Часть 2 Автор: Александр Старостин «Эта часть понятна атомщикам и без меня, но как гуманист я очень старался простым языком определить несколько важных терминов, понимание которых необходимо в будущем.
Плюс внутри есть еще пара вводных заметок, которые позволят вам глубже понять процессы, приведшие к чернобыльской катастрофе.
Что ж, расскажу в нескольких словах о программе рокового эксперимента.
Несколько важных терминов
Говоря об авариях на реакторах РБМК, часто упоминают ряд профессиональных терминов, которые ничего не значат для человека, хотя бы далекого от ядерной физики.Однако без их понимания невозможно объяснить то, что произошло в 1975 (!!) и 1986 годах, на уровне среднестатистического человека.
Итак, первый член реактивность .
Реактивность – это величина, характеризующая поведение цепной реакции.
Проще говоря, это степень отклонения реактора от критического состояния.
При нулевой реактивности реакция протекает с постоянной скоростью (критическое состояние), при реактивности больше нуля реакция ускоряется (сверхкритическое состояние), при реактивности меньше нуля — замедляется (докритическое состояние).
Будучи безразмерной величиной, она может выражаться в различных относительных и условных единицах, чаще всего в процентах.
С реактивностью связано еще несколько важных терминов - оперативный запас реактивности (ОРМ), пароэнергетические коэффициенты реактивности (РПР и МКР), а также йодная яма.
Во-первых, давайте определим ORM. Итак, когда стержни управления и защиты вынимаются из активной зоны реактора, начинает развиваться реакция, выделяется определенная положительная реактивность, то есть, проще говоря, энергия.
Если из реактора вынуть сразу все стержни, то количество выделившейся положительной реактивности называется полным запасом реактивности.
При работе реактора на постоянной мощности изменения реактивности должны нарастать медленно, но на самом деле этого не происходит из-за быстрого развития ряда процессов.
Поэтому необходимо, чтобы операторы реактора могли контролировать хотя бы некоторую часть общего запаса реактивности.
Собственно говоря, эта часть, компенсируемая мобильными поглотителями нейтронов, называется эксплуатационный запас реактивности (ОРМ) .
ОЗР также является безразмерной величиной, но для удобства ее можно измерять в определенных условных единицах.
В нашем случае (как это принято делать при работе с реакторами РБМК) эта величина представляет собой эффективное количество полностью погруженных стержней ручного управления системы управления и защиты.
ОРМ, выраженный в стержнях, показывает имеющийся у оператора резерв увеличения мощности, то есть, грубо говоря, количество стержней, которые можно извлечь из активной зоны.
Однако здесь нужно понимать, что ОЗР в стержнях - показатель относительный, ведь если половину стержней вытащить на половину, а другую половину на четверть, то результат может быть равен, например, 15 стержням.
которые полностью выведены, а остальные полностью вставлены( смыслы взяты из воздуха, на самом деле они совсем другие - прим.
КАК.
).
Для реакторов благоприятным является низкий ORM. Во-первых, уменьшается количество поглощенных нейтронов, которые можно было бы использовать для производства энергии.
Во-вторых, при низком ОРМ снижается положительная реактивность, вносимая единовременно при случайном (или специальном) удалении стержня СУЗ, что не позволяет реактору мгновенно развивать очень большую мощность.
Коэффициент реактивности пара (VCR) – величина, указывающая степень влияния содержания паров на реакционную способность.
Вода, проходя через активную зону, нагревается и частично испаряется, образуя пузырьки (с точки зрения терминологии – пустоты).
Доля пустот в охлаждающей жидкости называется паросодержанием.
В зависимости от ряда условий пар может служить как для торможения реактора (тогда КПР отрицательна), так и для ускорения (КРК положительна).
Энергетический коэффициент реактивности (ПЦР) – величина, характеризующая изменение реактивности реактора при изменении мощности.
Соответственно, MCR может быть как положительным (реактивность увеличивается с увеличением мощности реактора), так и отрицательным (реактивность уменьшается).
В правильно спроектированном реакторе MCR отрицательна, то есть реактор не может самоускоряться.
Состояние, при котором в реакторе в больших количествах образуется йод-135 или ксенон-135, в результате чего операторы вынуждены снижать ОЗР (то есть увеличивать количество удаляемых стержней) для поддержания реакции, а выход реактора на проектную мощность за 1-2 дня практически невозможен, т.н.
отравление йодом или ксеноном реактор.
Свое название явление получило из-за графика зависимости реактивности от концентрации ксенона-135 в реакторе, представляющем собой яму с минимальным значением реактивности при максимальной концентрации изотопа.
На то это яма (см.
красную линию) В процессе работы ядерного реактора в активной зоне происходит множество различных событий и реакций, распадаются и появляются различные элементы.
Одним из таких элементов является короткоживущий изотоп йода – 135I. Период полураспада этого элемента составляет примерно шесть с половиной часов, а одним из его продуктов является изотоп ксенона 135Xe, который имеет более длительный период полураспада — чуть более девяти часов.
Когда реактор работает на полную мощность, проблем с этим нет, поскольку оба этих изотопа словно сгорают в плотном потоке нейтронов.
Но на малых мощностях, например, при снижении или при выходе на мощность после пуска, поток нейтронов еще не столь силен, а значит, не способен предотвратить обильное образование йода-135 и, как следствие, ксенона.
-135. Напомним конструкцию стержней управления.
Они состоят из графитового вытеснителя длиной 4,5 метра, соединенного с поглотителем из карбида бора длиной семь метров.
Под и над вытеснителем находился столб воды, которая, в отличие от графита, хорошо поглощает нейтроны.
При поступлении команды на вход в абсорбер вытеснитель начинает опускаться вниз, вытесняя воду и тем самым внося положительную реактивность в эту зону.
Ведь графит гораздо хуже поглощает нейтроны, а значит, они начинают работать на ускорение реактора.
Этот вклад положительной реактивности называется Конечный эффект или снижение положительной реактивности .
Игналинская АЭС Впервые он был обнаружен при физических пусках (то есть первых пусках после постройки реакторов) на Игналинской АЭС и на второй ступени ЧАЭС.
Потом оказалось, что само по себе положительное выбег реактивности невелико и легко компенсируется наличием достаточно большого количества стержней СУЗ, вставленных хотя бы наполовину.
Однако в ЧАЭС было принято решение отделить вытеснители от стержней автоматического управления, оставив их только на стержнях ручного управления.
Кроме того, всем АЭС было разослано два письма.
Один от НИКИЭТ - конструкторов реактора, другой от Научного директора (ИА? им.
Курчатова).
Тем не менее, письма, хотя и содержали определённые предложения по исправлению ситуации (отсечение вытеснителей, например), были отложены руководством станции до востребования и дальнейших указаний, так как тон их был в целом доброжелательным, не дающим серьёзных поводов для беспокойства.
Никаких упоминаний (за исключением нижнего предела ОРМ в 15 стержней ручного управления) в регламенте об эффекте не было.
Запомните этот момент, он нам понадобится позже.
Предвестники
Авария 1986 года была не первым серьезным инцидентом с реакторами РБМК.До него произошли еще две крупные аварии, повлекшие за собой выброс радиоактивных веществ за пределы обозначенных зон.
Однако вторая - авария 1982 года на ЧАЭС - стала следствием брака при изготовлении трубы канала.
В результате один из технологических каналов был разрушен.
Она нас мало интересует. Но первая из них — это авария на «Ленинградской АЭС» 30 ноября 1975 года.
В то время фактически еще продолжались натурные испытания первого реактора типа РБМК, хотя первый (и пока единственный официально введен в эксплуатацию) энергоблок проработал уже год. В тот день один из турбогенераторов вывезли на плановый ремонт. Его выгрузили, но старший инженер управления реактором по ошибке отключил не его, а второй, оставленный в работе на ТГ.
Система защиты сработала, реактор заглушили.
В данном случае реактор был отравлен йодом-135. Реактор и турбогенератор пришлось быстро вернуть в работу.
В условиях резко сократившегося из-за йодной ямы ОРЗ операторам пришлось нарушать регламент и снимать почти все тяги ручного управления, чтобы как можно быстрее довести мощность до минимального контролируемого уровня.
Однако первая попытка персонала не удалась – сработала автоматическая защита, обнаружившая несимметрию мощности в разных частях реактора.
Сотрудники начали выводить реактор на минимально контролируемый уровень мощности.
И тут началась авария.
Дело в том, что из-за огромных размеров самой активной зоны в ней могут образовываться «локальные реакторы», мощность которых отличается от «средней по больнице».
Одной из таких зон был канал, примыкающий к топливной кассете 13-33. Он оказался отравленным, в отличие от остальной активной зоны.
В результате, пока операторы вынимали весь реактор из йодной ямы, ТК 13-33 начал перегреваться и разрушаться.
В результате вода и топливо попали прямо на графит. Это показали датчики в пульте управления, где находились операторы.
Реактор был аварийно остановлен.
В результате были уничтожены 32 ТВС и один технологический канал.
Большое количество радиоактивных веществ попало в контур многократной принудительной циркуляции (КМПК — трубы, по которым вода проходила по замкнутому маршруту реактор-турбина-реактор) и графитовую кладку.
Система фильтрации не справлялась с количеством этих веществ при очистке оборудования, поэтому они были выброшены за пределы станции.
Загрязнение затронуло Ленинградскую область, а также страны Скандинавского полуострова.
Оценки суммарной активности, излучаемой за пределы самолета, варьируются от 137 тысяч до 1,5 миллиона кюри.
Аварию сразу засекретили, так как за нее отвечало только одно министерство - среднего машиностроения, которое отвечало за всю советскую ядерную программу, а также за эксплуатацию самолетов.
В результате расследования аварии была проведена серьезная модернизация исходной конструкции реактора РБМК - увеличено количество органов управления, внедрены системы местного автоматического управления (ЛАР) и местной автоматической защиты (ЛАП), а минимальный ОРМ был ограничен 15 стержнями, что было закреплено нормативно.
В статье инженера-физика Виталия Абакумова, присутствовавшего при катастрофе на самолете и являвшегося непосредственным участником событий, хорошо описаны причины, подтолкнувшие личный состав к нарушению правил, что в конечном итоге и привело к катастрофе.
ЗНСС (заместитель начальника смены станции) и СИУР (старший инженер по управлению реактором) не стесняются нарушать технологический регламент, стремясь минимизировать последствия ошибки оператора при отключении ТГ (турбогенератора) и отработать доминирующую установку того времени для выполнения плана по выработке электроэнергии.В конечном итоге Карраску и его коллегам был объявлен выговор.Конечно, даже в те времена нарушения технологического регламента официально не приветствовались.
Однако нарушения технологического регламента, связанные с нарушением нижнего предела ОРМ, в то время не признавались опасными, а руководители всех уровней закрывали глаза на такие нарушения в ситуациях, когда эти нарушения были направлены на выполнение плана и имели никаких последствий.
Поэтому нарушения нижнего нормативного предела значения ORM были обычной практикой на самолетах; они негласно воспринимались как свидетельство особого мастерства СИУРа и верности установкам руководства и, соответственно, были мотивированы.
<…> По словам опытных СНБ (начальников смен станций) с сибирским опытом, «Карраск слишком быстро отключил власть».
«Иначе меня бы обвинили в медлительности», — М.
П.
- возразил.
Карраск.
( Михаил Карраск — старший инженер по управлению реактором в ту ночную смену.
Примечание А.
С.
)
Молодой Карраск.
Петербуржцы, запомните это лицо - он спас вас от Чернобыля в Ленинградской области Именно эта порочная практика впоследствии сыграла свою роль в ЧС, да и вообще во многих местах.
Программа работ по испытаниям турбогенератора № 8 Чернобыльской АЭС в режимах совместного выбега с нагрузкой собственных нужд
За сложным названием скрывается принципиально простая идея.Если в результате аварии станция будет отключена от сети, а реактор потребуется остановить, то необходимо будет обеспечить электроснабжение систем защиты на наиболее опасной стадии расхолаживание (охлаждения) реактора.
реактор, когда он еще находится на большой мощности.
Энергию предполагалось брать от выбегающего генератора.
Дело в том, что вращение турбины, а значит, и выработка энергии, не прекращается сразу после выключения реактора, поскольку турбина имеет большую инерцию.
Это называется выбегом.
Соответственно предполагалось, что системы охлаждения реактора будут обеспечиваться выбегающим генератором.
Идею выдвинули как главный конструктор, так и научный руководитель.
Формально эксперимент проводился по заказу предприятия «Донтехэнерго».
Впервые эксперимент был проведен в 1982 году на третьем энергоблоке ЧАС.
Тогда пришлось модифицировать ряд турбогенераторных систем.
Подобные испытания проводились еще раз в 1984 и 1985 годах, но завершить их не удалось по техническим причинам.
Следует отметить, что эксперименты постепенно усложнялись.
Так, начиная с 1984 года для проведения эксперимента система аварийного охлаждения реактора (САОЗ) была выведена из эксплуатации, а с 1985 года к сети были подключены два главных циркуляционных насоса (ГЦН).
26 апреля 1986 года эксперимент был завершен и зафиксированы все необходимые параметры.
После этого была дана судьбоносная команда остановить реактор.
Следует отметить, что очень часто в блокировке САОР винят личный состав, в том числе и первую советскую комиссию.
Однако все последующие комиссии, и в частности комиссия Госпроматомэнергонадзора 1991 года, возглавляемая Н.
А.
Штейнбергом, прямо заявляли:
.Всё, декорации установлены, пролог закончен, и со следующей части мы начинаем первый акт чернобыльской драмы.отключение САОЗ не повлияло на возникновение и развитие аварии, поскольку хронология основных событий, предшествовавших аварии, и хронология развития самой аварии показали, что никаких сигналов на автоматическое включение САОЗ не зафиксировано.
ЭКСУ.
Таким образом, «возможность уменьшить масштаб аварии» за счет отключения САОЗ не была потеряна, а в принципе отсутствовала в конкретных условиях 26 апреля 1986 года.
Начало цикла Автор: Александр Старостин Оригинал
Теги: #Научно-популярная #физика #Энергетика и аккумуляторы #АЭС #технологии #история #история #Чернобыль #реактор #авария #авария #Чернобыльская авария
-
5 Способов Получить Положительный Отзыв
19 Oct, 24 -
Сайт Базы Данных Пластинок Beatles
19 Oct, 24
