ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАКТОРОВ ВВЭР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙТРОННО- ФИЗИЧЕЧЕСКИХ, ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ВЕРОЯТНОСТНЫХ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ (11.07.2011)

Автор: Пономаренко Григорий Леонидович

. x . x . X . X X O .

. o x . x . X . O .

. . x x x X X . .

. . . . . . . . . . . .

. . x . o . x . .

. x . x x o x . x .

. . o . . x . . o . .

. x o . o . . x . x x .

. . x x . . o . . x x . .

. x o . . o . . x . . o o .

. . . x . . x . . x . . .

. o x . . x . . O . . X X .

. . x x . . X . . X X . .

. x x . o . . X . O O .

. . x . . X . . O . .

. x . x x O X . O .

. . x . x . X . .

. . . . . .

а) первый критерий неуспеха

K=64 шт. из M = 76 ОР СУЗ б) второй критерий неуспеха

K=42 шт. из M = 61  ОР СУЗ

· - в ячейке нет ОР; х – ОР сработал; о – ОР завис; Х – ОР сработал в квадранте 2; О – ОР завис в квадранте 2

Рис. 14 – Примеры, наиболее неблагоприятных компактных комбинаций застрявших ОР СУЗ без реализации CD

Предлагаемые дополнительные измерения несложны, однако они позволят уточнить моделирование пространственных эффектов. Это необходимо для создания референтной базы информации при обосновании повышения мощности на энергоблоках с ВВЭР-1000 и для перспективных проектов – АЭС-2006 и ТОИ. Для повышения представительности такой базы расширенные измерения следует проводить на всех энергоблоках с действующими ВВЭР-1000.

В рамках решения общей задачи необходимо также уточнить отдельные пределы эксплуатационного мониторинга энерговыделений и ТКР в активной зоне. В частности, требуется обеспечить непревышение в состояниях НУЭ предельной установленной мощности твэла и непревышение отклонения аксиального оффсета энерговыделения от своего равновесного значения более чем на 5 абс. %. Для этого следует повысить статус этих двух параметров от рекомендаций оператору до более строгого статуса эксплуатационных пределов.

Предложено и обосновано проведение безопасного и простого эксперимен-

тального исследования перемешивания теплоносителя в реакторе ВВЭР-1000 на действующих энергоблоках "методом борного регулирования" (путём неравномерной подачи бора или чистого конденсата по петлям, рис. 15).

Поворот рисунка на 120о ПрЧС

t = 30 s. Распределение энерговыделения, Вт/см

Рис. 15 – Типичные распределения измеряемых параметров в активной зоне при подаче бора из ёмкости СБВБ в одну петлю

Соискатель выдвинул идею о возможности и целесообразности такого исследования и участвовал в проведении расчётных оценок. Суть метода – обеспечение кратковременной неравномерной концентрации бора в теплоносителе первого контура за счёт подпитки в одну петлю в течение нескольких минут (с помощью насосов КВА, САВБ или системы СБВБ). Основой измерения является штатная система внутриреакторного мониторинга энерговыделения с датчиками ДПЗ. Используются также штатные системы термоконтроля, измерения концентрации бора в теплоносителе и показания внезонных датчиков ИК. Возможно совмещение экспериментов с плановыми режимами подъёма и снижения мощности, в том числе до и после перегрузок топлива или ППР. Представлены возможные варианты проведения экспериментов, более и менее сложные, позволяющие вписаться в реальные условия, без создания заметных неудобств или потерь для промышленной эксплуатации энергоблока. Экспериментальная информация необходима для верификации сопряжённых системных кодов. Окончательная количественная информация по степени перемешивания и возможной "закрутке" петлевых потоков теплоносителя в реакторе получается в результате пост-тестового моделирования экспериментов по таким кодам. Такие измерения дополнят и уточнят традиционные измерения перемешивания на пусковых энергоблоках, проводимые до сих пор методом отсечения одного ПГ (впервые они были выполнены на блоке №5 НВАЭС А.В.Воронковым и др.).

В четвёртой главе проведён анализ наиболее значимых реактивностных аварий при модернизации РУ ВВЭР-1000 с использованием развитой в диссертации методологии пространственных эффектов с моделированием, насколько это возможно, реалистичности процессов (рис. 16 – 18). Режимы RIA проанализированы на примерах: разрыва паропровода (ПА), выброса ОР СУЗ (ПА), гомогенного (ННУЭ) и гетерогенного (пробка ЧК – ЗПА) разбавления бора. Уточнены знания о сложных процессах в рамках обоснования форсирования мощности действующих ВВЭР-1000. Анализ выполнен с учётом повышения недохода ОР СУЗ до низа топлива, реализующегося при увеличении длины топливного столба до 150 мм в действующих реакторах ВВЭР-1000 (см. рис. 19 для режима с разрывом паропровода). Для быстрых процессов, к которым относятся прежде всего режимы RIA с пробкой ЧК и с выбросом ОР СУЗ, характерным является более высокое значение (на 10-15 %) критического теплового потока, обнаруженное экспериментально в Японии и других странах. В итоге работы сделан вывод об отсутствии препятствий со стороны режимов RIA для повышения мощности до 110 %.

Для проектного режима (ПА) с разрывом паропровода обоснована безопасность с консервативным моделированием всех значимых факторов. Произвольная степень консерватизма по захолаживанию ядра "холодного" сектора (до 100-150 оС) в аварийном квадранте активной зоны моделировалась соискателем оригинальным методом "виртуального источника массы" (рис. 17, 18) в гибкой топологии кода КОРСАР/ГП.

Анализировалось множество вариантов для охвата широкого диапазона состояний и сценариев, в том числе сверхпроектных, для выявления предельных состояний с достижением CD (рис. 20 Var6_a с застреванием до 4 ОР). Получены следующие результаты:

- из всех проектных режимов авария с глубоким захолаживанием теплоноси-

теля характерна вводом наибольшей положительной реактивности, и она является наиболее требовательной к величине эффективности АЗ и наиболее уязвимой к повышению неперекрытия топлива поглотителем (особенно для реакторов ВВЭР-1000 с 61 и менее ОР СУЗ);

- потенциально опасным является период от 70 до 100 с после начала процесса, в течение которого возможен рост интегральной и особенно локальной мощности в активной зоне. Затем мощность постепенно снижается, а запасы по безопасности увеличиваются. После опустошения аварийного парогенератора, которое происходит в течение нескольких сотен секунд, реактор переходит в стабильное безопасное подкритическое горячее состояние. Из этого состояния, после регламентного увеличения концентрации борной кислоты, оператор может приступать к стадии планового аварийного расхолаживания;

- обнаружен эффект немонотонной зависимости параметров безопасности от величины неперекрытия топлива поглотителем. Повышение недохода ОР СУЗ может улучшать критериальные параметры в ряде наиболее значимых состояний. Эта особенность, отражающая реальное явление перераспределения аксиального поля энерговыделения, облегчила внедрение выгодного модернизированного топлива с удлинённым на 4,2 % топливным столбом в действующие реакторы ВВЭР-1000. Это позволило получить выигрыш в топливоиспользовании и безопасности без затрат на трудноосуществимое повышение длины поглотителя для обеспечения полного перекрытия топлива;

в) температура воды для Var6_a г) температура пара для Var6_a

Рис. 20 – Разрыв паропровода. Изменения параметров в горячем канале и в различных сечениях (1), (2), (3),…,(10) по его высоте


загрузка...