Реферат Под модернизацией серийной ру ввэр-1000 в данном докладе понимается, прежде всего, комплексная модернизация активной зоны с переходом на твс-2М с удлинённым на 150 мм топливным столбом (и увеличением неперекрытия топлива поглотителем),
Скачать 362.55 Kb.
|
| Анализ наиболее значимых реактивностных аварий при модернизации РУ ВВЭР-1000 Г.Л. Пономаренко, М.А. Быков, В.А. Мохов, И.Н. Васильченко, В.Я. Беркович, И.Г. Щекин ОКБ "ГИДРОПРЕСС", Подольск, Россия Реферат Под модернизацией серийной РУ ВВЭР-1000 в данном докладе понимается, прежде всего, комплексная модернизация активной зоны с переходом на ТВС-2М с удлинённым на 150 мм топливным столбом (и увеличением неперекрытия топлива поглотителем), повышением мощности до 104 % Nном0 (Nном0=3000 МВт) и использованием 18-ти месячной топливной кампании. В настоящее время осуществляется внедрение такой базовой модернизации. Вместе с тем в докладе на оценочном уровне анализируется (в аспекте RIA) и более широкий инновационный спектр - от большего повышения мощности ВВЭР-1000 (до 107, 110 и 112 % Nном0) до АЭС-2006. В качестве наиболее значимых реактивностных аварий с точки зрения величины и скорости ввода положительной реактивности рассматриваются следующие три аварии: разрыв паропровода и выброс ОР СУЗ (проектные аварии) и прохождение пробки чистого конденсата (ЧК) через активную зону при пуске первого ГЦН (запроектная авария). Все аспекты, связанные с указанной модернизацией, изменяют нейтронно-физические характеристики (НФХ), что оказывает воздействие на протекание этих аварий с точки зрения их возможных последствий. Это изменение НФХ проявляется в виде повышения начального запаса реактивности и соответствующего снижения стояночной борной подкритичности (при СВ = 16 г/кг), снижения полной эффективности ОР СУЗ, ухудшения коэффициентов и эффектов реактивности по температуре теплоносителя, ухудшения параметров кинетики. Анализ безопасности проводился с использованием реалистического сопряжённого кода КОРСАР/ГП с пространственной нейтронной кинетикой и учётом неполного перемешивания теплоносителя в реакторе. Разработана методика анализа для проектных режимов. Используется наложение дополнительного сверхпроектного отказа для усиления действия значимых факторов, таких как захолаживание для разрыва паропровода или задержка срабатывания АЗ для выброса ОР СУЗ. Анализы сформулированных таким образом «ключевых» сценариев проводятся в консервативном приближении по исходным данным (начальным и граничным условиям), которое, в свою очередь, модифицировано для учёта реалистических топливных загрузок и возможностей кода КОРСАР/ГП. Для запроектного режима с пробкой ЧК разработана методика анализа, процессы перемешивания по КОРСАР/ГП моделировались на основе результатов измерений на стенде в масштабе 1:5. Определены безопасные объёмы пробок ЧК и периоды времени непредусмотренного разбавления, которые оказались достаточно большими для того, чтобы с высокой вероятностью обеспечить их непревышение в процессе пуска эксплуатируемых энергоблоков после перегрузки топлива. Оценено влияние увеличения количества ОР СУЗ c 61 до 121 шт. на показатели безопасности в данном режиме. Выполнение приёмочных критериев для рассмотренных ключевых сценариев позволяет сделать предположение о реальности обоснования безопасности по всем авариям типа RIA для рассматриваемого направления модернизации. 1. Введение 1.1. Различия между проектами В-320 и В-338 РУ ВВЭР-1000, а также между модификациями топливных сборок ТВС-2М и ТВСА-PLUS в рамках настоящего анализа оказывают слабое влияние на результаты, поэтому анализ проводится для РУ В-320 и ТВС-2М. Наиболее существенным отличием ТВС-2М от штатных ТВС-2 является увеличение длины топливного столба на 150 мм (37 мм вверх и 113 мм вниз) при сохранении общего габарита ТВС. ТВС-2М предполагается использовать в той же активной зоне с реактором ВВЭР-1000, что и штатные ТВС. При этом имеющиеся приводы СУЗ и сами ОР СУЗ не обеспечивают полного перекрытия для ТВС-2 с обычной проектной длиной (3550 мм) топливного столба. При срабатывании аварийной защиты ОР СУЗ расцепляются с приводами и падают до НЖУ, при этом их недоход до низа топливного столба не превышает 83 мм. 1.2. После сцепления с приводами ОР СУЗ переводятся на НКВ, при этом недоход увеличивается примерно на 100 мм. Поскольку при пуске первого ГЦН, ОР СУЗ находятся на НКВ (в соответствии с действующим регламентом эксплуатации), то такое существенное неперекрытие топлива поглотителем требует обоснования безопасности в режиме с пробкой ЧК даже и для ТВС-2. При переходе к ТВС-2М величина недохода увеличивается на 113 мм и его влияние, вместе с другими способами модернизации активной зоны (повышение мощности и удлинение кампании реактора) требует детального анализа, на основании которого может быть сделан вывод о необходимости изменения конструкции и замены приводов СУЗ и самих ОР СУЗ в связи с комплексной модернизацией активной зоны. Наиболее вероятная (в середине допусков) проектная величина недохода составляет 190 мм при расположении ОР СУЗ на НЖУ, при срабатывании АЗ, и 260 мм при расположении ОР СУЗ на НКВ. 1.3. В режиме с разрывом паропровода необходимо наиболее детально исследовать период времени, начиная со срабатывания АЗ и до опустошения аварийного ПГ. Использование ТВС-2М приводит к двоякому воздействию на безопасность в данном режиме. С одной стороны увеличение длины топлива само по себе повышает безопасность. С другой стороны безопасность снижается за счёт повышения недохода ОР СУЗ и соответствующего снижения эффективности АЗ. Потенциальная опасность нарушения приёмочных критериев по безопасности кроется, прежде всего, в повторном выходе на мощность после срабатывания АЗ. Исследование должно проводиться с анализом и учётом всех возможных погрешностей значимых параметров. Должен быть определён ключевой сценарий, который является заведомо консервативным и охватывает все возможные проектные сценарии с захолаживанием. 1.4. В режиме с выбросом ОР СУЗ наиболее важен период времени до срабатывания АЗ, когда повышение реактивности и мощности вначале ограничивается только эффектом Допплера, а ТКР по теплоносителю включается с задержкой в несколько секунд. Потенциальная опасность нарушения приёмочных критериев по безопасности при повышении номинальной мощности кроется, прежде всего в превышении температуры плавления и энтальпии фрагментации топлива. Поэтому ключевой консервативный сценарий для данного режима должен включать в себя так называемую фазу ATWS, т.е. моделироваться с некоторой задержкой на срабатывание АЗ. 1.5. Пробка ЧК может образоваться различными путями. Так, при неработающих ГЦН и работе системы отвода остаточных тепловыделений, в петлях могут формироваться застойные зоны. Наиболее вероятно эти пробки могут образоваться в U-образных участках циркуляционных петель при работе штатной системы подпитки с ошибочной подачей ЧК вместо борного раствора. В этом случае ЧК из общего коллектора попадает во все четыре петли, образуя в них пробки ЧК. Когда циркуляция восстанавливается, сформировавшаяся при разбавлении бора пробка ЧК движется в реактор, и это приводит к вводу положительной реактивности в активную зону. Наиболее опасной ситуацией является пуск первого ГЦН на петле с образовавшейся пробкой с низкой или нулевой концентрацией бора. Время прохождения пробки ЧК от гидрозатвора до активной зоны составляет несколько секунд. Разогнавшаяся пробка входит в активную зону и быстро (за время порядка 1 с) может вывести реактор из глубокой подкритичности в надкритическое состояние и вызвать образование опасной нейтронной вспышки. Пробка достаточно быстро проходит через активную зону, однако выделившейся энергии может быть достаточно для повреждения или разрушения топлива. При этом ни системы защиты, ни оператор не имеют возможности своевременно выполнить защитные действия. При пуске первого ГЦН в активную зону быстро попадает только одна пробка ЧК. Эта пробка по пути в активную зону перемешивается в НКР. Предполагается, что пробки из остальных петель будут вначале удаляться от активной зоны вместе с обратным током и затем также эффективно перемешаются с борным раствором до безопасной концентрации до их попадания в активную зону. В реальности, в результате перемешивания и размывания пробки ЧК при её перемещении от места образования (гидрозатвора петли) в активную зону поступает уже не чистый конденсат с СВ=0 г/кг, а раствор борной кислоты с пониженной, по сравнению со стояночной, концентрацией. Это принципиально смягчает процессы в активной зоне, поскольку возникновение опасной нейтронной вспышки требует значительно большего объёма пробки и, соответственно, большего времени её формирования. Удлинение топливной кампании до 18 мес., как и повышение мощности усугубляют протекание режима с пробкой ЧК. Это обусловлено снижением стояночной борной подкритичности (при не увеличении стояночной концентрации борной кислоты выше 16 г/кг) за счёт повышенного начального запаса реактивности. Естественно предположить, что чем больше время непредусмотренного разбавления и объём введённого ЧК, тем больше вероятность его обнаружения оперативным персоналом, однако в настоящем анализе величины вероятностей не оценивались. 1.6. На рис. 1 представлена нумерация ТВС, размещение 61 ОР СУЗ в активной зоне ВВЭР-1000 и расположение петель. На рис. 2 представлены распределения энерговыделения на номинальной мощности и выгорания по ТВС в секторе симметрии 60о, реализующиеся для начала и конца стационарной топливной загрузки. Исходные данные по НФХ стационарных топливных загрузок (библиотеки констант) рассчитаны А.Н. Устиновым по аттестованному комплексу САПФИР_95&RC_ВВЭР [1, 2]. 1.7. При анализе аварий проверяется выполнение следующих, значимых для рассматриваемых в данном анализе проектных и запроектной аварии, приемочных критериев по топливу: а) отсутствие локального плавления топлива. Температура топлива в твэлах Tf_hot не должна превышать 2840 оС для свежего и 2570 оС для выгоревшего топлива; б) максимальная температура оболочки твэлов Tcl_hot не должна превышать 1200 С; в) максимальная радиально усредненная энтальпия топлива H_hot не должна быть выше 963 Дж/г для свежего и 840 Дж/г для выгоревшего топлива. 2. Ключевые сценарии 2.1. Для аварии с разрывом паропровода в качестве ключевого сценария принято моделирование фактически сверхпроектного сценария, в котором к обычному единичному отказу - незакрытие БЗОК (и отсечной электроприводной задвижки) на аварийном ПГ-2 дополнительно моделируется неотключение ГЦН-2 на этой петле. Суммарное воздействие этих отказов приводит к наиболее неблагоприятной ситуации с захолаживанием. Отметим, что обычное проектное протекание режима с разрывом паропровода, сопровождающееся отключением ГЦН-2, приводит к устранению (из-за обратного тока в петле 2) формирования сильно захоложенного сектора (квадранта) активной зоны и большей подкритичности, что в свою очередь исключает или сильно ослабляет рост мощности после сброса АЗ. Основное предназначение ключевого сценария состоит в выявлении возможностей АЗ, содержащей 61 ОР СУЗ, совместно с внутренне присущими свойствами ядерного топлива (обратными связями) обеспечить безопасность при глубоком захолаживании (т.е. при вводе значительной положительной реактивности) в условиях работы на повышенной мощности. Использование ключевого сценария является не искусственным созданием избыточного консерватизма, а преднамеренным акцентированием на проблемной области (вопрос достаточности АЗ) с усилением значимых, для ввода положительной реактивности, факторов.   Рис. 1. Нумерация ТВС и размещение 61 ОР СУЗ в активной зоне ВВЭР-1000 Значимыми параметрами, учёт погрешностей которых также приводит к усилению эффекта захолаживания, являются следующие: - погрешность расчёта температуры воды в холодной нитке аварийного ПГ. Она моделировалась равной примерно 15 оС. Консервативно учитывалась возможная недооценка захолаживания температуры теплоносителя в ядре «холодного пятна» в активной зоне путём её занижения примерно на 5 оС; - погрешность расчёта эффективности АЗ. Она моделировалась путём задания специального коэффициента снижения поглощающей способности ПС СУЗ при расчёте по КОРСАР/ГП [3-5], равного 0,95; - погрешности расчёта нейтронных сечений, приводящие к усилению негативного влияния ТКР и Допплер-эффекта на критериальные параметры. Они моделировались путём сдвига реперных значений температуры топлива и плотности воды в библиотеке нейтронных сечений.
2.2. Для ключевого сценария постулируемой аварии с выбросом ОР СУЗ моделируется задержка (10 с) на срабатывание АЗ (фаза ATWS), с последующим сбросом АЗ с консервативным зависанием двух ОР СУЗ вблизи от ячейки с выбрасываемым ОР. В стационарном исходном состоянии моделируется большой положительный оффсет энерговыделения (+[12-14] % при извлечённой РГ, что недопустимо увеличивает максимум в верхней части активной зоны. Для его подавления в активную зону максимально (до высоты 50 % от низа) введена рабочая группа. Эффективность РГ моделируется сильно завышенной (коэффициент повышения поглощающей способности ПС СУЗ, относящихся к РГ при расчёте по КОРСАР/ГП задаётся равным 1,15). Это приводит к заметному искажению поля энерговыделения в исходном стационарном состоянии с реализацией пониженного значения DNBR0, а также к усугублению сценария с выбросом ОР СУЗ. Для остальных ОР СУЗ, падающих при срабатывании АЗ, моделируется понижение поглощающей способности ПС СУЗ (коэффициент 0,95). Консервативно моделируются также параметры обратных связей и нейтронной кинетики. Для мощности «горячих» твэлов вводится дополнительный произвольный коэффициент увеличения для консервативного учёта искажения поля энерговыделения (в данном анализе он принят равным 1,05). Режим моделируется без учёта течи теплоносителя из первого контура, образующейся при разрыве чехла привода ОР СУЗ (что даёт консервативный результат). Анализируется начало и конец стационарного года работы. Обесточивание не накладывалось, поскольку, как показал расчёт, его наложение не ухудшает критериальных параметров. 2.3. Ключевым сценарием для аварии с пробкой ЧК принят следующий. Вначале производится специфическое расчётное моделирование стационарного состояния. Моделируется стационарное холодное состояние РУ (при давлении 3 МПа в первом контуре), подкритичность в котором обеспечивается стояночной концентрацией борной кислоты (16 г/кг) в теплоносителе. Затем реактор переводится в ещё более глубокое подкритическое состояние введением всех ОР СУЗ в активную зону (с варьированием величины недохода). Такой способ моделирования «стационарного» состояния позволяет не только определить, но и моделировать нужный консерватизм стояночных реактивностей, обеспечиваемых за счёт бора и ПС СУЗ, как по отдельности, так и в сумме. Все ГЦН отключены и в ГЦТ вводится чистый конденсат, который распределяется из общего коллектора поровну по всем петлям. Предполагается, что во всех петлях (в гидрозатворах) образуются пробки ЧК (с СВ=0), что консервативно с точки зрения реализации минимальной концентрации бора в активной зоне в ядре пробки. Таким образом устанавливается исходное стационарное состояние. Для принятой расчётной модели в момент времени 145 с включается ГЦН на петле 2 с пробкой ЧК, накопившейся в гидрозатворе одной петли. В результате перемешивания и размывания пробки, в активную зону поступает раствор борной кислоты с пониженной, по сравнению со стояночной, концентрацией. Остальные ГЦН в соответствии с регламентом поочерёдно включаются с выдержкой по времени, достаточной для перемешивания (п. 1.5). Для данного запроектного режима производится анализ в реалистическом приближении по исходным данным НФХ. Объём пробки ЧК определяется временем непредусмотренной подпитки. Для определённости оценки допустимых времён предполагается наиболее вероятный источник поступления непредусмотренной подпитки ЧК – работа подпиточного насоса. Его производительность принимается равной 20 т/ч, что вдвое выше минимальной (10 т/ч). | |||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Болонский процесс», под которым понимается, прежде всего, двухуровневая (бакалавр-магистр) система высшего образования, внедрение... | | Педагогические технологии дистанционного обучения Евгения Семеновна... Прежде всего, важно понять, что понимается под дистанционным обучением, ибо в настоящее время можно встретить самые разные трактовки... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Одной из основных форм внеклассной воспитательной работы был и остаётся классный час. Необходимо выяснить, прежде всего, что в педагогической... | | Реферат (перевод) по философии на тему Философия математики Л. Витгенштейна Лфт, получая свое формирование в средний период, и развиваются в поздний, добавляя ко всему прочему важный критерий математического... |
| Студентам об организации итогового тестирования по бжд день добрый! Тест под тестом в данном положении понимается совокупность тестовых заданий, предназначенная для проверки знаний и навыков | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Актуальность данной работы состоит в том, что, начиная с 2000-го года, этой теме начали уделять значительное внимани Прежде всего... |
| Пояснительная записка Обучение религии (под которым в данном случае... | | Пояснительная записка Обучение религии (под которым в данном случае... |
| Решение логических задач, разгадывание загадок, кроссвордов, ребусов,... Инновационная деятельность в образовании понимается прежде всего, как формирование набора новых проблем, которые возникают из-за... | | Методическое пособие по дисциплине «Создание тестов» Содержание Содержание... Тест под тестом в данном положении понимается совокупность тестовых заданий, предназначенная для проверки знаний и навыков |
| Для студентов 4 курса специальности «Управление качеством» Примечание: под объектом управления в данном случае понимается либо конкретное предприятие/учреждение, либо сквозной бизнес-процесс,... | | Энергия топлива. Удельная теплота сгорания Изучить вопросы использования внутренней энергии топлива, выделения тепла при сгорании топлива |
| Урок физического эксперимента «Виды топлива. Удельная теплота сгорания топлива» На опыте установить различие в теплоте, выделившейся при сгорании различных видов топлива |  | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Особое значение в начальной школе приобретает развитие эмоционального отклика на музыку, её образного восприятия в процессе разнообразных... |
| Энергия топлива Теплота сгорания топлива, зависимость теплоты сгорания от рода топлива и его массы. Удельная теплота сгорания. Анализ таблицы удельной... | | Анапа Местоположение: расположен в центре курортной зоны города Анапы, в 150 м от набережной и в 700 м от песчаного лечебного пляжа |
