[maxxp78]

1.Введение

Авария проишедшая на 4-ом энергоблоке Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. привела к разрушению реакторной установки и здания блока. Активная зона, в результате процессов, до сих пор однозначно не установленных, оказалась полностью разрушена. Ядерное топливо оказалось частично выброшено, частично переплавилось вместе с элементами строительных и металлоконструкций реактора и растеклось по помещениям, образовав скопления лавообразных топливосодержащих масс (ЛТСМ).
Вопрос о местонахождении ядерного топлива возник сразу после аварии. Давались разные оценки величины выброшенного и оставшегося в помещениях разрушенного блока топлива. В 1986 г. была сформулирована официальная оценка количества выброшенного и оставшегося в объекте "Укрытие" топлива отраженная в докладе подготовленном для МАГАТЭ.
При проведении работ на 4-ом блоке сотрудниками Комплексной экспедиции при ИАЭ им. И.В. Курчатова (КЭ), а после 1991 г. (МНТЦ) с 1988 по 1992 г были получены данные о скоплениях ЛТСМ, их расположению и количества топлива в них. При этом использовались, как прямые методы визуальной разведки и обмеров, так и косвенные по результатам бурения и анализу конструктивных особенностей 4-го блока.
В то же время проводились косвенные, экспертные оценки количеств топлива в 4-ом блоке, в частности в конце 1989 года в (КЭ) были завершены работы Огородника С.С. и Попова В.Д., проводимые под руководством Борового А.А., по определению количества ядерного топлива, находящегося в ЛТСМ теплометрическим методом. Было сделано заключение, что в помещениях парораспределительного коридора (ПРК) на отметке 6,00 находится 23+/-11 тонн ядерного топлива, а в подаппаратном помещении 305/2 - 75+/-25 т. Для помещений бассейна барботера использовался визуальный метод оценки объемов ЛТСМ. Методом экспертных оценок было определено общее количество ядерного топлива содержащегося в ЛТСМ - 135+/-30 т. Эта цифра и вошла в "Техническое обоснование ядерной безопасности
Результаты полученные при прямом обследовании скоплений ЛТСМ, совместно с анализом результатов исследования топливосодержащих проб ЛТСМ, проводимых в Комплексной экспедиции, (г. Чернобыль), в РНЦ "Курчатовский институт", (г. Москва), в Радиевом институте (г. Санкт-Петербург), дали результат по количеству топлива в ЛТСМ в несколько раз меньше, чем тот, что получен теплометрическим методом. По результатам прямых измерений обьемов ЛТСМ в местах их скоплений ядерного топлива в них оказалось не более 27,8+5 тонн по UO2.Продолжение работ по уточнению обьемов ЛТСМ в местах их скоплений привело к их сокращению.В результате, количество UO2, находящегося в ЛТСМ, уменьшилось до 22,8 - 32 т., а более точный учет газовых пустот, пористости и влючений в ЛТСМ металлоконструкций может привести к их дальнейшему уменьшению.

В то же время продолжали появляться работы по косвенным оценкам количества топлива находящегося в ЛТСМ:

Л И Т Е Р А Т У Р А
Чернобыль. Пять трудных лет. Сборник материалов. Москва, ИздАТ, 1992 г.
Киселев А.Н.,Ненаглядов А.Ю.,Сурин А.И.,Чечеров К.П. Экспериментальные исследования лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Препринт ИАЭ-5533/3, Москва, 1992 г.
Описание объекта "Укрытие" и требования к его преобразованию. Исходные данные для выполнения конкурсной работы на проект и техническое решение по преобразованию объекта "Укрытие", Чернобыльской АЭС в экологически безопасную систему. Минчернобыль Украины, АН Украины, Киев, Наукова думка, 1992.
Барьяхтар В.Г., Бицкий А.А., Боровой А.А. "Саркофаг" сегодня и завтра. Препринт МНТЦ "Укрытие"-92-28, Киев, 1992.
Андерсон Е.Б., Богатов С.А., Боровой А.А. Лавообразные топливосодержащие массы объекта "Укрытие". Препринт МНТЦ "Укрытие"-93-17, Киев, 1993 г.
Киселев А.Н., Чечеров К.П. Лавообразные топливосодержащие массы на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Доклад на Международном симпозиуме "Безопасность "Укрытия-94", 14-18 марта 1994 г., п. Зеленый мыс.
Киселев А.Н. Послеаварийный баланс ядерного топлива на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Препринт ИАЭ-5716/3, Москва, 1994 г.
Избранные труды Международной конференции "Ядерные аварии и будущее энергетики. Уроки Чернобыля". Москва, ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1992 г.
Игнатенко Е.Г. В год Тигра и кометы Галлея. Газета "Вестник Чернобыля" N19-47, 1991 г.
Карасев В.С. Концепция преобразования объекта "Укратие" и проблемы воздействия высоких радиационных полей на конструкции и материалы объекта. Доклад на научно-практической конференции "Проблемы преобразования

В основу предлагаемого фрагмента базы данных положен препринт "Результаты дополнительных исследований мест скопления лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС", А.И.Киселева, А.И.Сурина и К.П.Чечерова. ИАЭ-5783/3 1994 г.

[maxxp78]

2.КОЛИЧЕСТВО ТОПЛИВА В 4-ом БЛОКЕ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС ДО АВАРИИ

На момент аварии в активной зоне (АЗ) реактора находилось 1659 тепловыделяющих сборок (ТВС). Масса урана в одной ТВС ~ 114,7 кг. Таким образом на момент аварии в активной зоне (АЗ) реактора находилось примерно:
114,7 х 1659 = 190287,3 кг. урана
Ядерное топливо в твэлах состоит из таблеток диоксида урана (UO2). Масса UO2 в одном твэле ~ 3,6145 кг. Топливная кассета состоит из двух сборок, по 18 твэлов в каждой. Таким образом ядерного топлива в виде UO2 в АЗ реактора на момент аварии находилось примерно:
3,6145 х 18 х 2 х 1659 = 215872.14 кг. UO2
Точное количество ЯТ в активной зоне может быть восстановлено суммированием массы UO2 каждой ТВС по данным сертификатов хранящихся в ОЯБ.

3.ПОСЛЕДСТВИЯ АКТИВНОЙ СТАДИИ АВАРИИ

26 апреля 1986 года произошла авария на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Последствия аварии стали выясняться сразу после взрыва и продолжаются до сих пор и тем не менее cуществуют вопросы на которые пока не удалось найти ответ.
По результатам работ выполненных на 4 -ом блоке в 1988-1994 гг. сотрудниками КЭ при ИАЭ, а впоследствии МНТЦ "Укрытие" установлено следующее:
Схема расположения основных элементов конструкций реактора до и после аварии приведены на рисунках.

 r31.gif (44,66К)
Количество загрузок:: 95  r32.gif (31,73К)
Количество загрузок:: 99  r33.gif (46,04К)
Количество загрузок:: 107
рис.3.1. рис.3.2. рис.3.3

На рисунке 3.1показаны в разрезе по оси "Л" основные элементы конструкции актвной зоны реактора до аварии.
На рисунке 3.2 показан схематически разрез центральной части 4-го блока после аварии по оси "47".
На рисунке 3.3 показана схема расположения основных элементов конструкции центральной части 4-го блока после аварии (вид с юго-востока, 1/4 строительных конструкций схем "Л" и "Д" условно удалены). На рисунке обозначены: 1 - схема "Е", 2 - схема "Л", 3 - ж/б плиты, 4 - оставшаяся часть "ОР", 5 - металлоконструкция марка "С-4", 6 - "грот", 7 - паросбросные клапана, 8 - пролом стены в пом. 305/2. С конструкциями реактора произошли следующие изменения:

*корпус реактора (схема "КЖ") разорвался по нижней гофре компенсатора,
*дно реактора (схема "ОР"), срезав мембранные кольца, соединявшие его с водяным баком биологической защиты (схема "Л"), и смяв крестообразную опору, опустилось в подаппаратное помещение 305/2 на 3.85 метра,
*юго-восточный сектор схемы "ОР" , порядка в 105 град, отсутствует,
*часть ядерного топлива АЗ , конструкционного материала схемы "ОР" и строительных конструкций превратились в лавообразную *топливосодержащую массу (ЛТСМ) которая растеклась по помещениям 4-го блока,
*верхняя крышка реактора (схема "Е") была сорвана со своего штатного места, подброшена взрывом и в перевернутом виде стоит под углом около 15 град к вертикали, опираясь одной стороной на схему "Д", а другой на бетонные плиты зажатые между ними;
*практически вся активная зона, содержащая на момент аварии 1659 ТВС, вместе с графитовой кладкой и большей частью корпуса реактора (схема "КЖ") вылетела из шахты реактора,
*внутрь шахты реактора, на место активной зоны, упали три железобетонные плиты, судя по толщине, части стен боксов барабан-сепараторов, вместе с металлической облицовкой, металлическая колонна из центрального зала, незначительная часть графитовых блоков и частей ТВС,
*в северной части схемы "ОР" сохранились в вертикальном положении 13 перефирийных каналов охлаждения отражателя без графитовых блоков;
*сверху шахта реактора закрыта схемой "Е" с отходящими от нее спутанными трубами пароводяных коммуникаций (ПВК), в перемежку с бетонными блоками и деформированными металлоконструкциями ;
При обследовании подаппаратного помещения 305/2 были обнаружены следующие последствия воздействия взрывной волны:
*металлическая облицовка на стенах помещения вдавлена, выпирают металлические "стульчики" к которым она была приварена, смят находившейся под ней 300 мм. слой теплоизоляции;
*откатная защитная дверь южного проема сорвана со своих направлячющих и отброшена к противоположной стене, защитная дверь северного проема развернута;
*стена между пом. 305/2 и пом. 304/3 толщиной 800 мм сломана у пола и вдавлена в пом. 304/3 на 10-15 см ;
*имеются вмятины и трещина в нижней юго-восточной части на внутренней обечайке схемы "Л";
*перекрытия пом. 617 и 707, находящихся над боксами нижних водяных коммуникаций (НВК), рухнули вниз;
*в пом 210/6 аварийные клапаны 3 и 4 и металическая облицовка потолка в зоне их расположения провисли примерно на 20 см, простукивание облицовки в районе провисания показало, что там пустота,
при очистке крыши 3-го блока в 1986 году, на ней была обнаружена нижняя часть технологического канала Ж-887 с находившейся в нем ТВС. Этот канал стоял в ячейке 25-17, то есть в зоне ныне не существующего основания реактора. Твэлы перефирийного ряда в этой ТВС сохранились, а твэлы внутренного ряда отсутствовали, их место в ТВС было занято крошкой топлива и материала оболочек. Исследования показали, что температура твэлов при аварии находилась в интервале 1200 - 1850 град С.
Следов высокой температуры в шахте реактора, в том месте где находилась активная зона, не было обнаружено. Свидетельством этому может служить состояние бетонных плит, упавших в шахту реактора. Исследование образцов бетона из этих плит полученных при бурении скважин показало, что бетон не подвергался воздействию высоких температур.
Внутри шахты реактора на стенках схемы "Л" нет копоти и сажи, краска не имеет следов высокой температуры.
Последствия температурного воздействия обнаружены в юго-восточной части подаппаратного помещения 305/2 ниже кромки схемы"Л":
*отсутствует юго-восточный сектор (примерно 105 град) схемы "ОР";
*отсутствует металлическая облицовка на бетонной опоре схемы "Л" в юго-восточной части помещения;
*на отметке 11,5 - 13 метров на бетонной опоре схемы "Л" отсутствует не только металлическая облицовка, но и в самой стене имеется прожег в виде "грота" ;
*южная металлическая колонна (марка "С-4") имеет проплавление недалеко от основания, примерно на отметке 12 м. со стороны реактора ;
*в юго-восточной части пом. 305/2 на полу лежат сильно обгоревшие графитовые блоки, в других местах графита со следами горения не обнаружено.
*трубы НВК на отметке 11,5 м. имеют прожеги, а щебенка, которая высыпалась из разрушенного при аварии межкомпенсаторного зазора, оплавилась, образовав стекловидную корку.

Для выяснения состояния топлива, находившегося в южном бассейне-выдержки, в него были пробуреы скважины. Перескопические обследования бассейна через эти скважины дали следующие результат: бассейн обезвожен, кассеты с ТВС, которые находились в зоне видимости, находятся на своих штатных местах. Измерение МЭД в скважине выходящей в район расположени ТВС показало результат до 5000 Р/час

4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЛТСМ ПО ПОМЕЩЕНИЯМ 4-ГО БЛОКА

В результате исследований проводимых КЭ при ИАЭ с 1988 по 1991 г по выявлению мест расположения скоплений ЛТСМ их оконтуриванию и определению их объемов, а также анализу проб, установлено что ЛТСМ распространялись тремя потоками. (Рис.4.1)
Эти потоки имеют характерные различия:

*по концентрации UO2 в ЛТСМ (1 -ый поток 8 - 10%, 2-ой поток 5 - 7%, 3-ий поток 3 - 5%);
*по цвету ЛТСМ (коричневые, черные);
*по содержанию магния и железа;
*по содержанию урана в циркон-урано-кислородной фазе;
*по скорости генерации нейтронов.

Первый поток из юго-западной части пом. 305/2 на отм. 10,0, опускается вниз через паросбросной клапан 4 в помещение ПРК 210/7 на отм. 6.00, далее через 5 паросбросных труб в помещения бассейна -барботера на отм. 2,20 (пом.012/15) и через 1 паросбросную трубу на отм. -0,65 в пом.012/7. В этом потоке максимальная концентрация UO2 8-10% и минимальная концентрация железа 0,5%.
Второй поток из юго-восточной части пом. 305/2 на отм. 10,0 и через два паросбросных клапана 3 и 4 опускается в пом. 210/6 ПРК на отм. 6,00. Концентрация UO2 в этом потоке 5-7%, а железа 8-10%. Особенность этого потока заключается в том, что через два паросбросных клапана с внутренним диаметром каждого более одного метра вытекло в два раза меньше ЛТСМ по объему, чем через один клапан в первом потоке.
Третий поток из юго-восточной части пом. 305/2 на отм. 10,0 протекает через пролом стены между пом. 305/2 и пом. 304/3 на отм. 9.30, распространившись по этому помещению он потек по коридору обслуживания пом. 301/5, на отм. 9.30, частично залил пол в пом. 303/3 и потек в другой коридор обслуживания в пом. 301/6 на отм. 9.00. В этом помещении в полу имелись проходки в пом. 217/2 на отм. 6,00, через них ЛТСМ пролилась вниз и застыла, образовав "слоновьи ноги", "сталактиты", "натек" и "каплю". Концентрация UO2 в этом потоке меньше чем в остальных - 3-5 %, а магния почти в 2,5 -3 раза больше, чем в первых двух потоках.

[maxxp78]

4.1. БАССЕЙН-БАРБОТЕР

ЛТСМ в помещениях бассейна-барботера были обнаружены в 1986 году. Первые исследователи приняли их за кучи глины по внешнему виду, а уровень мощности дозы, в то время, был везде высокий. В первые дни аварии считалось, что наибольшую опасность представляет наличие воды в бассейне-барботере. Предполагалось, что проплавление перекрытий и попадание расплавленных топливных масс в воду может вызвать паровой взрыв с выбросом высокоактивных аэрозолей. Предпринимались срочные усилия по откачке воды из бассейна-барботера и 6 мая 1986 года заслонки открыли и вода была слита.
Результаты дальнейших обследований помещений бассейна-барботера и мест скоплений ЛТСМ дают основание предполагать, что расплавы ЛТСМ попадали в воду. Это подтверждается наличием только в этих помещениях пемзообразных ЛТСМ, плотность которых 0,14 - 0,18 г/см.куб. Скопления ЛТСМ, "Кучи", покрыты сверху коркой "пемзы", толщина которой достигает более 100 мм. Куски "пемзы" находятся в разных местах помещений бассейна-барботера (фото 4.1.1.) 1 - пемзообразные ЛТСМ, 2 - бетон 1986 г, 3 - паросбросные трубы, 4 - пароотводные трубы

 f411.gif (269,98К)
Количество загрузок:: 60 фото 4.1.1.

Некоторые куски лежат на горизонтальных поверхностях металлоконструкций и труб на высоте более одного метра. "Пемза" отнесена от места скопления ЛТСМ на 60 метров. Это можно обьяснить наличием воды, которая и разнесла плавующую "пемзу" по разным углам, до сливных люков, которые расположены по оси Т.
Расположение скопления ЛТСМ на 1 этаже бассейна-барботера (Отм.-0,65) находится в пом. 012/7 в районе оси И ( рис. 4.1.1., фото .1.2.).
Точка съемки показана на рисунке. 1 - ЛТСМ, 2 - бетон 1986 г, 3 - паросбросные трубы диаметром 280 мм.
Следует отметить, что в нижних помещениях постоянно скапливалась вода. Скопления ЛТСМ очень не прочное, расползается под воздействием пробоотборника. Границы скопления ЛТСМ и ее профиль уточнены в 1993 году.
Максимальная толщина ЛТСМ 0.7 м верхний слой ~ 10 см - пемзообразный. Нижний - плотная темнокоричневая керамика. В одной паросбросной трубе предполагается наличие ЛТСМ. Диаметр ПТ на этой отметке - 280 мм. Помещение залито "свежим" бетоном 1986 года, в районе скопления ЛТСМ, слоем ~ 0.2 м

 r411.gif (27,22К)
Количество загрузок:: 44  f412.gif (89,76К)
Количество загрузок:: 43
рис.4.1.1. фото.1.2.

Примем следующие условия расчета.
Площадь открыто лежащих ЛТСМ - 3.4 м.кв.
Толщина керамических ЛТСМ - 0.4 м.
Толщина пемзообразных ЛТСМ - 0.1 м.
Диаметр ПТ - 280 мм, длина 2 м., количество 1 шт.
В таких приближениях получаем объем ЛТСМ.
V = 1.4 м.куб

Примечание. Объем и плотность пемзообразных ЛТСМ, позволяют пренебречь ими.
Расположение скопления ЛТСМ на втором этаже бассейна-барботера (Отм. 2.20) находится в пом. 012/15(рис. 4.1.2., фото 4.1.3.).
Точка съемки показана на рисунке. 1- ЛТСМ, 2- паросбросные трубы диаметром 420 мм, 3 - бетон 1986 г, 4 - металлическая труба, ограничивающая распространение ЛТСМ.
По объему это скопление ЛТСМ превосходит скопление на первом этаже в 5 раз. Из-за большого гамма-фона до 2000 Р/ч и характера расположения, это скопление вначале было обследовано недостаточно точно и оценки объема оказались завышенными. "Куча" ЛТСМ покрыта сверху коркой "пемзы" толщиной более 100 мм. Но в отличии от 1-го этажа разброс кусков "пемзы" незначительный. В 1993 году были уточнены границы скопления ЛТСМ и ее толщина. По полученным результатам измерений количество топлива уменьшилось по сравнению с ранее опубликованными результатами, с 6.1 +/- 0.8 т. до 2.2 +/- 0.3 т.
 r412.gif (16,97К)
Количество загрузок:: 29  f413.gif (152,3К)
Количество загрузок:: 47
рис.4.1.2. фото 4.1.3.

Следует отметить, что в ряде паросбросных труб виброаккустическим методом обнаружено заполнение, предположительно ЛТСМ, но поверхность труб не покрылась окисной пленкой, как этого следовало бы ожидать, учитывая что температура плавления ЛТСМ составляет 1200 С, а трубы имеют естественный металлический блеск.
Максимальная толщина слоя ЛТСМ - 0,9 м. ЛТСМ имеют несколько гребней с провалами между ними около 0,1 м. Открытая поверхность ЛТСМ покрыта пемзообразным слоем толщиной ~ 0,1 м. В пяти паросбросных трубах предполагается наличие ТСМ. Помещение залито "свежим" бетоном 1986 года, в районе скопления ЛТСМ, слоем ~ 0.4 м. Края у этого скопления ЛТСМ крутые, как у жидкости не смачивающей поверхность. Поэтому предполагать, что под бетоном, в этом районе, ЛТСМ распространилились на большую площадь нет оснований.
Примем следующие условия расчета.

Площадь открыто лежащих ЛТСМ ~ 16.7 м.кв.
Толщина керамических ЛТСМ - 0.6 м.
Толщина пемзообразных ЛТСМ - 0.1 м.
Диаметр ПТ - 420 мм, длина 3 м., количество 3 шт.
Тогда объем ЛТСМ получаем:
V=12 м.куб.

[maxxp78]

4.2. ПАРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КОРИДОР

 r421.gif (112,12К)
Количество загрузок:: 54

Как видно из схемы распространения ЛТСМ по помещениям 4-го блока, они попадали в ПРК из пом. 305/2 двумя потоками, через паросбросные клапана. Вместе с ЛТСМ в ПРК поступал расплавленный металл. На рис. 4.2.1. показано расположение ЛТСМ, металла и бетона 1986 г в помещениях 210/7, 210/6 и 210/5 ПРК. Показаны также наклонные скважины прбуренные с запада в ПРК. Рассмотрим расположение скоплений ЛТСМ в помещениях.
В помещении 210/7 ЛТСМ попали вместе с расплавленным металлом через паросбросной клапан (рис. 4.2.2). ЛТСМ заполнила южную часть помещения. Максимальная толщина слоя ЛТСМ 0,5 метра. В застывших струях ЛТСМ, которые вытекали из патрубков клапана, имеются и застывшие струи металла. В тоже время в застывших струях ЛТСМ есть металлические цепи, на которых нет следов оплавления (фото 4.2.1.). 1 - ЛТСМ, 2 - бетон, 3 - паросбросной клапан, 4 - конденсатор.
Керн из наклонной скважины З-9-У, взятый из пола пом. 210/7 по оси К+500 содержал бетон и высокоактивный металл толщиной 50 мм., без ЛТСМ. Дополнительное обследование скоплений ЛТСМ в этом помещении дало следующие результаты: - вместо наплыва металла толщиной в 0.5 метра, оказалось что это ЛТСМ, верхний слой которого содержал большое количество металлических глобулей, которые, вероятно, из за большой влажности сильно кородировали. Но самое главное то, что под поверхностями максимальной высоты оказались пустоты, обьемом до 0.5 м.куб. Толщина корки ЛТСМ закрывающей эти пустоты составила около одного сантиметра. Из-под ЛТСМ виден застывший металл на полу помещения толщиной ~ 5 см. Уровень ЛТСМ у торцев конденсаторных батарей (КБ) в районе оси И достигает 0.5 м, а у противоположных торцов батареи с южной стороны не более 0.05 м. С севера ЛТСМ прилиты "свежим" бетоном 1986 года поступавшим из паросбросных клапанов 1-3 и застывший волнами. Предполагаем, что ЛТСМ распространялись от клапана, в стороны, северной границей распространения ЛТСМ примем К+500 (скважина З.9.У).

 f421.gif (134,89К)
Количество загрузок:: 70  r422.gif (20,3К)
Количество загрузок:: 37
фото 4.2.1 рис.4.2.2.

Примем следующие условия расчетов объемов ЛТСМ:
Площадь скрытых бетоном ЛТСМ 10 м.кв.
Площадь открыто лежащих ЛТСМ (без КБ) ~ 15 м.кв.
Площадь ЛТСМ между КБ ~ 8 м.кв.
Толщина ЛТСМ под паросбросным клапаном (без учета металла) - 0.45 м.
Высота клапанов - 2.3 м., внутренний радиус - 0.6 м.
Таким образом объем ЛТСМ на полу пом. 210/7 и в паросбросном клапане.
V = 15 м.куб
В помещении ПРК 210/6 ЛТСМ попали вместе с большим количеством металла, через два паросбросных клапана (рис.4.2.3.). Вероятно, вязкость этого потока ЛТСМ была ниже чем в пом. 210/7 и этим обстоятельством можно обьяснить то, что толщина слоя не превышает 250 мм. Паросбросные трубы, идущие в бассейн-барботер выступают над полом на 350 мм. Можно предположить, что сначала лился только металл. Подтверждением этому может служить то, что его обнаружено большое количество:

*керн взятый с пола на оси Л+1000 представляет собой металл значительной толщины, без ЛТСМ, МЭД - 200 Р/ч;
*в зоне оси Л, в бассейне-барботере 4 паросбросных трубы диаметром 425 мм. заполнены высокоактивным металлом;
*через два люка в стене на оси Л металл залил пол соседнего помещения ПРК 210/5;
*на стене напротив патрубка клапана выжжено пятно.

Выжженное на стене пятно показывает, что паросбросные клапаны опустились от своего штатного положения почти на 0.3 м. до того как из них потек раскаленный металл. Вместе с клапанами опустилась и металлическая облицовка потолка. Виброакустический метод обследования потолка показал, что за металлическим листом пустота. Это позволяет утверждать, что плита парекрытия пом. 305/2 не проломлена, как предполагалось ранее..
Скопления ЛТСМ имеют толщины около 250 мм., но, как правило под тонкой коркой в 5-10 мм. находятся газовые пустоты.
Примем следующие условия расчетов объемов ЛТСМ:
Площадь ЛТСМ (без КБ) ~ 41 м.кв., в том числе ~ 2 м.кв. под клапанами с толщиной слоя ~ 0.5 м.
Толщина ЛТСМ (без учета металла) - 0.2 м.
Высота клапанов - 2.3 м., внутренний радиус - 0.6 м.
Таким образом объем ЛТСМ на полу пом. 210/6 и в 2-х паросбросных клапанах.
V = 14 м.куб
В помещении ПРК 210/5 ЛТСМ нет рис.4.2.4. Через два люка в стене на уровне пола в районе оси Л из пом. 210/6 протекал расплавленный металл. Вероятно на полу была вода, это можно предположить, потому что поверхность стены, конденсаторной батареи и даже потолок покрыты коркой мелких брызг застывшего металла. На юг металл проник почти до оси К, на север граница его распространения не известна, так как эта часть помещения залита бетоном в 1986 году.

 r423.gif (13,48К)
Количество загрузок:: 23  r424.gif (24,85К)
Количество загрузок:: 18
рис.4.2.3. рис.4.2.4.

[maxxp78]

4.3. "СЛОНОВЬЯ НОГА" И "СТАЛАКТИТЫ" В ПОМ. 217/2

Из пом. 301/5 (отм. 9,30) ЛТСМ потекла в другой коридор обслуживания, пом.301/6 (отм. 9,00), который в 1986 году был полностью залит бетоном. В полу этого коридора имелись трубные проходки, протекшие через эти проходки ЛТСМ , образовали в пом. 217/2 (отм. 6,00) "слоновью ногу", "сталактиты", "натек", "каплю" (Фото 4.3.1), 1 - ЛТСМ, 2 - бетон 1986 г, 3 - ограждение прохода на отм. 3.00 м, 4 - дверь в пом. 214/2, 5 - кабельные короба.(Рис.4.3.1.).
Если подошва "слоновьей ноги" находится на полу пом. 217/2, и доступна для наблюдений, то основания "сталактитов" залиты "свежим" бетоном 1986 года, а "натек" на стене видимо не достигает пола.
Примем следующие данные для расчета объемов ЛТСМ:
Площадь основания "слоновьей ноги" ~ 6 м.кв .
Площадь основания "сталактита", скрытая бетоном ~ 1.7 м.кв.
Максимальная толщина основания ~ 0.3 м.
Диаметр потоков ЛТСМ, образовавших "ноги" и "сталактит" и "натек" ~ 0.2 м.
Высота вертикальных потоков ~ 2 м, их число - 5 штук.
Получаем, что объем ЛТСМ.
V = 2.5 м.куб
 f431.gif (153,36К)
Количество загрузок:: 87  r431.gif (37,94К)
Количество загрузок:: 44
фото 4.3.1. рис.4.3.1.

4.4. КОРИДОРЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОМ. 301/5, 301/6


Из помещения 304/3 ЛТСМ протекла в коридор обслуживания 301/5 (отм.9,30). Здесь только небольшой участок скоплений ЛТСМ не залит бетоном в 1986 году , который поступал в этот коридор с двух сторон. На рис.4.4.1. показана точка и направление съемки (Фото 4.4.1). 1 - ЛТСМ, 2 - бетон 1986 г.
Границы растекания ЛТСМ под бетоном установлены с помощью бурения. В том месте, где ЛТСМ не залита бетоном неоднократно проверялась твердость и прочность пола, методом прямого вертикального сверления, деструктирования бетона пола не обнаружено. В коридоре много сажи и копоти. Изоляция электрокабелей, проложенных вдоль стен, сильно обгорела. Ударная волна взрыва проникла и сюда. Свидетельством этому, может служить сорванная с петель тяжелая защитная дверь пом. 303/3. В это помещение из коридора попала ЛТСМ, которое в дальнейшем было залито бетоном. Толщина ЛТСМ в среднем составляет 0.2 м, лишь в пристеночной области образует как бы валики высотой не более 0.25 м.
Из пом. 301/5 ЛТСМ растеклись по помещению 301/6, в основном в южную сторону. В связи с тем, что это помещение полностью залито "свежим" бетоном, границы распространения ЛТСМ приходится устанавливать по косвенным признакам. Протечки ЛТСМ на отм. 6.0 м (в пом.217/2) позволяют утверждать, что южая часть пом. 301/6 покрыта слоем ЛТСМ. Это подтверждается и результатами термографических исследований потолка пом. 217/2, температура которого свидетельствует о наличии топлива над ним. Северную границу распространения ЛТСМ предполагалось уточнить в ходе дальнейших исследований с помощью бурения.
Для расчета объемов ЛТСМ примем следующие исходные данные :
Площадь ЛТСМ в контурах приведенных на рисунках составляет ~117 м.кв.
Толщина слоя принимается 0.2 м.
Тогда объем ЛТСМ в помещениях 301/5, 303/3 и 301/6:
V = 23 м.куб

 f441.gif (209,84К)
Количество загрузок:: 49
фото 4.4.1

4.5. ПОМЕЩЕНИЕ 304/3

 r441.gif (28,55К)
Количество загрузок:: 43  f451.gif (92,75К)
Количество загрузок:: 44
рис.4.4.1 фото 4.5.1.

Третий поток ЛТСМ начался из юго-восточной части подаппаратного помещения 305/2 (отметка бетонного пола 9,70) через пролом стены шахты реактора в пом. 304/3 (отм. 9.30). Стена при взрыве реактора была срезана в месте соединения с полом пом. 305/2, треснула и отошла в сторону пом. 304/3 под углом. На рис.4.4.1. показана точка и направление съемки. На фото 4.5. видно отклонение стены от вертикали. Весь пол покрыт ЛТСМ.
Скважина З-9-Ф пробуренная в направлении этой стены на отм. 9.3 м. в своих кернах с глубины 16,05 имела ЛТСМ. Электрошкаф, стоящий у этой стены был сорван с места установки и опрокинут. Поток ЛТСМ был видимо очень бурным, так как металлическое ограждение находившееся в пом. 304/3, было также сорвано с места, деформировано и вынесено к проему двери. ЛТСМ залившее помещение по своей структуре высокопористое и вкючает много газовых пустот. Были проведены обмеры толщин слоев ЛТСМ и проверка целостности пола под слоем ЛТСМ методом прямого вертикального сверлени. Средняя толщина слоя ЛТСМ 0,5 метра. Бетон пола под ЛТСМ не деструктирован и сохранил свою твердость и прочность. В пом. 304/3 бетон 1986 года попал только возле двери. На стенах и потолоке много сажи и копоти. Следует отметить, что при регулярных осмотрах этого помещения, проводимых не реже нескольких раз в год, ни разу не было зафиксировано в нем наличия воды. Помещение очень сухое и запыленное.
С учетом площади помещения получим объем ЛТСМ.
V = 31,5 м. куб

[maxxp78]

4.6. ПОДАППАРАТНОЕ ПОМЕЩЕНИЕ 305/2


Юго-западная часть.
В соответствии с предлагаемой моделью распространения ЛТСМ, в эту часть помещения они попали растекаясь из юго восточного квадранта подаппаратного помещения. ЛТСМ завалены фрагментами конструкции разрушенного реактора и залиты "свежим бетоном 1986 года.
На рис. 4.6.1. показана зона предполагаемого распространения ЛТСМ в пом. 305/2.
Пол подаппаратного помещения 305/2 разделен крестообразным фундаментом под опору реактора высотой в один метр. Этот фундамент служит преградой для свободного перетекания расплавов из одной части помещения в другую. Возможно поэтому, в северной части пом. 305/2, по результатам гамма-измерений в скважинах, топливных скоплений не обнаружено.
В юго-западной части помещения в зоне между осями Л и К топливных скоплений нет. Подтверждением этому может служить тот факт, что в этой зоне расположен паросбросной клапан, через который в нижерасположенное помещение протек в 1986 году только чистый бетон. В другой клапан, который раположен между осями К и И, проливалась самая обогащенная топливом ЛТСМ вместе с расплавленным металлом. Учитывая что через этот клапан протекло примерно треть из обнаруженных объемов ЛТСМ можно предположить, что это был достаточно "стабильный" канал, который с одной стороны был ограничен железобетонным крестом, а сдругой стороны насыпью из щебня межкомпенсаторной засыпки.
Границы распространения ТСМ установлены по результатам бурения исследовательских скважин на отметках 9.00 и 10.00 м.
Анализ результатов бурения скважин З.9.Ч, З.9.П, З.9.Л, З.9.А, З.9.68, З.9.Ж, З.9.К, З.9.Е, З.9.В показал что бетон пола пом.305/2, в упомянутом квадранте, не деструктирован и прожегов не имеет. Анализ результатов бурения скважин на отм. 10.00 м З.10.63, З.10.В, З.10.Б, З.10.62, З.10.А, З.10.Е, З.10.Д, З.10.И, позволил получить данные, по которым была оценена площадь распространения и толщина ТСМ.
Примем следующие условия расчетов объемов ЛТСМ:
Площадь распространения ЛТСМ _ 43 м.кв.
Толщина ЛТСМ ~ 0.3 м.
Таким образом объем ЛТСМ в юго западном квадранте пом. 305/2.
V = 43 * 0.3 = 13 м.куб
Помещение 305/2, юго-восточная часть, отметка 9.70.
Как уже отмечалось, эта часть помещения 305/2 является источником истечения всех трех лавовых потоков ТСМ и для исследования является самой сложной.
Анализ результатов бурения скважин З.9.П, З.9.Л, З.9.68, З.9.Ж, З.9.К, З.9.Е, Ю.9.Б, показал что бетон пола пом.305/2, в упомянутом квадранте частично деструктирован. Провисание паросбросных клапанов в ПРК (около 20 см)под этим квадрантом, создало впчатление, что плита перекрытия была проломлена ударной волной, но простукивание провисшей облицовки, показало что там пустота.
В то же время ссылки в некоторых работах о возможности проплавления перекрытия шахты реактора на 1,5 метра,не подтверждаются составом кернов из скважины Ю-9-Б, которая на отметке 8,8 м. прошла через весь юго-восточный сектор. Керны до глубины 17,24 м. состояли из целого бетона, и тлько с глубины 17,24 до 19,7 м. - из деструктированного бетона. Максимальный МЭД от керна с деструктированным бетоном не превышал 75 Р/ч, что свидетельствует об отсутствии в нем ЛТСМ.
ЛТСМ в юго-восточной части пом. 305/2 залиты бетоном в 1986 г. Высота заливки бетоном не превышает отм. 11-11,5 м, т.е. толщина слоя ЛТСМ + бетон - не более - 1,8 м.
Вынос ЛТСМ из пом. 305/2 через южные откатные ворота и пом. 308/2 и 318/2, предполагаемый в одном из вариантов в 1986 г., не подтвердился. Во-первых - пом. 305/2 имеет порог высотой в 0,5 метра, во-вторых - наклонная скважина Ю-12-81 пробуренная в полу пом. 308/2 перед входом в помещение в своих кернах имела только бетон. Из юго восточной части пом. 305/2 выходят кроме потока чарез два паросбросных клапана в юго-восточном кадранте еще два устойчивых потока ЛТСМ, через клапан в юго западной части и пролом в стене в пом 304/3. Причины такого распространения ЛТСМ на данный момент не установлены.
На фото 4.6.1. показано состояние юго-восточной части пом.305/2. 1 - прожженая металлоконструкция марка С-4, 2 - погнутые трубы НВК, 3 - бетон 1986 г, 4 - край выгоревшей схемы "ОР", 5 - графит.
Таким образом, примем в наших расчетах максимальную толщину слоя ЛТСМ в юго- восточном квадранте пом. 305/2, в районе паросбросных клапанов площадью 46 м ~ 0.9 м, а в остальной площади распространения ЛТСМ - 82 м.кв., в нее входит область провисания паросбросных клапанов площадью 46 м.кв. - 0.3 м кв
Объем ЛТСМ в юго-восточном квадранте пом. 305/2:
V = 55 м. куб

 f461.gif (148,95К)
Количество загрузок:: 68  r461.gif (29,86К)
Количество загрузок:: 74
фото 4.6.1 рис.4.6.1.

4.7. "СТАЛАГМИТ" И ПОВЕРХНОСТЬ ПЛИТЫ ОПОРЫ РЕАКТОРА

Наивысшая высотная отметка 15,5 м., где обнаружено скопление ЛТСМ, находится в северо-восточной части подаппаратного помещения 305/2. На рис. 4.6.1. показано его расположение и точка съемки. На фото 4.7.1. виден этот натек ЛТСМ, названный "сталагмит". 1 - "сталагмит", 2 - схема "КЖ", 3 - схема "ОР", 4 - дно схемы "Л", 5 - облицовка пом. 305/2, 6 - щебенка высыпавшаяся из межкомпенсаторного зазора, 7 - канал охлаждения отражателя, 8 - графитовый блок.
Этот "сталагмит", диаметром не более 250 мм. и высотой около 1,2 м. стекающий с излома нижней гофры компенсатора схемы "КЖ". Удалось установить, что ЛТСМ попала туда с верхнего торца, упавшей в шахту реактора бетонной плиты. Каким образом ЛТСМ оказалась там и где находится источник не установлено.
Диаметр "сталактита" у подошвы - 0,5 м, высота - 1,2 м,
V = 0,24 м. куб
На схеме "ОР" скоплений ЛТСМ не обнаружено.

 r461.gif (29,86К)
Количество загрузок:: 74  f471.gif (163,52К)
Количество загрузок:: 78
рис.4.6.1. фото 4.7.1.

5. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ОБЪЕМОВ ЛТСМ ОБНАРУЖЕННЫХ В ПОМЕЩЕНИЯХ ОБЪЕКТА "УКРЫТИЕ"

 Новый точечный рисунок.jpg (87,67К)
Количество загрузок:: 29

Количество UO2 в ЛТСМ при плотности 2.2 -2.3 г/см.куб и процентном содержании топлива 8-10% для первого потока, 5-7% для второго и 3-5% для третьего [2] составит 22.6 - 32 т.

ВЫВОДЫ

Представленные данные дают новое, более конкретизированное (дифференцированное) представление о расположении и объемах ЛТСМ, как по каждому помещению в отдельности так и по блоку в целом (ниже шахты реактора).
Обобщение результатов работ по разведке скоплений ЛТСМ показывает, что распределение ЛТСМ по потокам достаточно неравномерное, причины такого явления требуют дальнейших исследований.
Из всех приведенных оценок, самая неопределенная по пом. 305/2. Все эти оценки можно будет уточнить после бурения исследовательских скважин, для уточнения границ распространения и толщины слоя ЛТСМ.
Оценки даны по обнаруженным местам расположения ЛТСМ, но нельзя исключить возможность обнаружения новых скоплений. На это указывает натек ЛТСМ на схеме "ОР", источник его появления так и не выяснен. Возможно он находится на более высоких отметках, например под завалом в ЦЗ, где в 1986 г. был зарегистрирован процесс горения - т.е. факт высокотемпературных процессов.
Также требуют уточнения границы распространения ТСМ под "свежим" бетоном в помещениях ПРК, бассейна-барботера и пом. 306/1.
Абсолютно не исследовано пом. 307/2, но тепловые и гамма-измерения указывают, что в нем (по крайней мере, в южной половине) находится источник тепла и гамма-излучения, а, следовательно могут быть и ЛТСМ.
Приведенные в настоящей работе оценки объемов лавообразных ТСМ могут оказаться завышенными, т. к. в лавах может находиться до 20-30 м куб переплавленного металла "ОР" и других металлоконструкций, не учитывались также объемы оборудования, залитого ЛТСМ.
Тем не менее полученные результаты позволяют (даже при сделанных оговорках) уже сейчас по-новому взглянуть на процесс развития аварии и определить дальнейшие направления работ.
На основании данных о расположении и объемах ЛТСМ может быть рассмотрен вопрос о возможностях их извлечения, упаковки и захоронения. Расположенное на первом этаже басейна барботера (отм. -0.65 м) наименьшее по объему , (~ 1.8 м куб ) скопление ЛТСМ может быть выбрано первоочередным объектом отработки и испытания технологии удаления ЛТСМ.
Разработка технологичных подходов к открыто лежащим скоплениям ЛТСМ (1, 2 этажи бассейна- барботера, ПРК, "слоновья нога", пом. 304/3, это ~ 90 м куб или 50% обнаруженных ЛТСМ) и их удаление явилось бы принципиально новым шагом в направлении практического преобразования "Укрытия" в безопасный объект.
До начала работ по удалению скоплений ЛТСМ, целесообразно на наш взгляд, провести комплекс работ по гарантированному обеспечению ядерной безопасности обнаруженных скоплений топлива. С этой целью, основные скопления ЛТСМ должны быть обработаны (пропитаны, пронизаны, покрыты) нейтронопоглощающими материалами. в виде растворов, порошков, стержней или листов. Т. е. в условиях реального сокращения экспериментальных работ по исследованию состояния ядерного топлива на 4-ом блоке предлагается заменить теоретические исследования и экспертный анализ - практическим преобразованием ЛТСМ в ядерно безопасные скопления.
Выполнение предлагаемых работ явилось бы реальными шагами по превращению объекта "Укрытие" в экологически безопасную систему и уменьшению его опасности в глазах общественности.

источник