Продление кампании реакторов ВВЭР

Продолжительность работы реактора от одной перегрузки топлива до следующей, пересчитанная на номинальную мощность N_ном, называется кампанией реактора τ_p.

Кампания реактора определяется запасом реактивности и измеряется в эффективных сутках. При работе реактора на разных уровнях мощности кампания равна:

Кампания энергетического реактора, как правило, не совпадает с кампанией топлива (ТВС) τ_т. Под последней понимают время пребывания топлива (топливной сборки) в активной зоне, также пересчитанное на номинальную мощность. Кампания топлива определяется достигнутым уровнем надежности и работоспособности конструктивных элементов ТВС, в первую очередь – твэлов.

В реакторах АЭС до получения максимального выгорания ТВС находятся в зоне, как правило, в течение нескольких (n) кампаний реактора, таким образом:

τ_т = n τ_р

При перегрузке создается избыток реактивности на выгорание, необходимый, чтобы реактор мог проработать до следующей перегрузки. Избыток компенсируется повышенной концентрацией борной кислоты (ВВЭР) или введением в зону стержней – поглотителей (БН).

где ρ_к – уменьшение ρ_зап из-за выгорания топлива, шлакования и стационарного отравления самарием;

ρ_{0 Хе} – стационарное отравление ксеноном (Хе);

ρ_t – температурный эффект реактивности;ρ

ρ_N – мощностной эффект реактивности.

Составляющие ρ_оХе, ρ_t и ρ_N зависят от режима работы реактора (в первую очередь, от мощности), а ρ_к – от суммарной выработки энергии за прошедшую часть кампании или, говоря другими словами, от числа отработанных блоком эффективных суток.

Бывает, что по условиям работы энергосистемы возникает необходимость продлить кампанию реактора. Возможность продления кампании при ρ_зап = 0 может быть реализована, за счет использования мощностного и температурного эффектов реактивности, являющихся отрицательными. Принцип решения: при снижении мощности, сопровождающимся, как правило, соответствующим снижением температуры, высвобождается положительная реактивность, которая и используется для продления кампании.

Принципиально возможны три варианта режима продления кампании:

а) Мощность реактора снижается оператором на заданную величину, которая поддерживается системой регулирования. Блок работает на этом уровне до исчерпания полученного за счет этого оперативного запаса реактивности; затем, при необходимости, мощность реактора может быть снова понижена.

б) Блок переводится в режим самопроизвольного снижения мощности. Нагрузка турбины приводится в соответствие с мощностью реактора прикрытием регулирующих клапанов, реализуя заданную программу регулирования, например, p = const, за счет работы автоматического регулятора давления пара. Автоматический регулятор мощности реактора при этом отключен.

в) Блок переводится в режим самопроизвольного снижения мощности и параметров 1-го и 2-го контуров при полностью открытых регулирующих клапанах турбин. Автоматические регуляторы мощности реактора и давления пара перед турбинами при этом отключены.

Эффективность использования мощностного и температурного эффектов реактивности в режиме продления кампании реактора заметно зависит от принятой программы регулирования блока.

Принципиально можно рассматривать следующие варианты.

1) T = const;

2) P = const;

3) скользящие параметры;

4) открываем регулирующий клапан турбины при этом снижается давление в ПГ.