Защитные барьеры в ядерной энергетике: некоторые сценарии деградации системы «контейнер + радиоактивные отходы»

Abstract

На примере изучения кинетики системы «контейнер + РАО» рассмотрены сценарии локального разрушения железобетонного контейнера как защитного барьера, а в рамках сценариев — механизмы образования центров локального разрушения в материале контейнера, содержащего радиоактивные материалы, с учетом его конструктивных особенностей, стохастического и нестохастического характера процессов разрушения. Проведено математическое моделирование временной деградации системы «контейнер + РАО» в процессе ее эксплуатации и выполнен анализ полученных решений для двух граничных оценок: если скорость перехода центров потенциального разрушения во вторичные центры разрушения существенно меньше скорости образования фактических центров разрушения и, соответственно, если первая скорость значительно превышает вторую.

На прикладі дослідження кінетики системи «контейнер + РАВ» розглянуто сценарії локального руйнування залізобетонного контейнера як захисного бар’єра, а в рамках сценаріїв — деякі механізми утворення центрів локального руйнування в матеріалі контейнера, який містить радіоактивні матеріали, з урахуванням його конструктивних особливостей, стохастичного та нестохастичного характеру процесів руйнування. Проведено математичне моделювання деградації в часі системи «контейнер + РАВ» впродовж експлуатації та виконано аналіз отриманих результатів для двох граничних оцінок: якщо швидкість переходу центрів потенційного руйнування у вторинні центри руйнування істотно менша за швидкість утворення фактичних центрів руйнування і, відповідно, якщо перша швидкість значно перевищує другу.

This paper discusses scenarios of the local destruction of reinforced concrete containers as a protective (safety) barrier by the example of studying the kinetics of the “container + radwaste” system. The mechanisms of gradual conversion of the potential destruction centers in the container to the secondary centers of destruction through physicochemical interaction of the container structural material with the filling environments and then conversion of secondary centers to the real destruction centers due to "ageing" of the container and influence of γ–quanta from radioactive materials are considered on the macro-level within these scenarios. The design features of containers and potential of both stochastic and non-stochastic destructive processes were taken into account in the scenarios. The degradation of the "container + radwaste" system during its operation has been mathematically modeled and the obtained solutions have been analyzed for two boundary estimates: when the rate of conversion of the potential destruction centers to the secondary centers of destruction is much lower than the rate of the generation of real destruction centers and, accordingly, when the first rate significantly exceeds the second rate.