Гидродинамическая модель затопления промплощадки АЭС Fukushima-Daiichi

Abstract

При проектировании и строительстве АЭС Fukushima-Daiichi максимальная высота цунами на основе анализа статистических данных (с учетом землетрясения в Чили в 1960 г.) оценивалась приблизительно в 3 м. Проектная высота площадки АЭС составила 10 м. Дальнейшие детерминистические оценки TEPCO — JSCE подтвердили невозможность затопления промплощадки Fukushima-Daiichi цунами. Однако в результате запроектного землетрясения 11.03.2011 высота цунами у побережья АЭС Fukushima-Daiichi достигла 15 м, что привело к затоплению и возникновению тяжелых аварий. В данной работе предложена гидродинамическая модель возникновения и распространения цунами на основе консервативных допущений. В результате численного моделирования установлена возможность достижения высоты волны 15 м у побережья АЭС Fukushima-Daiichi при значении приведенного коэффициента гидродинамического сопротивления 1,8. Согласно разработанной модели возможность затопления определяется не только высотой промплощадки, мощностью и расстоянием землетрясения, но и продолжительностью сейсмических толчков, условиями диссипации энергии, размерами эпицентра и другими факторами.

У процесі проектування й будівництва АЕС Fukushima-Daiichi максимальна висота цунамі на основі аналізу статистичних даних (з урахуванням землетрусу в Чилі у 1960 р.) оцінювалася приблизно в 3 м. Проектна висота майданчика АЕС становила 10 м. Подальші детерміністичні оцінки TEPCO — JSCE підтвердили неможливість затоплення проммайданчика Fukushima-Daiichi цунамі. Проте внаслідок позапроектного землетрусу 11.03.2011 висота цунамі у побережжя АЕС Fukushima-Daiichi досягла 15 м, що призвело до затоплення й виникнення важких аварій. У даній роботі запропоновано гідродинамічну модель виникнення й розповсюдження цунамі на основі консервативних допущень. У результаті чисельного моделювання встановлено можливість досягнення висоти хвилі 15 м у побережжя АЕС Fukushima-Daiichi при значенні приведеного коефіцієнта гідродинамічного опору 1,8. Згідно з розробленою моделлю можливість затоплення визначається не тільки висотою проммайданчика, потужністю і відстанню землетрусу, але й тривалістю сейсмічних поштовхів, умовами дисипації енергії, розмірами епіцентра та іншими чинниками.

Based on analysis of statistics (including the Chile earthquake in 1960), the maximum height of a tsunami was evaluated at about 3 m in the design and construction of Fukushima-Daiichi. The design level of the NPP site was 10 m. Further TEPCO–JSCE deterministic evaluations confirmed that the Fukushima-Daiichi site could hardly be flooded in a tsunami. However, the beyond design basis earthquake on 11 March 2011 caused a tsunami that reached 15 m on the Fukushima-Daiichi coastline and led to flooding and severe accidents. Based on conservative assumptions, this paper proposes a hydrodynamic model to describe the occurrence and spread of a tsunami. Numerical simulation has shown that a wave can reach 15 m on the Fukushima-Daiichi coastline with the reduced hydrodynamic resistance factor being 1.8. According to the developed model, the likelihood of flooding is determined not only by the site level, earthquake intensity and distance, but also by the duration of seismic impacts, conditions of energy dissipation, epicenter size and other factors.