Главная | Обратная связь

Возмущение по расходу пара на ТА (саморегулирование РУ).

Настоящий режим предусмотрен Технологическим Регламентом безопасной эксплуатации энергоблока при проведении измерений мощностного коэффициента реактивности топливной загрузки вблизи номинального уровня мощности ВВЭР-1000. Графики изменения основных эксплуатационных параметров в период переходного процесса приведены на Рис. 3.

Перемещение регулирующих клапанов турбоагрегата на закрытие в течение нескольких секунд (график "G_sg") означает уменьшение проходного сечения для впуска пара или уменьшение массового расхода пара, поступающего на первую ступень турбины. Сокращение потребление пара турбоагрегатом влечет за собой снижение тепловой мощности всей паротурбинной установки (см. уравнение (6.1). Отсюда следует однозначный вывод: по завершении переходного процесса мощность реакторной установки станет ниже, обеспечивая энергетический баланс с паротурбинной установкой.

В парогенераторах снижение потребления пара ТА приводит к дисбалансу количеств генерируемого и отбираемого пара: производится больше, чем потребляется. Поэтому масса пара в ПГ начнет увеличиваться (накапливаться), а вместе с ней начнет расти и давление пара (см. график “Psg”). Одновременно с давлением начнется рост температуры насыщения, что вызовет снижение температурного напора и соответствующее сокращение теплового потока, передаваемого через трубчатку ПГ, от греющей среды – теплоносителя к нагреваемой – рабочему телу (см. уравнение (7.1). Снижение тепловой нагрузки ведет к сокращению количества производимого пара и снижению интенсивности его накопления в ПГ. Поэтому темп нарастания давления пара и температуры насыщения в парогенераторах замедлится, а через некоторое время их рост прекратится вовсе. Для прекращения роста давления необходимо восстановление баланса между количеством пара, производимым в парогенераторе и количеством пара, отбираемым турбиной, что приводит к постоянству массы пара в парогенераторах, т.е. постоянству, или стабильности давления в них. Эта особенность самостоятельного выравнивания производства и потребления пара уже отмечена выше (см. п. 6.1). Следует заметить, что восстановление массового баланса в ПГ будет одновременно означать и то, что произошло установление нового, более низкого температурного напора, соответствующего данному пониженному уровню мощности (см. график “Qsg”). Восстановления (т.е. снижения до начального уровня) давления пара в парогенераторе в обсуждаемой ситуации произойти не может, поскольку для этого потребовалось бы иметь недостаток производимого пара в ПГ, т.е. иметь паропроизводительность уступающую потреблению пара турбоагрегатом, что обеспечило бы снижение массы пара и его давления в ПГ. Однако, как и в п. 6.1 этого здесь не наблюдалось.

Рассмотрим влияние теплогидравлических процессов в парогенераторах на состояние ядерного реактора. Оно проявляется с некоторым транспортным запаздыванием относительно изменений интенсивности теплообмена в ПГ: снижение температурного напора и тепловой нагрузки ПГ в результате возрастания давления пара приведут к ухудшению теплопередачи от теплоносителя к рабочему телу, к повышению температуры теплоносителя выходящего из парогенераторов и направляющегося на вход в реактор.

Указанное повышение температуры на входе в реактор вызовет повышение средней температуры замедлителя (теплоносителя) в активной зоне ЯР (см. график “Tave”). Это означает, что плотность замедлителя понизилась. При этом среднее расстояние между молекулами воды в активной зоне стало больше. Несмотря на связанное с этим явлением снижение поглощения нейтронов водой, более мощным фактором в данной ситуации оказывается ухудшение замедляющих свойств размножающей среды, увеличение средних пространственных смещений нейтронов в процессе замедления и, как следствие, рост вероятности утечки замедляющихся нейтронов. Благодаря этому число замедлившихся тепловых нейтронов в каждом последующем поколении будет уменьшаться. Итогом конкуренции факторов, сопровождающих изменение температуры теплоносителя в активной зоне ЯР станет появление отрицательной реактивности ЯР (потеря реактивности) вследствие действия плотностного эффекта реактивности.

Появление отрицательной реактивности или, что то же самое - ухудшение условий размножения нейтронов в ЯР, вызовет снижение числа делений ядерного топлива в объеме активной зоны, или снижение тепловой мощности реактора (график "Nrct"). Результатом этого процесса является понижение температуры топливных сердечников твэл (см. график "Tfue") и уменьшение температурного напора между ядерным топливом и теплоносителем. При этом величина теплового потока с поверхности твэл в теплоноситель в активной зоне также начинает сокращаться.

Вместе с тем, понижение температуры топливных сердечников твэлов вызовет проявление в данной ситуации мощностного эффекта реактивности (доплер-эффекта), связанного с изменением вероятности резонансного захвата замедляющихся нейтронов в уране-238 с изменением температуры. В нашем случае снижение температуры урана вызовет сужение "резонансных пиков" сечения захвата урана-238 с соответствующим понижением вероятности захвата нейтронов. Теперь уже большее число замедляющихся нейтронов благополучно (без поглощения) преодолеют резонансный интервал энергий урана-238, завершат замедление и станут тепловыми. Как видим, налицо улучшение размножающих свойств топливной загрузки реактора, или высвобождение положительной реактивности в ЯР. Таким образом, мощностной эффект реактивности в данной ситуации оказывает действие противоположное действию плотностного эффекта реактивности. Спад мощности ЯР сначала замедлится, а затем и вовсе прекратится (см. график "Nre"), произойдет стабилизация мощности ЯР при нулевой суммарной реактивности в результате взаимной компенсации плотностного эффекта мощностным эффектом реактивности. Это стало возможным, поскольку оба температурных эффекта практически равны друг другу по абсолютной величине, но противоположны по знаку.

Итак, в течение переходного процесса, вызванного перемещением регулирующих клапанов турбоагрегата, будет происходить взаимное противоборство двух составляющих запаса реактивности:

1) отрицательной реактивности, внесенной плотностным эффектом реактивности при увеличении температуры теплоносителя, приходящего из парогенератора в реактор;

2) положительной реактивности, внесенной мощностным эффектом реактивности с началом снижения температуры топливных сердечников;

Равенство друг другу двух температурных эффектов в обсуждаемом переходном процессе дает возможность относительно простого определения мощностного коэффициента реактивности на энергетическом уровне мощности вблизи номинального, при условии, что плотностной температурный коэффициент реактивности на этом уровне мощности уже измерен.

Подводя итоги обсуждения режима с возмущением по расходу пара на ТА при саморегулировании РУ АЭС отметим его существенные особенности:

· Мощность реакторной установки снизилась до значения соответствующего новой тепловой мощности, потребляемой паротурбинной установкой;

· Стабилизация мощности РУ наступила при достижении нулевой реактивности после взаимной компенсации реактивностей, внесенных плотностным и мощностным температурными эффектами реактивности;

· Средняя температура теплоносителя в ходе процесса повысилась и позволила получить необходимую отрицательную реактивность для перевода РУ на пониженный уровень мощности;

· Давление пара в ПГ и ГПК повысилось, обеспечив необходимый для саморегулирования РУ подъем температуры теплоносителя 1-го контура;

· Стабилизация давления пара в ПГ произошла с восстановлением баланса количеств генерируемого ПГ и потребляемого турбиной пара, при этом величина температурного напора в ПГ понизилась.