Понятие общего и оперативного запаса реактивности

Общий запас реактивности реактора - это та величина положительной реактивности, которая создаётся с загрузкой в активную зону сверхкри­тического количества ядерного топлива и одновременно подавляется вве­дением в активную зону компенсирующих поглотителей, предназначаясь для постепенного высвобождения в течение заданной кампании реактора.

Иначе: общий запас реактивности - это величина положительной реактив­ности, которая могла бы быть высвобождена сразу при мысленном (только мысленном!) удалении из активной зоны всех компенсирующих поглотителей.

Общий запас реактивности реактора нужен для поддержания реактора в критическом состоянии при работе его на требуемом уровне мощности в тече­ние всей кампании. Он высвобождается в процессе работы реактора посте­пенно, тем темпом, который диктуется темпом роста потерь реактивности.

Конечно, если представить, что реактор всю кампанию работает на по­стоянном уровне мощности, то может показаться, что изменения потерь реак­тивности должны нарастать монотонно и очень медленным темпом. Однако некоторые процессы в реакторе протекают, наоборот, очень быстро и требуют столь же быстрых мер по компенсации возникающих потерь реактивности.

Следовательно, в величине общего запаса реактивности должна быть такая его часть, которая позволяла бы оператору (или системе автоматики) компенсировать быстрые изменения реактивности реактора для поддержания критического режима реактора на нужном уровне мощности. Эта часть общего запаса реактивности компенсируется только подвижными поглотителями.

Часть общего запаса реактивности, компенсируемая только находящи­мися в активной зоне подвижными поглотителями, называется опера­тивным запасом реактивности.

Оперативной эта часть запаса реактивности названа потому, что ею рас­поряжается оператор РУ, и потому, что перемещения поглотителей могут (в расхожем смысле - оперативно) обеспечить быструю компенсацию потерь ре­активности в операциях по изменению режимов работы реактора.

Текущая величина оперативного запаса реактивности реактора материально обеспечивается только той частью длины подвижных поглотителей, которая в данный момент введена в активную зону. Иными словами, текущий ОпЗР реактора при данном положении его подвижных ОР СУЗ в активной зоне – это величина реактивности, которую можно высвободить путём подъёма их от данного до крайнего верхнего положения.

То есть о текущей величине ОпЗР можно судить по величине оставшегося хода находящихся в активной зоне ОР СУЗ до их ВКВ.

Величина общего запаса реактивности в продолжение всей кампании активной зоны реактора типа ВВЭР, уменьшается, но в любой момент кампании она складывается из оперативного запаса реактивности и запасов реактивности, скомпенсированных выгорающими поглотителями и жидким поглотителем (борной кислотой в воде, содержащейся в объёме а.з. реактора):

r_з^общ(t) = r_з^оп(t) + r_з^вп(t) + r_з^ж(t).

Задумаемся ещё над одним вопросом, имеющим очень важное практическое значение: хорошо это или плохо - иметь большую величину ОпЗР?

С одной стороны, вроде бы, - неплохо: большой ОпЗР позволяет скомпенсировать большие потери реактивности в быстрых переходных процессах.

С другой стороны, - опасно: большой (в несколько b_э) ОпЗР, будучи случайно высвобожденным в результате ошибки оператора, приведёт... (понимаете, к чему). Поэтому на большой оперативный запас реактивности следует смотреть как на источник ядерной опасности.

С третьей стороны, большой ОпЗР - это большое число подвижных поглотителей в активной зоне, требующихся для его компенсации. Перемещение их в активной зоне вызывает большие изменения неравномерности нейтронного поля (и поля энерговыделения) в объёме а.з., что в конечном счёте снижает экономические показатели работы энергоблока.

С четвёртой стороны, большое число подвижных поглотителей требует большого количества и повышения мощности сервоприводов для их групп.

В отечественных реакторах типа ВВЭР введено борное регулирование, одним из достоинств которого является возможность постоянно поддерживать величину оперативного запаса реактивности в пределах, гарантирующих ядерную безопасность реактора. В режимах нормальной эксплуатации в активную зону частично опущена только регулирующая группа с физическим весом, приблизительно равным величине b_э, остальные девять групп поглотителей полностью извлечены из активной зоны; оставшаяся часть общего запаса реактивности компенсируется борной кислотой в теплоносителе и выгорающими поглотителями. К тому же, введение или выведение борной кислоты в воду первого контура или из неё практически не изменяет формы нейтронного поля в реакторе, поскольку кислота в объёме активной зоны даже работающего реактора распределяется более или менее равномерно.