Технические средства обеспечения ябр и ттназ

Оператор и автоматика не могут дать 100 % ядерную безопасность. Поэтому сам реактор должен обладать такими свойствами, которые приводили бы его в безопасное состояние, пусть даже ценой разрушения.

Степень безопасности реактора определяется его поведением после того, как он станет надкритичным, начнётся разгон без ограничения реактивности и мощности. Основными механизмами самогашения цепной ядерной реакции являются:

• ТЭР;

• мощностной (самый быстродействующий).

Мощностной (ядерный температурный) эффект — увеличение резонансного захвата нейтронов в ²³⁸U без деления с ростом температуры топлива.

Чтобы ограничить развитие аварии на безопасном уровне, надо иметь надёжную систему регулирования и АЗ. Особое значение имеют характеристики органов управления: физические веса КР, АР и АЗ, их число, быстродействие, скорость высвобождения реактивности, надёжность, автономность, резервирование и т. п.

ТТНАЗ — способность ТВэл сохранять работоспособность в течение кампании. Решается на стадии проектирования, изготовления и выбора эксплуатационных режимов.

Остаточное тепловыделение — требует создания системы расхолаживания, режима естественной циркуляции и т. д.

Организационные мероприятия по обеспечению ябр и ттназ

ЯБР и ТТНАЗ на всех этапах использования ядерного топлива может быть обеспечена лишь при строгом выполнении организационных мероприятий согласно руководящих документов.

Опыт показывает: все крупные аварии происходили или усугублялись нарушениями руководящих документов.

Основные руководящие документы:

• Инструкция по управлению ЯЭУ …

• Инструкция по эксплуатации активной зоны …

• РБЯ ВМФ 1984 года.

• Отраслевой стандарт «Реакторы ядерные транспортные. Обеспечение ядерной безопасности» (ОСТ 95.958-82).

• Руководство по управлению ЯЭУ.

• Руководство по организации и проведению НФИ и ТТИ.

• Инструкция по проведению ТТИ (ТТП).

• Методика расчётов и измерений НФП реакторов ….

• Руководство по организации перезарядки ЯР ЯЭУ …

• Перечень ПЯОР.

Для каждого изделия разрабатывается «Инструкция по обеспечению ЯБР и ТТНАЗ» по конкретным периодам: эксплуатация, ремонт, ПЯОР, управление КР вручную и т. д.

Основные требования и мероприятия по обеспечению ябр и ттназ на разных этапах эксплуатации яэу

1. Бездействующая ЯЭУ.

ЯБР обеспечивается дежурно-вахтенной службой:

• порядок вскрытия-закрытия РО, АВ, ПУ ГЭУ, допуска в них;

• контроль сохранности пломб на аппаратуре, механизмах и помещениях ЯЭУ;

• исключение возможности подъёма КР вручную с МП или дистанционно с ПУ ГЭУ.

2. Приготовление к вводу.

Обратить особое внимание на:

• расчёт критического положения КР;

• расчёт предельного подъёма КР;

• расчёт программы подъёма КР.

Расчёты проверяет КДД и утверждает КБЧ-5.

Проверяется СУЗ, в том числе перемещение КР, АЗ, АР.

Подача электропитания — по приказанию КБЧ-5, с письменного разрешения КДД в следующей последовательности:

• системы и средства сигнализации;

• приборы и устройства, показывающие фактическое состояние ЯР и органов СУЗ;

• на исполнительные механизмы СУЗ при внимательном контроле за состоянием ЯЭУ.

3. Пуск реактора.

Руководит вводом КДД на ПУ ГЭУ. Подъём АЗ, АР, КР — строго по программе подъёма. Нарушать программу подъёма запрещено.

В базе при пуске реактора в любой момент кампании после подъёма всех АЗ подкритичность должна быть не менее 0.5 – 0.35 %.

Если при подъёме очередной группы АЗ реактор выйдет в критическое или надкритическое состояние, немедленно сбросить все АЗ.

В море после подхвата КР разрешено поднимать АЗ с компенсацией реактивности опусканием КР и удержанием периода разгона более 30 сек.

При изменении по неизвестным причинам реактивности, нейтронного или γ-потока немедленно опустить АЗ и выяснить причину. Решение принимает флагманский механик, командир по докладу КБЧ-5 и НХС.

Главный ограничивающий фактор при пуске — реактивность из соображений Т₂ ≈ 30 сек, но более 15 сек. ТТНАЗ гарантируется малой скоростью увеличения мощности и практически постоянной температурой теплоносителя.

Если приборы ТТК выйдут на показания раньше пусковой аппаратуры, то следует заглушить цепную ядерную реакцию с помощью АЗ.

4. Разогрев.

Главный ограничивающий фактор — скорость увеличения мощности и температуры, связанные с перепадами температур на ТВэл и корпусе реактора.

С точки зрения ЯБР надо следить за компенсацией высвобождения реактивности на начальном этапе разогрева, где α_t > 0, и помогать стержням АР перемещением ПКР.

Ответственный момент — перевод ЦНПК с МС на БС.

После разогрева — сверка показаний СУЗ и ТТК, при этом различие не должно быть более 5 °С.

5. Работа на энергетическом уровне мощности в нормальных условиях.

Главная задача КГДУ — контроль ГЭУ по приборам с целью своевременного выявления отклонений, анализа их и прогнозирования последствий.

Следует следить за соответствием тепловыделения и теплоотвода: «усы», сравнение мощности по приборам 2 контура и СУЗ, соответствие мощности числу и скорости ЦНПК и т. д.

Следует следить за равномерностью тепловыделения по активной зоне — недопущение перекосов ПКР более 20 мм, при положении ПКР выше … мм мощность следует держать не выше … %. Ограничивая значением 0.5 %/сек, следует рассчитывать её от допустимой мощности на данном режиме.

Положение ЦКР ограничено по высоте: холодный разотравленный реактор при ЦКР выше … мм надкритичен, поэтому при возможной заклинке ЦКР реактор нельзя будет заглушить.

6. Работа при неисправностях технических средств.

В базе работа ГЭУ при неисправностях технических средств запрещена.

В других условиях обстановка может потребовать эксплуатировать неисправную ГЭУ. Вот некоторые допустимые неисправности:

6.1 Разрешён пуск реактора при одном работающем канале пусковой аппаратуры, линейном или логарифмическом.

Если не работает логарифмический канал, то есть периодомер, то особое внимание обращается на приборы ТТК.

6.2 Разрешён пуск реактора при неподвижной одной группе АЗ или неработающих одной-двух группах АР. Без двух групп АЗ пуск реактора запрещён, поскольку оставшихся групп недостаточно для надёжного гашения цепной реакции, к тому же остаточная мощность тепловыделения при срабатывании не всех АЗ будет выше того уровня, который сможет снять ЦНПК на МС.

6.3 Возможен пуск при заклинке одной части ПКР, ЦКР.

Расчёт критического положения ведётся обычным образом, но программа подъёма КР зависит от места заклинки КР.

Наиболее опасны случаи, когда заклинка ПКР произошла выше расчётного критического положения или при заклинке ЦКР. В этих случаях подъём ПКР производится с выдержкой времени, так как реактор выйдет в критическое состояние раньше, чем ПКР поднимутся в расчётное критическое положение.

6.4 Разрешается работа на мощности при выходе из строя отдельных групп исполнительных органов СУЗ.

Так, при заклинке одной части ПКР и разбалансе более 20 мм, а также при заклинке ЦКР и положении ПКР ниже ВКВ, вследствие неравномерности энерговыделения, мощность должна быть ограничена. Чем ниже расположена заклинившая часть ПКР, тем меньше рабочий объём активной зоны (объём, оставшийся без поглотителе) и тем меньше допустимая мощность. Так же происходит и при заклинке ЦКР — тем ниже расположены ПКР, и рабочий объём уменьшается (см таблицу).

		—	—			—	—
> 500	любое	25 %	35 %	< 300	ниже ВКВ	25 %	35 %
< 500	< 200	35 %	50 %	300-700		50 %	70 %
< 500	> 200	50 %	70 %	> 700		100 %	100 %

6.5 При нахождении одной неработающей группы стержней АЗ в активной зоне мощность рекомендуется снизить до 20 % для недопущения выхода стержней АЗ из строя (для АЗ с карбидом бора ВС).

6.6 Заклинка КР опасна в некоторых случаях и с точки зрения ЯБР. Для активной зоны … в начале кампании при положении одной части ПКР выше 500 по УП и при опущенных остальных поглотителях реактор надкритичен. В течении кампании этот параметр уточняется при физизмерениях.

Работая в таком опасном положении при срабатывании АЗ надо быть готовым компенсировать реактивность из-за ТЭР и Xe.

Если АЗ всё же сработала, то:

• опустить заклинившую ПКР ниже опасного предела, или

• не расхолаживать реактор, или

• вывести реактор на мощность после устранения причины срабатывания АЗ.

Если это сделать невозможно, то не позднее чем через 1 час после срабатывания АЗ необходимо ввести в 1 контур жидкий поглотитель (Cd(NO₃)₂).

6.7 Если во время периодической проверки температуры в каналах активной зоны будет зафиксирована t > 345 °C, то необходимо снижать мощность реактора до понижения этой температуры ниже 345 °.

6.8 Самая серъёзная неисправность активной зоны — разгерметизация ТВэл. Этот процесс обычно происходит постепенно, но иногда может протекать быстро.

Переход из допустимого в недопустимый режим определяется по величинам:

• объёмной активности суммы йодов в 1 контуре и объёмной осколочной активности теплоносителя;

• мощности экспозиционной дозы γ-излучения от теплоносителя;

• объёмной α-активности теплоносителя (допустимый критерий).

Пределы:

• сумма йодов 1.111*10⁵ Бк/л (3*10^-6 Кюри/л) — переход из нормального в допустимый;

• сумма йодов 7.4-9.25*10⁷ Бк/л (2.0-2.5*10^-3Кюри/л) — переход из допустимого в недопустимый.

При достижении недопустимого состояния по сумме йодов эксплуатация разрешается, если через 2 часа объёмная осколочная активность теплоносителя, приведённая к номинальной мощности, не превышает 3.7*10⁸ Бк/л = 1*10^-2 Кюри/л.

В море судить о состоянии активной зоны можно только по мощности экспозиционной дозы γ-излучения теплоносителя 1 контура. Предел — 7.17*10^-9 — 3.58*10^-8 А/кг, или 100-500 мр/час.

При достижении удельной активности по сухому остатку 10^-2 Кюри/л в пересчёте на номинальную мощность ТУ флота может разрешить плавание с ограничением по району плавания и уровню мощности до активности 10^-2 Кюри/л без пересчёта на номинальную мощность.

7. Срабатывание АЗ.

ЯЭУ должна работать бесперебойно, поэтому предусматривается предупредительная сигнализация для своевременного выявления неисправностей и принятия мер без останова реактора.

При отклонении параметров за предельно допустимые значения срабатывает АЗ. Для прекращения цепной ядерной реакции дополнительно опускаются ПКР, ЦКР, АР (АЗ 1 рода). Если же прекращение цепной реакции не необходимо, то опускают только КР и АР (АЗ 2 рода). Такая остановка уменьшает температурные перепады и увеличивает скорость восстановления мощности.

АЗ срабатывает при отклонении самых ответственных параметров. При пуске это период разгона и исправность пусковой аппаратуры.

С точки зрения ТТНАЗ наиболее опасны:

• увеличение мощности и температуры теплоносителя;

• рост и падение Р_1к,

• изменение расходов 1 и 2 контуров;

• и др.

Величины аварийного сигнала меняется в зависимости от мощности. Например, как на графике:

Обычно к АЗ 1 рода относят (кроме ΔN и Т₂):

• ;

• ;

• .

АЗ 2 рода обычно срабатывает при:

• ;

• падении вакуума;

• увеличении солесодержания в главном конденсаторе;

• исчезновение питания пусковых ионизационных камер;

• остановка части ЦНПК нм МС.

При АЗ 1 рода, не менее 3 групп стержней АЗ достаточно для создания подкритичности в первый момент времени, до падения средней температуры на 50 °С от момента срабатывания АЗ. Для компенсации ТЭР при дальнейшем расхолаживании необходимо опустить ПКР на 250 мм вниз относительно положения ПКР в момент срабатывания АЗ при падении температуры теплоносителя менее чем на 50 °C и на 350 мм при падении температуры теплоносителя на 50-100 °С.

По прошествии 4 часов после срабатывания АЗ или при падении температуры теплоносителя более чем на 100 °С ПКР надо опустить на НКВ. Если установка была пущена из йодной ямы перед АЗ, то выбег положительной реактивности будет ещё значительнее.

8. Остановка и расхолаживание.

Плановый вывод установки осуществляется под непосредственным руководством ВИМ по готовности № 2. Мощность снижают до 5 % со скоростью 0.5 %/сек, потом сбрасывают АЗ, а все поглотители опускают на НКВ.

Для обеспечения ТТНАЗ обеспечивают расхолаживание.

9. ПЯОР.

ПЯОР — монтажные или ремонтные работы, при проведении которых может возникнуть ядерно-опасный режим или ядерная авария. Перечень ПЯОР согласовывается с проектантами ППУ, СУЗ, научным руководителем, инспекцией ЯБ.

К ПЯОР относятся:

• наладочные и регулировочные работы СУЗ и 1 контура;

• работы, связанные с разгерметизацией 1 контура;

• работы, связанные с изменением Р_1к, Н_ко;

• проверка ручного привода КР;

• физический пуск;

• НФИ;

• перезарядка активной зоны.

Командир дивизиона движения ведёт журнал ПЯОР. Перед ПЯОР командир БЧ-5 делает записи о состоянии 1 контура, КР, АР, АЗ, об ограничении по данной ПЯОР, меры по обеспечению ЯБР, определяет руководителя ПЯОР. Там же делаются подписи об инструктаже.

10. НФИ и ТТИ.

Определяется «РНТИ-81 г.».

11. Перезарядка активной зоны.

Это технологически сложная и опасная операция, требующая строгого выполнения требований ядерной и радиационной безопасности, чёткой организации работ и высокой квалификации персонала. Основной документ — «РОП-84 г.», определяющий организацию планирования, подготовки выполнения и оформления основных этапов перезарядки, обязанности и ответственность должностных лиц.