11
Мощность насосов определяется величиной минимально-необходимого
расхода охлаждающей воды, требуемого для поддержания ТВС в активной зоне
реактора, или в бассейне выдержки ОТВС, в погруженном (затопленном)
состоянии.
Оценка мощности остаточных тепловыделений для энергоблока № 1 АЭС
Фукусима-I тепловой мощностью около 1400 МВт по не очень консервативной
методике ASME – Американского общества инженер-механиков для реактора,
длительно работавшего на номинальной мощности дает примерно такие данные:
- через один час после останова – 1.6 % Nн (22.4 МВт)
- через три часа после останова – 1.1 % Nн (15.4 МВт)
- через двенадцать часов после останова – 0.8 % Nн (11.2 МВт)
- через одни сутки после останова – 0.7 % Nн (9.8 МВт)
- через трое суток после останова – 0.55 % Nн (7.7 МВт)
- через неделю после останова – 0.35 % Nн (4.9 МВт)
- через две недели после останова – 0.3 % Nн (4.2 МВт)
Для преобразования одного килограмма кипящей в реакторе воды в один
килограмм сухого насыщенного пара, т.е. для испарения 1-го килограмма воды
требуется более 2000 кДж тепловой энергии (это значение удельной теплоты
парообразования для низких параметров пара). Если это испарение происходит
в течение одной секунды, то для этого требуется тепловая мощность в 2000
кДж/с или 2000 кВт, или, что то же самое, – 2 МВт. Приведенный пример
позволяет говорить о том, что на энергоблоке № 1 АЭС Фукусима-I через 1 час
после останова в активной зоне реактора каждую секунду испарялось:
22.4 МВт / 2 МВт = 11.4 кг воды.
Для поддержания уровня воды в активной зоне реактора на одной и той же
высотной отметке требовалось подавать в активную зону такое же количество
охлаждающей воды для компенсации той, что испарилась. Массовый расход в
11.4 кг/с соответствует 41 тонне в час. Именно такой расход должен был быть
обеспечен насосом для подпитки реактора, чтобы не допустить снижения
уровня теплоносителя в корпусе реактора и его активной зоне. В противном
случае снижение уровня в активной зоне и оголение греющей поверхности
твэлов приводит к явлению, называемому «кризис теплоотдачи», когда из-за
слишком низкой теплопроводности пара поток тепла от твэлов к пару падает в
десятки раз. При этом происходит накопление энергии внутри таблеток
ядерного топлива и быстрый рост температуры вплоть до достижения
температуры плавления, т.е. до термического разрушения активной зоны
реактора.
Сегодня, через 10 суток после останова энергоблока, судя по приведенным
выше данным, необходимо ежесекундно подавать в активную зону реактора
1-го энергоблока примерно 2 кг воды, или около 7.2 тонн воды в час.
Для реакторов энергоблоков № 2 и № 3 АЭС Фукусима-I, имеющих
тепловую мощность почти вдвое выше, чем на блоке № 1, для оценки мощности
остаточных тепловыделений и необходимого расхода охлаждающей воды в
реактор – достаточно увеличить вдвое данные, полученные для 1-го энерго-
блока.