Ранее отмечалось, что после останова ВВЭР должен быть приведен в устойчивое подкритическое состояние, исключающее возможность самозапуска реактора. Условие исключения самозапуска выглядит просто: в любой момент стоянки реактора t (отсчитываемый с момента останова) его реактивность должна быть величиной отрицательной, то есть . Более того, Правила ядерной безопасности требуют, чтобы текущее значение подкритичности (= абсолютной величины текущего значения отрицательной реактивности остановленного реактора) в любой момент стоянки реактора превышало величину некоторого безопасного запаса подкритичности:
Положительный актив реактивности реактора после останова может состоять из:
а) высвобождения реактивности за счёт мощностного эффекта реактивности
,
поскольку при отрицательной величине мощностного коэффициента реактивности aN после сброса мощности реактора до 0 знак всегда положительный; это высвобождение реактивности происходит практически безынерционно, то есть одновременно со спадом мощности; может достигать величин от + 0.54% (в начале кампании) до + 1.7% (в конце кампании);
б) высвобождения реактивности за счёт снижения средней температуры теплоносителя в реакторе после останова
,
величина, которого зависит от того, до какого значения может снизиться текущее значение средней температуры теплоносителя после останова; обычно в остановленном реакторе при работающих ГЦН величина средней температуры теплоносителя от рабочего значения (300 ¸ 302оС) естественным порядком падает по экспоненциальному закону не ниже 279 ¸ 280оС в течение нескольких часов (если не принимаются меры для дальнейшего расхолаживания реактора); при таком снижении температуры теплоносителя после останова может происходить высвобождение положительной реактивности от 0.45% (в начале кампании) до» 1.15% (в конце кампании), то есть это - значительные по величине высвобождения реактивности;
в) высвобождения реактивности за счёт разотравления реактора ксеноном, которое наступает не сразу, а через 16 – 20 часов бездействия реактора (в течение этого срока текущего значения нестационарного отравления реактора ксеноном превышает значение отравления его в момент останова); величина высвобождения реактивности за счёт разотравления определяется уровнем мощности, на котором реактор работал последние 3 суток перед остановом, и временем стоянки; наибольшая величина + через 3 суток стоянки реактора может достигать величины стационарного отравления реактора ксеноном, то есть от +2.65% (в начале кампании) до +2.84% (в конце её).
Отрицательная сумма реактивностей реактора после останова складывается из:
а) полного физического веса стержней аварийной защиты ();
б) уменьшением запаса реактивности за счёт ввода в теплоноситель добавочного количества борной кислоты (доведения концентрации борной кислоты в теплоносителе от значения Со в момент останова до безопасной стояночной величины Сст):
в) упомянутого запаса подкритичности реактора в стояночном режиме (), создаваемого также за счёт некоторого избытка борной кислоты сверх Сст. Эта величина по утверждению разработчиков не должна быть менее (-2%).
Условием исключения самозапуска реактора в любой момент бездействия после останова, следовательно, должно быть обязательное (хотя бы небольшое по величине) превышение отрицательной «чаши весов» над положительной. Все составляющие баланса положительных и отрицательных реактивностей, как видим, легко вычислить по общим правилам, и по результатам вычислений – построить график зависимости величины безопасной стояночной концентрации от энерговыработки загрузки активной зоны в сходных условиях содержания реактора после останова.
При расхолаживании реактора после останова ниже = 260оС
При снижении после останова не ниже 260оС
При кратковременных (< 24 ч) стоянках реактора
Сст, г/кг
0 50 100 150 200 250 W, э.с.
Рис.23.4. Минимальные значения стояночной концентрации борной кислоты, исключающие
возможность самозапуска ВВЭР в различных условиях содержания реактора после останова
Пояснения к использованию этих расчётных графиков для оценки безопасной величины стояночной концентрации борной кислоты вряд ли требуются.