Три характерных для ВВР типа кривых ТЭР

Аналитическая зависимость величины температурного эффекта реактивности реактора от средней температуры теплоносителя r_t(t_т) является очень сложной функцией. Поэтому использование аналитического выражения r_t(t_т) (допуская, что его можно получить в более или менее годном для использования виде) для оператора реакторной установки было бы неудобным: чем сложнее формула, которая его описывает, тем более громоздкие расчёты приходилось бы вести для решения принципиально очень простой задачи о температурном изменении реактивности реактора.

Но оператору подобного рода задачи решать всё же надо, и надо решать их быстро и, желательно, без громоздких вычислений. Поэтому для практического использования эту зависимость выражают не в аналитической, а в графической форме. Пусть график функции не даёт идеальной точности, но он более нагляден и с практически необходимой точностью нужные задачи позволяет решать буквально в считанные секунды.

График функции r_t(t_т) обычно коротко называют кривой температурного эффекта реактора. Хорошо и в удобном масштабе вычерченная (по результатам последних физических измерений) кривая ТЭР позволяет быстро снять величины ТЭР при нужных температурах и сосчитать температурное изменение реактивности реактора при конкретном изменении средней температуры теплоносителя от t_т1 до t_т2:

(10.1.2)

независимо от того, идёт ли речь о разогреве реактора (t_т2 > t_т1) или о его расхолаживании (t_т2 < t_т1). Следуя формуле (10.1.2), мы никогда не ошибёмся в знаке температурного изменения реактивности реактора: положительная величина Dr_t означает, что при изменении средней температуры теплоносителя Dt_т = t_т2 – t_т1 имеет место высвобождение положительной реактивности, а при Dr_t < 0 – наоборот – потеря реактивности за счёт изменения средней температуры теплоносителя в активной зоне.

Энергетическим реакторам свойственны кривые ТЭР трёх качественных типов (или форм), показанных на рис.10.1.

r_t(t_т)

I

r_t2

Dr_t

r_t1

II

t_т^ном

0 t_т, ^оС

20^o t_т1 t_т2

III

Зона рабочих

средних

температур

Зона разогрева

Рис.10.1. Три типа кривых ТЭР, свойственных реальным энергетическим реакторам.

Кривая ТЭР первого типа отличается восходящим до максимума характером с последующим снижением величины ТЭР, но вся она лежит в положительном квадранте величин ТЭР.

Кривая второго типа также имеет немонотонный характер изменения ТЭР; максимум её лежит в области меньших температур; но на убывающем участке она падает до нуля, а затем переходит в отрицательную область изменения величин ТЭР.

Кривая третьего типа имеет монотонный, чисто убывающий характер и целиком располагается в отрицательном квадранте величин ТЭР.

Величины температурного эффекта, как следует из рис.10.1, могут быть положительными, отрицательными и даже принимать нулевые значения при некоторых (отличных от 20^оС) средних температурах теплоносителя.

Любой энергетический реактор предназначен для работы на мощности при определённой расчётной средней температуре теплоносителя, при которой вся вырабатываемая в стационарном режиме тепловая мощность реактора сбалансирована величинами мощности, отводимой теплоносителем, и рассеиваемой в окружающую реактор среду. Эту температуру называют номинальной средней температурой теплоносителя. Небольшой (как правило, не более ± 5^оС около номинальной температуры) интервал, в пределах которого изменяются величины средних температур теплоносителя в нестационарных (переходных) режимах работы реактора, называют зоной рабочих средних температур (рис.10.1).

Температурный интервал от 20^оС до наименьшего из значений рабочих средних температур кратко называют зоной разогрева.

Таким образом, для того, чтобы после пуска реактора на минимально контролируемый уровень мощности (МКУМ) окончательно привести его в рабочее состояние (или, как говорят, – ввести его в энергетический режим), его разогревают с ограниченной скоростью путём медленного подъёма его мощности до тех пор, пока средняя температура теплоносителя не достигнет своего рабочего значения. При дальнейшей работе в стационарных режимах величина средней температуры теплоносителя поддерживается постоянной в силу естественных теплообменных и рассеивающих свойств активной зоны реактора, а в переходных режимах – ещё и корректируется средствами автоматики регулирования реактора. Однако, точно выдержать неизменной величину средней температуры в переходных режимах (режимах изменения уровня мощности реактора) не удаётся; именно в таких режимах величина средней температуры теплоносителя отклоняется от своего номинального значения в пределах нескольких градусов. Разница наибольшего и наименьшего значений температур при этом и ограничивает упомянутую выше зону рабочих средних температур.

Величину температурного эффекта реактивности при номинальной средней температуре теплоносителя называют полным ТЭР реактора.

Величина полного температурного эффекта у энергетических реакторов может быть как положительной (кривая I типа), так и отрицательной (кривые II и III типов). Абсолютные величины полных ТЭР могут достигать 2¸3%, а это (как предстоит убедиться далее) – очень большие изменения реактивности, проявление которых может создать ядерно-опасные ситуации.