Scientific basis of thermal safety analysis of dry storage of spent nuclear fuel on zaporizhska NPP

Abstract

Now only one Dry Storage Facility of Spent Nuclear Fuel (DSFSNF) is operated in Ukraine. It is the facility on Zaporizhska NPP. Many different thermal investigations were done for ventilated containers of DSFSNF. In this study the generalization of scientific approaches to the thermal safety assessment are carried out. The multi-stage approach to the definition of thermal state of containers' group, single container, spent fuel assemblies and fuel rods was developed. Detailed thermal profiles of spent fuel assemblies inside storage container were calculated. With usage of multi-stage approach the thermal simulations of the influence of outer factors onto thermal state of containers was carried out. Results of thermal investigations were generalized and factors, which are influence on thermal state of containers, are detected. The method of spent nuclear fuel thermal state prediction and suggestion for improving the system of thermal monitoring were proposed.

Зараз в Україні експлуатується лише одне сухе сховище відпрацьованого ядерного палива (ССВЯП) – сховище на Запорізькій АЕС. Існує багато досліджень теплових процесів у вентильованих контейнерах ССВЯП. У даній роботі проведено узагальнення наукових підходів до оцінки теплової безпеки. Розроблено багаторівневий підхід до визначення теплового стану групи контейнерів, одиничних контейнерів, відпрацьованих паливних збірок та паливних стрижнів. Розраховано детальні теплові поля відпрацьованих паливних збірок всередині контейнера для зберігання. З використанням багаторівневого підходу було проведено теплове моделювання та проаналізовано вплив зовнішніх факторів на тепловий стан контейнерів. Результати теплових досліджень були узагальнені та виявлені фактори, що впливають на тепловий стан контейнерів. Запропоновано метод прогнозування теплового стану відпрацьованого ядерного палива, та надані пропозиції що до вдосконалення системи теплового моніторингу.

Сейчас в Украине эксплуатируется только одно сухое хранилище отработавшего ядерного топлива (СХОЯТ) – хранилище на Запорожской АЭС. Существует много исследований тепловых процессов в вентилируемых контейнерах СХОЯТ. В данной работе проведено обобщение научных подходов к оценке тепловой безопасности. Разработан многоуровневый подход к определению теплового состояния группы контейнеров, одиночных контейнеров, отработавших топливных сборок и топливных стержней. Рассчитаны детальные тепловые поля отработавших топливных сборок в середине контейнера для хранения. С использованием многоуровневого подхода было проведено тепловое моделирование и проанализировано влияние внешних факторов на тепловое состояние контейнеров. Результаты тепловых исследований были обобщены и выявлены факторы, которые влияют на тепловое состояние контейнеров. Предложен метод прогнозирования теплового состояния отработавшего ядерного топлива, и даны рекомендации по усовершенствованию системы теплового мониторинга.