Атомные станции России Учебные и информационные материалы

АИС - автоматизированная измерительная система;

АР - автоматический регулятор;

АЦПУ - алфавитно-цифровое печатающее устройство;

АЭС - атомная электрическая станция;

БАЗ - быстродействующая аварийная защита;

БЩУ - блочный щит управления;

ВЗД - внутризонный датчик;

ВК - верхний концевой выключатель;

БС - барабан-сепаратор;

ГЦН - главный циркуляционный насос;

ДКЭВ - датчик контроля энерговыделения высотный;

ДП - дополнительный поглотитель;

ИИС - информационная измерительная система;

ИСС - индикатор скорости счета;

КД - камера деления ИСС

КМПЦ - контур многократной принудительной циркуляции;

КО СУЗ - контур охлаждения СУЗ;

КПР - капитальный плановый ремонт;

КНК-53М - ионизационная камера рабочего диапазона;

КНК-56 - ионизационная камера пускового диапазона;

КНТ-5, КНТ-31, КНК-15 - камеры деления;

КСП-4, КСПВ-4 - самопишущие потенциометры;

ЛАР - локальный АР;

МКУ - минимально-контролируемый уровень мощности;

НК - нижний концевой выключатель;

ОРУК - обращенное решение уравнений точечной кинетики;

ОЯБиН - отдел ядерной безопасности и надежности;

ПИР -реактиметр;

ППР - планово-предупредительный ремонт;

ПЯ - пустая ячейка;

РК СУЗ - рабочий канал системы управления и защиты;

РР - стержень ручного регулирования;

РУ - реакторная установка;

РП - реакторное пространство;

СВ, ПЯ - столб воды, пустая ячейка;

СФКРЭ - система физического контроля распределения энерговыделения;

СКПР - система контроля подкритичности реактора;

СУЗ - система управления и защиты;

СЦК "Скала" - система централизованного контроля;

ТВК - тепловыделяющая кассета;

ТВС - тепловыделяющая сборка;

ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент;

ТК - технологический канал;

ТР - технологический регламент по эксплуатации энергоблока с реактором РБМК-1000;

УСП - укороченный стержень-поглотитель;

УП - указатель положения;

УЗС.П- усилитель защиты по скорости пускового диапазона

ЦВР - цифровой вычислитель реактивности (реактиметр).

Основные понятия.

1. Реактивность - величина, характеризующая относительное отклонение эффективного коэффициента размножения нейтронов от единицы:

Эффективный коэффициент размножения нейтронов - отношение скоростей генерации и исчезновения нейтронов за счет поглощения и утечки.

При К_эф = 1 реактор принято называть критичным, или находящимся в критическом состоянии.

Если  > 0, то принято говорить о введении положительной реактивности и реактор принято называть надкритичным.

Если  < 0, то принято говорить о введении отрицательной реактивности. После прекращения самоподдерживающейся цепной реакции деления в активной зоне принято говорить об остановленном (подкритичном) реакторе, а абсолютную величину реактивности, которую надо ввести для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления, принято называть подкритичностью реактора.

Подкритичность определяется из соотношения:

Примечание: Измерения реактивности выполняются с помощью реактиметра, в котором реализованы уравнения точечной кинетики реактора. Близость результата измерений к определяемой величине определяется соответствием заданного в уравнениях реактиметра набора делящихся изотопов реальной загрузке активной зоны, и степенью соответствия сигнала на входе реактиметра средне-интегральной концентрации нейтронов в объеме активной зоны. Для повышения точности экспериментальных оценок реактивности 'применяются расчетные поправки на основе моделирования показаний реактиметра от реального набора датчиков и условного интегрального датчика при использовании решения нестационарных уравнений реактора.

В то же время расчетные оценки выполняются, как правило, при использовании стационарных квазикритических уравнений, не совпадающих ни с одной из стационарных асимптотик нестационарных уравнений реактора.

Таким образом, и экспериментальные и расчетные оценки реактивности являются приближенными, а их сопоставимость носит ограниченный характер. Погрешность экспериментального определения реактивности оценивается в пределах 7% при условии использования достаточно представительного (не менее 10) набора датчиков нейтронных сигналов, равномерно расположенных по объему активной зоны. Погрешность квазикритических расчетных оценок реактивности для реактора РБМК при характерных состояниях режима непрерывных перегрузок и соответствующих значениях подкритичности составляет »15%.

2. Заглушенный реактор - состояние реакторной установки РБМК-1000, при котором для обеспечения требований безопасности по поддержанию реактора в подкритичном состоянии, как правило:

-        все стержни БАЗ извлечены на ВК;

-        все стержни УСП введены в активную зону до ВК;

-        все остальные стержни СУЗ введены в активную зону до НК.

На заглушенном реакторе при длительной остановке, как правило, снимается силовое питание с сервоприводов УСП и их управление переводится на "ручное".

3. Расхоложенный реактор - состояние реакторной установки РБМК-1000, при котором:

-        температура воды в КМПЦ не выше 80 °С;

-        температура графитовой кладки не выше 100 °С.

4. Разотравленный реактор - состояние заглушенного реактора после окончания влияния эффекта отравления ксеноном- 135.

Примечание: При расчете подкритичности остановленного реактора и при определении порядка извлечения стержней СУЗ при выводе реактора в критсостояние учитывается также эффект переотравления самарием -149.

5. Максимальный запас реактивности - реактивность, которая может реализоваться в реакторе при извлечении из активной зоны всех средств воздействия на реактивность и других извлекаемых поглотителей для момента кампании и состояния реактора с максимальным значением эффективного коэффициента размножения.

Примечание: Данная формулировка соответствует определению 18 ПБЯ РУ AC-89. Для реакторов РБМК-1000 под средствами воздействия на реактивность и другими извлекаемыми поглотителями (в соответствии с определением 49 ПБЯ РУ AC-89, применяемыми для оперативного воздействия на реактивность) понимаются стержни системы управления и защиты (включая стержни БАЗ). Под моментом кампании и состоянием реактора с максимальным Куф понимается возможность вариации различных параметров (температура графитовой кладки, давление и температура теплоносителя в активной зоне) в ограниченных регламентом пределах с достижением максимального значения эффективного коэффициента размножения.

В практическом смысле для РУ типа РБМК понятие "состояние реактора с максимальным запасом реактивности" определяет единственное из всего множества возможных критических состояний реактора, при котором для имеющейся загрузки активной зоны реализовался бы максимальный (в абсолютных единицах реактивности) оперативный запас реактивности.

При расчетах эффектов обезвоживания КОСУЗ и КМПЦ в состоянии с максимальным Кэф в качестве этого состояния следует понимать состояние с минимальной подкритичностъю (при взведенных стержнях БАЗ и остальных стержнях СУЗ, погруженных на НК) из всего множества состояний нормальной эксплуатации, а так же соответствующее ему критическое состояние.

6. Номинальный (разрешенный) уровень мощности - установленный в проекте уровень тепловой мощности реакторной установки, или максимальный допустимый при эксплуатации уровень тепловой мощности реакторной установки по специальному решению эксплуатирующей организации или органов государственного надзора.

7. Минимально-допустимый уровень мощности - уровень тепловой мощности реакторной установки 700 МВт(т).

Примечание Для РУ РБМК-1000 в случае частичной разгрузки (снижения тепловой мощности) до этого уровня и ниже эксплуатация реакторной установки запрещается и она должна быть остановлена путем непрерывного снижения мощности без выдержек и ступеней, либо введением в действие органов аварийной защиты.

8. Суммарная эффективность органов СУЗ в состоянии с максимальным запасом реактивности - характеристика эффективности стержней системы управления и защиты (включая стержни БАЗ), демонстрирующая достаточность органов СУЗ для перевода реактора в подкритическое состояние и поддержания его в подкритическом состоянии с учетом возможного высвобождения реактивности, в том числе при нарушениях нормальной эксплуатации и проектных авариях.

Примечание: Расчетным образом величина суммарной эффективности органов СУЗ определяется как разница значений Кэф в состояниях с полностью извлеченными на ВК и полностью погруженными на НК стержнями СУЗ (включая стержни БАЗ).

Экспериментальным образом величина суммарной эффективности органов СУЗ определяется как сумма абсолютной величины реактивности, вносимой при введении в активную зону критичного реактора всех извлеченных и частично погруженных стержней системы управления и защиты (включая стержни БАЗ), плюс величина эффективности стержней, полностью или частично погруженных для компенсации (в этом критическом состоянии) избыточной реактивности.

9. Эффективность органов аварийной защиты без одного наиболее эффективного органа в состоянии с максимальным запасом реактивности - для реакторов РБМК характеризует эффективность стержней БАЗ без одного наиболее эффективного стержня в расчете на его гипотетический отказ.

10. Паровой коэффициент реактивности - отношение изменения реактивности к вызвавшему его малому по величине и достаточно равномерному по объему активной зоны изменению объемного паросодержания

Примечание: Для справки, по результатам расчетов и экспериментов, для реакторов РБМК-1000 величина парового коэффициента реактивности находится в пределах:

- для топлива обогащением 2.0%: от -2,5  (свежая загрузка) до + (0,61,2)  (при 80100 ДП и средней энерговыработке около 1100 МВт×сут/ТВК в активной зоне);

- для топлива обогащением 2.4%: от -3,0  (свежая загрузка) до +(0,30,9) (при 80100 ДП и средней энерговыработке около 1300 МВт×сут/ТВК в активной зоне).

11. Температурный коэффициент реактивности (изотермический) - отношение изменения реактивности к вызвавшему его равному для всех элементов активной зоны изменению температуры. Определяется через суммарный эффект реактивности при разогреве заглушенного реактора работающими ГЦН в предположении, что изменение температуры одинаково для всех элементов активной зоны:

В составе температурного изотермического коэффициента реактивности выделяют следующие составляющие:

где:  - коэффициент реактивности по температуре графита;

  - коэффициент реактивности по температуре топлива;

 - коэффициент реактивности по температуре воды;

  - плотностной коэффициент реактивности (по плотности теплоносителя);

  - производная от плотности воды по температуре.

Для случая разогрева реактора на "скользящих" параметрах (температура и давление теплоносителя изменяются "на линии насыщения" при повышении давления в контуре КМПЦ):

= -0,8510^-3г/(cм³°С).

Экспериментально  определяется как отношение разности подкритичностей холодного и разогретого реактора (при взведенных стержнях БАЗ) к разнице температур теплоносителя в контуре КМПЦ:

Примечание: Для справки, для действующих реакторов РБМК-1000 находится в области от -1,6×10^-2 до +2,5×10^-2 /°С (увеличиваясь по мере увеличения среднего выгорания топлива в активной зоне от нуля до установившегося режима перегрузок.)

12. Плотностной коэффициент реактивности - отношение изменения реактивности к вызвавшему его среднему по объему активной зоны изменению плотности теплоносителя.

Примечание: Этот коэффициент выражается через паровой коэффициент реактивности. Приближенно эту связь (для реакторной установки при рабочих параметрах теплоносителя, но на малых уровнях мощности) можно выразить следующим соотношением:

 

Для справки, величина плотностного коэффициента реактивности для РБМК-1000 в установившемся режиме перегрузок находится в диапазоне от -0,4 до -1,7 /(г/см^–3).

13. Коэффициент реактивности по температуре графита - отношение изменения реактивности к вызвавшему его среднему по объему активной зоны изменению температуры графитовой кладки реактора:

Примечание: Для справки, коэффициент  для РБМК-1000 всегда положительный и его величина находится в диапазоне 0+1×10^-2/°С (увеличиваясь по мере увеличения среднего выгорания топлива в активной зоне.)

14. Коэффициент реактивности по температуре топлива - отношение изменения реактивности к вызвавшему его изменению температуры ядерного топлива:

Примечание: Для справки, коэффициент  в РБМК всегда отрицательный, обусловлен в основном Допплер-эффектом, практически не зависит от выгорания и его величина находится в пределах: (-2 ...-3) × 10^-3/°C.

15. Коэффициент реактивности по температуре воды - отношение изменения реактивности к вызвавшему его изменению температуры воды

Примечание: Рассмотрение коэффициента реактивности по температуре воды позволяет учитывать эффекты, связанные с изменением температуры воды в контуре КМПЦ при неизменной средней плотности по объему активной зоны.

Для справки, на действующих реакторах РБМК-1000 величина коэффициента   находится в диапазоне от -8×10^-3  /°C (для "свежей" загрузки) до +2×10^-3 /°С (при средней энерговыработке по активной зоне около 1000 МВт×сут/ТВК.)

16. Мощностной коэффициент реактивности (быстрый мощностной коэффициент реактивности) - обусловлен изменением температуры топлива и плотности теплоносителя (с постоянной времени около 10 с) при ступенчатом изменении плотности потока нейтронов в активной зоне, т.е. при изменении уровня нейтронной мощности реактора.

Примечание: Существует понятие "полный мощностной эффект (реактивности)" - оно учитывает все реактивностные эффекты при переходе с одного уровня мощности на другой, проявляющиеся за время, существенно большее времени протекания собственно изменения мощности.

Для справки: на действующих реакторах РБМК при существующих ограничениях на величину парового коэффициента реактивности коэффициент , отрицательный, его величина находится в диапазоне: (-1...-3)×10^-4 /МВт(т) для установившегося режима перегрузок.

17. Период развития первой азимутальной гармоники - характерное время развития перекоса поля энерговыделений в активной зоне между половинами реактора в горизонтальном плане (при работе реактора на стационарном уровне мощности, при равновесном уровне ксенонового отравления, и при использовании автоматического регулятора, работающего от суммарного (среднего) сигнала датчиков уровня нейтронной мощности).

Примечание: Для справки, величина периода первой азимутальной гармоники   зависит от величин   и  и находится в пределах от нескольких минут до нескольких десятков минут.

18. Эффект обезвоживания контура КМПЦ - величина реактивности, реализуемая в активной зоне при опорожнении всех ТК реактора.

19. Эффект обезвоживания контура КО СУЗ - величина реактивности, реализуемая в активной зоне при опорожнении всех РК СУЗ реактора.

20. Ядерно-опасные работы - работы на реакторной установке, которые могут привести к ядерной аварии:

1) работы с системами (элементами), важными для безопасности, по выводу в ремонт и вводу в эксплуатацию, а также испытания, не предусмотренные ТР или инструкциями по эксплуатации систем и оборудования;

2) работы на остановленном реакторе из числа:

-        извлечение из ТК стержня ДП;

-        извлечение из канала стержня СУЗ;

-        загрузка ТВК в ТК;

-        процесс заполнения или обезвоживания ТК;

-        загрузку в активную зону или извлечение из активной зоны нештатных устройств и материалов;

-        процесс заполнения или обезвоживания контура СУЗ, т.е. заполнение или обезвоживания всех каналов СУЗ, КД, ДКЭВ;

-        процесс обезвоживания одного из коллекторов КМПЦ;

-        процесс обезвоживания БС любой половины КМПЦ;

Примечание: Запрещается проведение одновременно двух и более ядерно-опасных работ.

21. Минимальный коэффициент запаса до предельно-допустимой мощности - паспортная характеристика РУ, соответствующая минимальному допустимому коэффициенту запаса до кризиса теплообмена в ТК.

22. Физический уровень мощности (минимальный физический уровень МФУ) - уровень мощности критического реактора, при которой разогрев теплоносителя за счет энергии деления незначителен.

Примечание: При проведении измерений в рамках данной Методики физический уровень мощности соответствует состоянию, когда тепловая мощность реактора не превышает 800 кВт (т) для заполненного КМПЦ и 400 кВт (т) - для обезвоженного.

23. Энергетический уровень мощности - любой уровень мощности реакторной установки с выработкой электроэнергии турбогенератором.

24. Минимальный контролируемый уровень мощности (МКУ) - минимальный уровень мощности реакторной установки, когда возможна стабильная работа автоматического регулятора