2 с диаметрами di и d2 соответственно и бесконечной протяженности, с расстоянием между центрами S угловой коэффициент излучения ф12 определяется по соотношению [56]: На рис. 3.6 графически представлены аналитическое решение и решение методом Монте-Карло (при количестве элементарных опытов NHCn. = 180000) по определению углового коэффициента фіг при изменении параметра Sj оті до 6 и d,/d2 = 0,5 и 0,2. На рис. 3.8 графически представлено сопоставление аналитического решения и решения, полученного с применением метода Монте-Карло (при количестве элементарных опытов N„cn. = 500000) по определению углового коэффициента фі2 для двух кругов при изменении параметров: Н от 0,1 до 10 и R=0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 4,0; 8,0. Для кольца 1 и круга 2, находящихся в параллельных плоскостях с центрами на общей нормали (рис. 3.7 б), угловой коэффициент фі2 определяется по соотношению Для двух коаксиальных цилиндров 1 и 2 одинаковой высоты h (рис.3.10) угловые коэффициенты определяются по соотношениям [56]: Для верификации разработанного программного комплекса использовались данные по сухому разогреву имитатора ампулы с имитатором пучка твэлов, полученные на экспериментальной установке (ЭУ) «Овал» [85, 86], сооруженной в НИТИ. Общий вид сечения модели с расположением температурных датчиков представлен нарис. 3.12.
Расчетный анализ температурного состояния твэлов и корпуса контейнера в период выдержки МБК с ОЯТ в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора
В этом разделе содержатся результаты расчетных анализов температурного состояния твэлов, конструкционных элементов и корпуса контейнера в период с момента герметизации контейнера и до начала вакуумного осушения. Весь этот промежуток времени герметично закрытый контейнер с ОЯТ пребывает в транспортном коридоре и тепло от чехла, загруженного отработавшим топливом, передается корпусу контейнера посредством конвекции и тепловой радиации.
Основными целями проведения исследований были: расчетный анализ прогрева корпуса контейнера в период его пребывания в транспортном коридоре, оценка возможной неравномерности распределения температур по периметру боковой поверхности корпуса МБК, и выявление закономерностей прогрева массива ампул с ОЯТ, установленного в контейнер, в зависимости от различной последовательности размещения ампул в чехол МБК. Анализ температурных режимов твэлов и корпуса МБК проводился для наиболее термонапряженного сечения по модели «плоского среза» (см рис. 4.28). При этом все конструкционные элементы и топливо рассчитывались в одномерном осесимметричном приближении, а корпус контейнера в плоской двумерной геометрии. Разбиение внутренней боковой поверхности контейнера на шесть участков, имеющих осредненные значения температур поверхностей и разрешающие угловые коэффициенты, позволило учесть неравномерность лучистого теплового потока от неоднородно прогретого массива ампул с ОЯТ, устанавливаемого в МБК, и таким образом оценить возможный перепад температур по периметру боковой стенки корпуса контейнера. Для численного моделирования периода прогрева контейнера с момента герметизации и до начала вакуумного осушения использовались исходные данные по загрузке, подробно изложенные в разделе 4.1.1 настоящей диссертационной работы и следующие исходные параметры: - начальная температура корпуса МБК +20 С; - период выдержки контейнера в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора 24 часа; - температура окружающего воздуха, соответствующая температуре транспортного коридора +20 С; - физические свойства основных конструкционных материалов корпуса МБК, соответствующие справочными данными [87] представлены в табл. 4.6; - тепловыделения для ОЯТ 10-летней выдержки, в соответствии с данным КБСМ и однородные по высоте твэла. На рис. 4.29 представлены результаты расчетов температурного состояния корпуса МБК и топлива для УКХ-104, загруженного ОЯТ РБМК-1000 10-летней выдержки, на момент окончания периода пребывания в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора для двух вариантов схем последовательного размещения ампул в чехле МБК: 1) в соответствии со схемой ЦКБМ (см. рис. 1.9); 2) в соответствии со схемой загрузки от периферии к центру ( см. рис. 4.1). Эти технологические схемы были выбраны для сравнения по двум причинам: во-первых, одна из них отвечает проекту; во-вторых, при сравнении температурного состояния топлива оказалось, что на момент окончания загрузки в некоторых ампулах температуры твэлов достигают практически одинакового максимального значения температуры +127 С, отличается лишь характер пространственного распределения температур топлива по сечению чехла.
Обсудим подробнее полученные результаты. Основная часть тепла (-75 %) от загруженного чехла с ОЯТ передается корпусу контейнера посредством тепловой радиации, при этом ампулы, находящиеся в гексагональных рядах, ближайших к корпусу контейнера, передают большее количество тепла. За период выдержки контейнера с ОЯТ в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора происходит перераспределение температурных полей в массиве ампул с ОЯТ, и к окончанию этого промежутка времени, прогрев этого массива в чехле носит выраженный радиальный характер, т.е. в каждом гексагональном ряду 80-90 % ампул с ОЯТ имеют одинаковое температурное состояние. В случае загрузки ампул в чехол МБК в соответствии со схемой ЦКБМ, неоднородность температурного состояния загружаемого в контейнер массива ампул с ОЯТ приводит к неравномерному прогреву корпуса МБК по периметру боковой поверхности, при этом максимальный перепад температур составляет 6 С. Необходимо также отметить, что характер прогрева массива ампул с ОЯТ РБМК-1000 к окончанию выдержки в помещении транспортного коридора существенно не зависит от рассматриваемых способов загрузки: из всех загруженных ампул только 6% имеют отличие по температурному состоянию, при этом максимальное отличие температур для некоторых топливных стержней, находящихся в идентичных позициях, составляет около 3 С.
