Размещено на http://www.allbest.ru/

НТП «Инкор»

ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАНАЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА И ТЕМПЕРАТУРЫ (КНИТ) НА АЭС «ТЯНЬВАНЬ»

М.Г. Мительман

В.М. Троценко

В настоящей работе приведены данные по результатам эксплуатации сборок внутриреакторных детекторов (СВРД) нового поколения на реакторах АЭС «Тяньвань».

Разработка СВРД проводилась в рамках работы по реализации программы СМ-90. Была поставлена задача создать конструкцию, которая при сохранении габаритов и всех функций канала нейтронного измерительного (КНИ) должна была обеспечить:

- размещение датчиков контроля температуры теплоносителя термопар (ТП) в количестве до 4 шт.;

- размещение индикатора уровня в корпусе реактора (в настоящей работе не рассматривается);

- уменьшение теплового сопротивления между горячим спаем ТП и теплоносителем за счет исключения «гарантированного» зазора и уменьшения толщины стали, через которую осуществляется контакт ТП с теплоносителем;

- возможность взаимной калибровки детекторов прямого заряда (ДПЗ) и ТП в процессе эксплуатации;

- возможность экспериментального определения коэффициента перехода от тока ДПЗ к энерговыделению в процессе эксплуатации;

- возможность использования СВРД в системе «Аварийный КИП» для контроля в аварийных и пост-аварийных условиях.

При проектировании реактора АЭС «Тяньвань», исходя из требований безопасности, было увеличено число органов регулирования в активной зоне. Для их размещения возникла необходимость уменьшить число вводов в реактор. Совмещение нейтронных и температурных датчиков в одной сборке обеспечило размещение датчиков СВРК при существенном уменьшении числа уплотнений в крышке реактора.

В каждый из реакторов 1 и 2 энергоблоков АЭС «Тяньвань» установлено по 54 СВРД, изготовленных по СВРД.ШПИС.418.260.001 ТУ на заводе ОАО «Позит». Типы, состав и количество СВРД, размещенных в реакторе, приведены в таблице 1.

Таблица 1

	КНИТ2Т	КНИТ3Т	КНИТУ
Количество на 1 блок	46	4	4
Детекторы прямого заряда (ДПЗ)	7	7	7
Термопары (ТП): - на входе в ТВС	1	1	1
- на выходе из ТВС	2	2
Термопары под крышкой реактора		1
Индикатор уровня теплоносителя (ИУ)			3 точки
Термометр сопротивления (ТС)	1	1	1
Пассивный термостат	1	1	1

Комплект СВРД обеспечивает контроль:

Рис.1

- распределения плотности потока нейтронов (энерговыделения) по высоте и радиусу активной зоны;

- температуры теплоносителя и в двух точках на выходе из ТВС;

- температуры теплоносителя под крышкой реактора;

- уровня теплоносителя на трех уровнях в корпусе реактора;

- температуры теплоносителя в нижней части ТВС.

В составе СВРД был предусмотрен также контроль температуры теплоносителя на входе в ТВС. Однако, из-за особенностей конструкции ТВС оказалось невозможным расположить термопару ниже нижней границы топлива. ТП3 находится на 60-100 мм выше нижней границы топлива, в области подогретого теплоносителя. Однако именно наличия этой ТП3 позволило подробно изучить характеристики температурного контроля.

- распределения плотности потока нейтронов (энерговыделения) по высоте и радиусу активной зоны;

- температуры теплоносителя и в двух точках на выходе из ТВС;

- температуры теплоносителя под крышкой реактора;

- уровня теплоносителя на трех уровнях в корпусе реактора;

- температуры теплоносителя в нижней части ТВС.

В составе СВРД был предусмотрен также контроль температуры теплоносителя на входе в ТВС. Однако, из-за особенностей конструкции ТВС оказалось невозможным расположить термопару ниже нижней границы топлива. ТП3 находится на 60-100 мм выше нижней границы топлива, в области подогретого теплоносителя. Однако именно наличия этой ТП3 позволило подробно изучить характеристики температурного контроля.

1. Электрический соединитель. 2. Узел герметизации. 3.Уплотнительное устройство

4. Линия связи ДПЗ. 5. Чувствительная часть ДПЗ. 6. Защитный экран. 7. Чехол. 8. ТП

5. ТС. 6. Пассивный термостат

Конструкция СВРД (КНИТ2Т, КНИТ3Т) представлена на рис. 1. Чехол (7) устанавливается непосредственно в теплоноситель и обеспечивает герметизацию корпуса реактора с помощью уплотнительного устройства (3) и предохраняет расположенные внутри него детекторы от воздействия среды активной зоны. Чехол имеет погружаемую часть, устанавливаемую в теплоноситель первого контура, и непогружаемую, находящуюся вне активной зоны. Чехол, является границей первого контура.

Внутри погружаемой части размещены на заданных уровнях по высоте чувствительные части ДПЗ (5), горячие спаи ТП (8).

В непогружаемой части расположен узел герметизации (2), в котором герметично зафиксированы линии связи всех датчиков СВРД. В случае нарушения плотности чехла узел дает возможность ограничить течь.

Выше узла герметизации находится пассивный термостат (12), в котором расположены ТС (11) и свободные концы ТП.

Электрический соединитель (1) обеспечивает передачу электрических сигналов СВРД в линии связи по назначению.

ДПЗ - Д1, Д2, Д3, Д4, Д5, Д6 и Д7 (нумерация идет снизу вверх) расположены вдоль одной оси по высоте и закреплены на защитном экране (6) так, что их чувствительные части (5) находятся на одной стороне экрана, а линии связи (4) на другой.

Горячие спаи ТП (8) имеют надежный тепловой контакт с внутренней поверхностью чехла (7).

СВРД сохраняют свои характеристики в условиях аварии LOCA (большой аварии).

Характеристики первичных измерительных преобразователей:

ДПЗ:

- начальная чувствительность 3,0.10-24 А.м2.с;

- воспроизводимость начальной чувствительности 0,75 (не более);

- изменение чувствительности за счет выгорания материала эмиттера 0,33 /(А.с)

ТП типа ХА с неизолированным рабочим спаем (МЭК 584-1-82 и МЭК 584-2-82).

ТП калибруются при значениях температуры от 0 до 350С с интервалом (50 5) С и погрешностью не более 0,5 С.

Температура холодных спаев ТП контролируется термопреобразователем сопротивления (ТС) с чувствительным платиновым элементом. Для выравнивания температуры ТС и свободных концов ТП используется пассивный термостат.

Номинальные статические характеристики и погрешности преобразования ТС соответствуют классу точности А по ГОСТ 6651-94. ТС калибруется в трех точках (0, 100 и 180С) с погрешностью не хуже 0,3 С. Допустимый градиент температуры в пассивном термостате не более 0,05 С.

Прием и обработка сигналов ДПЗ, ТП и ТС осуществлялись аппаратурой СВРК -М.

Данные по надежности СВРД

К настоящему времени СВРД на блоке 1 эксплуатируются 2,5 года, на блоке 2 - 1,5 года. За указанное время отказов СВРД не наблюдалось. На блоке 1 в начальный период работы (1-2 месяца) в трех разных СВРД вышло из строя по 1 ДПЗ, что не является браковочным признаком.

Характеристики ТП при разогреве и выходе реактора на МКУ

Одной из особенностей работы датчиков в реакторе является практическая невозможность проведения их поверки ввиду наведенной в них радиоактивности

В качестве мероприятия, компенсирующего невозможность осуществления поверки ТП, применяют их калибровку в режиме минимально контролируемого уровня мощности реактора (МКУ). В соответствии с принятой на АЭС процедурой при МКУ (практически нулевой мощности) проводится сравнение показаний ТП на выходе из ТВС с показаниями термометров сопротивления на входе и выходе в реактор.

Степень совпадения показаний ТП в составе СВРД и ТС характеризует близость результатов измерения одной и той же величины разными датчиками приведенных к одним и тем же условиям измерений. Это позволяет провести взаимную калибровку ТП и ТС с точностью соответствующей изотермичности реактора в этом режиме, обеспечить однозначность информации, приведя все показания к одной и той же величине (возможно условной).

При установке в реактор при температуре теплоносителя 60-80°С максимальный разброс показаний всех ТП находился в пределах ±1,85°С при среднем разбросе ±0,34°С, что соответствует паспортным данным ТП.

После калибровки максимальный разброс ±0,28°С при средней его величине ±0,15°С.

При последующих испытаниях на МКУ (через 7 мес.) эти величины составили ± 0,3°С

и ± 0,2°С, соответственно, что свидетельствует о неизменности характеристик ТП.

Определение характеристик ТП на входе в ТВС (ТП3) при работе реактора на мощности

ТП3 расположена в зоне максимальных, по сравнению с другими термопарами, значений энерговыделения и мощности дозы гамма-квантов. Она проходит через всю активную зону и в максимальной степени подвержена воздействию факторов активной зоны реактора. Такое расположение ТП3 позволяет использовать ее для определения важных характеристик термопар, в том числе влияния радиационного разогрева и устойчивости характеристик ТП при работе в реакторе.

Величина радиационного разогрева определяется мощностью дозы гамма-излучения в месте расположения ТП3 и качеством теплоотвода от ТП, т.е. качеством теплового контакта между ТП3 и теплоносителем, которое определяется качеством теплового контакта ТП3 с внутренней поверхностью чехла СВРД.

Мощность дозы гамма-квантов и энерговыделение в месте расположения ТП3 определяется показаниями ДПЗ-1 при учете обогащения и энерговыработки ТВС.

В таблице 2 приведены для ТВС различных обогащений:

- Относительный разброс подогрева ТП3. Подогрев ТП3 определяется как разность показаний ТП3 и средней температуры теплоносителя по холодным петлям;

- Относительный разброс показаний ДПЗ-1.

- коэффициент корреляции для этих множеств;

- коэффициент корреляции между подогревом и инерционностью ТП3. Инерционность определялась на заводе-изготовителе с целью контроля качества теплового контакта

Там же для сравнения приведены аналогичные данные, полученные на АЭС «Козлодуй» в 2006-2007 г.

Таблица 2

Обогащение ТВС	Относительный разброс подогрева	Относительный разброс показаний ДПЗ-1.	Корреляция между подогревом и
			показаниями ДПЗ-1	инерционностью ТП-3
1,60	±0,79	±0,08	0,22	0,20
2,4	±0,77	±0,06	0,15	0,18
3,6	±0,67	±0,25	0,24	0,25
Козлодуй	±1,78	±0,57	0,33

Из данных таблицы следует, что:

1. Разброс показаний ТП3 (подогрева) в несколько раз больше разброса показаний ДПЗ-1. Большой разброс подогрева может определяться:

- Различной величиной мощности дозы гамма-квантов и энерговыделения, которые определяют радиационный разогрев элементов конструкции СВРД, в том числе ТП3, и подогрев теплоносителя,

- Индивидуальными особенностями конструкции СВРД в части обеспечения теплового контакта ТП3 - теплоноситель, т.е. отвод тепла от термопары,

- гидравлическими условиями в канале, где расположен СВРД, которые определяют подогрев теплоносителя

Для данной ТВС как подогрев теплоносителя, так и радиационный разогрев линейно зависят от энерговыделения и мощности дозы. Отсюда, величина подогрева должна линейно зависеть от показаний ДПЗ-1. Тот факт, что величина разброса подогрева в 3-10 раз превышает разброс токов ДПЗ-1, а коэффициент корреляции величины подогрева с показаниями ДПЗ-1 находится в пределах 0,14-0,24 свидетельствует о том, что отсутствует связь между показаниями ДПЗ-1 и подогревом. Таким образом, величину разброса определяют не разброс мощности дозы гамма-квантов и/или энерговыделения, а другие факторы. К ним могут быть отнесены особенности конструкции СВРД, сводящиеся к характеристикам теплового контакта термопары с внутренней поверхностью чехла СВРД и гидравлические условия в канале, где расположена СВРД.

2. От качества теплового контакта зависят как инерционность термопары, так и величина радиационного разогрева. При этом имеет место линейная зависимость величины радиационного разогрева от инерционности. Отсюда следует, что в случае, если подогрев ТП3 определяется качеством теплового контакта в СВРД, то должна наблюдаться жесткая связь между подогревом и инерционностью ТП3.

Малые значения коэффициентов корреляции между подогревом и инерционностью ТП3 (0,18-0,25) свидетельствуют о том, что отсутствует взаимосвязь между подогревом и инерционностью ТП3. Это свидетельствует об отсутствии существенного влияния на показания ТП3 радиационного разогрева и, что разброс подогрева не определяется индивидуальными особенностями конструкции СВРД (качеством теплового контакта ТП3 и внутренней поверхностью чехла СВРД

3. Таким образом можно сделать вывод о том, что разброс показаний ТП3 обусловлен гидродинамическими особенностями канала и, соответственно, особенностями прохождения через него теплоносителя на входе в ТВС.

4. Данные полученные на АЭС «Козлодуй» подтверждают результаты, полученные на АЭС «Тяньвань».

Определение характеристик ТП на выходе в ТВС при работе реактора на мощности.

Термопары ТП1А и ТП1В расположены на выходе из ТВС.

ТП1А расположена на уровне верхней границы топлива, ТП1В на 157мм выше ТП1А в зоне, где произошло достаточное перемешивание струй теплоносителя из разных межтвэльных промежутков, но еще не сказываются влияние теплоносителя соседних ТВС.

Энерговыделение в канале, где размещается СВРД существенно отличается от энерговыделения в остальных участках ТВС, т.к. CВРД установлена вместо одного из ТВЭЛов. Отличается и гидродинамика канала, в котором установлена СВРД, т.к. условия входа теплоносителя в этот канал отличаются от условий входа в канал с ТВЭЛ, а наружный диаметр СВРД (7,5 мм) отличается от наружного диаметра ТВЭЛ (9,1 мм).

Величина подогрева теплоносителя при прохождении его через ТВС определяется разностью между температурой (энтальпией) на выходе из ТВС, измеренной ТП1А или ТП1В, и температурой (энтальпией), измеренной петлевыми термометрами сопротивления (ТС) на входе в корпус реактора.

На графике рис. 2, 3 и 4 даны зависимости:

- приращения энтальпии для ТП1В от среднего тока ДПЗ в СВРД для ТВС с обогащением 1,6,

- приращения энтальпии для ТП1А и ТП1В (средние значения) и ТС на выходе из реактора, от среднего тока ДПЗ по всем СВРД,

- приращение энтальпии ТП1А от приращения энтальпии ТП1В (средние значения).

В табл. 3. даны средние значения коэффициентов корреляции между:

- отклонениями показаний ТП1А и ТП1В от показаний петлевых ТС на входе,

- отклонениями показаний ТП1А и ТП1В, соответственно, и суммой токов ДПЗ в данной СВРД.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.4

Из приведенных данных следует:

- Имеет место линейная зависимость подогрева теплоносителя в ТВС от среднего тока ДПЗ в данной СВРД. Разброс значений подогрева не превышает ±6,7% и находится в пределах погрешности эксперимента с учетом разброса характеристик ТВС и направляющего канала, в котором установлена СВРД;

- показания ТП1В всегда превышают показания ТП1А;

- имеет место линейная зависимость между подогревами ТП1А и ТП1В с достоверностью аппроксимации практически равной 1;

- коэффициент корреляции между подогревами ТП1А и ТП1В - 0,98, что свидетельствует о наличии жесткой взаимосвязи этих величин;

- Коэффициент корреляции между подогревами ТП1А и ТП1В и средним током ДПЗ в составе СВРД равен 0,96 и 0,97, соответственно.

Корреляция
(ТП1А-ТСвх) и (ТП1В-ТСвх)	(ТП1А-ТСвх) и средним током СВРД в данной СВРД	(ТП1В-ТСвх) и средним током ДПЗ в данной СВРД
0,98	0,96	0,97

Полученные результаты имеют ясный физический смысл:

- Подогрев теплоносителя определяется плотностью потока нейтронов, количеством делящегося вещества и расходом теплоносителя. Отсюда следует линейная зависимость подогрева от суммарного тока ДПЗ в СВРД для данной ТВС. Допуска на изготовление ТВС предусматривают возможность разного количества топлива в пределах ТВС одного и того же обогащения. Кроме того, разброс межтвэльных расстояний и диаметров ТВЭЛ приводит к разному расходу теплоносителя. Свой вклад дают и погрешности измерения. Это объясняет наблюдаемый разброс прямых на рис.3.

- Заниженные значения подогрева ТП1А по сравнению с ТП1В объясняются отсутствием одного из ТВЭЛов и, как следствие, меньшим энерговыделением в канале с СВРД,

- Головка ТВС разработана с учетом необходимости интенсивного перемешивания струй теплоносителя. Расстояния между ТП1А и ТП1В выдерживаются при производстве СВРД с точностью ±5 мм, что обеспечивает воспроизводимость изменения температуры при переходе от ТП1А к ТП1В.

- Высокие значения коэффициентов корреляции и практическое отсутствие разности в коэффициентах корреляции между средним током ДПЗ в СВРД и подогревом ТП1А и ТП1В, соответственно, свидетельствует о том, что основным процессом, определяющим показания ТП1А и ТП1В, является энерговыделение в ТВС.

Из приведенных данных следует, что, можно контролировать температуру на выходе из ТВС, используя как показания ТП1А, так и показания ТП1В. Более того, принципиально можно использовать термопару, расположенную в любой точке в промежутке между расположением ТП1А и ТП1В. При этом вопрос о том, насколько эта температура близка к «среднесмешенной» температуре на выходе из ТВС, принципиального влияния на качество процесса наблюдаемости не оказывает. Абсолютные значения «среднесмешенной» температуры не будут известны, но их изменения будут четко фиксироваться. Задача заключается только в обеспечении воспроизводимости расположения термопар.

Взаимная калибровка ТП и ДПЗ в процессе эксплуатации реактора

Основные технологические процессы в реакторе - генерация и отвод тепла.

Генерация энергии происходит в процессе деления при взаимодействии нейтронов с делящимся веществом и определяется плотностью потока нейтронов, количеством делящегося вещества в топливе и энерговыделением продуктов деления.

Величина теплоотвода определяется приращением энтальпии, которое определяется подогревом теплоносителя в активной зоне (разностью температур на входе и выходе ТВС или реактора) и расходом теплоносителя через ТВС (реактор).

Эти две мощности, их часто называют «нейтронная» (W) и «тепловая» (Q), не всегда совпадают. Практически, они совпадают только при работе реактора на стационарной мощности.

При равенстве нейтронной и тепловой мощности, что соответствует стационарному режиму работы реактора, т.е. равенству величин энерговыделения и теплоотвода имеем:

Дi·G = К1.I+ В(t)

где Дi -приращение энтальпии теплоносителя в ТВС,

G - расход теплоносителя,

К1 - коэффициент перехода от тока ДПЗ к энерговыделению (чувствительность ДПЗ как датчика энерговыделения), зависящий от количества делящегося вещества в топливе, выгорания топлива и материала эмиттера ДПЗ, характеристик теплоносителя, концентрации бора, температуры, геометрических параметров ТВС и других факторов. При этом К1 не учитывает энергию, которую генерируют продукты деления.

I - ток ДПЗ, под током ДПЗ будем понимать применительно к ТВС - среднее значение тока ДПЗ в данной СВРД, применительно к реактору - среднее значение тока всех ДПЗ установленных в реактор.

В(t) - энерговыделение, определяемое радиоактивным распадом продуктов деления. Его величина зависит от типа ТВС и «истории» работы реактора. В формуле (1) под приращением энтальпии понимается подогрев теплоносителя, который определяется разностью температур на входе и выходе из ТВС (реактора). Из очевидных соображений отклонения между показаниями ТП и ТС при нулевой мощности также будут учитываться величиной В(t). Из данных по энтальпии легко получить значения отклонения температуры ТП от показаний ТС на нулевой мощности реактора.

В формуле (1) сопоставлены значения тепловых и нейтронных параметров. При этом величины Дi, G, I являются измеряемыми. Определению подлежат величины К1 и В(t).

Анализ показывает, что решение этой задачи сопряжено с известными сложностями: теплоноситель сталь внутриреакторный детектор

1. Имеет место зависимость коэффициента перехода от тока ДПЗ к энерговыделению от количества делящегося вещества в топливе, выгорания топлива и материала эмиттера ДПЗ, концентрации бора и т.п.

2. Часть теплоносителя проходит мимо ТВС и не участвует в процессе отвода тепла. Отсутствует измерение расхода теплоносителя в ТВС. На практике принимается утверждение о том, что расходы по всем ТВС одинаковы.

В этом случае расход теплоносителя по ТВС (GТВС) равен

GТВС=Gp(1-б)/n,

где Gp - расход теплоносителя по реактору, n -число ТВС, б - коэффициент протечки.

Наиболее простой метод исключения влияния изменения характеристик ДПЗ и топлива и расхода теплоносителя во времени заключается в проведении измерений в условиях, когда в ходе эксперимента выгорание топлива и ДПЗ незначительно, а значение расхода теплоносителя остается постоянным. Полученные данные будут относиться к некоторому среднему состоянию реактора между режимами и расходу теплоносителя без учета протечек.

На графике рис 3 в зависимости от среднего тока ДПЗ по всем СВРД дано приращение энтальпии, измеренное петлевыми ТС и термопарами на выходе из ТВС (средние значения ТП1А и ТП1Б). На графике даны также аналитические зависимости приращения энтальпии от тока ДПЗ. Расход теплоносителя во всех случаях принимался равным 1. Из данных рис. 3 следует, что:

- имеет место линейная зависимость приращения энтальпии, что свидетельствует о неизменности гидродинамических условий в пределах наблюдаемых режимов;

- в состав аналитического выражения входит свободный член, который можно интерпретировать как отклонение энтальпии (Дi0), измеренной на выходе из ТВС и реактора от среднего значения энтальпии, определенной по показаниям петлевых ТС на входе в реактор при значении тока ДПЗ равном нулю (с учетом расхода теплоносителя);

- коэффициент K1 можно интерпретировать как чувствительность ДПЗ как датчика энерговыделения - коэффициент перехода от тока ДПЗ к энерговыделению.

Рассмотрим зависимости коэффициентов К1 и Дi0 от эффективных суток работы реактора применительно к режимам, в пределах которых выгорание ДПЗ и топлива не существенно. На графике рис 5 в зависимости от времени работы даны значения К1 и Дi0 для средних значений показаний ТС, ТП1А, ТП1В.. Каждая из точек соответствует режиму изменения мощности когда выгорание, изменение числа эффективных суток, несущественно.

Рис. 5

Из графика следует, что:

- кривые изменения величин К1 и Дi0 во времени эквидистантны для ТП1А, ТП1В и ТС. Максимальное значение величины К1 и Дi0 в любой момент времени соответствует ТП1В, далее следуют ТС, ТП1А;

- Величины К1 и Дi0 изменяются при увеличении времени работы реактора. Для К1 имеет место увеличение на 7-8 %, а Дi0 возрастает в 2 раза.

Измерения приращения энтальпии осуществляются разными по месту расположения и принципу работы сенсорами. При этом исключаются влияние систематических погрешностей на характер полученных зависимостей. Таким образом, изменение значений параметров К1 и Дi0 определяется не изменением характеристик сенсоров (кроме выгорания ДПЗ), а некоторыми изменениями состояния реактора.

Для коэффициента К1 это может быть изменение соотношения между числом взаимодействий нейтронов с материалом эмиттера и топливом при их выгорании.

Для величины Дi0 вероятным процессом, определяющим возрастание этой величины при увеличении времени работы, является накопление радиоактивных продуктов деления. Величина дополнительного энерговыделения при времени работы на мощности порядка 100 эфф. суток по данным работы [1] составляет 2-3% от мощности реактора, что соответствует полученным результатам.

Данный вопрос представляет существенный интерес с точки зрения корректности определения тепловой мощности реактора по данным нейтронных измерений, однако для анализа состояния температурных сенсоров (термопар) физическая причина увеличения приращения энтальпии при нулевой нейтронной мощности не имеет принципиального значения.

При калибровке на МКУ ставится задача определить степень совпадения показаний термопар и петлевых термометров сопротивления, приведя их к одним и тем же условиям измерения.

Поскольку показания ТС принимаются за «эталонные», необходимо определить степень совпадения величин Дi0 для ТП и ТС. Таким образом, необходимо сопоставить приращения энтальпии измеренные ТП и ТС.

Из графика рис. 5 следует, что расхождение Дi0 находится в пределах ±0,3 ккал/кг, что соответствует расхождению температур при нулевой мощности ±0,25єС. Полученные результаты относятся к общей мощности реактора, т.е. речь идет о совпадении показаний применительно ко всем ТП во всех СВРД.

Перейдем к анализу работы отдельных СВРД. В табл. 4 приведены значения Дi0 и К1 для ТП1В для ТВС разного обогащения. Там же даны значения Дi0 и К1. определенные исходя из температур, измеренных петлевыми ТС для всего реактора.

Таблица 4

Тип ТВС	16	24	36	24B36	ТС
ТВС	Дi0	K1	ТВС	Дi0	K1	ТВС	Дi0	K1	ТВС	Дi0	K1	Дi0	K1
	Ккал/кг	Ккал/кг*МкА		Ккал/кг	Ккал/кг*МкА		Ккал/кг	Ккал/кг*МкА		Ккал/кг	Ккал/кг*МкА	Ккал/кг	Ккал/кг*МкА
7-24	0,6	18,5	4-29	0,4	23,1	1-24	1,1	31,1	4-27	1,9	24,5
12-35	1,0	20,0	10-27	0,8	23,9	1-34	1,8	30,0	8-21	1,5	21,8
3-32	0,1	19,3	6-23	0,9	24,1	9-42	1,9	28,5	1233	1,5	21,5
9-28	0,5	19,2	6-35	0,6	23,5	13-20	1,3	31,3	7-36	1,0	23,4
9-34	1,2	18,7	7-40	1,3	22,7	15-32	1,5	30,8	10-19	1,6	21,5
3-24	1,4	17,5	3-36	0,8	23,0	3-38	1,8	29,8	14-27	1,6	22,9
5-22	0,8	19,3	7-18	1,0	22,7	15-26	2,1	28,7	4-25	1,1	22,6
5-32	1,0	19,3	10-23	0,5	23,4	1-28	0,9	28,2	14-31	1,0	23,8
11-32	1,4	18,3	11-38	1,3	23,4	3-20	0,9	31,8
4-35	1,0	17,4	12-29	0,8	23,3	14-37	2,1	26,4
10-37	1,3	18,2
13-24	1,7	17,1
среднее	1,0	18,4		0,9	23,3		1,6	29,7		1,4	22,8	0,9	21,4
разброс	0,8	0,06		0,4	0,03		0,6	0,09		0,5	0,06

Из данных табл. 4 следует:

- Среднее значение Дi0 по всем ТВС составляет 1,2 ккал/кг и превышает Дi0, определенное исходя из показаний петлевых ТС, на 0,3 ккал/кг, что соответствует отклонению температуры на 0,25єС и, в пределах точности эксперимента, соответствует данным приведенным на рис.6. Совпадение результатов свидетельствует о том, что подогрев при нулевом значении тока ДПЗ определяется энерговыделением продуктов деления.

- Разброс величин Дi0 в для ТВС одного типа находится в пределах ±(0,4 -0,8) ккал/кг

- Максимальный разброс по всем ТВС составляет ±1 ккал/кг, что соответствует разбросу температур при нулевой мощности реактора ±0,7єС и находится в пределах точности эксперимента.

- Значения коэффициента чувствительности (К1) возрастают с увеличением обогащения ТВС.

- Максимальное отклонение величины коэффициента чувствительности от его среднего для ТВС данного обогащения находится в пределах 4-6 % и только для ТВС 14-37 достигает 9%.

Примечание

1. При оценке полученного разброса следует учесть, что он включает в себя как экспериментальную погрешность, определяемую сенсорами, так и погрешность, определяемую разбросом характеристик ТВС в пределах технических условий на их изготовление, которая включает разброс количества делящегося вещества, разброс наружных диаметров ТВЭЛ, определяющий межтвэльные промежутки и, следовательно, количество теплоносителя и т.п.

2. Не представляет сложности, исходя из значений Дi0 ,полученных для реактора в целом, и используя метод итераций, ввести для каждой СВРД (ТВС), а также ДПЗ в составе СВРД, поправку на подогрев от энерговыделения продуктов деления.

Представляет интерес сравнение показаний ДПЗ и ТП на реакторах 1 и 2 блоков АЭС «Тяньвань».

На графике рис 6 приведена зависимость среднего тока по всем ДПЗ в реакторах 1 и 2 блоков, приведенная к мощности по ДПЗ, равной 100%, от числа эффективных суток для . На графике дана также кривая тренда, построенная по данным обоих блоков

На графике рис. 7 дана зависимость коэффициента перехода от тока к энерговыделению в зависимости от числа эффективных суток для реакторов блоков 1 и 2. На графике дана также кривая тренда, построенная по данным обоих блоков

Рис 6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 7

Из графика рис. 6 следует, что:

- Разброс экспериментальных данных от общей кривой тренда для блока 1 и блока 2 не превышает величины ±2,5%, что находится в пределах точности эксперимента.

- Разброс экспериментальных данных возрастает с уменьшением числа эффективных суток работы.

- Большой разброс при малых значениях числа эффективных суток определяется тем, что измерения в этой области проводились при малых мощностях реактора, что приводило к возрастанию погрешности измерений.

Представляет интерес определить стабильность работы ДПЗ как датчиков энерговыделения и их воспроизводимость, основываясь на сравнении с тепловой мощностью реактора, определенной исходя из данных петлевых ТС

На графике рис. 7 дана зависимость коэффициента перехода от тока к энерговыделению в зависимости от числа эффективных суток для реакторов блоков 1 и 2. На графике дана также кривая тренда, построенная по данным обоих блоков

Из данных графика рис. 7 следует, что:

- отклонение данных по блокам 1 и 2 от общей кривой тренда одинаково для обоих блоков находится в пределах ±7% для числа эффективных суток менее 10 и существенно уменьшается с увеличением числа эффективных суток. Значительный разброс в области малых выгораний объясняется тем, что измерения проводились на малых уровнях мощности, что и определяло большую погрешность измерения.

- Средние значения коэффициентов перехода для блоков 1 и 2 для числа эффективных суток, не превышающих 100, равны 20,8 и 21,5 ккал/кг*мкА, соответственно. Расхождение составляет величину ±1,6%.

- Разброс показаний составляет для блоков 1 и 2 соответственно ±5% и ±4%. Эти данные существенно ниже возможной погрешности эксперимента особенно при малых значениях числа эффективных суток, где наблюдаются наибольшие величины разброса, и свидетельствует о практически полном совпадении результатов определения коэффициентов по обоим блокам. Этот факт свидетельствует также о идентичности ДПЗ, установленных на блоках 1 и 2 ТАЭС.

Выводы

1. За время эксплуатации АЭС «Тяньвань» (2,5 года блок 1 и 1,5 года блок 2) отказов СВРД не наблюдалось.

2. Характеристики ТП в процессе эксплуатации практически не изменились.

3. Отсутствует влияние мощности дозы гамма квантов (радиационного разогрева) на показания термопар в составе СВРД.

6. Показания термопар ТП3, расположенных на входе в ТВС, определятся особенностями гидравлики теплоносителя на входе канал ТВС в котором расположена СВРД.

7. Показания термопар ТП1А и ТП1В жестко связаны между собой, Имеет место линейная зависимость между их величинами. Принципиально контроль технологического процесса можно осуществлять по любой из них. Необходимо только обеспечить воспроизводимость их размещения.

8. Предложена методика экспериментального определения в процессе эксплуатации:

- величины отклонения показаний термопар от показаний петлевых ТС на входе при нулевой мощности реактора;

- величины коэффициента перехода от тока ДПЗ к энерговыделению;

- величины энерговыделения продуктов деления;

9. Показана идентичность результатов, полученных с помощью СВРД на реакторах 1 и 2 блоков АЭС «Тяньвань».

Литература

1. А.Д. Галанин «Теория ядерных реакторов на тепловых нейтронах» Москва, 1959.

Размещено на Allbest.ru

...