Höyryräjähdys ( eng. Vapor Explosion ) - suuren höyrymäärän jyrkkä (nopea) muodostuminen 1 ms :ssa, johon liittyy paikallinen paineen nousu lämpöenergian (nesteen haihtumiseen kulutetun) siirron vuoksi ja höyryn laajeneminen) mekaaniseksi [1] .
Laajamittaisen höyryräjähdyksen syntymiseen ja kehittymiseen tarvitaan useita ehtoja:
Höyryräjähdyksen ilmiössä erotetaan neljä vaihetta - vaiheet:
Erittäin puhtaat nesteet menevät helposti tulistettuun tilaan . Tämä johtuu siitä, että sellaisissa väliaineissa on hyvin pieni määrä höyrykuplaytimiä. Jos tulistettu puhdas neste kuitenkin joutuu kosketuksiin solurakenteen kanssa tai sen sisällä syntyy turbulentteja virtauksia, niin suhteellisen lyhyessä ajassa ytimien lukumäärä moninkertaistuu ja niissä alkaa höyrystymisprosessi. Syntyvät paikalliset virtaukset turbuloivat nestettä entisestään, mikä johtaa höyrystymisintensiteetin lisääntymiseen ja prosessi kiihtyy lumivyörynä, kunnes kaikki neste muuttuu höyryksi.
Tästä syystä puhtaiden nesteiden kuumentaminen kiehumispisteeseen on erittäin vaarallista. Useimmissa kotitalouksien vedenlämmittimissä on asianmukaiset varoitukset olla käyttämättä tislattua vettä.
Ydinvoimalaitoksen vakavan onnettomuuden olosuhteissa voi tapahtua höyryräjähdys, kun sydämen sulat materiaalit - corium - joutuvat kosketuksiin jäähdytysnesteen kanssa. Sulan fragmentoitumisen mekanismit liittyvät paikallisiin lämpö- ja hydrodynaamisiin ilmiöihin sulatteen ja jäähdytysaineen rajapinnassa. Höyrykuplien säännöllinen kasvu ja romahtaminen, pisaran ja sulamisen nopeuksien erot johtavat voimiin, jotka aiheuttavat pisaroiden hajoamisen. Syntyvät shokkiaallot, kun ne ovat vuorovaikutuksessa sulapisaroiden kanssa, johtavat myös pisaroiden pirstoutumiseen.
Ydinvoimalaitoksen pääkiertopiirin tehoelementit toimivat vaikeissa olosuhteissa: korkeissa lämpötiloissa ja paineissa; merkittävät lämpöjännitykset, jotka johtuvat suurista lämpökuormista ja lämpötilagradienteista; jäähdytysnesteen suuret nopeudet, mikä edistää tärinän esiintymistä; ionisoiva säteily. Siksi käytön aikana kiinnitetään vakavaa huomiota määritellyn turvallisen lämpöhydraulisen järjestelmän ylläpitämiseen. Ydinvoimaloissa on luotettavat järjestelmät kaikkien tärkeimpien käyttöparametrien ja laitteiden kunnon seurantaan. Siitä huolimatta, jopa epätodennäköiset laitteiden yksittäisten osien viat tai viat ohjaus- ja säätöjärjestelmissä tai yksinkertaisesti satunnainen yhdistelmä järjestelmän parametrien haitallisia poikkeamia normaaleista käyttöolosuhteista, voivat johtaa hätätilanteisiin [2] .
Ydinvoimalaitosten turvallisuus perustuu toimenpiteisiin, joilla pyritään ehkäisemään hätätilanteiden syitä ja parantamaan suojakeinoja. Yksi tärkeimmistä kysymyksistä höyryräjähdyksen arvioinnissa on tietää, kuinka nopeasti lämpö poistuu sulasta hiukkasesta. Tämän kysymyksen tutkimiseen on omistettu joukko tieteellisiä tutkimuksia, erityisesti jäähdytysnesteen pirstoutumisen mekanismeja [3] [4] , höyrymuodostelmien kehittymistä [5] .