Существующие контейнменты для АЭС с атомными реакторами типа ВВЭР-1000 не рассчитаны на локализацию тяжелой аварии.
Тяжелая авария, связанная с плавлением материалов активной зоны реактора, может привести к разрушению корпуса реактора и к выпадению в его шахту 200 т расплава.
Локализовать расплав и исключить образование взрывоопасного водорода можно с помощью ловушки расплава, размещаемой на дне шахты реактора. Ловушка обмуровывается огнеупором на основе диоксида циркония и включает слой из жертвенного материала.

Площадь ловушки 100 м2. Ловушка может быть размещена в существующих АЭС. Тяжелая авария может быть связана и с паровым взрывом реактора. Ослабить действие ударной волны и осколков можно с помощью демпфера, размещенного на внутренней поверхности защитной железобетонной оболочки. Демпфер выполняется из шамотного легковеса с поглощающей энергоемкостью 1 МДж/м3. НИР по разработке системы исходных данных для проектирования взрывозащитного контейнмента с ловушкой завершена. Работа выполнена совместно с РНЦ "Курчатовский институт".

При анализе теплового состояния ловушки расплавленного кориума, изготовленной из керамики на основе кубического оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, необходимо правильно учитывать радиационный теплоперенос в керамике и температурную зависимость ее излучательных и отражательных характеристик. Такие исследования были проведены в Институте.

Плотность потока греющего излучения составляла около 10 МВт/м², что соответствует верхнему пределу потоков в ловушке, которые могут иметь место при тяжелых авариях. Оказалось, что при малом времени воздействия на поверхности керамики образуется слой расплава толщиной в несколько сотен мкм, который кристаллизуется при отключении греющего потока при движении фронтов с двух сторон расплава. Фронты смыкаются в середине (Рис. 1). При времени воздействия в несколько минут на поверхности керамики образуется слой расплава толщиной примерно 2 мм, и его кристаллизация является необычной. Так же, как и в первом случае, фронты движутся навстречу друг другу, но из-за выделения при кристаллизации растворенных в расплаве газов внутри образуется полость, в которой находится газ под высоким давлением (Рис. 2). Это может привести к выбросу еще не закристаллизовавшегося расплава через затвердевшую корку, подобно извержению вулкана (Рис. 3). Затвердевший выброс представляет собой сферу диаметром около 2 мм с толщиной стенки примерно 0.13 мм (Рис. 4 - 5).   

     

     

Взрыв заряда, содержащего внутри себя радиоактивную вставку, приводит к диспергированию материала вставки (образовавшийся радиоактивный аэрозоль отмечен синими точками). На начальной стадии процесса большая часть примеси локализуется у границы приповерхностного турбулентного слоя, создаваемого в результате взаимодействия взрывной ударной волны с поверхностью грунта, и в дальнейшем частично осаждается на землю вблизи эпицентра взрыва (5-10 калибров заряда), а частично переносится на достаточно большие расстояния грунтом, захваченным турбулентными потоками за взрывной волной.