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

40

ности или расхода, были предприняты попытки изучить влияние не­

стационарное™ и получить количественные зависимости в условиях,

близких к тем, для которых эти зависимости должны быть примене­ ны в реакторах. Наиболее достоверные данные в настоящее время получаются на полномасштабных сборках, достаточно детально ими­ тирующих конструкцию натурно'!1кассеты, характер тепловыделения и характер изменения изучаемых параметров во времени. При повыше­ нии мощности реактора на достигнутом сегодня уровне таким "на­ турным" исследованиям придается первостепенное значение.

Шесте с улучшением представительности исследований и по­

вышением точности получаемых расчетных рекомендаций изменялись количественные показатели принимаемых в проектных разработках запасов и радикальным образом изменилось само понятие расчетно­ го запаса.

Если в первоначальных проектных разработках запас до кри­

зиса теплообмена определялся коэффициентом 3-5 и вычислялся для номинального состояния без конкретизации тех опасных усло­ вий, в которых он монет реализоваться, в дальнейшем по море расшифровывания аварийных условий коэффициент снизился до ве­

нейшее изучение вопроса позволило обратить внимание на бессмыс-

41

леяность подобного определения запаса, поскольку полученное таким образом численное значение никак не характеризовало ме­ ру удаленности реальных условий от кризисных, ибо любая реко­ мендуемая зависимость критического теплового потока от пара­ метров теплоносителя, тепловыделяющего пучка и т.п. по овоему смыслу имеет отношение только к набору условий, в которых реа­ лизуется кризис. Другими словами,любая рекомендуемая зависимость может претендовать только на то, чтобы правильно описывать ус­ ловия,в которых коэффициент запаса равен единице (кризис реа­ лизуется). Поэтому в практику разработки и изучения ВВЭР был вне,дрен метод определения запасов до кризисных условий, привя­ занных к совершенно определенным отклонениям эксплуатационного режима от номинального. Например, для наиболее характерных случаев нарушения рабочих условий - повышение мощности или снижение расхода теплоносителя - может быть определен запас до кризисных условий: "запас по мощности" или "запас по расходу".

Цри этом расчетом определяется такое увеличение мощности реак­ тора или такое снижение общего расхода теплоносителя, при ко­ торых в результате совокупного изменения всех параметров в ка­ кой-то точке активной зоны реализуется кризис теплообмена. По­ лученные численные значения допустимых предельных отклонений основных показателей (мощности, расхода) сравниваются с ожи­ даемыми в рассматриваемом процессе и делается вывод о его опас­ ности или наличии еще дополнительного запаса. При таком методе анализа его погрешность определяется только неточностью исход­ ных зависимостей. Необходимость дополнительного запаса опре­ деляется характером рассматриваемого процесса. Используя коли­ чественные закономерности, характеризующие вероятность реали­

42

зации кризиса в данных условиях, можно провести количественный анализ надежности работы активной зоны в рассматриваемом ре­ жиме.

Второй фактор уменьшения запасов связан с достоверностью

знания параметров, реализуемых в реакторе в интересующих нас условиях. Уменьшение запасов обусловлено совершенствованием измерительных систем, в первую очередь - впутриреанторных из­ мерений, либо совершенствованием расчетных методов. Допусти­ мость того или иного переходного режима определяется не только характером и величиной изменения определяющих параметров в не­ стационарном процессе, но и начальными значениями этих парамет­

ров. Достоверность знания исходного состояния позволяет сокра­ тить запас на его неопределенностьДостаточно сложной и находя­

щейся еще в стадии интенсивного развития является проблема оп­ тимального построения системы внутриреакторных измерений. В

современном и полном виде разработка этой системы овязана с разработкой методов машинной обработки условий и результатов эксплуатации реактора в процессе самой эксплуатации. В этом

случае вариации исходного состояния могут быть оперативно за­ фиксированы, учтены и использованы для возможного или необхо­ димого изменения состояния реактора, например, повышения или снижения общей мощности реакторной установки, чтобы сохранить неизменным располагаемый запас до опасного состояния в ожидае­ мом переходном процеоое.

Формулируя исходные требования в подобной системе внутри-

реанторных измерений,приходится сопоставлять ее возможности с

возможной (с течением времени возрастающей) точностью пряных

расчетных методов, при помощи которых можно поставить в соот­ ветствие любому состоянию реактора значения интересующих нас

43

параметров реактора (например, распределение энерговыделения по объему активной зоны). Поскольку точные расчетные методы весьма громоздки и требуют мощных электронно-вычислительных машн, а организация детальных измерений технически сложна и дорога, оптимальное решение ищется на пути рационального соче­ тания ограниченного объема измерений с применением упрощенных методов расчета,

Погрешность расчетного поля энерговыделения в активной зо­ не, на которую можно опереться в настоящее время, составляет

10% (для максимальных значений энерговыделения); ближайшая за­ дача, стоящая перед системой внутриреакторных измерений, свести эту погрешность к Ъ%.

Третий фактор уменьшения запасов между рабочими и предельно допустимыми значениями параметров - повышение надежности систе­ мы теплоотвода, которое в последовательном ряду проектов АЭС с ВВЭР проявляется в том, что близкие по своей вероятности нару­ шения в системе циркуляции теплоносителя приводят количествен­ но к менее значительным уменьшениям расхода. С точки зрения возможности увеличения тепловой мощности реактора это повышение надежности практически равноценно увеличению расхода теплоноси­ теля (.или точнее - позволяет получить тот же эффект при меньшем увеличении расхода).

Как в первых ВВЭР, так и в установке ВВЭР-440 применены бессальниковые циркуляционные насосы, обладающие малым моментом инерции и потому чувствительные к нарушениям электропитания.

Для того чтобы уменьшить влияние нарушений в энергосисте­ ме на охлаждение реактора в проекте ВВЭР-440 применены генера­ торы собственного расхода (два на блок), от которых (по два от каждого) питаются двигатели ГЦН. Независимость четырех насос-

сов от энергосистемы прежде всего повышает надежность станции.

44

Кроме того, в отличие от первых ВВЭР отпадает возможность одновременного торможения всех насосов; это позволяет уменьшить запасы в системе охлаждения, ориентированные на этот режим.

Следует,однако,оговориться, что выявленные этим путем резервы

впроекте ВВЭР-440 были использованы не для повышения мощности,

адля дальнейшего повышения надежности АЭС: была обеспечена возможность исключить аварийную остановку реактора в случае обесточения одновременно двух ГЦН (что возможно в результате единичного повреждения, т.к. два насоса питаются от одной сис­

темы шин ) и уменьшена возможность одновременного обесточения более чем двух насосов.

В проекте ВВЭР-1000 вместо бессальниковых насосов предус­

мотрены насосы с вынесенными электродвигателями, снабженные,

кроме того, специальными маховиками, что делает циркуляцию воды в первом контуре малочувствительной даже к значительным нарушениям электроснабжения насосов. Весь выявленный резерв на­ дежности охлаждения направлен на повышение тепловой мощности реактора.

Более подробно проблема надежности теплоотвода от реакто­

ра в связи с возможностью уменьшения циркуляции теплоносителя рассмотрена во второй части настоящей работы.

Наглядная иллюстрация количественного влияния различных факторов на возможность увеличения мощности на разных этапах

стираспределения мощности по кассетам активной зоны и изменения связанного с этим распределения расхода воды, - 950 Мвт;

46

3) реализованная тепловая мощность 2-го блока - 1320 Мвт.

Тем самым этот график показывает роль уменьшения радиальной неравномерности тепловыделения на этом этапе модернизации и роль всех остальных факторов.

шенствований кроме изменения конструкции главных циркуляционных

насосов ( с сохранением проектного расхода ВВЭР-1000) - 2500 Мвт| 3) проектная тепловая мощность ВВЭР-1000 - 3000 Мвт. График

показывает влияние больших маховых масс ГЦН в сравнении со все­ ми остальными факторами.

Помимо рассмотренных факторов, являшихся прямыми средст­

вами повышения мощности, необходимо выделить некоторые факто­ ры, ноторые обеспечивают повышение мощности, делают возможным сохранение или улучшение других технико-экономических показате­ лей, поскольку при простом увеличении тепловой мощности эти показатели могут измениться в неблагоприятную сторону.

Повышение тепловой мощности реактора при уменьшении не­

равномерности тепловыделения сопровождается увеличением сред­ них тепловых нагрузок твэл. Существенно большее количество твэл оказываются в условиях, приближенных к предельно допустимым.