Оперативний запас реактивності

Почнемо з регламенту. Регламент писав Головний конструктор. Тому відкриваємо його книгу, "біблію" по реактору РБМК [E1] і на стор. 34 Новомосковський.
"... в залежності від характеру зміни навантаження в енергосистемі і відповідних вимог, що пред'являються до зміни потужності реактора, повинен підтримуватися той чи інший запас реактивності, який безпосередньо впливу на глибину вигоряння палива. Всі характеристики реактора РБМК розраховані в припущенні, що оперативний запас реактивності дорівнює 1%. в цьому випадку допустимо зниження потужності реактора до 50% від номінального рівня без попадання в иодную яму. Для розширення допустимого діапазону зниження потужністю не бходімо збільшувати оперативний запас реактивності, що або зменшить глибину вигоряння палива, або вимагатиме збільшення початкового збагачення палива для збереження глибини вигорання. "

І далі Новомосковськ на стор.35
"Оперативний запас реактивності робить також вплив на допустимий час повної зупинки реактора або зниження потужності або на час вимушеного простою реактора в разі потрапляння його в иодную яму. Так, при зміні потужності реактора з 100% -ного рівня і оперативному запасі 1% допустимий час повної зупинки реактора становить

1 ч, а час вимушеного простою

24 ч; для оперативного запасу 2% ці часи рівні 3 і 18 годин відповідно. "
І це все, більше про запасі реактивності ні слова. Ні про яку небезпеку малого ОЗР мови не йде, а тільки про економічну доцільність. Вимушене час простою, вигоряння, збагачення, це все показники ефективності даного типу реактора. І ще мова йде про оперативність управління реактором, чим більше запас реактивності, тим більше оперативних можливостей.

Звернемо увагу на два вузлових моменту. Головний конструктор при виборі характеристик і режимів роботи свого реактора розглядає ОЗР не як якийсь поріг для умов експлуатації, а як якісь бажані значення. Як би оптимальним є для ОЗР діапазон від 1% до 2%. Якщо менше цього діапазону, то будуть виникати занадто великі простої і буде низька оперативність управління, якщо більше, то занадто дорого обходитиметься паливо.
1% і 2% - це і є ці самі магічні числа 15 ст.РР і 30 ст.РР. А як буденно вони з'явилися, без всякого трубного гласу і фанфар. Може у когось виникне питання, а чому цих чисел два, а не один. Відповідь проста. Запас реактивності реактора змінюється в процесі роботи реактора в широких межах, нікого не питаючи (отруєння, вигоряння і т.д.), і не завжди легко з цим впоратися одними лише тільки органами регулювання. Тому і дається діапазон на всі випадки життя.
Коли реактор працює в режимі початкового завантаження і запас реактивності у нього більше 20%, для його компенсації використовуються додаткові поглиначі (ДП). Ці ДП поступово витягуються (у міру вигоряння палива) так, щоб оперативний запас реактивності підтримувався на рівні близько 2% і вище (економіка тут вся з'їдена додатковими поглиначами, і на неї уваги можна особливо не звертати). Коли все ДП витягнуті, реактор переходить в режим стаціонарної перевантаження палива (на ходу). Касети (паливні збірки) з вигорілим паливом вивантажуються, а зі свіжим паливом завантажуються, одночасно проводиться перестановка і інших касет для досягнення рівномірності вигоряння. В цьому режимі запас реактивності реактора підтримується на рівні 2% за рахунок підживлення свіжим паливом, і весь цей запас - оперативний (тобто він компенсується тільки стрижнями регулювання). Варто попрацювати на постійній 100% -ної потужності 1 місяць без перевантажень і ОЗР за рахунок ефектів вигоряння зменшиться з 30 ст.РР до 15 ст.РР, ну а якщо потрібен буде перехід на різні рівні потужності, то тут вступить отруєння та інші ефекти, і може не вистачити навіть діапазону в 30-15 ст.РР для ОЗР.

А що каже про все про це регламент? Цитувати його не будемо, повіримо Горбачову на слово. І будемо вважати, що при ОЗР менше 30 ст.РР працювати заборонено, але мабуть з чийогось дозволу (припустимо Головного інженера АЕС) можна; а при ОЗР менше 15 ст.РР працювати абсолютно заборонено і потрібно негайно глушити реактор.
Як це слід розуміти? Навряд як напис на трансформаторній будці: "Не вилазь, уб'є". Швидше за все це означає наступне.
За обмеження в 30 стрижнів: "Дотримуйтесь графік вивантаження ДП (в режимі початкового завантаження) або перевантаження палива (в режимі стаціонарної перевантаження). Інакше, у вас можливі великі простої і недовиробіток електроенергії через попадання в Іодная ями. Ну, а якщо графіки зриває, доклади Головному інженеру, він з тобою розбереться. " Приблизно так це виглядає.
Обмеження в 15 стрижнів можна розуміти двояко. Для стаціонарного режиму постійної потужності воно могло б означати: "Ніколи не перевищуйте граничного середнього по реактору вигоряння, в гонитві за високою знерговиработкой. Не плануйте роботу реактора з таким малим запасом реактивності, будете весь час потрапляти в иодную яму і вся ваша енерговиработкі піде нанівець. Тому зупиняйте реактор прямо зараз. " З урахуванням попереднього обмеження, ця вимога відноситься скоріше до керівництва АЕС, ніж до змінного персоналу.
Для перехідних режимів обмеження в 15 стрижнів мабуть Новомосковскется так: "Плануйте заздалегідь перехідний режим так, щоб ксенонові отруєння не закинув вас в иодную яму. А якщо планувати не вмієте, то і нема чого вам перехідними режимами займатися і в Іодная ями провалюватися. Глушити відразу і чекайте, коли можна буде знову на потужність вийти. "

Це ми, звичайно, в якійсь мірі фантазуємо. Але ні для яких інших фантазій немає ні найменших зачіпок ні в тексті регламенту, ні в тексті першоджерела [E1].
Ну так як же все-таки? Чому малий ОЗР виявився небезпечний 26.04.86 на Чорнобильській АЕС і викликав ядерну аварію? Якщо все ставити з ніг на голову, то так це так. А насправді небезпечний був не малий ОЗР, а небезпечною виявилася аварійний захист реактора, яка при малому ОЗР ініціювала Чорнобильську аварію.
Як це відбувалося, і чому аварійний захист не тільки виявилася непрацездатною, але ще запалила бікфордів шнур потужної ядерної аварії, ми докладно розглянули в розділі "Чорнобиль, як це було" на сторінці "Особливості реактора РБМК". Суть справи коротко в наступному.

Стрижні регулювання РР, які за сигналом АЗ-5 занурюються в активну зону реактора мають не тільки поглинач нейтронів, але і графітовий витіснювач. При витягнутому із зони поглиначі він витісняє воду з каналу СУЗ. Ці витискувачі майже на 1,5 метра коротше, ніж висота активної зони, і тому в нижній її частині вода в каналах СУЗ залишається (коли стрижні знаходяться в крайньому верхньому положенні). Ця вода заміщується графітом вже при русі стрижнів, що вноситься внизу активної зони позитивна реактивність Одночасно з цим вгорі активної зони переміщається поглинач і вносить негативну реактивність.
Яка в сумі на початковій ділянці руху стрижнів вноситься реактивність: позитивна або від'ємна залежить від багатьох умов (від форми нейтронного поля по висоті реактора, від розподілу вигорань і т.д.). Обов'язкова умова, при якому вноситься реактивність може виявитися позитивною, це рух переважної більшості стрижнів з крайнього верхнього положення. А ця ситуація має місце тільки при малому ОЗР.
Якби графітові витискувачі стрижнів були на 1,3 метра довший, то ніяких би цих проблем не було, і аварійний захист нормально виконувала свої функції (тобто глушила реактор, а не розганяла б його) независмо ні від яких вигорань і нейтронних розподілів .

Якщо головний конструктор РБМК вважає в порядку речей, то що працездатність (і навіть принципово виконувана функція) аварійного захисту залежить від звичайних фізичних процесів в реакторі, це його право. Але чому всі інші ось уже 20 років повинні стояти на голові в питанні про причини Чорнобильської аварії.