Кроме рассмотренных выше факторов, (расположение повреждений оболочек твэлов, количество топлива, расплавившегося к моменту разрыва оболочки), существуют и другие, также определяющие развитие аварийного процесса.
Топливо в потоке теплоносителя
Эксперименты, проведенные на реакторе TREAT [18], показывают, что, если расплавленное топливо попадает в канал, по которому движется натрий, происходит дробление топливной массы и перенос ее от поврежденного участка твэла потоком теплоносителя. Однако согласно другим исследованиям [19] топливо при попадании в поток натрия может быстро затвердеть и закупорить проходное сечение канала Отсутствие определенности объясняется трудностями моделирования реальных аварийных процессов. Разработаны математические программы PLUTO и EPIC для расчета основных параметров. Очевидно, возможности для переноса топлива потоком натрия больше в том случае, если твэлы в тепловыделяющей сборке дистанционируются спиральной проволокой, а не решетками. Проволочная навивка на твэлах не создает препятствия на пути движущегося натрия, а вызванное ею закручивание потока способствует размыванию образовавшихся пробок. Тем не менее нельзя полностью исключать участие дистанционирующей проволоки в закупоривании проходного сечения ТВС осколками топливной массы.
Возможность длительного отвода тепла
Когда аварийный процесс заканчивается, т. е. прекращается цепная реакция деления, необходимо обеспечить отвод остаточного тепловыделения разрушенной активной зоны в течение длительного времени. Следует иметь в виду, что поведение твэлов в различных тепловыделяющих сборках неодинаково и зависит от многих факторов. Как было показано на рис. 10.9 и 10.10, соотношение мощности твэла и расхода теплоносителя в ячейке меняется в широких пределах внутри ТВС. Особенно сильно этот эффект проявляется в переходных режимах, связанных с повышением мощности активной зоны. Расчеты, проведенные по уточненной методике [23], показывают, что во время аварии с повышением мощности разрывы оболочек твэлов происходят на различных участках и в разное время. Следовательно, можно предположить, что даже в случае частичного закупоривания свободного сечения ТВС при первых разрывах оболочек твэлов проходное сечение каналов теплоносителя в неповрежденной части сборки будет достаточно большим, и это позволит осуществлять отвод тепла в течение длительного времени [24].
Рисунок 15.8 иллюстрирует развитие аварийного процесса внутри тепловыделяющей сборки.
Рис. 15. 8. Вероятная картина аварийного процесса внутри тепловыделяющей сборки (см левую часть диаграммы на рис. 15.7)
Состояние оболочки твэла. соседних твэлов и тепловыделяющей сборки показано для четырех моментов, взятых во временной последовательности. Хотя в расчете аварийного процесса не учитывались некоторые детали, тем не менее данная последовательность может служить основой при проведении анализа аварийных ситуаций с повышением мощности активной зоны. Разрыв оболочки твэла приводит к выбросу расплавленного топлива через образовавшееся отверстие; при этом топливо может дробиться и взаимодействовать с соседними твэлами. На рисунке показаны одновременно происходящие процессы вымывания топлива потоком натрия и частичного закупоривания каналов для прохода теплоносителя (на четвертом рисунке показана пробка из топлива, образовавшаяся в верхней центральной части сборки, в то время как периферийные твэлы остались неповрежденными).
Различия в поведении твэлов внутри ТВС
Как было сказано выше, временной и пространственный разброс повреждений твэлов определяется различиями в теплогидравлических параметрах ТВС, что учитывалось при составлении многоканальных расчетных моделей активной зоны. Однако в пределах тепловыделяющей сборки также могут наблюдаться расхождения в поведении твэлов, вызванные статистическими факторами. К ним относятся, например, неравномерность толщины зазора между топливом и оболочкой твэла, наличие дефектов в материале оболочки, местные возмущения потока и т. д. В результате действия этих факторов уменьшается вероятность одновременного разрушения большого количества твэлов и концентрации осколков топлива в теплоносителе, что облегчает задачу отвода остаточного тепловыделения.
