Режим работы в бассейне  выдержки Билибинской атомной электростанции при реализации различных неблагоприятных сценариев

Р.В. Клюев; В.Б. Заалишвили; И.Д. Музаев; А.А. Гаврилова

doi:10.46698/VNC.2025.80.31.016

Р.В. Клюев Московский политехнический университет, Россия, 107023, г. Москва, ул. Б. Семёновская, 38
В.Б. Заалишвили Геофизический институт Владикавказского научного центра РАН, Россия, 362002, г. Владикавказ, ул. Маркова, 93а
И.Д. Музаев Геофизический институт Владикавказского научного центра РАН, Россия, 362002, г. Владикавказ, ул. Маркова, 93а
А.А. Гаврилова Московский политехнический университет, Россия, 107023, г. Москва, ул. Б. Семёновская, 38

DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2025.80.31.016

Ключевые слова: Билибинская атомная станция, бассейн выдержки, отработанное ядерное топливо, тепловыделяющие сборки, начально-краевая задача, трехкратные тригонометрические ряды Фурье

Резюме

Актуальность работы. На сегодняшний день только малая часть накопленного топлива (~5%) и часть ежегодно образующегося отработанного ядерного топлива на атомной электростанции отправляется на специализированный завод для регенерации. В связи, с чем и возникла потребность в хранилищах с большой емкостью, которые смогут вмещать в себя все необходимые отходы при обеспечении высоких стандартов безопасности. Одним из основных способов увеличения места для захоронения является переход на схему более уплотненного хранения тепловыделяющих сборок (ТВС) в бассейнах выдержки. В то же время при увеличении тепловыделяющих сборок растет и количество выделяемого тепла. Целью работы является определение температурного режима в бассейне выдержки №4 Билибинской АЭС при реализации различных неблагоприятных сценариев для обеспечения долгосрочного безопасного хранения ядерных отходов. В связи с этим сформированы задачи исследования: рассчитать время до повреждения ТВС в бассейне выдержки Билибинской АЭС, рассчитать время до критического предаварийного состояния БВ-4. Методы. Аналитические исследования проведены на основе сочетания численных методов математического моделирования и построения регрессионных моделей. Результаты. Поставлена и решена начально-краевая задача математической физики, моделирующая температурнотепловые процессы в тепловыделяющих сборках, погруженных в бассейн выдержки с принудительным охлаждением. Приведен расчет температурных режимов в бассейне выдержки №4 на Билибинской АЭС. Рассмотрены изменения температуры ТВС в бассейне выдержки №4 при условиях: 1) снижение уровня воды до головок тепловыделяющих сборок, 2) оголение тепловыделяющих сборок на 25%, 3) оголение тепловыделяющих сборок на 50%.

Литература

Бедретдинов М.М., Степанов О.Е. Валидация кодов КОРСАР/ГП и СОКРАТ/В1 для условий потери охлаждения бассейна выдержки отработанного ядерного топлива. // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2021. – Вып. 3. – C. 213–225. DOI: 10.55176/2414-1038-2021-3-213-226.

Бригида В.С., Дмитрак Ю.В., Габараев О.3., Голик В.И. Использование разгрузочного бурения для обеспечения безопасности отработки газоносных угольных пластов Донбасса. // Безопасность труда в промышленности. – 2019. – No 3. – С. 7–11. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-3-7-11.

Голик В.И., Бурдзиева О.Г. К концепции разработки месторождений Садонского руд-ного пояса. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. No 3. – С. 180–192. DOI: 10.46698/VNC.2023.26.85.014.

Жердев Г.М., Суворов А.П. Программа «Ядерный Калькулятор ЭГП-6» для инженерных расчётов радиационных характеристик ОТВС Билибинской АЭС. // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2020. – Вып. 3. – C. 72–79. DOI: 10.55176/24141038-2020-3-72-79.

Заалишвили В.Б., Бурдзиева О.Г., Закс Т.В., Кануков А.С. Информационный мониторинг распределённых физических полей в пределах урбанизированной территории. // Геология и геофизика Юга России. – 2013. – No 4. – С. 8–16.

Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Дзеранов Б.В., Кануков А.С., Габараев А.Ф., Шепелев В.Д. Cход каменно-ледовой лавины в районе ледника Девдорак 17 мая 2014 года по инструментальным данным. // Геология и геофизика Юга России. – 2014. – No 4. – С. 122–128.

Заалишвили В.Б., Голик В.И. Геофизическое обеспечение горного производства. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. No 3. – С. 85–98. DOI: 10.46698/t6803-6487-0430-d.

Клюев Р.В., Моргоева А.Д., Гаврина О.А., Босиков И.И., Моргоев И.Д. Прогнозирование планового потребления электроэнергии для объединенной энергосистемы с помощью машинного обучения. // Записки Горного института. – 2023. – Т. 261. – С. 392–402.

Колпаков Г.Н., Селиваникова О.В. Конструкция твэлов, каналов и активных зон энергетических реакторов. Томск: Изд. Томского политехнического университета, 2009. – 118 с.

Краснов М.А., Киселев А.И., Макаренко Г.И., Шикин Е.В., Заляпин В.И. Вся высшая математика. Т. 4. М.: УРСС, 2004. – 192 с.

Моргоева А.Д., Моргоев И.Д., Клюев Р.В., Гаврина О.А. Прогнозирование потребления электрической энергии промышленным предприятием с помощью методов машинного обучения. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. No 7. – С. 115–125. DOI: 10.18799/24131830/2022/7/3527.

Музаев И.Д., Харебов К.С., Музаев Н.И. Теоретические положения автоматизации проектирования селективных водозаборных устройств. // Вычислительные технологии. – 2016. – Т. 21. No 4. – С. 99–110.

Музаев И.Д. Математическое моделирование селективных водозаборных процессов в двухслойном стратифицированном водоеме. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. No 3. – С. 29–40. DOI: 10.46698/y4376-5315-2395-x.

Сергеев В.В. Особенности расчетного моделирования тепловых режимов бассейнов выдержки БиАЭС. // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2021. – Вып. –1. – C. 91–107. DOI: 10.55176/2414-1038-2021-1-97-107.

ANSYS Fluent Theory Guide. Release 15.0. 2013, – 220 p.

Brigida V., Golik V.I., Voitovich E.V., Kukartsev V.V., Gozbenko V.E., Konyukhov V.Y., Oparina T.A. Technogenic reservoirs resources of mine methane when implementing the circular waste management concept. // Resources. – 2024. – Vol. 13. Issue 2. – Art. No. 33. DOI: 10.3390/resources13020033.

Brigida V.S., Golik V.I., Dzeranov B.V. Modeling of coalmine methane flows to estimate the spacing of primary roof breaks. // Mining. – 2022. – Vol. 2. – pp. 809–821. DOI: 10.3390/mining2040045.

Chierici A., Ciolini R., Siqueira Nascimento D., d’Errico F. An autonomous IoT monitoring unit for radiological and nuclear emergency management. // European Physical Journal Plus. – 2025. – Vol. 14 (1). – Art. No. 8. DOI: 10.1140/epjp/s13360-024-05936-z.

Gauld I.C., Murphy B.D. Technical basis for a proposed expansion of regulatory guide 3.54-decay heat generation in an independent spent fuel storage installation. Oak Ridge: United States Nuclear Regulatory Commission. 2010, – 230 p.

Golik V.I., Dmitrak Yu.V., Brigida V.S. Impact of duration of mechanochemical activation on enhancement of zinc leaching from polymetallic ore tailings. // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. – 2020. – Vol. 5. – pp. 47–54. DOI: 10.33271/NVNGU/2020-5/047.

Karami Fath I., Niknejad A., Zare-Zardini H. Design optimization of pangolin inspired composites for enhanced energy absorption. // Scientific Reports. – 2025. – Vol. 15(1). – Art. No. 4443. DOI: 10.1038/s41598-025-88474-7.

Kile R.F., Epiney A.S., Brown N.R. RELAP5-3D validation studies based on the High Temperature Test facility. // Nuclear Engineering and Design. – 2024. – Vol. 426. – Art. No. 113401. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2024.113401.

Klyuev R.V., Morgoev I.D., Morgoeva A.D., Gavrina O.A., Martyushev N.V., Efremenkov E.A., Mengxu Q. Methods of forecasting electric energy consumption: A literature review. // Energies. – 2022. – Vol. 15. – Art. No. 8919. DOI: 10.3390/en15238919.

Malyukova L.S., Martyushev N.V., Tynchenko V.V., Kondratiev V.V., Bukhtoyarov V.V., Konyukhov V.Y., Bashmur K.A., Panfilova T.A. Circular mining wastes management for sustainable production of camellia sinensis (L.) O. Kuntze. // Sustainability. – 2023. – Vol. 15. – Art. No. 11671. DOI: 10.3390/su151511671.

Morrison S.L., Parks G.T. The effect of Am241 on UK plutonium recycle options in thorium-plutonium fuelled LWRs – Part II: BWRs. // Annals of Nuclear Energy. – 2020. – Vol. 135. – Art. No. 106974. DOI: 10.1016/j.anucene.2019.106974.