Белозеров В.И., Жук М.М., Гераскин Н.И. Аварийные и переходные режимы на АЭС с реактором ВВЭР-1000

3)разбавление бора с увеличением массы теплоносителя в первом контуре, Kr = 1,5;

4)аналогичный варианту 3, с Kr = 1,6.

В данном пособии рассмотрим только наиболее характерный вариант № 1 (изменение концентрации без увеличесния массы теплоносителя), Kr = 1,5 – аксиальное распределение энерговыделения

смаксимумом по середине активной зоны.

Ввариантах 1 и 2 принимается, что расход подпитки равен расходу продувки в результате чего масса теплоносителя в первом

контуре не увеличивается. В вариантах 3 и 4 расход продувки равен нулю, в результате чего масса теплоносителя увеличивается.

Критерии оценки безопасности. Анализ безопасности для рас-

сматриваемого режима выполнен с учётом приёмочных критериев для режимов с нарушением нормальных условий эксплуатации. Критерии для рассматриваемого режима приведены в табл. 1.1.1.

Последовательность событий и работа систем. При разбавле-

ния бора регулирующие группы начинают последовательно вводиться в активную зону с перекрытием 50 %, таким образом поддерживая номинальный уровень мощности. Регулирующим группам ставятся в соответствие номера с 10 по 1. В результате последовательного введения регулирующих групп 10, 9 и 8 увеличивается коэффициент неравномерности энерговыделения. В проекте предусматривается срабатывание предупредительной либо аварийной защиты реактора при достижении соответствующих уставок по минимальному запасу до кризиса в активной зоне.

Предполагается, что через примерно 1800 с с начала режима оператор принимает меры по прекращению подачи чистого конденсата в первый контур.

Впроцессе разбавления бора срабатывает АРМ и регулирующие группы 10, 9 и 8 в соответствующем порядке начинают вводиться в

активную зону с перекрытием 50 %.

Врассматриваемом варианте в результате увеличения коэффи-

циента неравномерности энерговыделения минимальный запас до кризиса достигается после 30-й минуты, на которой принимается срабатывание аварийной защиты от ключа оператора.

В рассматриваемом варианте консервативно принят максималь-

ный расход подпитки с температурой воды 260 С, равный расходу продувки. Максимальный расход подпитки и принят равным

30

80 м3/ч. Результаты расчета в виде графиков основных параметров приведены на рис. 1.3.1–1.3.10. Минимальный запас до кризиса теплообмена составляет не менее 1,20.

Хронологическая последовательность событий приведена в табл. 1.3.1.

N, отн. ед.

t, 101 с

Рис. 1.3.1. Относительная мощность тепловыделений

P, 107 Па

t, 102 с

Рис. 1.3.2. Давление на выходе из активной зоны

31

H, м

t, 102 с

Рис. 1.3.3. Уровень в КД

T, 102 С

t, 102 с

Рис. 1.3.4. Температуры теплоносителя. Нарушение в системе борного регулирования (вариант 1)

32

P, 106 Па

t, 102 с

Рис. 1.3.5. Давление в ГПК

H, м

t, 102 с

Рис. 1.3.6. Уровни в ПГ.

Нарушение в системе бороного регулирования (вариант 1)

33

T, 102 С

t, 102 с

Рис. 1.3.7. Максимальная температура оболочек

T, 103 С

t, 102 с

Рис. 1.3.8. Максимальная температура топлива

34

n, отн. ед.

t, 101 с

Рис. 1.3.9. Запас до кризиса теплообмена

p, 10–2 dk/k

t, 102 с

Рис. 1.3.10. Реактивность ОР СУЗ

35

Анализ показывает, что при принятом протекании режима обеспечивается надёжное охлаждение активной зоны. Рассмотрение кривых изменения максимальной температуры топлива показывает,

что максимальная температура топлива не превышает 1840 С, а давление первого и второго контуров не превышает, соответственно, значений 18,5 и 7,0 МПа.

Таким образом, приемочные критерии по отсутствию плавления топлива и непревышению давления первого и второго контуров выше 115 % от расчётного выполняются.

Проведённый анализ показал, что исходное событие не будет приводить к более серьёзной обстановке. Рассматриваемый режим не переходит в аварийный, поскольку приемочные критерии для этого режима выполняются.

Рассмотреный режим показывает отсутствие дополнительных повреждений твэл, поскольку выполняются приёмочные критерии. Расчетное значение радиально-усреднённой энтальпии топливной таблетки не превышает 440 Дж/г в любом сечении по оси твэл, что меньше приемочного критерия 586 Дж/г. Кризис теплообмена отсутствует, так как минимальный коэффициент запаса до кризиса теплоотдачи неменее 1,01 с доверительной вероятностьюне менее 95 %.

Не превышается предел безопасной эксплуатации по количеству и величине дефектов твэлов, поскольку не происходит дополнительного повреждения твэл (выполняются приёмочные критерии приведённые выше).

36

Система теплоносителя первого контура поддерживается в безопасном состоянии, т.е. обеспечивается кратковременное и длительное охлаждение активной зоны.

Заключение к разд. 1.3. Результаты проведенного расчетного анализа безопасности показывают, что в проектном режиме «Нарушение в системе борного регулирования или ошибка оператора, приводящая к увеличению объема теплоносителя или снижению концентрации бора в первом контуре», выполняются приёмочные критерии, указанные в табл. 1.1.1. В том числе выполняются и критерии по отсутствию кризиса теплообмена, отсутствию плавления топлива и непревышению давления первого и второго контуров выше 115 % от расчётного.

1.4. Режим включения ГЦН ранее неработавшей петли

При подключении ГЦН ранее неработавшей петли происходит изменение направления расхода в подключаемой петле и увеличение расхода теплоносителя через реактор – это уменьшает температуру теплоносителя в активной зоне. При нейтронно-физических характеристиках активной зоны, соответствующих отрицательным температурным коэффициентам реактивности теплоносителя, произойдет увеличение мощности реактора.

Критерии оценки безопасности. Анализ безопасности для рас-

сматриваемого режима выполнен с учётом приёмочных критериев для режимов с нарушением нормальных условий эксплуатации. Критерии для рассматриваемого режима приведены в табл. 1.1.1.

Хронологическая последовательность событий. При прове-

дении расчетного анализа учитывались следующие условия и последовательность протекания, рассматриваемого эксплутационного нарушения.

1. В результате ошибочного подключения ГЦН неработавшей петли происходит непредусмотренное увеличение мощности реактора. При этом величина и скорость повышения мощности реактора и изменение параметров первого и второго контуров зависят от коэффициентов реактивности по температуре теплоносителя и по температуре топлива, которые могут иметь различные значения в процессе кампании.

37

2. Повышение нейтронной мощности реактора происходит до значений уставок срабатывания аварийной защиты реактора. После срабатывания АЗ РУ происходит снижение давления второго контура вплоть до закрытия СРК ТГ, в дальнейшем параметры 1-го и 2-го контуров поддерживаются работой паросбросных клапанов 2-го контура (БРУ-А, БРУ-К).

В анализе нейтронно-физические характеристики активной зоны приняты на конец кампании стационарной загрузки, когда коэффициент реактивности по температуре замедлителя максимальноотрицательный. В этом случае происходит наиболее значительное увеличение мощности реактора при расхолаживании активной зоны.

Рис. 1.4.1. Изменение параметров в активной зоне реактора при подключении ГЦН ранее неработавшей петли:

1– энерговыделение в наиболеетеплонапряженной части активной зоны; 2 – среднее значение теплового потока от твэлов к теплоносителю;

3 – среднее значение нейтронного потока; 4 – среднее значение нейтронного потока в секторе активной зоны,

рассматриваемом вточечном приближении

38

В анализепринято, что начальная мощность реактора составляет 77 % от номинального значения и отбор пара на турбогенераторы до момента закрытия стопорных клапанов турбогенератора составляет 77 % от номинальной производительности. Результаты анализа подключения ГЦН ранее неработавшей петли представлены на рис. 1.4.1–1.4.2.

Рис. 1.4.2. Изменение давления в первом и во втором контурах, уровня в КД и температуры активной зоны при подключении ГЦН ранее неработавшей петли

Наибольшую опасность представляет режим, в котором уставка на срабатывание АЗ не достигается, т.е. когда оператор не перевел уставку на новое более низкое значение мощности. В этом случае наброс мощности в «холодном» секторе максимальный, но кризис теплообмена отсутствует. Однако при этом возможна разгерметизация типа газовой неплотности некоторого количества твэлов.

Исходяизвышесказанного, при эксплуатации ГЦНзапрещается:

одновременное включение двух рядом расположенных ГЦН;

включение ГЦН неработающей петли при разности температур между «горячей» ниткой неработающей петли и «холодными»

нитками работающих петель более 15 С;

39