Разгон реактора

При разгоне реактора растет его мощность, увеличивается парообразование и начинает расти давление пара в сепараторе. Но ведь существует аварийная защита и (вы видели на тренажере) по превышению давления пара во втором контуре (80 кг) уже должна сработать аварийная защита и остановить реактор. Почему не сработала вот эта аварийная защита? Она не сработала потому, что процесс роста мощности был очень быстрым и значит, было очень быстрое испарение воды, которая находилась в каналах. Представим, например, что вся вода, которая была в каналах, превратилась в пар за 2 – 3 секунды. Этому пару надо выйти в сепаратор, а ведь трубопроводы пароводяных коммуникаций имеют определенное гидравлическое сопротивление, рассчитанное на номинальный расход пара и перепад давления между давлением на выходе из технологических каналов до входа в сепаратор, допустим, 5 атм (я думаю, не больше, такого порядка). Если там нормальное давление – 65 — 70 атм, то  здесь на 5 атм больше. Но вы знаете, что всегда гидравлическое сопротивление растет квадратично расходу.

Значит, если у вас в результате мгновенного разгона за 5 с паропроизводительность реактора выросла в 10 раз по отношению к номинальной, на короткое время, но в 10 раз – то чтобы за это время пару «пропихнуться» через  трубопроводы, гидравлическое сопротивление тракта нужно было увеличить квадратично – в 100 раз. Т.е. возросло гидравлическое сопротивление, и если бы прочность каналов выдержала, то этот расход пара, который за 5 с, допустим, вырос в 10 раз, он бы и пошел в сепаратор, но при повышенном давлении на выходе из каналов. Если расход мгновенно увеличивается в 10 раз в течение 5 с, то гидравлическое сопротивление увеличивается в 100 раз. Значит, если был перепад давлений 5 кг, а произошло увеличение в 100 раз – получается 500 кг. Это привело к тому, что те предохранительные клапаны, которые стоят на сепараторе и анализирующие датчики не успели сработать за такое короткое время. А что произошло? Как только начало расти давление в каналах, обратные клапаны все закрылись – получилось, что в ту сторону вода не идет, таким образом, был превзойден предел прочности каналов, в тех местах, где стоят переходники из циркония (или из стали, это уже не принципиально). Началось лавинообразное разрушение каналов. На Ленинградской станции были подобные случаи. Но единичные – где-то там закрыли регулирующий клапан на входе в канал — естественно, там что-то перегрелось и т.д. Такая авария закладывалась в проект – т.е. предполагалось, что эта авария может быть – проектная, но не массовая. Скажем, предполагалась разгерметизация трех каналов — тогда пар идет в корпус реактора, в графитовую кладку. Для предотвращения аварии, для  сброса этого пара, в различных местах реактора были расположены трубы, чтобы пар куда-нибудь отводился, например, в УПАК. Но это поможет, если три канала лопаются. А если лопнуло 500 каналов (я условно говорю), то давление пара надо больше, чтобы пару «пропихнуться» через эти трубы. И тут уже не выдержала прочность корпуса, корпус вообще не рассчитан на избыточное давление, он выдерживает какие-то там 100 – 200 мм водяного столба, но не атмосферы. Если вы возьмете крышку толщиной   10 м и, например, 1 кг давления на нее, то это такие усилия, которые отрывают крышку от цилиндрического корпуса, она вылетает вместе со всеми стержнями и т.д. Вот это паровой взрыв, его механика, грубо говоря, то, что произошло на Чернобыльской станции.

Теперь дальше, что наложилось на это и какова была роль системы аварийной защиты? Сегодня надо четко сказать, что был принят совершенно неправильный проект аварийной защиты.

Вопрос – подавление идет в барабан-сепараторе?

     Да, конечно.

Вопрос – просто до них это не дошло?

Не дошло. А если бы и дошло – то было бы уже поздно. Но не дошло, конечно.

Дальше. Аварийная защита. Стержни аварийной защиты имели вытеснители, которые представляют из себя непоглощающие нейтроны полости в нижних концах стержня, заполненные алюминием или графитом, в кожухах, конечно. Для чего были нужны такие вытеснители? Дело в том, что если их не делать и установить верхнее положение стержней аварийной защиты как раз на верхнем срезе активной зоны, то карбид бора, который все-таки сильно поглощает тепловые нейтроны, как раз будет поглощать нейтроны. Фактически верхний отражатель, графитовый, перестанет быть отражателем, т.е. будут большие потери реактивности, потери кампании, запаса реактивности на энерговыработку, при этом теряется экономичность реактора.

Поэтому разработчики пошли на то, что в том месте, где находится графитовый отражатель, сделали 800 мм этого вытеснителя, т.е. карбид бора располагается выше. Но на РБМК стержни аварийной защиты находятся в водоохлаждаемых каналах, в автономном контуре, но в водоохлаждаемых каналах. Поэтому получалась такая ситуация — когда стержни падают вниз, и пока поглотитель еще не войдет достаточно глубоко в активную зону, первое, что будет происходить – это будет вытеснение воды из верхней части канала СУЗ за счет того, что туда погружается вытеснитель.

Вопрос – но этот вытеснитель, он же ниже, чем карбид бора?

Ниже.

Вопрос – и под ним же как раз 1 м водяного столба?

Так я про это и говорю как раз. Вытеснитель прямо прикреплен к поглощающему стержню. В нормальном состоянии стержни взведены, над активной зоной стоят. Т.е. нормально стержни взведены.