Работа систем регулирования при маневрировании мощностью блока является одновременно и источником возникновения, и средством подавления ксеноновых колебаний.
Возникновение ксеноновых колебаний в энергетических реакторах с большими размерами активной зоны теоретически было предсказано в работах советских и зарубежных авторов. В реакторе ВВЭР-1000 наиболее вероятны высотные ксеноновые колебания.
Для подтверждения данных, полученных расчетно-теоретическим путем, сотрудниками ИАЭ на V блоке НВАЭС была выполнена серия экспериментов по исследованию режимов возникновения ксеноновых колебаний.
Методика обработки результатов экспериментов и средства измерений подробно описаны в [61].
Рис. 7.7. Изменения характеристик реактора во время первого эксперимента:.
а- положение регулирующей группы № 14; б — мощность; в — аксиальный офсет; О — экспериментальные данные
Рассмотрим кратко получение характеристик «свободных» ксеноновых колебаний и результаты экспериментальной апробации алгоритмов их подавления.
Характеристики «свободных» ксеноновых колебаний.
Под «свободными» ксеноновыми колебаниями понимаются периодические перераспределения поля энерговыделения по высоте активной зоны реактора, развивающиеся без последующего вмешательства органов регулирования. Ксеноновые колебания в активной зоне возбуждались путем уменьшения мощности реактора и выдержки его на пониженной мощности в течение 6 ч. Мощностной эффект реактивности при этом компенсировался механической системой органов регулирования, а эффект отравления реактора 135Хе — борной системой регулирования. На рис. 7.7 и 7.8 приведены положения регулирующей группы (Нгр) в процентах полной глубины погружения в активную зону и значение аксиального офсета в различные моменты выгорания первой топливной загрузки (50 и 230 эф. сут) при сбросах мощности с уровней 75 и 100 до 30%.
Из рисунков видно, что поле энерговыделения по высоте активной зоны реактора периодически меняется во времени с достаточно высокой амплитудой.
Апробация алгоритмов подавления ксеноновых колебаний.
Полученные расчетным путем по программе БИПРУС (ИАЭ) алгоритмы подавления опробованы для мощностей 100 и 75% номинальной (рис. 7.9). При этом наиболее эффективным оказался релейный режим.
В этом режиме органы регулирования располагаются либо в нижней, либо в верхней половине активной зоны и выдерживаются в этом положении около 4 ч.
Рис. 7.8. Изменение характеристик реактора во время второго эксперимента, обозначение те же, что на рис. 7.7.
Рис. 7.9. Изменение характеристик реактора во время второго эксперимента: 1 — положение регулирующей группы № 14; 2 — положение регулирующей группы № 5
Рис. 7.10. Расположение групп регулирования № 5 и 14 по сечению активной зоны реактора ВВЭР-1000 V блока НВАЭС
Выбор группы органов регулирования для подавления колебаний осуществляется на основе анализа распределения мощности по высоте активной зоны реактора на пониженном уровне в зависимости от того, в верхней или нижней половине активной зоны достигаются предельно допустимые значения энерговыделения. Подавление ксеноновых колебаний производилось как с помощью рабочей группы органов регулирования № 14 (на рис. 7.10), так и с помощью группы, состоящей из органов регулирования, имеющих поглотитель только в нижней половине (№ 5 на рис. 7.10).
Приведенные данные отражают первый этап разработки и экспериментального апробирования алгоритмов подавления ксеноновых колебаний для поддержания коэффициента неравномерности и формы энерговыделения по активной зоне в безопасных пределах.
Дальнейшие эксперименты на пускаемых и эксплуатируемых АЭС с ВВЭР-1000 позволяют более детально изучить их маневренные характеристики для различных моментов топливного цикла и выработать простые и надежные алгоритмы подавления ксеноновых колебаний с целью передачи управляющих функций непосредственно блочным управляющим комплексам на базе ЭВМ. Последнее необходимо в связи с многообразием исходных ситуаций и режимных требований, возможных при эксплуатации реактора.
Изменение коэффициентов неравномерности.
Как известно, возможность маневрирования мощностью реактора определяется имеющимся в данный момент кампании запасом реактивности, мобильностью систем борного и механического регулирования, а также характеристиками деформации распределения энерговыделения в активной зоне.
В ряде случаев повышенная неравномерность энерговыделения в переходных процессах может служить лимитирующим фактором маневренности, несмотря на достаточные компенсационные возможности борной и механической систем регулирования.
