Эффективность органов СУЗ

ПБЯ-03-75 содержат требования к органам СУЗ по их эффективности. Скорость ввода положительной реактивности исполнительными органами СУЗ должна быть не более 0,07b_эф/с, введение положительной реактивности должно быть шаговым с весом шага не более 0,3b_эф (п.3.4.6).

Основные факторы влияния и пределы изменения эффективности органов СУЗ реактора СМ-3 подробно описаны в работах [5.25, 5.27, 5.28]. Показано, что эффективность органов СУЗ меняется в широких пределах в зависимости от распределения топлива в активной зоне, заполнения ближайших к активной зоне ячеек отражателя, взаимного положения органов СУЗ, а также представлен характер этих зависимостей и диапазон изменения эффективности органов СУЗ.

В паспорте реактора [5.26] приведены характеристики органов СУЗ, представленные в табл. № 5.9.

Таблица № 5.9

Паспортные характеристики органов СУЗ реактора СМ-3

Как следует из табл. № 5.9 скорость ввода положительной реактивности при перемещении органов СУЗ реактора СМ-3 не превосходит 0,07 b_эф/с; максимальная величина шага ввода положительной реактивности органами КО не превосходит 0,26 b_эф при заданной величине шага по времени 4с. Таким образом, органы СУЗ по эффективности удовлетворяют требованиям ПБЯ-03-75.

Основным фактором, влияющим на эффективность органов АЗ, являются глубина погружения в активную зону ЦКО. При полном извлечении ЦКО из активной зоны эффективность органов АЗ увеличивается более чем в 2 раза. Взаимная интерференция между органами АЗ наблюдается только при полностью извлеченном ЦКО - сумма эффективностей, полученных при сбросе одиночных органов, превышает суммарную эффективность органов АЗ в 1,15 раза.

На эффективность ЦКО оказывает влияние количество и распределение топлива в активной зоне, но масштаб воздействия данного фактора не столь значителен, как для других органов регулирования. Перегрузка активной зоны перед очередной кампанией приводит к увеличению компенсирующей способности ЦКО. Например, при замене отработавших топливных сборок в ячейках 82, 85, 42 на свежие эффективность ЦКО возрастает в 1,12 раза. Зависимость эффективности ЦКО от глубины погружения в активную зону представлена на рис.5.8.

Эта кривая в диапазоне перемещения ЦКО от 0 до 350 мм описывается полиномом четвертой степени, полученным методом наименьших квадратов при обработке результатов нескольких независимых измерений:

где r - эффективность органа, отн. ед.;

H - глубина погружения органа в активную зону, мм.

Наиболее заметное влияние на эффективность КО оказывают количество и распределение топлива в активной зоне. При перегрузках зоны значительно изменяется эффективность КО, расположенного в квадранте, в котором производится перегрузочная операция. Эффективность остальных КО меняется в меньшей степени. Максимальное изменение эффективности КО наблюдается при установке свежей ТВС в ячейку, примыкающую к КО, и в ячейку, примыкающую к нейтронной ловушке. При замене выгоревшей ТВС на свежую в ячейках такого типа эффективность ближайшего к ней КО может измениться более чем в 2 раза. Изменение количества топлива в активной зоне также влияет на эффективность КО. Так, в экспериментах на критсборке получено [5.27], что при одновременной замене четырех ТВС с уменьшенным содержанием ²³⁵U (моделировалось выгорание ~30%) в ячейках 45, 51, 92, 86 (см. рис.5.7) на свежие реакторные ТВС суммарная эффективность всех КО увеличилась в 1,48 раза. С увеличением выгорания топливной подвески КО его эффективность уменьшается по линейному закону. Эффективность поглощающей части КО (отсутствует топливная подвеска) составляет примерно 30 ¸ 35% от его полной эффективности. По результатам экспериментов на критсборке и реакторе [5.27] установлено, что суммарная эффективность КО практически равна сумме эффективностей отдельных КО. То есть заметной интерференции между ними не наблюдается, в отличие от интерференции между КО и ЦКО. При извлечении ЦКО из активной зоны суммарная эффективность КО увеличивается приблизительно в 1,2 раза. Градуировочная характеристика КО со свежей топливной подвеской представлена на рис. 5.9.

Эта кривая в диапазоне перемещения КО от 30 до 450 мм описывается полиномом 4-й степени, полученным методом наименьших квадратов при обработке результатов нескольких независимых измерений:

,

где r - эффективность органа, отн. ед.;

H - глубина погружения органа в активную зону, мм.

На этом же рисунке показана градуировочная характеристика КО перед заменой топливной подвески, которая производится при достижении выгорания топлива в ТВС КО приблизительно 12%.

Эффективность РО АР определяется глубиной погружения в активную зону ближнего КО. По мере его извлечения эффективность РО АР увеличивается более чем в десять раз.

По результатам более чем 60 градуировок органов СУЗ, выполненных на реакторе перед началом каждой кампании за период с 1993 по 1998г, их эффективность изменялась в следующих пределах:

· суммарная эффективность АЗ в диапазоне от 2,4 до 5,1 b_эф;

· ЦКО в диапазоне от 3 до 4,5 b_эф;

· КО в диапазоне от 1,3 до 3,5 b_эф;

· АР в диапазоне от 0,01 до 0,4 b_эф.

Для обеспечения непревышения паспортной эффективности органов СУЗ (в основном КО), верхняя граница которой определяется, прежде всего, допустимой по требованиям ПБЯ-03-75 скоростью ввода положительной реактивности, запрещается, без дополнительного обоснования безопасности, загрузка более одной свежей ТВС в квадрант. Для обеспечения безопасности при несанкционированном извлечении КО на полный ход предельно допустимая его эффективность для конкретной кампании ограничена и определяется компоновкой активной зоны таким образом, что она не превышает значение, определяемое соотношением:

,

где r_п - подкритичность реактора с введенными в активную зону органами регулирования и взведенными органами АЗ; 1,5 b_эф - минимальная эффективность трех (без одного наиболее эффективного) органами АЗ.