В роботі на основі аналізу відомих досліджень теплового стану вентильованих контейнерів зберігання ВЯП та аналізу результатів моніторингу теплового стану контейнерів зберігання Запорізької АЕС вперше досліджено і узагальнено характер перебігу теплофізичних процесів у вентильованих контейнерах сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива, що дозволило виявити та класифікувати основні чинники, які впливають на тепловий стан палива та основного обладнання протягом усього строку експлуатації сховища. Серед таких факторів впливу виділено: антропогенно-техногенні, погодно-кліматичні, конструктивні, фізичні.
Для проведення детального аналізу теплового стану контейнерів зберігання відпрацьованого ядерного палива з урахуванням основних факторів впливу створено новий універсальний підхід для визначення теплового стану ВЯП та елементів обладнання зберігання, що базується на ітераційному розв'язанні прямих спряжених та обернених задач теплообміну з використанням моделей різного рівня складності. Для сухого сховища ВЯП Запорізької АЕС біло виділено п’ять рівнів складності: група контейнерів, окремий контейнер, корзина з паливними збірками, паливна збірка, твел.
Із застосуванням ітеративної методики було проведено серію розрахункових досліджень, які дозволили отримати нові дані про тепловий стан контейнерів з відпрацьованим паливом в умовах проектних аварій різної природи. За максимальним рівнем температури ВЯП було введено класифікацію аварій, що дозволило виявити ті, які потребують першочергового усунення для забезпечення теплового критерію безпеки.
В роботі вперше за результатами теплових досліджень запропонована класифікація порушень нормальних умов експлуатації, що пов'язані з перекриттям вентиляційних каналів, в тому числі й проектних аварій, які обумовлені цим чинником. Розглянуто усі можливі варіанти перекриття вентиляційних каналів. Визначено, що найвищі температури досягаються при перекритті верхніх вентиляційних отворів; такі порушення умов нормальної експлуатації та аварійні ситуації повинні бути усунені першочергово.
Розглянуто варіанти поліпшення теплового стану контейнерів з ВЯП протягом усього терміну експлуатації сухого сховища. Було запропоновано створення захисної погодної кришки, яка зменшує негативний вплив вітру на тепловий стан ВЯП, що зберігається, а також досліджені шляхи модернізації форми та розмірів вентиляційного тракту контейнера зберігання.
Розроблено новий метод розміщення контейнерів з відпрацьованим ядерним паливом на відкритому майданчику сухого сховища, що зменшує їх взаємний тепловий впливу, підвищує ефективність роботи системи теплового моніторингу та забезпечує необхідний рівень безпеки довгострокової експлуатації сховища в цілому. Розміщення контейнерів, що містять паливо з більш високим залишковим тепловиділенням, в середині групи контейнерів дозволить знизити вплив вітру на верхні вентиляційні отвори і, відповідно, покращити якість теплового моніторингу.
Удосконалено метод розміщення паливних збірок в корзині зберігання для зменшення рівня температур шляхом встановлення максимально припустимого рівня залишкового тепловиділення для груп відпрацьованих паливних збірок, що зберігаються, який дозволяє не порушувати норми радіаційної безпеки. Відповідно до методу в центрі групи збірок розміщуються збірки із залишковим тепловиділенням, що складає 75 % від максимально припустимого рівня тепловиділення. Для збірок, що оточують центральні збірки, рівень тепловиділення можливо збільшити до 106,25 %, тепловиділення збірок на периферійній частині групи не повинне перевищувати максимально припустиме.
У роботі вперше створені методичні основи прогнозування теплового стану вентильованих контейнерів з відпрацьованим ядерним паливом. Знайдено залежності температури вентиляційного повітря на виході із контейнера зберігання та максимальної температури в корзині з ВЯП від рівня залишкового тепловиділення та температури атмосферного повітря.
Запропоновано новий метод контролю теплового стану контейнерів з ВЯП, який базується на порівнянні результатів вимірів та теоретичних розрахунків прогнозного значення температури вентиляційного повітря на виході з контейнера зберігання. Розроблено концептуальну модель інформаційної системи моніторингу теплового стану відпрацьованого ядерного палива та структуру бази даних, що буде входити до її складу.
