Материал: Мерзликин Г.Я. Основы теории ядерных реакторов. Курс для эксплуатационного персонала АЭС

если (как это чаще всего и бывает) уровень мощности реактора в момент останова задан в % N pном , то расчётная формула будет иметь вид:

где величина номинальной мощности реактора N pном подставляется в МВт.

*) Ещё раз обращается внимание на то, что знак «минус» в этих выражениях – формульный знак, и если учесть, что величина мощностного коэффициента реактивности – также отрицательная величина, то величина мощностного изменения реактивности в задаче о расчёте пусковой концентрации борной кислоты – всегда положительна.

4) Изменение реактивности реактора за счёт неодинаковости положения рабочей группы ОР СУЗ при останове и пуске реактора. Как уже указывалось в п.23.1.1, рассчитывается по формуле

ρрг = ρрг (Нп ) − ρрг (Но ),

вкоторую подставляются интегральные эффективности рабочей группы в пусковом положении и в положении при останове реактора, снимаемые с кривой интегральной эффективности рабочей группы на момент кампании W, когда пускается реактор. При наличии расчётных кривых интегральной эффективности на моменты начала и конца кампании следует пользоваться линейной интерполяцией значений интегральной эффективности, как об этом говорилось в п.23.1.1.

5) Суммарное изменение реактивности ρΣ = ρXe + ρt + ρN + ρрг - находит-

ся как алгебраическая сумма всех указанных изменений реактивности, то есть с учётом знаков этих изменений.

6)Величина дифференциальной эффективности борной кислоты αс, %./г/кг в рассматриваемый момент кампании W – находится как функция W по таблицам или по графикам, имеющимся в распоряжении оператора.

7)Пусковая концентрация борной кислоты – находится по формуле:

*) Будучи достаточно внимательным, строго соблюдая правила знаков, вы можете быть уверены в правильности расчёта Сп по приведенному алгоритму. И всё же нелишне в процессе расчётов контролировать себя, чтобы не упускать из вида физического смысла того, что рассчитывается. Если величина любого изменения Δρ имеет положительный знак – речь идёт о высвобождении положительной реактивности в результате действия рассматриваемого эффекта. Если величина Δρ отрицательна – в результате действия рассматриваемого эффекта реактивность теряется.

Самоконтроль особенно важен на заключительной стадии расчёта. Если величина суммарного изменения реактивности положительна, это означает, что за время стоянки реактора высвободилась положительная реактивность, и компенсация её может быть достигнута только одним путём – увеличением концентрации борной кислоты при пуске. То есть величина Сп должна получаться большей, чем Со. Если же величина ΔρΣ < 0, то за время стоянки реактора в нём происходит потеря реактивности, для компенсации которой потребуется уменьшить концентрацию борной кислоты при пуске, то есть Сп < Со.

Точно к таким же выводам приводит рассмотрение последней формулы для расчёта Сп, если принять во внимание, что величина αс по смыслу своему – отрицательная.

23.2. Расчёт предельно допустимого расхода подпитки первого контура чистым дистиллатом при пуске ВВЭР

Пуск ВВЭР осуществляется путём снижения концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура, достигаемого медленным разбавлением его чистым дистиллатом, подаваемым в контур из ёмкости штатными насосами подпитки контура.

Расход подпитки первого контура в режиме поддержания неизменного давления в

контуре всегда должен компенсировать расход дренажа первого контура. В таких условиях скорость снижения концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура определяется только величиной расхода дистиллата, подаваемого в контур насосами подпитки. Чем больше величина расхода подпитки – тем больше скорость снижения концентрации борной кислоты в контуре. И тем, следовательно, с большей скоростью уменьшаются поглощающая способность активной зоны реактора, что приведёт к большей скорости высвобождения реактивности в процессе пуска реактора. То есть реактор будет с большей скоростью приближаться к критическому состоянию из подкритического. И от того, с какой скоростью будет высвобождаться положительная реак-

тивность с момента, когда реактор достигнет критичности, зависит начальная ско-

рость подъёма мощности реактора, определяемая, как известно, периодом удвоения мощности.

Но дело не только (и не столько) в этом. От скорости введения положительной реактивности в момент достижения реактором критического состояния зависит, какой величины достигнет сама эта положительная реактивность через определённый промежуток времени. Вам уже известно, что при сообщении критическому реактору больших (r ³ bэ) положительных реактивностей реактор может стать неуправляемым. Поэтому операция пуска реактора относится к числу ядерно-опасных.

Для избежания ядерно-опасной ситуации при пуске есть два пути:

а) «Подкрадываться» к критическому состоянию из подкритического очень осторожно, то есть снижать концентрацию борной кислоты при подходе к критическому состоянию очень медленно. Это значит – подпитывать первый контур дистиллатом с очень малым расходом.

б) Иметь наготове подвижную рабочую группу большого физического веса, способную за счёт перемещения вниз скомпенсировать высвобождение реактивности даже с большими скоростями.

Оба эти пути имеют свои недостатки. При очень малом расходе подпитки первого контура дистиллатом время операции пуска (= снижения концентрации борной кислоты от стояночного до пускового значения) может растянуться от нескольких часов до нескольких суток. Ясно, что такая «роскошь» непозволительна. Предусмотреть рабочую группу большого физического веса – тоже непозволительно, так как в соответствии с требованиями тех же правил ядерной безопасности её физический вес не должен превышать величину bэ (чтобы даже в случае операторской ошибки не ввергнуть реактор в состояние мгновенной критичности).

Приходится искать оптимум: чтобы при выбранной величине физического веса рабочей группы высвобождать реактивность (уменьшать до нуля подкритичность) с такой скоростью, чтобы в момент достижения критичности рабочая группа ОР СУЗ из положения своей наибольшей эффективности перемещением вниз с линейной скоростью, обеспечиваемой сервоприводом этой группы, была способна скомпенсировать высвобождаемую за счёт снижения концентрации борной кислоты реактивность.

Следовательно, величину расхода подпитки контура чистым дистиллатом в любом случае следует ограничить, и предельное значение расхода подпитки должно зависеть от положения рабочей группы при пуске (Нп) и момента кампании загрузки активной зоны (W), поскольку в процессе кампании:

а) изменяется интегральная характеристика рабочей группы (за счёт изменения в процессе кампании осевой составляющей нейтронного поля, а также за счёт выгорания бора в пэлах этой самой группы);

б) увеличивается дифференциальная эффективность борной кислоты.

Таким образом, становится ясным: величина предельной скорости высвобождения реактивности при пуске – величина, зависящая от момента кампании загрузки активной зоны и положения рабочей группы ОР СУЗ при пуске. Расчётная зависимость этой величины от W и Нп в графическом виде выглядит так:

На график нанесена также штриховая линия первого эксплуатационного предела скорости высвобождения реактивности при пуске реактора. Если точка (¶ρ / ¶t)пр , най-

денная по положению Нп для момента кампании W, в первой трети кампании лежит выше этой линии, то значение (¶ρ / ¶t)пр принимается равным значению первого экс-

плуатационного предела в этот момент кампании. Учитывая далее, что

зная расчётные значения дифференциальной эффективности борной кислоты αс в различные моменты кампании, можно легко пересчитать зависимость предельной скорости ввода положительной реактивности при пуске (изображённую на рис.23.1) в зависимость скорости снижения концентрации борной кислоты ( ¶С / ¶t) пр , соответст-

вующей этой скорости высвобождения реактивности в соответствующие моменты кампании. Эта зависимость изображена на рис.23.2.

Таким образом, оператору предоставляется возможность без громоздких вычислений просто снять с графика рис.23.1 величину допустимой скорости ввода положительной реактивности, а затем, пользуясь графиком 23.2, по снятой величине найти значение предельной скорости уменьшения концентрации борной кислоты при пуске.

Далее, если вспомнить, что скорость изменения концентрации борной кислоты в первом контуре при подпитке дистиллатом

определяется только двумя режимными параметрами:

-расходом подпитки Gп, и

-текущим значением концентрации борной кислоты в контуре С(t),

последний из которых в условиях данной задачи является пусковым значением концентрации борной кислоты Сп, то ясно, что искомое значение предельного расхода подпитки в момент достижения критичности реактора легко рассчитывается:

Таким образом, сказанное не требует особых пояснений относительно алгоритма оценки допустимой величины подачи в контур дистиллата при пуске: он сводится к последовательному использованию трёх приведенных графиков, входными величинами в которые являются три параметра – момент кампании W (э.с.), пусковое положение рабочей группы ОР СУЗ Нп (%) и расчётное значение пусковой концентрации борной кислоты Сп (г/кг).

Кстати, из сказанного отнюдь не следует, что операция пуска должна от начала до конца выполняться путём подачи в контур дистиллата именно с таким расходом. Условие безопасного пуска заключается в том, что такой должна быть величина расхода подпитки контура дистиллатом в момент достижения критичности реактора. Следо-