Аналіз впливу конструктивних параметрів вентильованого контейнера для зберігання відпрацьованих тепловиділяючих збірок на його теплообмін
Автор: Макарчук Віталій Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Атомна енергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Макарчук В.С., Шепітчак В.Б. (керівник). Аналіз впливу конструктивних параметрів вентильованого контейнера для зберігання відпрацьованих тепловиділяючих збірок на його теплообмін. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Енергетична незалежність України переважно визначається рівнем безпеки і стійкості функціонування енергетичних об’єктів, серед яких провідне місце займають атомні електростанції (АЕС). Для них, поряд із підвищенням якості ядерного палива, одним із ключових завдань є організація належного поводження із відпрацьованим ядерним паливом і радіоактивними відходами із максимальним використанням науково-технічного потенціалу країни. До пріоритетних заходів у сфері енергетичної безпеки належить модернізація АЕС, спрямована на посилення фізичного захисту та зменшення ризиків для персоналу, населення й довкілля, що можуть виникати під час їх експлуатації. Оскільки на сьогодні відсутня сучасна та економічно виправдана технологія переробки відпрацьованого палива, виникає необхідність створення тимчасових сховищ для його безпечного довготривалого зберігання, у тому числі безпосередньо на майданчиках атомних станцій. Проблема поводження з ВЯП в Україні останнім часом набуває особливої актуальності [1–3]. Частка атомної енергетики у виробництві електроенергії традиційно перевищує 50 %, тому щороку на чотирьох діючих АЕС країни накопичується значний обсяг високоактивних відходів та відпрацьованого палива. На сьогодні сухе зберігання відпрацьованого ядерного палива в Україні реалізується лише на найбільшій атомній електростанції країни – Запорізькій. Пристанційне сухе сховище (ССВЯП) цієї АЕС призначене для розміщення понад 9 тисяч паливних збірок реакторів ВВЕР-1000 та розраховане на експлуатацію впродовж приблизно 50 років. Його безпечне функціонування забезпечується не лише заходами ядерної та радіаційної безпеки, а й суворим 5 контролем теплових режимів зберігання палива протягом усього періоду роботи. Таким чином, актуальність досліджень у цій сфері полягає у вивченні теплових процесів, які відбуваються під час сухого зберігання ВЯП. Це дасть можливість гарантувати стабільну та безпечну експлуатацію основного обладнання сховища впродовж усього терміну його використання. Об?єкт дослідження – вентильований контейнер з природною вентиляцією з кошиком для ТВЗ, внутрішніми перегородками та захисними оболонками. Предмет дослідження – вплив геометрії, конфігурації вентиляційних каналів та температури зовнішнього повітря на теплообмін з бетонної поверхні контейнера для зберігання відпрацьованих ТВЗ з метою розробки рекомендацій з вибору експлуатаційного режиму охолодження. Мета дослідження: оцінювання впливу геометрії, матеріалів, конфігурації вентиляційних каналів і перешкод на теплообмін з бетонної поверхні контейнера для зберігання відпрацьованих ТВЗ, а також режимів вентиляції на тепловідведення від ТВЗ. У магістерській кваліфікаційній роботі вивчено теплообмін вентильованого каналу для зберігання відпрацьованих ТВЗ з метою розробки рекомендацій з вибору експлуатаційного режиму охолодження. У дослідженні здійснено огляд практики зберігання ВЯП в Україні. Проаналізовано етапи поводження з паливом після його вилучення з реактора та конструктивні рішення, що забезпечують процес його зберігання. На основі проведеного аналізу визначено напрями для подальших наукових досліджень у цій сфері. Розглянуто сучасні технології сухого зберігання ВЯП, які застосовуються на атомних електростанціях, та наведено їх порівняльну оцінку за критеріями ядерної й радіаційної безпеки, а також екологічного впливу. Окремо проаналізовано конструктивні особливості контейнерів для сухого зберігання, включно з металевими та вентильованими бетонними варіантами. 6 У роботі запропоновано методику оцінювання впливу конструктивних параметрів вентильованого контейнера для зберігання відпрацьованих ТВЗ на теплообмін з бетонної захисної поверхні. Ці підходи дають можливість визначити ступінь впливу конструктивних параметрів вентильованого контейнера на теплові його режими. У економічному розрахунку виконано техніко-економічне оцінювання витрат на поводження із ВЯП у Централізованому сховищу відпрацьованого ядерного палива (ЦСВЯП), зокрема, визначення експлуатаційних витрат ЦСВЯП в активний та пасивний період його експлуатації. У частині роботи з автоматизації розроблено функціональну схему системи керування випарювальною установкою, призначеною для переробки водної пульпи металевих солей, яка утворюється після регенерації іонообмінних смол відходів водопідготовки на об’єктах зберігання ВЯП. Ключові слова: відпрацьоване ядерне паливо, вентильовані контейнери зберігання, сухе сховище відпрацьованого ядерного палива, теплообмін, природна конвекція. Перелік використаних джерел літератури: 1. Тарнавський А.Б., Сукач Р.Ю., Сукач Ю.Г., Колісник М.Я. (2013) Використання сухого сховища для зберігання відпрацьованого ядерного палива на Запорізькій АЕС. Науковий вісник НЛТУ України. С. 104–113. https://nv.nltu.edu.ua/Archive/2013/23_1/104_Tar.pdf 2. Козлов, І.Л., Ковальчук, В.І., Кондратюк, В.А., Сова, К.О., Чорненький, О.С., Лисак, М.В. (2024) Оцінювання ресурсоспроможності та надійності системи сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива. Ядерна та радіаційна безпека. No 3. С. 43–51. 3. Альохіна, С. В., Голощапов, В. М., Костіков, А. О., Клімов, С. П., Лучна, Г. Є., Мороз В. А. (2010) Аналіз умов зберігання відпрацьованого ядерного палива на майданчику сухого сховища. Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. вип. 13. С. 76-83