3. Анализ отдельных исходных событий запроектных аварий.

4.4.1. Разрыв касательного гэка диаметром 150 мм.

При полном разрыве канала и истечении воды полным се­чением коэффициент гидросопротивления канала составит ~ 2,4. Время снижения уровня в бассейне между различными горизон­тальными сечениями и суммарное время опорожнения бассейна до нижней образующей ГЭКа-1 представлены в таблице 24.

Поскольку нижняя образующая ГЭКа расположена практиче­ски на той же высотной отметке, что и нижняя граница активной зоны, то после вытекания воды из бассейна до нижней образую­щей ГЭКа зона оголится на полную высоту. В воде останутся лишь нижние концы твэлов (без сердечников).

Энерговыделение при оголении (через 8 ÷ 11 минут после АЗ) составит 1,5 ÷ 1,6% начального, т.е. максимальная плотность теплового потока будет равна 6,4 ÷ 6,8 кВт/м²., а средняя по длине напряженного твэла - 5 ÷ 5,3 кВт/мг.

Плавление или разгерметизация твэлов будет предотвра­щаться посредством автоматически включаемой системы душирования зоны и предотвращения оголения активной зоны за счет внешней подпорной емкости.

В случае отказа системы душирования и разрушения подпорной емкости охлаждение твэлов будет происходить лишь за счет теплоотдачи к погруженным нижним концам и излучения (парообразование в этом случае будет весьма незначительным, так как в воду опущены лишь короткие концы твэлов без топлива). Из рис. 53 видно, что данная ситуация приведет к плавлению твэлов, так как при оголении более 45 см и плотности теплового потока более 5 кВт/м² температура твэлов близка к температуре плавления алюминия (660º С). Поскольку стекающая при плавлении верхних концов масса будет закупоривать зазоры и препятствовать выходу пара, то, по-видимому, расплавятся не только верхние концы, но практически твэлы по всей длине. Расплавятся не только напряженные, а все твэлы, так как, для исключения плавления, нужно, чтобы плотность теплового потока была бы в 2÷2,5 раза меньше вышеука­занной.

На расплавление всей массы твэлов потребуется время ~ 6 минут, которое определяется по формуле:

где r_пл = 385 кДж/кг - теплота плавления;

M = 80 кг - масса твэлов;

Q = 90 кВт - энерговыделение (1,5% от 6 МВт).

Таблица 24.	Время снижения уровня в бассейне при разрыве нижнего касательного ГЭКа	Время снижения уровня	мин	-	0,3	8,2	3	11,5
			с	-	16	492	182	690
		Площадь горизонталь-ного сечения участка, м2		-	7,0	7,0	6,0	Суммарное время
		Расход истечения, м3/с		0,131	0,128	0,0388	0
		Высота стол-ба воды над выходом, м		6,74	6,44	0,59	0
		Высотная отметка, м		+7,4	+7,1	+1,25	+0,66
		Горизонтальное сечение		Нормальный уровень	Уровень срабатывания АЗ	Верх активной зоны	Нижняя образующая ГЭКа

Стекающий вниз расплав, попадая в воду, будет вызывать бурное парообразование, которое способствует дроблению погру­зившейся расплавленной массы на небольшие фрагменты. Эти фраг­менты, окруженные паровой пленкой, обладают сравнительно боль­шой поверхностью теплоотдачи, что приведет к их быстрому охлаж­дению. В результате расплавленная масса стечет в воду, опустит­ся на нижнюю решетку и затвердеет примерно через 5 минут после расплавления. Таким образом, материал твэлов пробудет в расплав­ленном состоянии ~ 11 минут.

Радиационные последствия рассматриваемой аварии изложены в разделе 4.4.1.1.

Разрыв верхнего касательного канала (ГЭКа-4) приведет к оголению части зоны высотой лишь 21 см. Это не вызовет плавления или разгерметизации твэлов, так как температура их оголенных частей не превысит 100 ÷120 °С.