Индукционная плавка кориума

АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА КОРИУМА
1.1 Последствия тяжелой аварии в активной зоне реактора
1.2 Физические исследования кориума с использованием индукционных печей
2. МОДЕЛЬ 2D геометрии системы индуктор-расплав в Comsol Multiphysics

Выпускная квалификационная работа посвящана анализу различных способов плавки имитатора кориума с применением нетрадиционной и инновационной электротехнологии к которой относится индукционная плавка в холодном тигле (ИПХТ).
В первой главе выпускной квалификационной работы представлены общие подходы в вопросах электротехнологии ИПХТ применительно к оксидным и металлическим материалам; кратко представлены альтернативные способы плавки кориума; приведены достоинства и недостатки способа ИПХТ.
В подразделе 1.1 первой главы выпускной квалификационной работы представлено описание последствий тяжелой аварии в активной зоне ядерного реактора. Приводится описание и способы возникновения кориума. Приводятся основные физико-химические свойства кориума и выбранного имитатора кориума.
В подразделе 1.2 первой главы выпускной квалификационной работы представлены физические исследования кориума с использованием ИПХТ. Приводятся примеры проектов, в которых исследуется кориум и его имитаторы с описанием электротехнологических установок.
Во второй главе выпускной квалификационной работы кратко представлено описание построение модели 2d геометрии системы «индуктор-расплав» в ПК Comsol Multiphysics.


1.1 Последствия тяжелой аварии в активной зоне реактора
Кориум представляет из себя многокомпонентное вещество плавленого реактора.
В рамках выпускной квалификационной работы поставлена задача осуществить численное моделирование плавки имитатора кориума. Имитатор в нашем случае включает в себя совокупность слоев различных веществ, приближенно отвечающих тем же условиям, что и реальный кориум в конкретной ситуации при аварии.
На рисунке 4 показана схема элементов, которые могут учувствовать в формировании кориума при реальном расплавлении ядерного реактора [3].

Рисунок 4 – Ядерный реактор Три-Майл-Айленд после неполного плавления активной зоны: 1 – вход 1-го контура А; 2 – вход 2-го контура В;
3 – каверна; 4 – верхний слой частично сплавленных фрагментов ТВС;
5 – корка металл-топливо; 6 – расплавленный материал; 7 – нижний слой фрагментов окислившегося урана и циркония; 8 – вероятный объём урана, который стёк вниз; 9 – повреждение гильзы внутриреакторного контроля;
10 – проплавленное отверстие в выгородке активной зоны; 11 – слой расплавленных конструкционных материалов на обводном участке внутрикорпусных устройств; 12 – повреждения плиты блока защитных труб
Согласно рисунка 4 помимо входа первого и второго контуров охлаждения реактора кориум может включать в себя следующие элементы:
- Каверна 3, которая является полостью неправильной округлой формы;
- Верхний слой разрушенных топливных стержней 4;
- Коробка 5, сформированная вокруг центра активной зоны;
- Наибольший объем затвердевшего кориума 6;
- Нижний слой разрушенных топливных стержней 7;
- Объем расплава кориума 8 стекшего вниз в основание реактора;
- Обломки гильз внутриреакторного контроля 9;
- Отверстие 10 в выгородке активной зоны;
- Затвердевший расплав 11 в полостях выгородки;
- Плита 12 блока защитных труб.
Все вышеперечисленные элементы влияют на формирование состава кориума. Так, например, в свою очередь количество и тип изотопов продуктов распада влияет на температуру кориума, а также химическая реакция горячих металлов с кислородом или паром являются существенным источником тепла.
При аварии на АЭС Три Майл Айленд произошло медленное неполное плавление активной зоны реактора, в результате чего 19 тонн материала зоны было расплавлено и перемещено природными силами в основание реактора за 2 минуты. Ванна расплава сформировалась уже на дне реактора, но не прожгла днище корпуса. Кристаллизованный слой кориума имел толщину от 5 до 45 см [3].
Из ванны расплава ядерного реактора были извлечены образцы кориума для проведения аналитического исследования. В ходе работы были найдены две разных по химическому составу субстанции кориума. Первая была обнаружена среди топливных сборок, а вторая – внизу активной зоны реактора. Образцы кориума обладали светло-серым цветом с небольшими проблесками желтого [4].

Дипломная работа содержит __ страниц, __ рисунков, __ таблиц, __ использованных источников.
Ключевые слова: КОРИУМ, ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА, ПЛАВКА ОКСИДОВ, РЕАКТОР, АВАРИЯ АЭС.
Целью дипломной работы является:
- анализ вещественного состава и условий возникновения кориума;
- описание основных физико-химических свойств кориума;
- описание электротехнологического способа плавления материалов с помощью индукционных печей с холодным тиглем.
- описание физических исследований кориума с использованием индукционных печей;
- описание модели 2d геометрии системы «индуктор-расплав» в ПК comsol multiphysics.