Файл: Сидоренко, В. А. Вопросы безопасной работы ВВЭР к 10-й годовщине пуска первого блока Нововоронежской атомной электростанции.pdf

\

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

164

до 1,18-1,20. Это является дополнительным резервом повышения мощности реактора после внедрения достаточно развитой системы внутриреакторных измерений, подтверждающей с необходимой точно­ стью в ходе эксплуатации реактора реализацию ожидаемых измене­ ний нейтронного поля. Эксплуатируемые в настоящее время уста­ новки ВВЭР-440 обеспечены температурным контролем воды на вы­ ходе большинства рабочих (неподвижных) кассет. Обработка ре­ зультатов измерений температуры в стаоильных условиях

на больших уровнях мощности позволяет сопоставить факти­

ческие данные эксплуатации с результатами расчетов. На основа­ нии этого сопоставления можно констатировать, что распределе­ ние мощности реактора по кассетам активной зоны описывается программами БИПР с погрешностью до 10%, при этом максимальное значение коэффициента неравномерности в мощности кассет совпа­ дает с расчетным значением с точностью +5%.Однако прямое исполь­ зование данных замера температур не позволяет получить опера­ тивную информацию о неравномерности тепловыделения с этой же точ­ ностью, так как на значения температур воды на выходе кассет вли­

Сопоставление расчетных и экспериментальных распределений

мощности по кассетам, проведенное для одного из эксплуатацион­

рис. 2.2-13.

Дальнейшее увеличение глубины выгорания топлива, планиру­ емое в реакторах ВВЭР-1000, повышает различие размножающих свой­ ств различных областей активной зоны и затрудняет сохранение до­ стигнутых в ВВЭР-440 значений неравномерности без применения специальных средств.

- расчет - измерение

Н о м е р а к а с с е т

Рис.2.2-12. Расчетная и измеренная неравномерность в мощности рабочих кассет К^,-

167

Ниже в таблице 2.2-2 приведет применительно к реактору ВВЭР-1000 значения коэффициентов неравномерности распределения мощности по кассетам, которые могут быть получены в одном из вариантов активной зоны при различных глубинах выгора­ ния и соответственно различных обогащениях топлива подпитки

(стационарный режим, три перегрузки за кампанию).

Указанные значения коэффициентов неравномерности при болнних выгораниях превышают значения, необходимые для реализа­ ции проектной мощности.

Наиболее простой способ снижения неравномерностейумень­ шение начальных размножающих свойств кассет за счет применения выгорающего поглотителя. Из результатов, приведенных на рис.

2.2-14,видно, что использование выгорающего поглотителя су­ щественно сникает коэффициент неравномерности, практически не изменяя продолжительности кампании топлива. Поэтому проектом предполагается в свежих кассетах подпитки расположить стержне­ вые (блокированные)выгорающие поглотители. Выгорающие поглоти-