25. Физический пуск реактора, его задачи. Порядок набора критмассы, организационные и технические меры безопасности.
В соответствии с нормативным документом ПНАЭ Г-01-011-97 «Общие положения обеспечения безопасности атомных станций ОПБ-88/97»:
Физический пуск – это этап ввода блока АС в эксплуатацию, включающий загрузку реактора ядерным топливом, достижение критического состояния реактора и выполнение необходимых физических экспериментов на уровне мощности, при котором теплоотвод от реактора осуществляется за счет естественных теплопотерь (рассеяния).
При физическом пуске определяют:
1) критическое число ТК при отсутствии и наличии поглотителей в активной зоне;
2) физический вес, интегральную и дифференциальную характеристики органов регулирования, интерференцию стержней;
3) критическое положение органов компенсации ρзап;
4) коэффициенты реактивности различных компонентов активной зоны;
5) ρзап реактора;
6) подкритичность реактора при полностью введенных поглотителях нейтронов.
Определение этих характеристик производится на мощности, при которой разогревом теплоносителя за счет энергии деления ядер можно пренебречь. Этот этап называется холодным физическим пуском.
Для измерения температурного и мощностного эффектов, а также эффективности органов регулирования в горячем состоянии проводится разогрев реактора (горячий физический пуск). Отличие в скорости разогрева ЯР от постороннего источника и собственным теплом дает возможность провести оценочную калибровку приборов измерения нейтронной мощности.
Определение критической загрузки
Критическая загрузка ЯР — это минимальное количество делящегося нуклида, которое при выбранной геометрии расположения его в активной зоне обеспечивает протекание цепной реакции на стационарном уровне (Кэф = 1, ρ = 0). Критическая загрузка зависит от формы, размеров и состава компонентов активной зоны, композиции горючего, типа замедлителя, конструкционных материалов и др.
Единственный способ контроля приближения Кэф к единице — измерение подкритического потока.
где Nист – мощность источника;
Nпод – подкритическая мощность;
nтк – число загружаемых топливных каналов (ТК).
Это соотношение представлено в виде графической зависимости обратной величины подкритического потока (в делениях N шкалы прибора) от числа загружаемых ТК (nтк), позволяет безопасно с необходимой точностью определить критическую загрузку раньше, чем ЯР станет критическим. Методика определения критической загрузки (вариант) может быть следующей.
Пусковые кривые (кривые обратного счёта):
I – вогнутая кривая;
II – выпуклая кривая.
В ЯР, заполненный водой-замедлителем, вводят посторонний источник нейтронов мощностью ~106 нейтр/с и детектор нейтронов. Взаимное расположение их должно быть таким, чтобы при отсутствии горючего детектор регистрировал минимальный поток нейтронов от источника (N0 = Nист), а при загрузке горючего рождающиеся от деления урана нейтроны попадали на детектор. Далее загружают первую партию ТК в количестве n1 шт., не превышающем 1/3 расчетного критического числа ТК, измеряют плотность потока нейтронов N1 (в делениях шкалы прибора) и строят пусковую кривую — кривую обратного счета (рисунок 5). По двум точкам с координатами (0, N0/Nист = 1) и (n1, N0/N1 < 1) прямую экстраполируют до пересечения ее с осью абсцисс в точке с координатами (nкрит1, 0), которой соответствует первое приближенное значение критической загрузки (N0/Nкрит1 = 0, Кэф = 1).
В следующей партии ТК берут не более половины оставшихся до критической загрузки по полученной первой оценке: 0,5(nкрит1 – n1), в каждой последующей порции — не более четверти оставшихся исходя из последней оценки: 0,25(nкрит1 – Σni).
При достижении коэффициента умножения М = 1/(1 – Кэф) = 20 ÷ 30, т. е.
Кэф = 0,96 ÷ 0,97, загрузку ведут по одному каналу, причем скорость его погружения должна удовлетворять требованию допустимой скорости введения положительной реактивности. Чем ближе ЯР к критическому состоянию, тем точнее экстраполяция соответствует истинному значению критической загрузки.
В зависимости от взаимного расположения детектора, источника нейтронов и каналов горючего кривая обратного счета может иметь вогнутый (см. рисунок 5, кривая I) или выпуклый (кривая II) вид. В первом случае постоянная составляющая плотности потока нейтронов от источника мала по сравнению с плотностью потока, обусловленного размножением нейтронов в горючем. Во втором случае постоянная составляющая потока нейтронов от источника велика. Экстраполяция по выпуклой кривой, особенно на начальном участке, дает критическое число ТК, существенно превышающее истинное.
Поэтому необходимо так располагать источник и детектор, чтобы при отсутствии горючего последний давал минимальные показания (кривая I).
После набора критической массы последующая загрузка ТК проводится только после опускания в активную зону на необходимую глубину поглотителей нейтронов.