2015-06-26
1561
Поглощающие стержни, регулируемая концентрация борной кислоты в теплоносителе, выгорающие поглотители.
Запас реактивности. Реакторы ВВЭР, как и все остальные реакторы требуют определенного запаса реактивности. Во-первых, при выводе реактора на мощность повышается его температура и мощность. ТКР и МКР - отрицательны. Поэтому необходим запас реактивности для компенсации потери реактивности в результате роста мощности и температуры. В течение полутора - двух суток (в зависимости от мощности) в реакторе накапливается равновесное количество ядер 135Хе и реактор теряет несколько процентов своей реактивности. Наконец, в процессе работы происходит накопление осколков деления и исчезновение делящихся ядер, что также приводит к потерям реактивности. Кроме того, надо учесть потери реактивности из-за накопления ядер 149Sm. Наконец, необходимо иметь запас реактивности на компенсацию отрицательной реактивности при переходных процессах ("йодная яма"). Требуется также, чтобы реактор после подъема стержней аварийной защиты находился в подкритическом состоянии (не менее 1% Dk/k).
|
|
|
В табл.4.3 для реактора ВВЭР-1000 приведены потери реактивности и коэффициенты реактивности в течение всей истории работы реактора между перегрузками. За исходное принято состояние при w=0 и температуре теплоносителя 20°С. Затем, по мере изменения состояний (первый столбец таблицы) нарастающим итогом приводится потерянная реактивность. Подъем температуры приводит к потере реактивности 3.4%, подъем мощности до номинального значения уменьшает реактивность еще на 3.24% и т.д. Сравнение начального и конечного состояний позволяют определить потерю реактивности на выгорание (в том числе и из-за накопления самария).
Из приведенных в таблице 4.3 данных следует, что реактор ВВЭР для нормальной работы должен иметь большой запас реактивности - 20.95%Dk/k, или перед началом работы реактор должен иметь Кэфф=1.265, причем избыток в эффективном коэффициенте размножения над единицей должен быть скомпенсирован введенными в активную зону поглотителями.
Следует обратить внимание на то, что температурный коэффициент реактивности оказывается положительным, пока реактор не будет выведен на номинальный уровень мощности.
Таблица 4.3
Изменения реактивности и коэффициентов реактивности реактора
ВВЭР-1000 в течении кампании.
| Состояние | Потери реактивности, (%) | ТКР по воде, (10-5 1/°С) | ТКР по топливу, (10-5 1/°С) | КР по бору, (10-1кгН2О/гВ) |
| Исходное w=0; Ттепл=20°С | 0.00 | +1.25 | -3.73 | -1.35 |
| w=0; Ттепл=278°С | 3.43 | +8.99 | -3.22 | -1.09 |
| w=100% | 6.67 | +1.28 | -2.47 | -1.02 |
| Отравл. 135Хе | 9.35 | -4.28 | -2.48 | -1.02 |
| Выгорание за кампанию и отравл. 149Sm | 20.95 | -60.9 | -2.11 | -1.03 |
| w=0 135Xe распался | 15.59 | -45.8 | -3.28 | -1.14 |
| Ттепл=20°С | 10.22 | -0.02 | -3.63 | -1.44 |
Запас реактивности определяет длительность кампании реактора (работа реактора на номинальном уровне мощности между перегрузками топлива). Может возникнуть необходимость после исчерпания запаса реактивности (все поглощающие стержни извлечены из реактора, концентрация борной кислоты доведена до нуля) продлить выработку электроэнергии. Такая необходимость может возникнуть при напряженной ситуации в энергосистеме, например в случае незапланированного отключения какого-либо производителя электроэнергии. Оказывается возможным продлить работу реактора в режиме саморегулирования, когда потери реактивности в результате выгорания топлива будут компенсироваться снижением мощности. Такая задача будет рассмотрена в следующем разделе {cм. формулы (5.11 - 5.14)}. Мощность в первом приближении снижается по линейному закону со скоростью равной отношению скорости потери реактивности к мощностному коэффициенту реактивности. Продление длительности работы реактора между перегрузками происходит на пониженных уровнях мощности, что ухудшает один из важнейших экономических критериев - коэффициент использования установленной мощности, и при более низких температурах, что снижает коэффициент полезного действия (это тоже ухудшение экономических показателей).
|
|
|
Компенсация избыточной реактивности в начале кампании после загрузки свежего топлива производится двумя путями: за счет борной кислоты и за счет системы поглощающих стержней. Раствор борной кислоты в теплоносителе в процессе кампании реактора изменяется. В начальном состоянии концентрация борной кислоты максимальна - 1.55 гВ/кгН2О. В конце кампании - концентрация борной кислоты нулевая. Снижение мощности и охлаждение активной зоны реактора до "комнатной" температуры, при которой производится перегрузка топлива, приводит к росту реактивности, которую компенсируют путем увеличения концентрации борной кислоты до 0.76гВ/кгН2О. Таким образом, с помощью введения борной кислоты в теплоноситель компенсируется основная часть избыточной реактивности.
