КОНТРОЛЬ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА В ПЕРИОД ЗАГРУЗКИ ТОПЛИВА В АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА БЛОКА 1 ТЯНЬВАНЬСКОЙ АЭC О.С.Сударев, А.А.Семенихин, С.Н.Нистратов ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго», г. Мытищи 5-я МНТК «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», г.Подольск, ОКБ «Гидропресс», 2007г

ВВЕДЕНИЕ При пуске блоков атомных станций в Китае, для контроля нейтронного потока при операциях по загрузке топлива в активную зону и при первом достижении критического состояния, до настоящего времени применялась (наиболее распространенная в мире для реакторов PVR) технология использования внешнего источника нейтронов в активной зоне. Естественно, у китайского Заказчика было много вопросов, и даже сомнений, к применяемой при пуске блоков с реакторами российской поставки технологии пуска без внешнего источника. К тому же, использование внешнего источника предусмотрено в китайских правилах ядерной безопасности, правда, с оговоркой «при необходимости». ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

КАНАЛЫ КОНТРОЛЯ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА ПРИ ЗАГРУЗКЕ 6 каналов системы контроля перегрузки СКП с блоками детектирования на основе ионизационных камер КНК (камера нейтронная с компенсацией гамма-фона), работающих в импульсном режиме - размещенные в корпусе реактора; 4 канала аппаратуры физического пуска АФП – сборки счетчиков СНМ-18-1 (счетчик нейтронов медленных), по 3 шт в сборке - размещенные в бетонной защите реактора; 3 канала контроля нейтронного потока в диапазоне источника ДИ - сборки счетчиков СНМ-11 (счетчик нейтронов медленных), по 5 шт в сборке - размещенные в бетонной защите реактора. ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 1. Схема расположения каналов контроля нейтронного потока ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

ЗАМЕЧАНИЯ К ПРОЕКТУ АКНП ТИПА AKNP-16R 1.Показывающие устройства: Дисплеи АКНП на БЩУ показывают только цифровые значения мощности (или частоты – для каналов СКП) и периода по каналам СКП и ДИ и дают их представление в форме гистограмм. При малых, почти нулевых сигналах и достаточно большом шуме невозможно определить развитие процесса во времени и реакцию на загрузку отдельных ТВС. Оптико-акустические сигнализаторы BSR-40R выдают сигнал о достижениях предупредительной и аварийной уставок, которые на 3 порядка выше реального уровня сигнала. Понижение уставки приводит к частому срабатыванию предупредительной и аварийной уставок и, как следствие, остановкам загрузки. Постоянно работающая звуковая сигнализация на столь малой частоте (1 раз в 2-4 минуты) тоже не позволяет ориентироваться в процессе. ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

ЗАМЕЧАНИЯ К ПРОЕКТУ АКНП ТИПА AKNP-16R (продолжение) 2.Записывающие устройства. В составе АКНП имеется аппаратура отображения и протоколирования (АОП), в которой есть функция отображения контролируемых параметров (в том числе СКП) во времени в динамическом режиме в виде графиков. Но для дополнительных каналов АФП отображение не обеспечивается. Работает эта функция не в режиме реального времени, а в режиме отображения данных из архивного файла. Расположена АОП в отдельном помещении, далеко от БЩУ и центрального зала, без телефонной связи и в нем, естественно, не предусмотрено дежурство контролирующего физика или оператора. Значит, с помощью АОП получение оперативной информации и оценка реакции на операции по загрузке невозможны. ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Для преодоления вышеназванных недостатков была разработана и реализована система (персональный компьютер-ноутбук, программное обеспечение, линии связи) оперативного контроля нейтронного потока на рабочем месте дежурного руководителя физпуска в центральном зале Система предусматривала оперативное графическое представление показаний каналов контроля нейтронного потока, сигнализацию срабатывания уставок, архивирование данных. Система позволяла также отражать последовательность операций по загрузке топлива и текущее (изменяющееся при установке каждой ТВС) представление картограммы активной зоны. ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 2. Фотография рабочего места ДРФ в центральном зале ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 6. Вид панели (на экране компьютера) системы контроля нейтронного потока при загрузке ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

В дальнейшем предполагаются следующие шаги по усовершенствованию системы: При организации передачи сигналов с пульта управления перегрузочной машины в центральный зал - доработать систему, с целью автоматического отражения пощагового выполнение операций с ТВС и изменения информации на картограмме активной зоны. Сейчас информация о начале выполнения операции по загрузке каждой ТВС и о ее завершении вводится вручную кликом мыши компьютера. Установить и подключить компьютер с аналогичным программным обеспечением на рабочее место контролирующего физика в помещении пульта управления перегрузочной машины, что позволит осуществлять контроль перегрузки топлива со всеми преимуществами, описанными выше. Это существенно повысит уровень безопасности при перегрузке ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 3. Показания каналов АФП ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 4. Показания каналов СКП ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 5. Показания каналов ДИ ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

ВЫВОДЫ 1.Применение трех систем контроля позволило осуществить и продемонстрировать китайскому Заказчику возможность надежного контроля нейтронного потока подкритичной активной зоны, как до, так и после заполнения борным раствором. 2.Впервые в практике пусков реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 на протяжении всей загрузки активной зоны свежим топливом операции велись при наличии показаний систем контроля! ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис. 7. Показания каналов СКП при загрузке блока 1 Ростовской АЭС ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

ВЫВОДЫ (продолжение) Возможные причины того, что на блоке 1 Тяньваньской АЭС после заполнения удалось достигнуть показаний выше фона (по сравнению с блоком 1 Ростовской и блоком 3 Калининской АЭС): концентрация борной кислоты на ~1 г/кг меньше, что должно было снизить поглощение нейтронов; уровень завершения заполнения был на см меньше, что, по видимому, позволило эффективнее работать верхним счетчикам в сборках; применение трубок из циркония вместо стали в каналах ионизационных камер, что также, возможно, снизило поглощение нейтронов. ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

ВЫВОДЫ (продолжение) 3.Осуществление надежного контроля нейтронного потока подкритичной активной зоны показало, что необходимости в применении внешнего источника нет. 4. Более того, контроль загрузки, заполненной борным раствором концентрацией ~17 г/кг, активной зоны на блоке 1 Тяньваньской АЭС был более информативен, чем, например, контроль загрузки на блоке 1 АЭС Темелин в Чехии, осуществлявшийся по американской методике с применением внешнего источника нейтронов в активной зоне и с концентрацией борного раствора ~12 г/кг ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

Рис 8. Показания каналов диапазона источника PZ при загрузке активной зоны блока 1 АЭС Темелин, Чехия ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»

О ПЕРСПЕКТИВАХ Давно назрел вопрос перехода на метод загрузки «в циркулирующий теплоноситель». Тогда контроль уровня теплоносителя и концентрации борной кислоты осуществляется по штатным каналам и отпадает необходимость установки в активную зону постороннего нештатного оборудования. Следует обосновать безопасность проведения загрузки при концентрациях борной кислоты менее 16 г/кг, например, при 14 или 12 г/кг (как на Темелине). Тогда при существующих каналах контроля нейтронного потока и при применении оперативной системы представления информации будет осуществляться надежный контроль при более высоких значениях показаний. ФГУП «Фирма «Атомтехэнерго»