Analýzy těžkých havárií jaderných elektráren
STRUČNĚ O PROJEKTU
Název projektu
Zpřesnění predikce a detekce radiačních následků těžkých havárií jaderných elektráren s cílem minimalizace jejich rizik
Bezpečnostní hrozba
průmyslové havárie a selhání technologií
Příjemci
Centrum výzkumu Řež s.r.o.
ČVUT v Praze – Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
Doba realizace
1. 1. 2017 – 30. 6. 2020
Cílem projektu bylo prohloubit a zpřesnit analýzy a predikci průběhů těžkých havárií jaderných elektráren a zajistit účinnou detekci radiačních následků a tím přispět k identifikaci hrozeb jaderných elektráren jakožto kritické infrastruktury. Projekt byl zaměřen na potřeby Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB) a dalších orgánů státní správy v oblasti predikce průběhu a následků těžkých havárií jaderných elektráren.
Projekt navazoval na předchozí projekt s názvem „Prevence, připravenost a zmírnění následků těžkých havárií českých jaderných elektráren v souvislosti s novými poznatky zátěžových testů po havárii ve Fukušimě“.
Projekt byl podpořen dotací ve výši 27 452 000,- Kč.
PODROBNĚ O PROJEKTU
autor: Ing. Miroslav Hrehor, Centrum výzkumu Řež s.r.o.
Projekt „Zpřesnění predikce a detekce radiačních následků těžkých havárií jaderných elektráren s cílem minimalizace jejich rizik“ byl realizován v rámci Programu bezpečnostního výzkumu České republiky v letech 2015 – 2022. Vlastní řešení projektu probíhalo v letech 2017 až 2020.
Projekt byl zaměřen na analýzy časového průběhu a radiačních následků těžkých havárií na jaderných elektrárnách VVER 1000 (JE Temelín) a VVER 440 (JE Dukovany). Jeho cílem byl vývoj a zdokonalení výpočtových modelů obou typů elektráren s cílem prohloubit znalosti o průběhu těchto havárií a jejích radiačních následcích a tím přispět k zlepšení připravenosti k omezení následků takových havárií.
Modely obou typů elektráren byly vytvořeny v kódu MELCOR (verze 1.8.6, 2.1,2.2).
Schopnost kódu MELCOR a řešitelského týmu správně simulovat průběhy těžkých havárií byla ověřena na vybraných experimentech realizovaných v rámci projektu PHEBUS – FP (IRSN, Francie) a projektu OECD/NEA „THAI - Thermal-hydraulics, Hydrogen, Aerosols and Iodine Project“. Validační zprávy byly předmětem posouzení speciální komise pro analýzy nadprojektových havárií Státního ústavu pro jadernou bezpečnost (SÚJB) a s následným udělením certifikátu SÚJB.
Projekt pak pokračoval provedením výpočtových simulací vybraných havarijních scénářů vedoucích k tavení aktivní zóny reaktorů, jmenovitě:
- úplná ztráta napájení vlastní spotřeby – SBO (Station Blackout),
- ztráta systému napájení parogenerátorů s následnou ztrátou napájení vlastní spotřeby,
- velká LOCA (Loss of Coolant Accident) + SBO (LOCA + SBO),
- střední LOCA na spojovacím potrubí kompenzátoru objemu + SBO (střední LOCA + SBO),
- malá LOCA (Ø100 mm) + SBO.
Analýza degradačních procesů aktivních zón během havarijních scénářů poskytla průběhy teplot, tlaků, časového vývoje plynů (vodíku) a zejména odhad hmotnosti a dynamiky uvolňování štěpných produktů do kontejnmentu (tzv. zdrojových členů).
Určení zdrojových členů umožnilo vytvoření výpočtového modelu jaderné elektrárny VVER 1000 (Temelín) v kódu SCALE (modul MONACO v rámci výpočetní sekvence MAVRIC) pro výpočty radiační situace v obslužných technologických prostorech jaderných elektráren (bloková dozorna, nouzová dozorna apod.). Tento model byl použit k provedení výpočtů distribucí dávek v prostorách a blízkém okolí hlavního výrobního bloku, které jsou důležité z hlediska obsluhy v situacích těžkých havárií.
Vytvořené výpočtové modely VVER 1000, VVER 440 a získané výsledky budou využity pro účely posuzování návrhů a zdůvodnění technických a organizačních opatření pro zmírnění radiačních následků těžkých havárií, jako např. dodatečné úpravy technologie (např. pasivní autokatalytické vodíkové rekombinátory (PAR), havarijní filtrovaný ventilační systém kontejnmentu (FCVS), spalovače vodíku, udržení koria v tlakové nádobě reaktoru aj.), ale i pro optimalizaci programů řízení havárií (EOP - Emergency Operating Procedures a SAMG – Severe Accident Management Guidelines), přípravu a posuzování vnitřních a vnějších havarijních plánů apod., zejména v rámci schvalovacích řízení SÚJB.
Projekt naplnil svými výsledky cíle programu bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra tím, že přispěl k identifikaci, prevenci a ochraně proti potenciálním hrozbám ohrožujícím bezpečnost kritických infrastruktur (jaderných elektráren) a posílil tak bezpečnost státu a občanů.
Obr. 1 Pohled na laboratoř „Studený kelímek“ pro studium fyzikálně-chemických vlastností taveniny, které představují vstupní parametry do výpočetního kódu MELCOR
Obr. 2 Studený kelímek
Obr.3 Indukční vytápění studeného kelímku