Для повышения эффективности работы экспертов группы опенки и прогнозирования технологического состояния оборудования энергоблоков АЭС Информационно-аналитического центра (ИАЦ) Ростехнадзора в режиме чрезвычайной ситуации, в соответствии с Положением об ИАЦ Ростехнадзора. необходимо использование средств, позволяющих оценить текущее состояние АЭС в случае тяжелой аварии, дать прогноз ее дальнейшего развития. рассчитать распределение радионуклидов по помещениям АЭС. а также дать прогноз выхода радионуклидов в окружающую среду при известных характеристиках неплотности герметичного объема (ГО).

(' целью своевременной оценки и прогнознро-вания технологического состояния оборудования АЭС в условиях режима чрезвычайной ситуации необходимо обеспечить высокую скорость расчета и приемлемую точность. Ввиду того, что использование полномасштабных программных средств (ПС) не представляется возможным из-за характерных времен расчета, был выбран подход, основывающийся на использовании предварительно полученных результатов расчетов аварийных режимов. С этой целью специалистами ФБУ «НТЦ ЯРБ» было разработано ПС «Памир», которое приставляет собой средство подготовки, обработки и многомерной интерполяции результатов расчетов тяжелых аварий, предварительно полу ченных при помощи I !С «ASTEC» 111 для АЭС с реакторными установками типа ВВЭР Метод интерполяции, примененный в ПС «Памир», был

разработан, верифицирован и используется уже на протяжении 30-ти лет для интерполяции библиотек нейтронно-физических сечений в рамках ПС «РАДУГА-ЭУ» [2].

Использование данного подхода предполагает формирование библиотеки распределения продуктов деления (ПД) но помещениям ГО на основании результатов расчетов перечня аварийных сценариев и последующее использование полученной библиотеки в ПС «Памир» для оперативного расчета распределения радиону клндов по помещениям ГО в случае аварии (или при проведении протнвоава-рнйиой тренировки).

Предложенный подход обладает рядом преимуществ, поскольку не накладывает значительных ограничений на вычислительные мощности и на детализацию расчетной схемы, позволяя оперативно получать оценку распределения радионуклидов по помещениям, так как библиотека распределения радионуклидов по помещениям в условиях тяжелых аварий формируется предварительно.

Методику, разработанну ю на основе данного подхода, можно условно разделить на два этапа: предварительный этап (проведение необходимых предварительных расчетов и создание библиотек распределения радионуклидов по помещениям) и основной этап (использование полученных библиотек во время протнвоаварнйной тренировки или в слу чае возможной аварии на АЭС). На рис. I показана принципиальная схема методики экспресс-расчета распределения ПД по помещениям ГО

С целью создания библиотеки изотопного состава активной зоны проводятся расчеты нуклидного состава активной зоны при помощи ПС «САПФИР-95» |3| параллельно с подготовкой библиотек нейтронно-физических сечений для моделей активных зон реакторных установок ВВЭР

HI

Дтя создания библиотеки распределения радионуклидов по помещениям ГО были проведены расчеты тяжелых аварии с выходом активности в помещения ГО. которые предполагают 3 основных типа отказов:

•    обесточивание энергоблока;

•    течи из первого кончу ра в помещения ГО;

•    течи из первого конту ра во второй конту р

Расчеты тяжелых аварий с плавлением топлива.

исходные события для которых определяются путем комбинации вышоотмеченных отказов, осуществляются по ПС «ASTEC» |1|. Описание механизмов переноса массы вышедших за пределы конту ра циркуляции ПД и механизма высаждсния аэрозолей ПД на поверхность представлены в |5, 6, 7|. По результатам расчетов на предварительном этапе формируется библиотека распределения радионуклидов по помещениям АЭС' с ВВЭР в условиях тяжелых аварий.

В рамках основного этапа методики выполняется трехмерный нейтронно-физический расчет активной зоны с целью уточнения сс изотопного состава на момент аварии. Данный расчет может быть выполнен по моделям активных зон на базе ПС «ДЕСНА» |4|.

Парамсльно с этим необходимо проведение расчета аварийного энергоблока до момента начала деградации активной зоны при помощи моделей для экспрссс-оцснкн состояния технологического оборудования |Х| Расчет по у казанным моделям позволяет оценить время до начата деградации активной ■зоны и параметры аварийного энергоблока. На основании полученных результатов определяется сценарий развития аварии, и при помощи НС «Памир» проводится расчет распределения радионуклидов по обору дованию и помещениям АЭС. а также определяются времена наступления характерных для данной тяжелой аварии событий, таких как. начало разру шения оболочек тиэлов. образование расплава, разрушение корпу са реактора и т. д.

Также в ходе основного этапа проводится расчет выхода радионуклидов за пределы АЭС. Дчя проведения расчетов необходимы данные по распределению радионуклидов в помещениях АЭС. тсплогндраатнчсскне параметры в у казанных поме

щениях (такие как давление и температу ра). а также детерминистически определяемые параметры течи из ГО (диаметр, место расположения, время образования и т. д.) Параметры под защитной оболочкой и параметры течи определяются на предыдущем этапе по моделям для экспресс-оценки Расчет выхода ПД выполняйся по ПС «ТРР» |9|

В ходе создания комплекса программ «Памир» также был разработан модуль для упаковки и обработки данных, который позволяет преобразовать результаты предварительных расчетов по ПС «ASTEC» в удобный для дальнейшего использования вид На рис. 2 показан порядок формирования библиотеки результатов расчетов Она coctoitt из набора файлов прямого досту па, записью н которых является зависимость массы определенного ПД по всем независимым переменным, таким как диаметр течи из первого контура в ГО. из первого контура во второй и время с момента срабатывания аварийной защшы до momchiа образования течи.

Метод интерполяции, примененный в данной работе, состоит из следу ющих этапов:

•    поиск диапазона интерполяции многомерного массива;

•    вычисление приращения по абсциссам;

•    вычисление интерполяционных коэффициентов;

•    Процесс вычисления искомой величины

Номенклатура нуклидов, использующихся

в разработанной модели, включает в себя более 73() радионуклидов. При этом в рамках применения ПС «Памир» отсутствуют принциппачьные различия в расчете распределения ПД разной степени летучести.

Результатом использования комплекса ПС «Памир» является временная зависимость распределения массы выбранных ПД в заданном помещении.

Верификация методики проводилась путем сравнения расчетов по ПС «ASTEC» с результатами экспресс-расчета по комплексу ПС «Памир» На примере аварии с течью теплоносителя первого контура эквивалентным диаметром 350 мм в условиях полного обесточивания энергоблока производился сравнительный анатиз характерных времен достижения максиму мов, а также их величин. Величина течи для сравнения выбрана исходя из тою. что авария с течью первого контура эквивалентным диаметром 350 мм с одновременным наложением полного обесточивания энергоблока не входит в перечень аварии, на основе которого была сформирована библиотека распределения радиону клидов по помещениям ГО

Локальный максимум активности на промежутке от 5 ООО с до 6 (КМ) с вызван разрушением опорной плиты, попаданием расплава активной зоны в нижнюю камеру реактора, образованием большого количества пара и его взаимодействием с элементами активной зоны

Наблюдаемое систематическое отклонение значения массы радионуклидов по ПС «Памир» объясняется недостаточной густотой шага сетки независимых переменных, который был применен для верификации ПС «Памир».

Погрешности определения характерных времен достижения максиме мов концентраций ПД. а также их величин представлены в таблице.

11одученные результаты сопоставления расчетов распределения радионе к лидов по помещениям по ПС «Памир» с прямым моделированием по ПС «ASTEC» говорят о возможности применения

данной методики в качестве методики экспресс-опенки распределения радионуклидов по помещениям ГО с приемлемой точностью.

Заключение

Модели экспрссс-оиенки. созданные на базе ПС «Памир», позволяют дать прогноз распределения радионуклидов по помещениям АЭС', а также выхода радионуклидов в окружающую среду при известных характеристиках неплотности ГО с учетом актуатьной номенклатуры ПД на момент начала аварии.

Разработанная методика экспресс-оценки распределения продуктов деления по помещениям ГО в случае тяжелой аварии продемонстрировала свою работоспособность и применяется в ИАЦ Ростехнадзора при протнвоаварнйных тренировках.

Hoi решносш, полученные в pesy.ibiaie верификации