Вестник Кольского научного центра РАН. 2015, №3.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ 624.039:551.34:51.37 ПРИМЕНЕНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОЙ АТОМНОЙ СТАНЦИИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ (НА БАЗЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ) Н.Н. Мельников, П.В. Амосов, Н.В. Новожилова, С.Г. Климин ФБГУН Горный институт КНЦ РАН Аннотация Представлены результаты прогноза пространственного распределения температурных полей вокруг модулей подземной атомной станции малой мощности, размещенной в многолетнемерзлых породах. Рассмотрены два варианта встроенных систем замораживания, при определенных параметрах которых прогнозируется возвращение на практически естественное состояние вмещающего массива. Ключевые слова: встроенные системы замораживания, подземная атомная станция малой мощности, естественное состояние массива, численный метод. Введение В 2014 г. специалисты Горного института КНЦ РАН завершили исследования по обоснованию потенциального использования атомной станции малой мощности (АСММ) модульного типа для энергоснабжения горнопромышленных предприятий в труднодоступных районах Восточной Сибири (научные руководители: академик РАН Н.Н. Мельников и проф., д.т.н. В.П. Конухин). При исследовании тепловой безопасности объекта методами численного моделирования анализировались прогнозные пространственные распределения температуры вокруг подземных модулей АСММ в многолетнемерзлых породах Чукотки [1-5]. В частности, показано [1], что даже в простейшей компоновке (реакторный зал и два модуля с реакторными установками типа КЛТ-40С) в режиме нормальной эксплуатации при определенных значениях теплофизических параметров обделки модулей и температуры во вмещающем массиве будут создаваться крупные зоны оттаивания. Пространственное распределение температурных полей в массиве (см. рис. 1) прекрасно иллюстрирует образование вокруг модулей станции крупных областей, где прогнозируется температура выше температуры фазового перехода «лед - вода». А значит, в силу снижения геомеханической устойчивости массива и стабильности многолетнемерзлых пород будут появляться обоснованные сомнения и вопросы по обеспечению безопасной эксплуатации АСММ. Подробное описание используемого методического подхода для решения тепловой задачи с учетом фазового перехода «лед-вода», а также обоснование теплофизических параметров модели, начальных и граничных условий можно найти в [1-5]. Параметры модели В данной работе авторы на базе численного моделирования в двухмерной постановке предлагают использовать для решения указанной проблемы традиционный способ искусственного замораживания массива посредством встроенных в обделку модулей станции труб охлаждения. В этих трубах необходимо поддерживать температуру хладоносителя ниже температуры фазового перехода «лед - вода». Причем как значение температуры хладоносителя, так и параметры встроенных систем (радиус труб, их количество на единицу длины) должны быть обоснованы под соответствующие условия. 40 ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)