АЭС с ВВЭР - Механическая система регулирования реактора

Механическая система регулирования. В процессе снижения мощности выделение положительной реактивности обычно компенсируется введением в активную зону механических поглотителей. Поэтому в первые часы после начала отравления активной зоны ксеноном для поддержания ее в критическом состоянии (или для работы на уровне собственных нужд блока) введенные поглотители должны. извлекаться с необходимой скоростью далее, поскольку эффект отравления значительно превышает мощностной эффект, потребуется снижение концентрации борного раствора в первом контуре. Однако, если через 8—10 ч (максимум отравления) планируется подъем мощности, необходимо предусмотреть оперативный запас реактивности на органах регулирования, так как с помощью борной системы невозможно постоянно обеспечивать повышение мощности с необходимой скоростью.
Как показывают аналитические исследований, для активной зоны достаточно больших размеров, как у ВВЭР-1000, временное пребывание органов регулирования в промежуточном положении может стать источником возбуждения пространственного перераспределения энерговыделения в объеме активной зоны из-за местного нестационарного отравления ксеноном [100 ]. Поэтому целесообразно для регулярного запланированного изменения мощности использовать жидкостную систему управления в той мере, в какой это требуется для поддержания групп органов регулирования в рабочих положениях. Регулирование уровня мощности с помощью поглотителя, равномерно распределенного в объеме активной зоны, позволит уменьшить высотные ксеноновые колебания. Наибольшие деформации энергораспределения возникают в переходных режимах с умеренным снижением мощности (до 40—50%) и последующим (через 6—10 ч) восстановлением номинального ее значения [100].
С 1975 г. в фирме «Фраматом» начались разработки нового способа регулирования— так называемого способа G (grapp drise — серые стержни) [89, 113]. Этот способ реализуется с помощью модернизированной системы регулирующих стержней DMA (le Dispositife de Manoeuvrability Accrue — система для увеличения маневренности). В новом способе существенно уменьшена роль борного регулирования в сравнении с той, которая отводилась ей в прежних французских проектах с реакторами PWR. Кластеры из сильно поглощающего нейтроны материала («черные» стержни) не принимали существенного участия в отработке процессов компенсации отравления ксеноном, так как в течение топливного цикла находились в верхнем положении.
Длительное погружение значительного числа кластеров в глубь активной зоны не допускается, как отмечалось, из-за опасения нарушить допустимые пределы аксиального офсета зоны (аксиальную неравномерность по верхней и нижней ее половинам). Как известно, эти пределы выбирают исходя из обеспечения надежного охлаждения активной зоны. Борное регулирование не способно отвечать требованиям быстрых изменений нагрузки, так как обладает медленным действием. Попытки повысить быстродействие таких систем увеличением мощности водообменных установок, повышением скоростей фильтрации и регенерации растворов, повышением уровня автоматизации [113, 114] принципиально могут привести лишь к ограниченным результатам.
Слабоотрицательный коэффициент реактивности реактора ВВЭР по температуре теплоносителя в первые 30 — 40 сут кампании присущ также и зарубежным реакторам типа PWR.
В таких условиях в начальной стадии кампании реакторы этого типа хотя и имеют повышенную потенциальную маневренность из-за больших запасов реактивности, но из-за отсутствия саморегулируемости или малом ее значении не могут принимать участия в регулировании частоты и в отработке быстрых небольших колебаний мощности. Это явно снижает маневренность и не лучшим образом сказывается на безопасности реактора в первый период кампании [113].
В системе регулирования, предложенной и опробованной фирмой «Фраматом» в период с 1981 по 1983 гг. на блоке «Тракастин-3», используются сборки регулирующих стержней различной эффективности (рис. 1.8).
При этом большие колебания концентрации 135Хе отрабатываются борной системой регулирования. Подобными системами регулирования предполагается оснастить всю серию из 28 блоков по 900 МВт, а также новые реакторы мощностью 1300 МВт [89, 113].

Рис. 1.8. Схема расположения разноэффективных стержней регулирования в топливной сборке реактора типа PWR (Фраматом):
а- черная группа; б- серая группа; — стержни из Ag, In, Cd; Х — стержни из стали
Реакторы фирмы KWU (ФРГ) способны работать в режиме следования за нагрузкой без использования серых регулирующих стержней [77]. Для этих реакторов допускаются ступенчатые изменения нагрузки со скоростями 60% в минуту в диапазоне, составляющем 10% текущего значения рабочей мощности, в сторону роста или снижения; длительные изменения нагрузки со скоростями ±10, ±5, ±2% в минуту при изменениях нагрузки не более 20, 50 и 80% соответственно.