СИСТЕМА ВНУТРИРЕАКТОРНОГО КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРОВ ВВЭР
IN-CORE CONTROL AND PROTECTION SYSTEM OF REACTOR CORE OF WATER-TO-WATER POWER REACTOR

Изобретение относится к системам контроля и управления и может быть использовано для контроля и защиты активной зоны реакторов типа ВВЭР.
Известна система контроля активной зоны ядерного реактора (патент Великобритании №1276993, класс G21C 17/10, 1972 г.), предназначенная для контроля нейтронного потока и температуры внутри активной зоны и содержащая в своем составе подвижную сборку детекторов, электрические сигналы от которых поступают в измерительную систему, расположенную вне реактора. Сборка детекторов включает в свой состав термоэлектрический преобразователь (ТЭП), фоновый детектор и группу из нескольких детекторов типа датчиков прямой зарядки (ДПЗ).
Однако в указанном решении эксплуатационная безопасность обеспечена в недостаточной мере.
Наиболее близким к описываемому является измерительный канал системы внутриреакторного контроля (патент РФ №2092916, класс G21C 17/02, G21C 17/032, G21C 17/08), в котором внутриреакторные датчики нейтронного потока и температуры объединены в сборки, при этом количество детекторов прямой зарядки в каждой сборке, размещенных по высоте активной зоны, не менее пяти. Сигналы внутриреакторных детекторов поступают во внереакторную информационно-измерительную систему, которая вычисляет скорость движения теплоносителя корреляционным методом и контролирует появление локального кипения теплоносителя с помощью статического анализа.
Современные требования по безопасности эксплуатации реакторов типа ВВЭР вызывают необходимость реализации системы контроля активной зоны, обеспечивающей дополнительно функцию защиты активной зоны.
Однако в указанном решении эксплуатационная безопасность обеспечена в недостаточной мере.
Техническая задача предлагаемого решения состоит в повышении безопасности эксплуатации реакторов типа ВВЭР.
При достижении поставленной технической задачи реализуются новые технические результаты, заключающиеся в обеспечении защиты активной зоны в соответствии с требованиями нормативных документов. Указанные технические результаты достигаются тем, что:
система внутриреакторного контроля и защиты активной зоны реакторов ВВЭР включает детекторы прямой зарядки (ДПЗ) и термоэлектрические преобразователи (ТЭП), объединенные в сборки внутриреакторных детекторов (СВРД), информационно-измерительных средств (ИИС), причем
СВРД размещены в активной зоне таким образом, что около каждой топливной кассеты в области, не превышающей трех поперечных размеров ТВС, находится от трех до шести СВРД, причем информационно-измерительные средства имеют погрешность измерения сигналов детекторов СВРД, не превышающую 0,05%, информационно-измерительные средства выполнены с возможностью корректировки получаемых сигналов ДПЗ,
количество стоек информационно-измерительных средств соответствует количеству каналов системы защиты реактора.
Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в определении комплексной взаимосвязи размещения СВРД в активной зоне, необходимой погрешности измерения сигналов ДПЗ и их корректировки, а также количества каналов информационно-измерительной системы.
Расчетным путем установлено, что возмущение нейтронного потока распространяется от места этого возмущения по активной зоне следующим образом: при возмущении, принимаемом за 1, в соседней ТВС будет 0,3, во второй ТВС будет 0,1, в третьей ТВС будет 0,06.
Для контроля внутриреакторного нейтронного потока на реакторах типа ВВЭР применяются ДПЗ с чувствительным элементом из родия. При захвате нейтрона родием образуется радионуклид , который в результате β-распада в период 44 с переходит в стабильный . Этот активационный компонент составляет основную часть выходного сигнала ДПЗ (более 90%). Кроме того, часть выходного сигнала ДПЗ (не более 7-8%) обусловлена электронами, образующимися на чувствительном элементе под воздействием γ-излучения в результате фотоэффекта и комптон-эффекта. Данный компонент сигнала ДПЗ является практически безынерционным. Суммарный выходной сигнал ДПЗ пропорционален плотности нейтронного потока в месте его расположения.
По конструкторским соображениям количество СВРД должно быть минимизировано, таким образом СВРД размещаются не в каждой ТВС. Однако для обеспечения защиты в каждой ТВС возмущение нейтронного потока должно фиксироваться с помощью ближайших СВРД.
В соответствии с отечественными нормативными документами структура защиты должна представлять собой два независимых комплекта, в каждом по три канала, то есть всего шесть независимых каналов. В зарубежной практике применяется не меньше трех независимых каналов. Таким образом, в окружении каждой ТВС должно быть минимум 3 максимум 6 независимых СВРД и, соответственно, такое же количество стоек информационно-измерительной системы, принимающих сигналы СВРД для обеспечения нормативных требований по защите.
В обоснованиях безопасности реакторов ВВЭР принимается минимальная (не более 3 с) задержка в формировании защиты активной зоны. Для выполнения этого требования сигнал ДПЗ должен корректироваться в информационно-измерительной системе по его практически безынерционной компоненте.
Исходя из формы распределения возмущения, обеспечения выполнения требований по канальности и быстродействию СВРД, погрешность информационно-измерительной системы не должна превышать 0,05%.