Branduolinės inžinerijos problemų laboratorija (14)

Laboratorijos vadovas Povilas Poškas, Prof. habil. dr. (Technologijos mokslai) Breslaujos g. 3, LT-44403 Kaunas Tel.: 8-37-401891 Faks.: 8-37-351271 poskas

---

Pagrindinės laboratorijos mokslinės veiklos kryptys:

• šilumos atidavimo bei turbulentinio pernešimo dėsningumų eksperimentinis tyrimas vienfaziuose srautuose – priverstinė ir mišri konvekcija, kanalo geometrijos, tekėjimo režimų, kintamų fizikinių savybių, paviršiaus šiurkštumo, išcentrinių jėgų, nestacionarumo įtaka;
• skaitinis šilumos mainų ir pernešimo procesų vienfaziuose srautuose įvairiuose kanaluose bei geologinėse struktūrose modeliavimas;
• panaudoto branduolinio kuro tvarkymas: kuro charakteristikų modeliavimas, saugojimo ir laidojimo įrenginių saugos bei poveikio aplinkai įvertinimas, norminė ir įstatyminė bazė;
• radioaktyviųjų atliekų tvarkymas: strategija, apdorojimo technologinės įrangos bei saugojimo ir laidojimo įrenginių saugos ir poveikio aplinkai įvertinimas, norminė ir įstatyminė bazė;
• atominių elektrinių eksploatavimo nutraukimo įvairių veiksnių įvertinimas – eksploatavimo nutraukimo ir išmontavimo planavimas, eksploatavimo nutraukimo išlaidos, teritorijos, statinių, sistemų ir įrangos radiologinis apibūdinimas, saugos bei poveikio aplinkai įvertinimas, norminė ir įstatyminė bazė;
• gaisro atominėse elektrinėse ir kituose svarbiuose objektuose saugos įvertinimas.

Šilumos mainų bei turbulentinio pernešimo eksperimentiniai ir skaitiniai tyrimai kanaluose ir geologinėse struktūrose

Laboratorija turi didelę, per 30 metų, patirtį, vykdant šilumos mainų ir hidrodinamikos tyrimus įvairios paskirties energetiniuose įrenginiuose (branduolinių reaktorių, įvairių šilumokaičių elementuose ir kt.), pastaraisiais metais – ir geologinėse struktūrose bei šachtose.

2005 m. buvo tęsiami turbulentinės mišrios konvekcijos šilumos mainų ir tėkmės struktūros tyrimai vertikaliame plokščiame kanale nestabilios oro tankio stratifikacijos atveju esant priešingų krypčių tėkmėms. Toliau vykdyti eksperimentiniai ir skaitiniai tyrimai vertikaliame kanale pereinamojo režimo tekėjimo zonoje esant priešingų krypčių tėkmėms. Taip pat pradėti skaitiniai tyrimai esant vienkryptėms tėkmėms. Skaitinis modeliavimas įvairiais mišrios konvekcijos atvejais buvo atliekamas naudojant programų paketą FLUENT (JAV).

Nustatyta, kad nestabilios oro tankio stratifikacijos atveju susiformuoja šilumos mainų režimai, kai dėl vietinio srauto atitrūkimo prie kanalo sienelės staigiai pasikeičia šilumos mainų pobūdis pagal kanalo ilgį. Be to, nustatyta, kad šilumos atidavimas esant nestabiliai oro tankio stratifikacijai nepriklauso nuo kanalo pasvirimo kampo, jam kintant nuo 90^o iki 0^o (priešingai nei stabilios stratifikacijos atveju).

Skaitinio modeliavimo rezultatai pereinamojo režimo tekėjimo zonoje esant priešingų krypčių tėkmėms parodė, kad didėjant termogravitacijos jėgų poveikiui, prie kanalo sienelių susiformuoja nestacionarios cirkuliacinės tėkmės, išsidėsčiusios šachmatine tvarka pagal kanalo ilgį, sukeliančios greičio profilių nesimetriškumą bei sienelės temperatūros pulsacijas.

Skaitinis modeliavimas pereinamojo režimo tekėjimo zonoje esant vienkryptėms tėkmėms parodė, kad pagal kanalo ilgį galima išskirti tris būdingas tekėjimo zonas. Pirmoje stabilaus tekėjimo zonoje dėl termogravitacijos jėgų poveikio parabolinis greičio tėkmės profilis deformuojasi į „M” formos profilį. Antroji yra recirkuliacinio tekėjimo zona, tačiau šilumos atidavimas joje mažai skiriasi nuo šilumos atidavimo stabilaus laminarinio tekėjimo zonoje. Trečioje nestabilaus sūkurinio tekėjimo zonoje sienelės temperatūra ir Nu skaičius įgyja pulsuojantį pobūdį.

Panaudoto branduolinio kuro (PBK) tvarkymas

Ignalinos AE (IAE) 1999 m. pradėjus eksploatuoti PBK saugyklą su CASTOR RBMK-1500 ir CONSTOR RBMK-1500 tipo konteineriais, Laboratorijoje atliekami PBK saugojimo bei laidojimo saugos įvertinimo darbai. Normalios ir didesnės talpos konteineriams su PBK, normalaus eksploatavimo ir avarinėmis sąlygomis atlikti radioaktyviųjų nuklidų aktyvumo kitimo saugojimo laikotarpiu, kritiškumo bei radiacijos (spinduliuotės) dozių ant konteinerių paviršiaus ir apibrėžtame atstume nuo jo, konteinerių temperatūros laukų įvertinimai.

2005 m. laboratorija drauge su GNS-RWE NUKEM GmbH (Vokietija) konsorciumu pradėjo vykdyti didelės apimties projektą – Laikinosios sausojo tipo saugyklos, skirtos RBMK panaudoto branduolinio kuro rinklių iš Ignalinos AE 1 ir 2 blokų saugojimui, projektavimas bei įrengimas (2005–2009 m.). Laboratorija rengia šios PBK saugyklos (eksploatavimo laikas ne mažiau negu 50 m.) poveikio aplinkai vertinimo ir saugos analizės ataskaitas bei teikia paramą licencijuojant saugyklą. 2005 m. laboratorijos specialistai parengė Poveikio aplinkai vertinimo programą, kuri LR Aplinkos ministerijoje buvo patvirtinta. Rengiama šio objekto Poveikio aplinkai vertinimo ataskaita ir Saugos analizės ataskaita.

Panaudoto branduolinio kuro saugykla. Viduje bus patalpinti 202 CONSTOR RBMK-1500M/2 konteineriai
(konteinerio aukštis - apie 4,5 m, skersmuo - apie 2,7 m)

Įgyvendinant Panaudoto branduolinio kuro ir ilgaamžių radioaktyviųjų atliekų laidojimo galimybių įvertinimo programą 2003–2007 m., laboratorijos specialistai, konsultuojant Švedijos ekspertams, pasiūlė giluminio geologinio kapinyno panaudotam branduoliniam kurui ir ilgaamžėms vidutinio aktyvumo atliekoms įrengimo Lietuvoje molio aplinkoje bei kristalinėse uolienose bendrines koncepcijas. Atliko geologinio kapinyno įrengimo išlaidų įvertinimą ir pradėjo bendrinį kapinyno saugos vertinimą. Buvo išnagrinėti du kapinyno evoliucijos scenarijai, atliktas saugos požiūriu svarbių radionuklidų sklaidos iš defektuoto laidojimo konteinerio modeliavimas artimojo ir tolimojo lauko aplinkoje. Uždavinių sprendimui naudoti COMPULINK, CHAN3D, DREBAT–BATEMAN (Švedija), SCALE (JAV), FLUENT, AMBER (JK) programų paketai.

2005 m. laboratorijos specialistai esamos informacijos apie tikėtinus klimato pokyčius per numatomą geologinio kapinyno egzistavimo laikotarpį pagrindu atliko radionuklidų sklaidos vertinimus esant pakitusioms klimato sąlygoms (apledėjimui).

Radioaktyviųjų atliekų tvarkymas

Nuo 1994 m. laboratorija aktyviai dalyvauja analizuojant IAE radioaktyviųjų atliekų tvarkymo problemas. Laboratorijos ekspertai dalyvauja projektuose, vertinančiuose esamų radioaktyviųjų atliekų saugyklų IAE ir Maišiagaloje ilgalaikę saugą, galimybes transformuoti šias saugyklas į kapinynus. Drauge su kompanija SKB International (Švedija) atlikta keletas projektų, tarp jų ir jau esamų radioaktyviųjų atliekų saugyklų saugos įvertinimas. 2001–2004 m. laboratorija kartu su Framatome ANP GmbH (Vokietija) aktyviai dalyvavo rengiant IAE cementavimo įrenginio ir laikinosios sukietintų radioaktyviųjų atliekų saugyklos Poveikio aplinkai vertinimo ir Saugos analizės ataskaitas. Laboratorija nuolat dalyvauja TATENA koordinuojamose tyrimų programose, tarp jų – Paviršinių radioaktyviųjų atliekų kapinynų ilgalaikės saugos įvertinimo metodologijų taikymas (ASAM) (2002–2005 m.).

Tranšėjinio (Landfill) tipo kapinyno labai mažo aktyvumo radioaktyvioms atliekoms palaidoti skersinis pjūvis

IAE išmontavimo metu susidarysiančių atliekų masės pasiskirstymas

Laboratorijos specialistai aktyviai dalyvauja numatant statybos vietą naujajam paviršiniam radioaktyviųjų atliekų kapinynui Lietuvoje. Konsultuojant Švedijos ekspertams, parengti paviršinio kapinyno vietai parinkti kriterijai, tobulinta paviršinio kapinyno projekto koncepcija, parengta įgyvendinimo programa. 2004 m. laboratorija kartu su Geologijos ir geografijos institutu parengė Paviršinio radioaktyviųjų atliekų kapinyno įrengimo poveikio aplinkai vertinimo ataskaitą. Saugos įvertinimui buvo naudoti DUST, GENII, GWSCREEN (JAV), AMBER programų paketai.

2004–2006 m. laboratorija kartu su Prancūzijos kompanijomis Thales Engineering and Consulting ir ANDRA bei Fizikos institutu vykdo PHARE projektą Maišiagalos kapinyno saugos įvertinimas ir gerinimas. Laboratorijos specialistai sukūrė duomenų bazę, kurioje sukaupta visa įmanoma informacija apie radioaktyviąsias atliekas, patalpintas Maišiagalos kapinyne, ir atliko išsamią nuklidinės sudėties analizę, taip pat dalyvauja rengiant Saugos analizės ataskaitą.

2005 m., tęsiant ankstesnius darbus, laboratorijos specialistai pradėjo vykdyti naują projektą – Landfill tipo kapinyno preliminarių atliekų priimtinumo kriterijų parengimas, kuriame bus išanalizuoti ir apibendrinti duomenys apie labai mažo aktyvumo radioaktyviąsias IAE atliekas, susidarančias eksploatavimo metu ir uždarius elektrinę. Šias atliekas numatoma palaidoti tranšėjinio (Landfill) tipo kapinyne (eksploatavimo laikas apie 50 m.). Išanalizavus duomenis apie kapinyno statybai numatomų aikštelių aplinką bei įvertinus potencialios radionuklidų sklaidos poveikį, bus parinkta aikštelė, geriausiai atitinkanti priimtinumo kriterijus, ir bus parengti preliminarūs atliekų, numatomų palaidoti kapinyne, priimtinumo kriterijai.

Atominių elektrinių eksploatavimo nutraukimo įvairių veiksnių įvertinimas

Nuo 1998 m. laboratorijos mokslininkai pradėjo tyrimus, susijusius su IAE eksploatavimo nutraukimu. Mūsų ekspertai dalyvavo PHARE projekte rengiant Preliminarų Ignalinos AE eksploatavimo nutraukimo planą. Buvo sukurta: duomenų bazė apie įvairių sistemų elementus ir jų charakteristikas, sukurtas kompiuterinių programų paketas DECOM, įgalinantis įvertinti IAE susidarysiančių radioaktyviųjų atliekų kiekius bei numatomų darbų finansavimą. 2002–2003 m., rengiant Galutinį IAE eksploatavimo nutraukimo planą, laboratorija analizavo duomenis apie IAE sistemų radiacinį užterštumą. Labiausiai užterštoms sistemoms įvertinti buvo panaudota TRACTEBEL kompanijos (Belgija) LLWAA–DECOM programa, pritaikyta RBMK tipo reaktoriui, bei laboratorijos darbuotojų sukurtos papildomos programinės įrangos priemonės radioaktyviųjų atliekų kiekiams įvertinti. 2004 m. laboratorija LR Ūkio ministerijos užsakymu parengė IAE eksploatavimo nutraukimo programos ir jos įgyvendinimo priemonių plano 2005–2009 m. projektus.

Nuo 2002 m. laboratorija bendradarbiauja TATENA koordinuojamame tyrimų projekte – Mažo ir vidutinio aktyvumo Ignalinos AE eksploatacijos nutraukimo atliekų laidojimo aspektai (2002–2006 m.). Buvo parengta radioaktyviųjų nuosėdų susidarymo ir jų aktyvumo galutinio reaktoriaus sustabdymo metu įvertinimo metodika, įvertinti numatomi susidarysiančių radioaktyviųjų atliekų kiekiai. 2005 m. apskaičiuotos ir pateiktos preliminarios ribinės specifinės aktyvumo vertės radioaktyviųjų atliekų pakuotėms su aktyvuotais reaktorių komponentais.

2005 m. kartu su Fizikos institutu pradėtas vykdyti projektas – Ignalinos AE įrangos ir įrenginių radiologinių tyrimų programos rengimas (2005–2006 m.).

Išanalizavus tarptautinę patirtį, parengta Bendroji radiologinių tyrimų programa bei, surinkus ir išanalizavus visus esamus duomenis apie IAE aikštelę, parengta Ignalinos AE radiologinio užterštumo istorinio vertinimo ataskaita.

Atominių elektrinių gaisro saugos įvertinimas

Vienas svarbiausių veiksnių siekiant išvengti branduolinių avarijų yra branduolinių objektų gaisro sauga. 2002–2004 m. kartu su Švedijos ekspertais atliktas IAE 1-ojo ir 2-ojo blokų gaisro saugos įvertinimas. 2005 m. atliktas kai kurių atnaujintų pakeistos paskirties IAE patalpų gaisro saugos įvertinimas. Taip pat buvo įvertinta naujai projektuojamos panaudoto IAE branduolinio kuro saugyklos gaisro sauga.

Pagrindiniai rezultatai

2005 m. laboratorija tęsė du valstybės subsidijomis finansuojamus mokslo tiriamuosius darbus, vykdė 13 užsakomųjų darbų bei gavo per pusę milijono litų pajamų. Darbuotojai aktyviai dalyvavo įvairiose mokymo programose, koordinaciniuose susitikimuose, perskaitė 14 pranešimų tarptautinėse konferencijose (Japonijoje, Didžiojoje Britanijoje, Olandijoje, Austrijoje, Škotijoje, Egipte, Ukrainoje ir Lietuvoje), paskelbė per 20 mokslinių straipsnių Lietuvos ir užsienio žurnaluose, tarpe jų su ISI indeksu 3 straipsniai. Apginta daktaro disertacija.