Определение местоположения негерметичных ТВС в реакторе БН-600 методом перекомпенсации нейтронного поля

• Автор: Лукьянов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Введение.

1. Контроль герметичности оболочек твэлов

1.1. Разгерметизации твэлов.

1.2. Методы и системы КГО.1В

1.2.1. Метод перекомпенсации нейтронного поля

1.2.2. Системы КГО на реакторе БН0

1.2.3. КГО на работающем реакторе

2. Обоснование применимости методики перекомпенсации на реакторе БН0

2.1. Реакторный эксперимент 1.

2.1.1. Описание эксперимента.

2.1.2. Модель формирования сигналов датчиков КГО.

2.1.3. Предварительный анализ результатов эксперимента.
2.1.4. Обнаружение эффекта изменения показаний датчиков КГО
2.2. Реакторный эксперимент 2.
2.2.1. Описание эксперимента.
2.2.2. Предварительный анализ результатов эксперимента.
2.2.3. Оценивание эффектов изменения сигналов
2.2.4. Определение местоположения дефектной ТВС
2.3. Пути повышения эффективности методики перекомпенсации
2.3.1. Планирование экспериментов по перекомпенсациям
2.3.2. Корреляционный метод
2.4. Основные результаты анализа реакторных экспериментов
3. Использование штатных перекомпенсации для решения задачи КГО.
3.1. Модифицированные штатные перекомпенсации
3.2. Регистрация штатных перекомпенсации.
3.3. Изменение возмущения поля энерговыделения в течении микрокампании.
3.4. Качество поддержания уровня мощности при проведении перекомпенсации
3.5. Оценка возмущения поля энерговыделения
3.5.1. Оценка локальной составляющей возмущения поля
3.5.2. Оценка интегральной составляющей возмущения поля.
3.6. Комплексный анализ откликов ДЗН
4. Автоматизированная система 0
4.1. Назначение, основные возможности и режимы работы системы
4.2. Разбиение данных на режимы
4.2.1. Определение режима КП.
4.2.2. Сглаживание и дифференцирование положений КП
4.3. Сравнение откликов ДЗН с результатами предыдущих перекомпенсации
4.4. Отчет но результатам проведения штатной перекомпенсации.
4.5. Определения зоны расположения негерметичной ТВС.
4.5.1. Подсистема 0.
4.5.2. Методика локализации
4.5.3. Применение байесовской стратегии
4.5.4. Интервальный расчет СКО.
4.5.5. Преимущества байесовского подхода.
Заключение
Приложение 1. Список литературы.
Приложение 2. Свидетельство о регистрации программы 0
Приложение 3. Свидетельство о регистрации программы 0.
Перечень сокращений
3 Стержень аварийной защиты
АКРБ Аппаратура контроля радиационной безопасности
АР Стержень автоматического регулирования
АЭС Атомная электрическая станция
БАЭС Белоярская атомная электрическая станция
БИК Блок ионизационных камер
БН Реактор на быстрых нейтронах с натриевым
теплоносителем ВВЭР Водоводяной энергетический реактор
ГЦН Главный циркуляционный насос
ДЗН Датчик запаздывающих нейтронов
ИВС Информационновычислительная система
КГО Контроль герметичности оболочек твэлов
КП ТК Компенсирующий пакет температурный компенсатор ЛДМ Лаборатория диагностики и моделирования
МК Микрокампания реактора
МХО Международное хозяйственное объединение
НИО Научноисследовательский отдел
НТС Научнотехнический совет
ПТО Промежуточный теплообменник
РБМК Реактор большой мощности канальный
СКО Среднеквадратичное отклонение
ССКГО Секторная система контроля герметичности оболочек
СУЗ Система управления и защиты реактора
ТВС Тепловыделяющая сборка
ТВЭЛ твэл Тепловыделяющий элемент ФЭИ Физикоэнергетический институт
i ii Сообщество Обеспокоенных
Ученых
Введение
Актуальность


Контроль герметичности оболочек твэлов рассматривается как важнейшее направление технического диагностирования АЭС, поскольку оболочка твэла представляет основной барьер безопасности, удерживающий продукты деления от попадания в теплоноситель и загрязнения элементов активной зоны, трубопроводов и оборудования 1-го контура[8]. Своевременное определение разгерметизации топливных элементов выполняется с помощью систем КГО, цель которых обеспечить надежную, безопасную и экономически-эффективную работу энергоблока АЭС []. На современном этапе развития атомной энергетики на первое место выходят задачи обращения с отработавшим ядерным топливом, а также топливообеспечения атомной энергетики за счёт эффективного использования ресурсов природного урана. Для решения этих задач строится реактор на быстрых нейтронах БН-0 []. На исследовательских реакторах, а также на энергетическом реакторе БН-0 активно проводятся испытания перспективных видов топлива и материалов с целью достижения высокого выгорания топлива, а также обоснование повышенных ресурсов оборудования до - лет, что очень важно для улучшения техникоэкономических характеристик разрабатываемых проектов []. Очевидно, что решение этих крайне сложных и ответственных задач невозможно без проведения модификации существующих и разработки новых систем КГО. Контроль герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (КГО твэлов) является крайне важной задачей для эксплуатации реакторов любого типа. Непрерывно ведутся работы по совершенствованию конструкции и материалов твэлов и ТВС, проводятся нослереакторные исследования твэлов, ужесточаются требования по контролю качества изготовления твэлов и ТВС. АЭС. По принятым нормативным положениям допускается эксплуатация АЭС с реакторами типа ВВЭР и РБМК при наличии дефектов типа газовой неплотности не более 0,2%, а дефектов типа прямой контакт ядерного топлива с теплоносителем не более 0,% от числа твэлов в активной зоне. Для АЭС с реакторными установками типа БН количество дефектов типа газовой неплотности не должно превышать 0,%, а дефектов типа прямой контакт ядерного топлива с теплоносителем не более 0,5% от числа твэлов в активной зоне []. Сквозной дефект в оболочке твэла имеет такие свойства, что в условиях реактора залечится и не проявит себя. Основная причина появления негерметичных твэлов. По данным Белоярской атомной электрической станции (БАЭС), начиная с эксплуатации активной зоны первого типа загрузки реактор почти каждую микрокампанию работал с негерметичными по газу твэлами []. На рис. ТВС по микрокампаниям реактора. Дефекты типа прямой контакт топлива с теплоносителем возникают значительно реже. По данным, приведенным в отчете американской неправительственной организации Сообщество Обеспокоенных Ученых (UCS - Union of Concerned Scientists), практически все атомные станции США имели и имеют проблемы, связанные с негерметичностыо оболочек твэлов []. В некоторых случаях реакторы останавливались для того, чтобы найти и выгрузить дефектную сборку. Однако в большинстве случаев станции продолжают работу, несмотря на наличие негерметичной сборки. В частности, в отчете приводятся данные о том, что в - годах, по крайней мере, три атомные станции в США продолжали свою работу до штатного останова на перегрузку топлива на протяжении нескольких месяцев, имея, по меньшей мере, один негерметичный ТВЭЛ. Время ранермпимшмн. Рис. С точки зрения специалистов UCS, действующие стандарты США на допустимый уровень радиоактивного загрязнения теплоносителя слишком мягкие. В частности, владельцы атомной станции Пойнт Бич в штате Висконсин представили отчет, в котором говорилось о том, что «оболочка твэла была повреждена до такой степени, что через отверстие были видны топливные таблетки. Однако через отверстие в оболочке таблетки не вываливались» []. При этом реактор продолжал работать, и уровень роста радиационного загрязнения теплоносителя (воды) достиг только % от максимально допустимого уровня. Таким образом, можно сделать вывод о том, что нормами безопасности в США допустима эксплуатация станции вплоть до появления подобных дефектных твэлов . Каковы могут быть последствия подобного подхода? В чем состоит угроза безопасности при эксплуатации атомных станций, имеющих твэлы с дефектами оболочки?