Паровой взрыв
Паровой взрыв — это взрыв , вызванный бурным кипением или вскипанием воды или льда в пар , происходящий, когда вода или лед либо перегреты , либо быстро нагреты мелкими раскаленными частицами, образовавшимися в них, либо нагреты взаимодействием расплавленных металлов (как при взрыве ). взаимодействие топлива и теплоносителя, или FCI, расплавленных топливных стержней ядерного реактора с водой в активной зоне ядерного реактора после расплавления активной зоны ). Сосуды под давлением, такие как водо-водяные (ядерные) реакторы под давлением , работающие под давлением выше атмосферного.также могут создать условия для парового взрыва. Вода превращается из твердого или жидкого состояния в газообразное с чрезвычайной скоростью, резко увеличиваясь в объеме. Паровой взрыв разбрызгивает пар и кипящую воду, а также нагревшую ее горячую среду во всех направлениях (если они не ограничены иным образом, например стенками емкости), создавая опасность ошпаривания и ожога.
Паровые взрывы обычно не являются химическими взрывами , хотя ряд веществ химически реагируют с паром (например, цирконий и перегретый графит реагируют с паром и воздухом соответственно с выделением водорода , который бурно горит на воздухе), так что могут последовать химические взрывы и пожары. . Некоторые паровые взрывы представляют собой особый вид взрыва расширяющегося пара кипящей жидкости .(BLEVE) и полагаться на высвобождение накопленного перегрева. Но многие крупномасштабные события, в том числе литейные аварии, свидетельствуют о фронте выделения энергии, распространяющемся через материал (см. описание FCI ниже), где силы создают фрагменты и смешивают горячую фазу с холодной летучей; и быстрый теплообмен на фронте поддерживает распространение.
Если паровой взрыв происходит в закрытом резервуаре с водой из-за быстрого нагрева воды, волна давления и быстро расширяющийся пар могут вызвать сильный гидравлический удар . Это был механизм, из-за которого в Айдахо, США, в 1961 году корпус ядерного реактора SL-1 подпрыгнул в воздухе на высоту более 9 футов (2,7 м), когда он был разрушен в результате аварии с возникновением критичности . В случае СЛ-1 топливо и твэлы испарялись от мгновенного перегрева.
События такого общего типа возможны и при постепенном расплавлении топлива и твэлов жидкостного ядерного реактора. Такие взрывы известны как взаимодействие топлива с охлаждающей жидкостью (FCI). [ править ] В этих случаях прохождение волны давления через предварительно диспергированный материал создает силы потока, которые еще больше фрагментируют расплав, что приводит к быстрой теплопередаче и, таким образом, поддерживает волну. Считается, что большая часть физических разрушений реактора РБМК-1000 с графитовым замедлителем и легким водяным охлаждением во время Чернобыльской катастрофы произошла из-за такого парового взрыва.
При расплавлении ядерного топлива наиболее серьезным последствием парового взрыва является раннее разрушение защитной оболочки . Две возможности: выброс расплавленного топлива под высоким давлением в защитную оболочку, вызывающий быстрый нагрев; или паровой взрыв внутри корпуса, вызывающий выброс ракеты (например, верхней головки ) в защитную оболочку и через нее. Менее драматичным, но все же важным является то, что расплавленная масса топлива и активной зоны реактора проплавляет пол здания реактора и достигает грунтовых вод ; может произойти паровой взрыв, но обломки, вероятно, будут локализованы и, фактически, рассеявшись, вероятно, будут легче охлаждаться. Подробнее см. WASH-1400 .
Паровые взрывы часто происходят там, где горячая лава встречается с морской водой или льдом. Такое явление также называют прибрежным взрывом . Опасный паровой взрыв может также произойти, когда жидкая вода или лед сталкиваются с горячим расплавленным металлом. Когда вода превращается в пар, она разбрызгивает горящий жидкий металл вместе с собой, вызывая крайний риск серьезных ожогов для всех, кто находится поблизости, и создавая опасность пожара.
