Концептуальная модель "доменной" версии образования ядерно-опасных скоплений на 4-м блоке ЧАЭС

Abstract

Сформулированы основные положения концептуальной модели «доменной» версии образования ядерно-опасных скоплений топливосодержащих материалов (ТСМ), скрытых в зоне проплавления подреакторной плиты (ПП) 4-го блока ЧАЭС. Образование скоплений с критической массой урана и лавообразных ТСМ (ЛТСМ) рассматривается как результат двух взаимосвязанных процессов: процесса взаимодействия расплава топлива (кориума) с бетоном (ВРБ) и процесса плавки фрагментов активной зоны (ФАЗ) аналогичного наблюдаемому при плавке шихты в металлургической печи – домне. Подобно «доменному шлаку» масса черных ЛТСМ, содержащая до 5 % урана, выливалась из ванны (образованной в результате ВРБ) расплава материалов «шихты» (навала фрагментов разрушенной взрывом активной зоны и силикатных материалов технологической засыпки) и сформировала мощные потоки стекломасс из эпицентра плавки в юго-восточном квадранте помещения 305/2. Оставшаяся после выгорания «шихты» в ванне расплава часть ЛТСМ застыла, прикрыв собою стратифицированные в «горне» (зоне проплавления ПП) слой металла и слой разбавленных силикатами тяжелые оксидов с массовым содержанием урана от 50 %. При поступлении воды в остывающие (<100 °С) скопления с критической массой топлива возникла повторная критичность.

Сформульовано основні положення концептуальної моделі "доменної" версії створення ядерно-небезпечних скупчень паливовмісних матеріалів (ПВМ), прихованих в зоні проплавлення підреакторної плити 4-го блока ЧАЕС. Створення скупчень з критичною масою урану і лавоподібних ПВМ (ЛПВM) розглядається як результат двох взаємопов'язаних процесів: процесу взаємодії розплаву палива (коріуму) з бетоном (ВРБ) і процесу плавки фрагментів активної зони (ФАЗ) аналогічного спостережуваному при плавці шихті у металургійній печі - домні. Подібно доменному шлаку маса чорних ЛПВМ, що містять до 5 % урану, виливалася із ванни, створеної в результаті ВРБ, розплаву матеріалів «шихти» (навалу фрагментів зруйнованої вибухом фрагментів активної зони і силікатних матеріалів технологічної засипки та ін.) і сформувала потужні потоки скломас з епіцентру плавки в південно-східному квадранті приміщення 305/2. Частина ЛПВМ, що залишилася після вигорання «шихти» у ванні розплаву, застигла, прикривши собою стратифіковані в «горні» (зоні проплавлення ПП) шар фракції важких оксидів з масовим вмістом урану від 50 %. При надходженні води в застигаючі (<100 °С) скупчення ПВМ з критичною масою палива виникла повторна критичність..

Basic provisions of conceptual model of the "blast furnace" version of formation of nuclear-dangerous accumulation of the fuel containing materials (FCM) hidden in a zone of pro-melting of a under-reactor slab of the Chernobyl NPP Unit 4 are formulated. The phases of the accident which have led to formation "blast furnace" configurations of materials and conditions, providing start and maintenance of long process of melting of the fragments of the former core (FFC) of the reactor crushed by explosion as charge in the metallurgical blast furnace, are qualitatively considered. Formation of FCM with a critical mass of uranium and Lava-like FCM (LFCM) is considered as result of two interconnected processes – molten core/concrete interactions (MCCI) and melting of FFC in a bathtub of silicate fusion that was formed of the materials "furnace charges" (FFC, silicate materials of technological filling, etc.). It is similar to the blast furnace scoria the mass of LFCM containing only 5 % of uranium, poured out from a bathtub of molten materials and formed powerful glass flows from "blast-furnace process" epicenter in a southeast quadrant under-reactor room 305/2 to adjacent rooms of the reactor building. The part of LFCM which has remained after burning out of "furnace charge" in a bathtub of melt, stiffened, having covered with itself in MCCI epicenter a cooling-down corium with the mass content of uranium from 50 %. Water inflow in a FCM accumulation zone with the high content of fuel created conditions for repeated criticality of nuclear materials.