Operation mode in the spent fuel pool of the Bilibino nuclear power plant under the implementation of various unfavorable scenarios
Abstract
Relevance. Today, only a small part of the accumulated fuel (~5%) and a part of the annually generated spent nuclear fuel at a nuclear power plant is sent to a specialized plant for regeneration. In connection with this, the need arose for storage facilities with large capacities that can accommodate all the necessary waste while ensuring high safety standards. One of the main ways to increase disposal space is to switch to a more compact storage scheme for fuel assemblies (FA) in cooling pools. At the same time, as the fuel assemblies increase, the amount of heat generated also increases. The aim of the study is to determine the temperature regime in the spent fuel pool No. 4 of the Bilibino NPP under the implementation of various unfavorable scenarios, to ensure long-term safe storage of nuclear waste. In this regard, the research objectives were formed: to calculate the time until fuel assemblies are damaged in the spent fuel pool of the Bilibino NPP, to calculate the time until the critical pre-accident state of BV-4. Methods. Analytical studies were conducted based on a combination of numerical methods of mathematical modeling and construction of regression models. Results. The initial-boundary value problem of mathematical physics modeling temperature-thermal processes in fuel assemblies immersed in a spent fuel pool with forced cooling is formulated and solved. The temperature regimes in spent fuel pool No. 4 at the Bilibino NPP are calculated. Changes in the temperature of fuel assemblies in spent fuel pool No. 4 are considered for: 1) a decrease in the water level to the heads of fuel assemblies, 2) exposure of fuel assemblies by 25%, 3) exposure of fuel assemblies by 50%.
References
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.
English
Русский
