Контроль работы энергетического ядерного реактора

1  Контроль работы реактора.

    Энергетический ядерный реактор оснащён большим количеством контрольно измерительной аппаратуры, предназначенной для оптимизации режима и управления работой. С этой целью ведётся как внутриреакторный контроль, так и измерение основных параметров во внешнем контуре.

           Приведём основные параметры, подлежащие контролю и оптимизации в процессе эксплуатации:

            температура теплоносителя на входе и выходе по каналам и в целом по активной зоне;

             давление теплоносителя в характерных точках как в самом реакторе, так и во внешнем контуре (на входе в канал и выходе из каналов или активной зоны, в компенсаторе обьема, сепарационных барабанах и др.);

             расход теплоносителя по каналам или в целом по ативной зоне;

             тепловая мощность реактора;

             энерговыделение по объему активной зоны;

             температура оболочек твэлов ( выборочно ) и других конструкционных материалов внутри корпуса реактора;

              реактивность реактора;

              положение стержней регулирования и компенсации.

              Кроме измерений указанных режимных параметров проводят контроль герметичности корпуса, состояния металла, герметичности оболочек твэла, многообразный дозиметрический контроль и т.п.

              Таким образом, на пульт управления, на котором сосредоточена кон­трольно-измерительная аппаратура не только реактора, но и блока в целом, поступает обширная информация. Оперативно обработать ее и принять соответ­ствующее решение человек просто не в состоянии. Поэтому все мощные блоки оснащены по крайней мере информационными ЭВМ, оперативно обрабатывающими полученную информацию, которую оператор использует при контроле режима работы. В перспективе - широкое использование управляющих машин, которые должны не только обрабатывать обширную информацию, но и автоматически задавать оптимальное ведение режима.

               Основное назначение внутриреакторного контроля-обеспечить с помощью локальных органов регулирования ( ЛАР) равномерное энерговыделение по объему активной зоны, а также выдержать оптимальные запасы до предельно допустимых значений теплофизических параметров, определяющих надежность и безопасность работы. Локальные значения энерговыделения измеряются с помощью малогабаритных ионизационных камер деления, активационных индикаторов и других детекторов. Это особенно важно для кипящих реакторов, т.к. температура теплоносителя на выходе из каналов в этих реакторах равнв температуре насыщения и ее измерение не дает представления о мощности канала. В реакторах с однофазным теплоносителем измеряется температура на выходе каждого канала. Для этой цели в качестве детектора чаще всего используются термометры сопротивления. В корпусных реакторах они устанавливаются  на выходе теплоносителя из ТВС. Измерение перепада температуры, расхода и давления по каналам и в целом по активной зоне в реаторах с однофазным теплоносителем дает представление о тепловой мощности. В кипящих реакторах  для этой цели необходимо еще измерять паросодержание на выходе каналов. В настоящее время нет надежных детекторов, позволяющих оперативно измерять паросодержание в процессе эксплуатации. Паросодержание определяется косвенным путем- по расходу и температуре теплоносителя на входе в канал и энерговыделению в нем.

             Важный вид внутриреакторного контроля - выборочное измерение температуры оболочек твэлов, некоторых металлоконструкций, а в графитовых реакторах- температуры графитовой кладки. Вкачестве детекторов используются различного рода термопары.

             Следует отметить, что методика внутиреакторных измерений постоянно совершенствуется. Это позволяет не только более надежно и всесторонне вести контроль основных параметров, но и уменьшить их запасы до предельно допустимых значений. Последнее, в частности, позволило увеличить единичную мощность реактора при сохранении его габаритов.  

               Специфика ядерных реакторов - оперативный контроль его тепловой мощности. Её измерение по тепловому балансу весьма инерционно, а при низких уровнях мощности оно не обеспечивает необходимой точности либо вообще не возможно, когда разность температур теплоносителя ничтожно мала. Тепловая мощность реактора , как было показано ранее, практически пропорциональна плотности потока нейтронов. Поэтому для оперативного контроля средней тепловой мощности используются нейтронные детекторы, которые обладают достаточной чувствительностью и являются практически безынерционными. Указанные свойства нейтронных детекторов чрезвычайно важны и необходимы, ибо плотность потока нейтронов не надо контролировать не только при рабочих режимах, но и в выключенном состоянии, т.к. реактор может стать критическим и надкритическим при любом уровне плотности потока нейтронов, а изменение ее может происходить чрезвычайно быстро уже при сравнительно небольших отклонениях от критического состояния.