книги из ГПНТБ / Сидоренко, В. А. Вопросы безопасной работы ВВЭР к 10-й годовщине пуска первого блока Нововоронежской атомной электростанции

Рис.2.2-5 Кривая наксииальных иощностой и распределение расхода теплоносителя в активной зоне ВВЭР-1.

154

На рис.2.2-6 приведена зависимость высотной неравномерно­ сти (в активной зоне с однородными размножающими свойствами) от высоты извлечения органов компенсации различной эффективности.

Максимальное реализуемое значение коэффициента неравномерности возрастает примерно линейно с увеличением эффективности и мохет достигать довольно больших значений. По этой причине еще на на­ чальной стадии проекта был отклонен вариант одновременного пере­ мещения в активной зоне всех органов компенсации (или поочеред­ ное их перемещение с поддержанием на одном уровне по высоте). При суммарной эффективности всех КК в горячем реакторе ВВЭР-I около

0,15 максимальное значение высотного коэффициента неравномерно­ сти превышает 3,5.

При использовании в рабочем режиме групп КК с эффективно­ стью в диапазоне 0.01-0,02 удается оставить дополнительное иска­ жение высотного поля (увеличение неравномерности сверх того зна­ чения, которое определяется свойствами активной зоны без погло­ тителей) в рамках 5-15% (в среднем по активной зоне).

Наиболее сложные случаи возникают при одновременном пре­ бывании в промежуточном положении различных групп АР и КК. Чтобы избежать в некоторых ситуациях чрезмерного увеличения высотной неравномерности, следует ограничить интервал стабильного положе­ ния групп кассет автоматического регулятора. Выход кассет АР из рабочей зоны должен происходить только в режимах уменьшения мощ­ ности, когда возможное увеличение высотной неравномерности не приведет к увеличению абсолютного значения тепловых нагрузок теп-

ловнделяпцих элементов. Рабочее положение АР в реакторе ВВЭР-1

установлено 190 см от низа. Предельное значение коэффициента высотной неравномерности, заложенное в проектные характеристики ВВЭР-I, составляет для кассет максимальной тепловой мощности 1,77.

Относительная высота извлечения

Рио.2.2-6. Зависимость коэффициента высотной неравномерности тепловыделения от высоты извлечения органов регули­ рования различной эффективности.

(Эффективность группы органов регулирования при

156

Основной путь получения приемлемого значения высотной не­ равномерности, используемый в других ВВЭР - выбор оптимального положения регулирувдей группы по высоте активной зоны. Умерен­ ное искажение нейтронного поля должно сочетаться с достаточной для отработки возникающих возмущений режима дифференциальной эффективностью ре1улятора. В реакторе ВВЭР-440 рекомендуемый ин*-

тервал рабочего положения группы автоматического регулятора (по­ следней группы в штатной последовательности) 150-200 ом,'>йредпо-

чтительным является положение в районе 200 см от низа активной зоны. В этом интервале дифференциальная эффективность составля­ ет около 5.10"^ 1/см, а скоростная эффективность (рабочая ско­ рость перемещения - 2 см/сек) - около 10“^ I/сек. Значения высот­ ной неравномерности тепловыделения, измеренные в реакторе 3-го олока НВ АЭС в период энергопуска,представлены ниже в таблице

2.2-1. В таблице приведены значения высотной неравномерности тепловыделения в двух кассетах при различном положении по высо­ те 12-й группы А Ш . Одна из кассет (14-39) расположена непосред­ ственно рядом с компенсирущей кассетой 12-й группы, другая

\

157

(13-30) удалена от них. Соответственно этому в первой кассете реализуется наибольшая неравномерность (следует заметить, что полная мощность этой кассеты - ниже средней по активной зоне),

во второй - неравномерность заметно меньше. На рис.2.2-7 и 2.2-8

приведены распределения теплового нейтронного потока (актива­ ция медных проволок) по высоте аналогичных по своему расположе­ нию кассет; на этих рисунках экспериментальные распределения сравнены с расчетными, полученными по используемой в настоящее время для расчетов BB3F трехмерной программе (БИПР). На экспери­ ментальных кривых обращает на себя внимание уменьшение плотности нейтронов в районе стальных дистанционирунцих решеток, находящих­ ся в пучке твэл.

В качестве дополнительного средства уменьшения высотной неравномерности в активных зонах двух реакторов ВВЭР было исполь­ зовано неравномерное размещение по высоте кассеты выгорающего поглотителя. Такими реакторами являются ВВЭР-3 (2-й блок НВАЭС)

и ЕВЗР-440 3-го блока НВАЭС, поскольку только в них были исполь­ зованы кассеты с самоэкранированным выгорающим поглотителем в виде поглощающих стержней в пучке тепловыделяющих элементов (не считая опытных кассет БВЭР-1). Поглощающий элемент выполнен из боросодержащего сплава циркония в циркониевой трубке и имеет

5 зон по высоте: нижние 10 см и верхние 10 см содержат чистый цирконий, следующие 40 см снизу и 70 см сверху - сплав с 0,5%

бора по весу и средний участок длиной 120 см - 1% бора. Помимо целей выравнивания тепловыделения такое размещение выгорающего поглотителя преследует цель снижения количества остаточного ("не­ догоревшего") бора к концу рабочего периода, поскольку выгорание у торцов активной зоны существенно замедленно.

160

Несимметричное размещение зоны профилирования оказывается более выгодны?/, с точки зрения выравнивания поля тепловыделения,

если принять во внимание, что поглотители СУЗ вводятся в актив­ ную зону сверху. При этом для получения оптимальной формы поля эффективность выгорающих поглотителей (т.е. ухудшение размножа­ ющих свойств решетки в зоне их размещения) должна выбираться с учетом эффективности рабочей группы, изменницей свое положение по высоте активной зоны.

На рис, 2.2-9 показана деформация высотного нейтронно­ го поля, производимая органами СУЗ эффективностью 0,01 и 0,02

при двух значениях эффективности Г Ш в случае несимметричного расположения выгорающего поглотителя; на рис.2.2-10 показано аналогичное изменение поля при симметричном размещении поглоти­ теля. Улучшение коэффициента неравномерности от смещения выгораю­ щего поглотителя книзу составляет от 5 до 15$.

Внедрение борного регулирования позволило перейти в реак­ торах ВВЭР на существенно меныпий уровень радиальных неравно­ мерностей - 1,35 вместо 1,6 в распределении мощности по кассе­ там. В этих условиях стабилизированного(недеформируемого орга­ на!® регулирования) поля существенное значение приобрело допол­ нительное выравнивание тепловыделения в зонированном реакторе за счет проявления неравномерного выгорания (пропорционального теп­ ловыделению) , и неравномернсго проявления других эффектов реак­ тивности (мощностного и отравления). Эти эффекты учитываются в программах типа БИПР, и результат такого расчета типовой актив­ ной зоны ВВЭР-440 .для 1-й загрузки и стационарного режима пред­ ставлен на рис. 2.2-II . Видно, что от качала работы вновь за­ груженной зоны до конца периода объемная неравномерность умень­ шается с [,95 до 1,3 и неравномерность мощности кассет - с 1,35