Высокотемпературный тепломассоперенос в слое бетона биологической защиты ядерных реакторов при критических тепловых нагрузках

Рассмотрена задача высокотемпературного тепломассопереноса в слое бетона биологической защиты ядерных реакторов при критических тепловых нагрузках. Учтены процессы испарения адсорбированной влаги и реакции дегидратации. Система нелинейных нестационарных дифференциальных уравнений тепломассопереноса решена методом конечных разностей. Численный анализ выполнен для широкого диапазона изменения температур. Показано, что процесс дегидратации бетона при нагреве до температур $800$–$900$ K приводит к формированию в бетоне зоны высокого (до $5\times10^5$ Па) давления газообразных продуктов испарения и дегидратации. Уровень возникающих при этом напряжений значительно превышает пределы прочности типичных бетонов при соответствующих высоких температурах. Установлено также, что процесс дегидратации высококачественных бетонов, обладающих низкой пористостью, может приводить к более высоким давлениям по сравнению с низкокачественными бетонами. Результаты выполненного численного анализа являются основанием для более точного расчета температурных полей в слое биологической защиты ядерных реакторов, а также для расчета напряженно-деформированного состояния бетона и прогнозирования надежности работы энергетических реакторов в целом.