Система компенсации с помощью поглощающих стержней

АЭСДостоинства:

      Быстродействие, включая и аварийную защиту, т.е. ввод стержней с большой скоростью. Как недостаток, можно отметить ограниченные возможности размещения (особенно для ВВЭР) приводов на крышке реактора. Просто ослабляется по прочности крышка, поэтому на крышке реактора может быть размещено ограниченное количество приводов.

        Вопрос – на первом блоке Нововоронежской АЭС — там же вообще нет борного регулирования.

       Да, там регулирование осуществляется только приводами. Но там меньше кампания и был, в общем то, меньше запас реактивности.

         Следующий недостаток. Сильное воздействие на распределение мощности по объему реактора. Что здесь важно понять? Существует ограничение на полную мощность, т.е. есть номинальная мощность, и если происходит какое то превышение, на несколько процентов, начинает срабатывать защита, которая не позволяет поднять мощность. Но кроме глобальной мощности, или ограничения на полную мощность, есть еще локальное ограничение, т.е. ограничение локальной мощности внутри реактора. Потому что если в какой то точке реактора локальная мощность будет повышаться выше допустимой, может наступить кризис теплоотвода, повышение температуры, пережог твэлов и т.д. и т.п. Система внутриреакторного контроля следит за этими локальными распределениями и дает о них информацию. Так вот, когда вы стержень поднимаете или опускаете, у вас сильно меняется распределение потока нейтронов, а стало быть, и распределение мощности по объему реактора. Вот когда вы меняете бор – ничего не меняется, т.е. все происходит однородно. Поэтому всегда надо об этом помнить и нельзя допускать больших перекосов, потому что если вы вытащите стержень или группу стержней с одной стороны, там образуется «пузырь» в распределении мощности. Это если рассматривать изменения по радиусу, но и по высоте будет то же самое. Если вы вытаскиваете, как говорится, всю решетку стержней, то в той части активной зоны, где стержни погружены, много поглотителя, а в той части, откуда их вытащили – нет. В этом случае возникает уже осевой переток снизу – локальная мощность получается сверху меньше. Об этом тоже всегда надо помнить и соответственно не допускать, чтобы тащили все стержни одновременно, т.е. когда вы вытаскиваете одну группу – там еще какие-то группы должны остаться, потом вытаскиваете вторую группу и т.д.

         Вопрос – на подводных лодках есть понятие «офсет» или «обсет»?

      Я не знаю, что это такое.

      Вопрос – это распределение нейтронного потока по реактору.

      На подводных лодках маленькие реакторы и там размещение приводов на крышке реактора еще меньше. Там очень мощные  приводы стоят (всего пять или шесть), которые таскают большие группы стержней, но таскают тоже более или менее симметрично. Бора там нет, и компенсация запаса реактивности идет с помощью стержней, но кроме того, там сейчас довольно широко применяются выгорающие поглотители, которые осуществляют процесс более равномерно. Мы о них тоже будем говорить, потому что на станциях они сейчас тоже начали применяться.

Таким образом, поглощающие стержни имеют вот этот недостаток – аварийную защиту. В настоящее время функциональное разделение в различных группах стержней может быть сделано по-разному. В одних реакторах могут быть специально выделенные стержни аварийной защиты, которые выполняют только эту функцию, т.е. они всегда взведены, находятся, таким образом, выше активной зоны, и по сигналу или по команде падают. Т.е. они не выполняют функцию компенсации реактивности. Могут быть выделены отдельные стержни только для автоматического регулирования мощности. Они могут иметь достаточно большое быстродействие, но маленькую эффективность. Отдельные группы стержней могут быть специально введены для выгорания, шлакования, т.е. на то, что идет на энерговыработку. В РБМК и ВВЭР это функциональное разделение сделано по-разному, в ВВЭР все стержни могут выполнять роль аварийной защиты, т.е. в каждом механизме есть пружина, есть удерживающий электромагнит и с любого положения, если происходит обесточивание электромагнитов, все стержни идут вниз. Если аварийная защита выполнена отдельно, то существуют разные алгоритмы управления (или ставятся разного рода аварийные защиты). Это что касается стержней.

Теперь, что еще ограничивает эффективность стержней? По идее, можно было бы увеличивать диаметр поглощающих стержней. Какие здесь ограничения? Во-первых, в стержне реакция поглощения нейтронов на боре идет с выделением энергии, т.е. когда бор поглощает ядро, образуется альфа-частица (ядро гелия) и выделяется         4 МэВ энергии – это все переходит в тепло. Значит, должно быть охлаждение стержней. Кроме того, идет  выгорание бора, т.е. поглотитель становится все слабее и слабее. И, во-вторых, если больше диаметр – будет больше тепловыделение, поэтому могут быть ограничения по температуре.

Следующий способ компенсации реактивности – выгорающие поглотители. По идее, это хороший способ, но он может быть использован только для компенсации запаса реактивности на выгорание, на шлакование, т.е. он необратим. Если с помощью борной кислоты, с помощью стержней вы можете влиять на реактивность и в ту и в другую сторону, т.е. вводить и положительную реактивность и отрицательную, то выгорающий поглотитель действует только в одну сторону (как вы его заложили). Он будет освобождать реактивность, но так, как получится, как рассчитано, если все идет по проекту. Т.е. он служит только для одной части процесса управления – компенсации потери реактивности от выгорания, от шлакования и от накопления осколков – понятно, почему это так.