Piotr Darnowski

New methods in the assessment of recriticality potential in severe accidents

Streszczenie:

Niniejsza rozprawa doktorska traktuje o nowej metodologii oraz nowych metodach pozwalających na ocenę możliwości pojawienia się powtórnego stanu krytycznego
w lekko-wodnym reaktorze jądrowym podczas ciężkiej awarii. Opracowano metodologię oraz metody pozwalające łączyć symulacje Monte Carlo transportu neutronów
oraz zintegrowane obliczenia ciężkich awarii. Rozszerzono wcześniejsze podejście oparte o zachowawcze symulacje dwuwymiarowe. Zastosowano modele trójwymiarowe
oraz realistyczne warunki brzegowe i początkowe otrzymane poprzez zintegrowane analizy awarii. Nowe podejście jest efektywne obliczeniowo i pozwala przeprowadzić ocenę ryzyka pojawienia się powtórnej krytyczności poprzez rozbudowane analizy parametryczne, wrażliwości oraz niepewności m.in. takie jak stosowane w analizach PSA/PRA Poziomu 2. Zaproponowane rozwiązania zostały zaimplementowane
w środowisku obliczeniowym SARCAM (Severe Accident Re-Criticality Assessment Methods). SARCAM jest pierwszym w swoim rodzaju narzędziem, pozwalającym łączyć kody obliczeniowe MELCOR2 oraz SERPENT2. Podejście to zostało zaprezentowane na przykładzie analizy możliwości pojawienia się w powtórnej krytyczności dla awarii całkowitej utraty zasilania Reaktora Wodnego Wrzącego (BWR). Szczególną uwagę skupiono na wewnątrz-zbiornikowej wczesnej fazie awarii podczas, której pojawia się największe ryzyko powtórnego stanu krytycznego. Przeanalizowano warunki fizyko-chemiczne konieczne, aby doszło do utraty prętów kontrolnych oraz zachowanie paliwa
w nietkniętym stanie. Przeprowadzono analizy wrażliwości i pokazano wpływ kluczowych parametrów w tym koncentracji kwasu borowego w wodzie chłodzącej oraz stopnia zachowania prętów kontrolnych.

Na bazie przeprowadzonych symulacji wyciągnięto wnioski dotyczące ryzyka wystąpienia powtórnej reakcji łańcuchowej w reaktorach BWR. Finalnie, nakreślono dalsze możliwe kierunki badań.