Комплексная методика определения физических и динамических характеристик реакторов РБМК-1000 (стр. 2 )

4.2 эффективная доля запаздывающих нейтронов (bэф): Результат усреднения по всем делящимся нуклидам в объеме активной зоны реактора величин долей з. н. (bk), представляющих собой отношения величин среднего выхода з. н. к среднему общему числу нейтронов на один акт деления нуклида k-го вида. Усреднение ведётся с учётом вклада каждого нуклида в общее число нейтронов, генерируемых в реакторе.

Согласно [10], доли з. н. составляют: 0,217% для 239Pu, 0,532% для 241Pu, 0,682% для 235U, 1,61% для 238U.

4.3 эффективный коэффициент размножения (Kэф): Отношение полного числа нейтронов, рождающихся в реакторе в единицу времени за счет деления ядер топлива, к полному числу нейтронов, исчезающих в единицу времени в результате поглощения и утечки из реактора.

Отношение полного числа нейтронов данного поколения к их числу в предшествующем поколении во всем объеме активной зоны реактора без внешнего источника нейтронов.

Максимальное собственное значение условно-критического уравнения переноса нейтронов.

Kэф = 1 - соответствует критическому реактору;

Kэф > 1 - соответствует надкритическому реактору;

Kэф < 1 - соответствует подкритическому реактору.

4.4 реактивность (r): Характеристика состояния реактора, определяющая меру отклонения от стационарного состояния самоподдерживающейся цепной реакции деления:

r = (Kэф - 1) / Kэф.

В зависимости от знака реактивности r асимптотическая плотность нейтронов в реакторе либо растет, либо убывает, либо поддерживается постоянной:

r = 0 - критический реактор, интенсивность самоподдерживающейся цепной реакции деления (асимптотическая плотность нейтронов) постоянна;

r < 0 - реактор подкритический, в переходном процессе асимптотическая плотность потока нейтронов убывает и устанавливается на уровне, соответствующем величине и интенсивности источников нейтронов;

r > 0 - реактор надкритический, асимптотическая плотность потока нейтронов растет.

Правилами ядерной безопасности НП-082-07 вводимая положительная реактивность и скорость её увеличения в любых режимах ограничены величинами:

-  Δρ < 0,3 bэф за один шаг;

-  dρ/dt < 0,07 β/c.

4.5 период реактора (T): Время, в течение которого количество нейтронов в активной зоне реактора в установившемся режиме увеличивается (уменьшается) в « е » раз. Период реактора и реактивность связаны уравнением «обратных часов»:

,

Где l - время жизни мгновенных нейтронов (в РБМК - около 10-3 с);

bi - доля запаздывающих нейтронов от i -го ядра-излучателя;

li - постоянная распада i - го ядра-излучателя;

m - число учитываемых ядер-излучателей - групп з. н. (в настоящей Методике - 24).

Для малых реактивностей (-0.1bэф < r < +0.1bэф), что имеет место при выводе реактора из подкритического состояния в критическое, справедливо оценочное приближение T » 12 / (r/bэф) [ c ].

При больших положительных реактивностях, превосходящих bэф, период реактора приближается к порядку l / (r - bэф) - десятым долям секунды и менее.

Наконец, при больших отрицательных реактивностях установившийся период спада плотности потока нейтронов приближается к времени жизни наиболее долгоживущих ядер-излучателей запаздывающих нейтронов (около 80 с).

4.6 надкритичность реактора: Надкритичность равна реактивности надкритического реактора.

4.7 подкритичность реактора: Подкритичность равна абсолютной величине реактивности подкритического реактора.

4.8 подкритичность остановленного реактора при проведении ядерно-опасных работ: Минимальная подкритичность остановленного разотравленного реактора в состояниях:

-  с заполненными КМПЦ и КОСУЗ в диапазоне температур теплоносителя КМПЦ от 20 до 280 °С;

-  с заполненным КМПЦ и обезвоженным КОСУЗ - в диапазоне температур теплоносителя КМПЦ от 20 до 130 °С

Примечание – Представленное определение сформулировано для конкретизации условий проверки соблюдения требования п.4.19 НП-082-07 по подкритичности остановленного реактора при проведении ядерно-опасных работ, учтены фактические обстоятельства проведения ремонтных работ с возможным обезвоживанием КОСУЗ

4.9 состояние реактора: Совокупность параметров реактора, однозначно определяющих его нейтронно-физические свойства. Для реактора РБМК-1000 к таким параметрам относятся: загрузка активной зоны, распределения глубины выгорания топлива, температуры топлива, температуры графита, плотности теплоносителя, концентраций ксенона и самария. Величина Kэф для каждого состояния определяется также глубиной погружения стержней СУЗ.

4.10 состояние реактора с максимальным значением эффективного коэффициента размножения (Кэф): Состояние реактора, при котором реактор находится в условиях нормальной эксплуатации с КМПЦ и КОСУЗ, заполненными водой, и которому соответствует минимальная подкритичность среди всех прочих состояний при введении в активную зону всех стержней СУЗ, кроме стержней АЗ.

Примечание - Значительная часть нейтронно-физических характеристик реактора определяется для состояния реактора с максимальным Кэф. Критическое и подкритическое состояния реактора с максимальным Кэф различаются только положением стержней СУЗ.

4.11 состояние реактора с максимальным запасом реактивности: Состояние реактора, которому соответствует максимальная надкритичность среди всех прочих состояний при извлечении из а. з. всех штатных средств воздействия на реактивность.

4.12 остановленный реактор: Подкритический реактор, в активной зоне которого прекращена самоподдерживающаяся цепная реакция деления, и нейтронная мощность составляет не более 0,01% N ном.

4.13 расхоложенный реактор: Расхоложенным реактором считается реактор, находящийся в подкритическом состоянии при атмосферном давлении в БС.

Примечание – Перед проведением измерений НФХ температура теплоносителя в КМПЦ должна быть не более 80ºС.

4.14 разотравленный реактор: Остановленный реактор в состоянии, при котором процесс накопления и последующего распада 135Хе завершен.

Примечание – При расчете подкритичности остановленного реактора и при определении порядка извлечения стержней СУЗ при выводе реактора в критсостояние должен учитываться эффект переотравления 149Sm.

4.15 запас реактивности: Реактивность, которая может реализоваться в реакторе при извлечении из активной зоны всех штатных средств воздействия на реактивность. Для реактора РБМК-1000 штатными средствами воздействия на реактивность являются стержни СУЗ.

Максимальный запас реактивности – это запас реактивности в состоянии реактора, определенном в п. 4.11.

4.16 запас реактивности в состоянии с максимальным значением Kэф: Реактивность, которая может реализоваться в реакторе при извлечении из активной зоны всех штатных средств воздействия на реактивность для состояния реактора с максимальным значением Kэф.

4.17 оперативный запас реактивности: Запас реактивности, выраженный в условных единицах средней эффективности стержня СУЗ.

4.18 номинальный (разрешенный) уровень мощности: Установленный в проекте максимальный стационарный уровень тепловой мощности реактора или максимальный допустимый уровень тепловой мощности при эксплуатации реактора, введенный по специальному решению.

4.19 эффективность органов аварийной защиты: Изменение реактивности (подкритичности) при вводе в активную зону всех стержней АЗ от ВК до НК.

4.20 эффективность органов аварийной защиты без одного наиболее эффективного: Изменение реактивности (подкритичности) при вводе в активную зону всех стержней АЗ, кроме одного наиболее эффективного, от ВК до НК (определяется с допущением гипотетического отказа такого стержня).

4.21 эффективность системы останова реактора, не выполняющей функцию АЗ (для РБМК-1000 с КСКУЗ - система БСМ): Изменение реактивности (подкритичности) при полном вводе в активную зону реактора всех стержней СУЗ, кроме стержней АЗ. Характеризует эффективность системы останова реактора, не выполняющей функцию АЗ, с точки зрения ее достаточности для перевода реактора в подкритическое состояние и поддержания в подкритическом состоянии с учетом возможного высвобождения реактивности при разотравлении и расхолаживании.

4.22 интегральная эффективность стержня СУЗ ("вес"): Изменение реактивности (подкритичности) при вводе в активную зону реактора отдельного стержня СУЗ от ВК до НК. Интегральная эффективность стержня СУЗ используется для экспериментальной оценки формы радиально - азимутального энергораспределения и коэффициента неравномерности энергораспределения по радиусу активной зоны (путём сопоставления значений величин, равных корню квадратному из значений "весов" стержней одного типа).

4.23 дифференциальная эффективность стержня СУЗ: Отношение изменения реактивности (подкритичности) при пошаговом вводе в активную зону реактора отдельного стержня СУЗ к величине шага перемещения этого стержня. Полученная величина приписывается середине перемещаемого участка стержня. Характеризуя эффективность участка стержня СУЗ на различных высотных участках активной зоны в сформировавшемся нейтронном поле, дифференциальная эффективность используется для оценки формы высотного энергораспределения и коэффициента неравномерности энергораспределения по высоте активной зоны. (путём сопоставления значений величин, равных корню квадратному из значений дифференциальной эффективности стержня)

4.24 эффект реактивности: Изменение реактивности при изменении состояния реактора.

4.25 коэффициенты реактивности: Частные прозводные многопараметрической функции реактивности по любому оказывающему на нее влияние физическому параметру (отношение изменения реактивности к вызвавшему его малому по величине изменению отдельного параметра при условии фиксации всех других переменных, от которых зависит реактивность).

4.26 паровой коэффициент реактивности(aj): Частная производная функции реактивности по величине среднего объемного паросодержания (отношение изменения реактивности к вызвавшему его малому по величине изменению среднего объемного паросодержания теплоносителя в пределах активной зоны).

Примечание – Для реакторов РБМК-1000 величину парового коэффициента реактивности принято приводить в пересчете на 100% изменения паросодержания, используя в качестве единицы измерения величину bэф.

4.27 температурный изотермический коэффициент реактивности (at): Частная производная функции реактивности по величине одинакового для всех элементов активной зоны изменения температуры (отношение изменения реактивности к вызвавшему его одинаковому для всех элементов активной зоны изменению температуры).

4.28 коэффициент реактивности по температуре графита (aс): Частная производная функции реактивности по величине средней по объему активной зоны температуры графитовой кладки реактора (отношение изменения реактивности к вызвавшему его среднему по объему активной зоны изменению температуры графитовой кладки реактора).

4.29 коэффициент реактивности по температуре топлива (aТ): Частная производная функции реактивности по величине средней по объему активной зоны температуры ядерного топлива (отношение изменения реактивности к вызвавшему его среднему по объему активной зоны изменению температуры ядерного топлива).

4.30 быстрый мощностной коэффициент реактивности (aw): Частная производная функции реактивности по величине изменения нейтронной мощности (отношение изменения реактивности к вызвавшему его изменению нейтронной мощности, обусловившему изменение температуры топлива и плотности теплоносителя).

Быстрый мощностной коэффициент реактивности учитывает только составляющие реактивности, выделившиеся в реакторе в течение первой минуты после внесённого возмущения, с допущением неизменности вклада графитовой и ксеноновой составляющих.

4.31 эффект обезвоживания КМПЦ: Изменение реактивности реактора при опорожнении всех каналов реактора, входящих в КМПЦ (включая ТК, каналы с ДП и СВ).

4.32 эффект обезвоживания КОСУЗ: Изменение реактивности реактора при опорожнении всех каналов реактора, входящих в КОСУЗ (включая каналы стержней СУЗ, каналы КД и КОО).

4.33 физический уровень мощности: Уровень мощности реактора, при котором разогрев теплоносителя за счет энергии деления ядер отсутствует.

Примечание – При проведении измерений в рамках настоящей Методики физический уровень мощности соответствует состоянию, когда нейтронная мощность реактора не превышает 800 кВт(т) при заполненных водой КМПЦ и КОСУЗ и 400 кВт(т) - при обезвоженном КМПЦ или КОСУЗ.

4.34 минимальный физический уровень мощности (МФУ): Понятие МФУ закрепилось за уровнем мощности, на котором стабилизируют реактор перед сбросом стержней СУЗ при измерении подкритичности, эффектов обезвоживания и др. Этот уровень для обеспечения достаточного динамического диапазона датчиков выбирается максимально возможным, на котором разогрев за счет энергии деления ядер отсутствует.

4.35 энергетический уровень мощности: Любой уровень мощности реактора с выработкой электроэнергии турбогенератором.

4.36 минимальный контролируемый уровень мощности (МКУ): Минимальный уровень мощности реактора, обеспечивающий стабильную работу автоматического регулятора (в диапазоне от 0,5% до 5% Nном).

4.37 нейтронная мощность: Сигнал (суммарный сигнал) безынерционных датчиков плотности потока нейтронов, масштабированный в единицах мощности реактора.

5 Общие положения

5.1 Настоящая Методика определяет методы измерения и расчетного контроля основных нейтронно-физических характеристик реакторов РБМК-1000 и распространяется на действующие энергоблоки АЭС с реакторами РБМК-1000 Российской Федерации.

5.2 Методика содержит определения основных используемых терминов, общие требования к используемым математическим моделям, программным и техническим средствам, описание методов проведения и обработки результатов измерений на реакторах РБМК-1000 с учетом требований по безопасности выполнения работ.

5.3 Нейтронно-физические характеристики реактора подлежат периодическому контролю для подтверждения соответствия их значений величинам (диапазону изменения), установленным в проекте и паспорте РУ, а также требованиям НД по безопасности.

5.4 Настоящая Методика устанавливает требования по периодичности и объему контроля нейтронно-физических характеристик реактора.

5.5 Измерения нейтронно-физических характеристик реактора обеспечивают экспериментальное подтверждение и уточнение расчетных оценок этих характеристик.

5.6 Результаты измерений нейтронно-физических характеристик используются для валидации и верификации расчетных моделей и кодов.

В связи с этим проведение любых измерений должно обязательно сопровождаться подготовкой исходных данных о состоянии РУ в объеме, достаточном для проведения расчетов НФХ, а так же данных по регистрации измеряемых параметров в ходе измерений. После проведения измерений данные в электронном виде передаются в архив ВНИИАЭС, а протоколы измерений рассылаются специалистам ЭО, ВНИИАЭС, РНЦ КИ и НИКИЭТ.

5.7 Способы проведения и обработки результатов измерений НФХ приведены в приложениях к настоящей Методике. Порядок подготовки и проведения измерений НФХ устанавливается в рабочих программах, разработанных на основании Методики.

5.8 В Методике сформулированы основные требования к расчетным моделям, порядку и периодичности проведения расчетов НФХ. Расчеты нейтронно-физических характеристик должны осуществляться в соответствии с требованиями настоящей Методики.

5.9 Решение о корректировке Методики принимает ЭО.

6 Перечень контролируемых нейтронно-физических характеристик реактора РБМК-1000

6.1 Перечень контролируемых НФХ реактора РБМК-1000 определяется необходимостью обеспечения ядерной безопасности и подтверждения соответствия этих характеристик проекту и действующим НД.

6.2 Перечень, регламентируемый настоящей Методикой, установлен в соответствии с нормативными документами: НП-082-07, СТО 1.1.1.01.0678, РД-04-01, РД ЭО - 0136.

6.3 Перечень контролируемых нейтронно-физических характеристик реактора РБМК-1000 приведен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Перечень контролируемых нейтронно-физических характеристик реактора РБМК-1000.

Наименование параметра	Единицы	Способ определения	Примечание
1 Состояние с максимальным значением Кэф	-	расчет	Определяется по максимуму Кэф при всех введенных в а. з. стержнях СУЗ, кроме стержней АЗ, для расхоложенного и разогретого состояний разотравленного реактора.
2 Запас реактивности в состоянии реактора с максимальным значением Кэф	bэф	расчет	Определяется при заполненных КМПЦ и КОСУЗ
2.1 - на энергетическом уровне мощности	bэф	расчет
2.2 - в состоянии реактора с максимальным значением Кэф	bэф	расчет
3 Подкритичность реактора при всех, кроме АЗ, погруженных стержнях СУЗ в состоянии:			Эффективность системы останова, не выполняющей функции АЗ
3.1- с максимальным значением Кэф	bэф	расч./изм.	Для состояния с максимальным значением Кэф из п. п. 3.2 и 3.5
3.2 - холодном, разотравленном, с заполненными КМПЦ и КОСУЗ	bэф	расч./изм.
3.3 - холодном, разотравленном, с заполненным КМПЦ, обезвоженным КОСУЗ	bэф	расч./изм.
3.4 - холодном, разотравленном, с обезвоженным КМПЦ, заполненным КОСУЗ	bэф	расч./ изм.	Измерения выполняются по специальной программе
3.5 - разогретом, разотравленном, с заполненными КМПЦ и КОСУЗ	bэф	расч./изм.
3.6 - при останове с энергетического уровня мощности	bэф	расч./изм.	Nт >700МВт(т)
4 Эффективность органов АЗ в состоянии:
4.1 - на энергетическом уровне мощности	bэф	расч./изм.	Nт >700 МВт (т)
4.2 - подкритическом с максимальным значением Кэф	bэф	расч./изм.	Для состояния с максимальным значением Кэф из п. п. 4.3 и 4.7
4.3 - холодном, разотравленном, подкритическом с заполненными КМПЦ и КОСУЗ	bэф	расч./изм.	В том числе «вдогонку» при измерении подкритичности
4.4 - холодном, разотравленном, подкритическом с заполненным КМПЦ и обезвоженным КОСУЗ.	bэф	расч./изм.	В том числе «вдогонку» при измерении подкритичности
4.5 - холодном, разотравленном, подкритическом с обезвоженным КМПЦ и заполненным КОСУЗ.	bэф	расч./изм.	В том числе «вдогонку» при измерении подкритичности
Продолжение таблицы 6.1
Наименование параметра	Единицы	Способ определения	Примечание
4.6 - холодном, разотравленном, критическом с заполненными КМПЦ и КОСУЗ,	bэф	расч./изм
4.7 - разогретом, разотравленном, подкритическом с заполненными КМПЦ и КОСУЗ.	bэф	расч./изм.	В том числе «вдогонку» при измерении подкритичности
5 Эффективность органов аварийной защиты без одного наиболее эффективного органа:
5.1- в подкритическом состоянии с максимальным значением Кэф	bэф	расчет	Для разотравленного состояния (холодного или разогретого)
5.2 - на номинальном (разрешенном) уровне мощности	bэф	расчет
6 Быстрый мощностной коэффициент реактивности на номинальном (разрешенном) уровне мощности	bэф/МВт	расч./изм.	Измеряется при Nт от 700 МВт(т) до 100% Nном (приложение Р)
7 Паровой коэффициент реактивности на номинальном (разрешенном) уровне мощности	bэф	расч./изм.	Измеряется при Nт от 40 до 100 % Nном,
8 Коэффициент реактивности по температуре топлива	bэф/°С	расчет
9 Коэффициент реактивности по температуре графита	bэф/°С	расч./изм.	Измеряется при Nт от 45 до 70% Nном
10 Температурный коэффициент реактивности (изотермический)
10.1 - для подкритического разотравленного реактора с заполненными КМПЦ и КОСУЗ	bэф/°С	расч./ изм.	по результатам измерений по п. п. 3.2 и 3.5
10.2 - для критического разотравленного реактора с заполненными КМПЦ и КОСУЗ	bэф/°С	расч./ изм.
11 Эффект обезвоживания КМПЦ:
11.1 - на номинальном (разрешенном) уровне мощности	bэф	расчет
11.2 - в подкритическом состоянии с максимальным значением Кэф	bэф	расчет	Для разотравленного состояния с максимальным Кэф (холодного или разогретого)
11.3 - в критическом состоянии с максимальным значением Кэф	bэф	расчет	Для разотравленного состояния с максимальным Кэф (холодного или разогретого)
11.4 - в холодном, разотравленном, подкритическом состоянии	bэф	расч./изм.	Измерения выполняются по специальной программе
11.5 - в холодном, разотравленном критическом состоянии	bэф	расч./изм.	Измерения выполняются по специальной программе
Окончание таблицы 6.1
Наименование параметра	Единицы	Способ определения	Примечание
12 Эффект обезвоживания КОСУЗ:
12.1 - на номинальном (разрешенном) уровне мощности	bэф	расчет
12.2 - в подкритическом состоянии с максимальным значением Кэф	bэф	расчет	Для разотравленного состояния с максимальным Кэф (холодного или разогретого)
12.3 - в критическом состоянии с максимальным значением Кэф	bэф	расчет	Для разотравленного состояния с максимальным Кэф (холодного или разогретого)
12.4 - в холодном, разотравленном, подкритическом состоянии	bэф	расч./изм.	Измерения после останова более2 суток
12.5- в холодном, разотравленном, критическом состоянии	bэф	расч./ изм.	Измерения после останова более 2 суток
13 Коэффициент неравномерности энергораспределения по радиусу/высоте а. з.
13.1 - для номинального (разрешенного) уровня мощности	отн. ед.	расч.*/ расч.**	Рассчитывается по показаниям ВРД
13.2 - для холодного разотравленного состояния	отн. ед.	расч.*/ расч.**	Рассчитывается с учетом показаний датчиков СКП
14 Значение bэф
14.1- для «горячего состояния» 14.2 –для «холодного состояния»	отн. ед. отн. ед.	расчет
15 Интегральная и дифференциальная эффективность стержней СУЗ, интегральная эффективность групп стержней СУЗ в различных состояниях	bэф	расч./ изм.	Не менее трёх стержней каждого типа, кроме стержней УСП
* - «чистый» расчет, ** - расчет с привлечением показаний датчиков

7 Контроль нейтронно-физических характеристик реактора

7.1 Требования по объему и периодичности измерений нейтронно-физических характеристик

7.1.1 При работе реактора на энергетическом уровне мощности периодически измеряются: