4. Расчёт безопасного значения стояночной концентрации борной кислоты

Ранее отмечалось, что после останова ВВЭР должен быть приведен в устойчивое подкритическое состояние, исключающее возможность самозапуска реактора. Условие исключения самозапуска выглядит просто: в любой момент стоянки реактора  (отсчитываемый с момента останова) его реактивность должна быть величиной отрицательной, то есть . Более того, Правила ядерной безопасности требуют, чтобы текущее значение подкритичности (= абсолютной величины текущего значения отрицательной реактивности остановленного реактора) в любой момент стоянки реактора превышало величину некоторого безопасного запаса подкритичности:

Положительный актив реактивности реактора после останова может состоять из:

а) высвобождения реактивности за счёт мощностного эффекта реактивности

,

поскольку при отрицательной величине мощностного коэффициента реактивности _N после сброса мощности реактора до 0 знак всегда положительный; это высвобождение реактивности происходит практически безынерционно, то есть одновременно со спадом мощности; может достигать величин от + 0.54% (в начале кампании) до + 1.7% (в конце кампании);

б) высвобождения реактивности за счёт снижения средней температуры теплоносителя в реакторе после останова

,

величина, которого зависит от того, до какого значения может снизиться текущее значение средней температуры теплоносителя после останова; обычно в остановленном реакторе при работающих ГЦН величина средней температуры теплоносителя от рабочего значения (300  302^оС) естественным порядком падает по экспоненциальному закону не ниже 279  280^оС в течение нескольких часов (если не принимаются меры для дальнейшего расхолаживания реактора); при таком снижении температуры теплоносителя после останова может происходить высвобождение положительной реактивности от 0.45% (в начале кампании) до  1.15% (в конце кампании), то есть это - значительные по величине высвобождения реактивности;

в) высвобождения реактивности за счёт разотравления реактора ксеноном, которое наступает не сразу, а через 16 – 20 часов бездействия реактора (в течение этого срока текущего значения нестационарного отравления реактора ксеноном превышает значение отравления его в момент останова); величина высвобождения реактивности за счёт разотравления определяется уровнем мощности, на котором реактор работал последние 3 суток перед остановом, и временем стоянки; наибольшая величина + через 3 суток стоянки реактора может достигать величины стационарного отравления реактора ксеноном, то есть от +2.65% (в начале кампании) до +2.84% (в конце её).

Отрицательная сумма реактивностей реактора после останова складывается из:

а) полного физического веса стержней аварийной защиты ( );

б) уменьшением запаса реактивности за счёт ввода в теплоноситель добавочного количества борной кислоты (доведения концентрации борной кислоты в теплоносителе от значения С_о в момент останова до безопасной стояночной величины С_ст):

в) упомянутого запаса подкритичности реактора в стояночном режиме ( ), создаваемого также за счёт некоторого избытка борной кислоты сверх С_ст. Эта величина по утверждению разработчиков не должна быть менее (-2%).

Условием исключения самозапуска реактора в любой момент бездействия после останова, следовательно, должно быть обязательное (хотя бы небольшое по величине) превышение отрицательной «чаши весов» над положительной. Все составляющие баланса положительных и отрицательных реактивностей, как видим, легко вычислить по общим правилам, и по результатам вычислений – построить график зависимости величины безопасной стояночной концентрации от энерговыработки загрузки активной зоны в сходных условиях содержания реактора после останова.

При расхолаживании реактора после останова ниже = 260^оС

При снижении после останова не ниже 260^оС

При кратковременных ( 24 ч) стоянках реактора

С_ст, г/кг

10

5

0 50 100 150 200 250 W, э.с.

Рис.23.4. Минимальные значения стояночной концентрации борной кислоты, исключающие

возможность самозапуска ВВЭР в различных условиях содержания реактора после останова

Пояснения к использованию этих расчётных графиков для оценки безопасной величины стояночной концентрации борной кислоты вряд ли требуются.