Vandenilio degimo/sprogimo analizė įvykus avarijai su vakuumo praradimu ITER kaitinimo pluošto ir diagnostinio pluošto patalpose ir vakuuminio siurblio patalpose (FUSION programa)

2006 m. LEI BĮSL mokslininkai įgyvendino savo pirmąjį ITER saugos vertinimo projektą, kuris finansuotas pagal ES 6BP. Įgyvendinto projekto tikslas buvo išanalizuoti, ar įmanomas vandenilio sprogimas neutralių dalelių pluoštų (kaitinimo pluošto ir diagnostikos pluošto) įrenginiuose ir plazmos indo vakuuminiame siurblyje, ir jeigu sprogimas įmanomas, įvertinti galimas sprogimo jėgos sukeliamas apkrovas.
Vandenilio pasiskirstymo analizė atlikta COCOSYS (angl. Containment Code System) programų paketu. COCOSYS sukurtas siekiant atlikti išsamią visų svarbių procesų, vykstančių sunkiųjų avarijų metu lengvojo vandens reaktorių apsauginiuose kiautuose, analizę. Taip pat galima modeliuoti ir projektines avarijas. Nors programų paketas yra skirtas lengvojo vandens reaktorių apsauginių kiautų analizei, tačiau atlikta analizė buvo vienas pirmųjų bandymų pritaikyti COCOSYS branduolių sintezės reaktoriaus komponentams modeliuoti.
Tyrimams atlikti buvo sudaryti šių ITER komponentų skaitiniai modeliai:

• plazmos indo vakuuminio siurblio;
• neutralių dalelių kaitinimo pluošto;
• neutralių dalelių diagnostinio pluošto.

Nagrinėjant oro patekimą į ITER vakuuminį siurblį gauta, kad dėl šio įvykio nuo vakuuminių siurblių paviršių įvyksta vandenilio desorbcija ir į plazmos indą patenka ~8 mol vandenilio. Po 10 s, t. y. baigiantis vandenilio įtekėjimui, maksimali jo koncentracija siekia 50 %, o praėjus ~120 s vandenilis jau yra susimaišęs visame tūryje ir turbulencinis degimas arba sprogimas yra neįmanomas.
Galimo vandenilio sprogimo pasekmėms įvertinti buvo apskaičiuotas slėgis plazmos inde, kuris susidaro po sprogimo. Skaičiavimai atlikti darant prielaidą, kad visa vandenilio sprogimo metu išsiskirianti energija sunaudojama slėgiui ir temperatūrai pakelti. Gauta, kad didžiausias slėgis (2,65 bar) pasiekiamas ne tada, kai vandenilio koncentracija yra maksimali, bet jeigu sprogimas įvyksta vėliau, t. y. kai nesikondensuojančių dujų kiekis yra didžiausias.

Panašūs tyrimai buvo atlikti ir siekiant įvertinti vandenilio sprogimo galimybę ITER kaitinimo pluošto ir diagnostinio pluošto komponentuose.
Gauta, kad įvykus avarijai maksimalus slėgis diagnostikos pluošte gali siekti 1,7 bar, kaitinimo pluošte – 1,97 bar. Gauti rezultatai parodė, kad vandenilio sprogimo metu susidarančios apkrovos yra nepriimtinos ir būtina ieškoti priemonių tokiems įvykiams išvengti arba sukurti apsaugos sistemas, kurios neleistų susidaryti tokioms apkrovoms, pavyzdžiui, įrengti apsaugos vožtuvą ar sukurti nedegių dujų padavimo sistemą, kuri neleistų susidaryti aukštoms vandenilio koncentracijoms.

Vandenilio pasiskirstymo analizę laboratorijos mokslininkai atliko naudojant COCOSYS (angl. Containment Code System) programų paketą. Nors programų paketas yra skirtas lengvojo vandens reaktorių apsauginių kiautų analizei, tačiau LEI mokslininkų atlikta analizė buvo vienas pirmųjų bandymų pritaikyti COCOSYS branduolių sintezės reaktoriaus komponentams modeliuoti. Tyrimams atlikti buvo sudaryti ITER komponentų, t.y. plazmos indo vakuuminio siurblio, neutralių dalelių kaitinimo pluošto, neutralių dalelių diagnostinio pluošto, skaitiniai modeliai.
Taip pat buvo atlikti tyrimai ir siekiant įvertinti vandenilio sprogimo galimybę ITER kaitinimo pluošto ir diagnostinio pluošto komponentuose.