Как управляют реактором РБМК

Не буду писать сложных формул, просто для начала опишу сам процесс цепной реакции деления. Нейтрон, который рождается в результате реакции деления (уран-235 в среднем при делении выпускает 2-3 нейтрона) имеет очень большую скорость (энергию).

Так уж сложилось в природе, что для того чтобы тот самый нейтрон смог в дальнейшем успешно влететь в другое ядро урана-235, ему надо замедлиться (сбросить энергию), и притом очень сильно. Для этого в реакторе (на замедленных, тепловых нейтронах) существует замедлитель. В РБМК это графит, на ВВЭР — это обычная вода, в канадском CANDU это тяжелая вода. Почему используются именно такие материалы? Так распорядилась природа, так уж выходит что соотношение вероятности успешно и качественно замедлиться к вероятности бессмысленно поглотить нейтрон у этих материалов максимальное.

Так вот, наш нейтрон в РБМК с высокой скоростью вылетает из топлива и влетает (минуя, для простоты, материалы оболочки и теплоноситель) в графит, начиная судорожно колотиться об его ядра и терять при этом энергию. Замедляясь, нейтрон рано или поздно прилетит в другую или даже ту же самую топливную ячейку, где и сможет прореагировать с другим ядром урана-235, рождая новые 2-3 нейтрона. Некоторые нейтроны в процессе замедления поглощаются без пользы, некоторые улетают за пределы активной зоны. Если количество нейтронов одного поколения реакции равно количеству нейтронов, рожденных в новом поколении — это означает что наш реактор критичен — его нейтронная мощность будет постоянна. Для того чтобы управлять балансом нейтронов существует система управления и защиты.

reaktor-1

На фото как раз показано современное рабочее место ведущего инженера управления реактором РБМК. Система управления и защиты у РБМК называется сложно и непонятно — КСКУЗ (кое-где еще стоит СКУЗ-ВСО, но не суть важно). Эта система позволяет следить за реакцией в реакторе и управлять ею. Управляют — стержнями, коих в РБМК, в зависимости от поколения 191 или 223.

reaktor-2

Стержни делятся по типам. На фотографии выше красные — стержни АЗ, белые — РР и УСП. Стержни АЗ (аварийной защиты) в силу своей конструкции позволяют в аварийных случаях почти мгновенно перевести реактор в подкритическое состояние. Стержни РР — это стержни, которые можно вручную извлекать и погружать в активную зону. В их состав входят стержни автоматических регуляторов мощности (да, можно поставить реактор на круиз-контроль и пойти попить кофеечку). Стержни УСП — укороченные стержни-поглотители, вводятся снизу, они позволяют управлять распределением мощности в реакторе по высоте.

reaktor-3

На фото изображены указатели положения стержней в активной зоне. Высота активной зоны — 7 метров, стрелочка показывает, насколько стержень погружен в зону. Если стержень полностью погружен — горит зеленая лампочка под указателем, если полностью извлечен-горит красная. Вынуть все стержни из реактора нельзя. Существует ограничение по количеству одновременно извлекаемых стержней. А если попытаться извлекать все стержни по одному, то рано или поздно сработает защита по слишком большой скорости роста мощности или по превышению разрешенной мощности, после чего реактор будет заглушен.

Вот с помощью этих всех стержней (кроме АЗ, которые всегда, в полном составе находятся над активной зоной, в режиме готовности) реактор выводится в критическое состояние, когда нейтронная мощность поддерживается на одном уровне, а затем ими же и поднимается мощность до номинальной. В РБМК номинальная мощность 3200 тепловых МВт.

Честно говоря, очень сильно уважаю работу людей, которые находятся на щите управления энергоблоком. Они досконально знают всю технологическую цепочку работы энергоблока с РБМК и умеют им управлять — это очень непросто.

Опубликовано в Прочее Метки:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*