Дослідження спектральних образів нейтронного шуму реакторів типу ВВЕР у нерегламентних теплогідравлічних режимах активних зон

І. Г. Шараєвський, Т. С. Власенко, Л. Б. Зімін,
А. В. Носовський, Н. М. Фіалко, Г. І. Шараєвський

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України,
вул. Лисогірська, 12, Київ, 03028, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.22.1.2

Анотація

Узагальнено відомості про особливості проявів потенційно небезпечних теплогідравлічних аномалій, що непрогнозовано виникають у процесі експлуатації активних зон реакторів типу ВВЕР. Значну увагу приділено загрозі неконтрольованого виникнення в тепловидільних збірках латентних передаварійних та аварійних експлуатаційних станів під час генерації парової фази на поверхні тепловидільного елемента, включаючи кризу тепловіддачі при подальшому кипінні теплоносія. Відзначено, що в цих умовах тепловіддача, яка має відбуватися виключно в конвективному режимі, характеризується також неконтрольованим виникненням процесу кипіння, від активації перших центрів пароутворення до формування розвиненої пузиркової структури теплоносія. Розглянуто обмежені можливості сучасних технічних засобів моніторингу технічного стану ВВЕР, які не забезпечують виявлення зазначених аномалій та передаварійних режимів тепловіддачі. З огляду на дані про флуктуації потоку нейтронів показано, що шумові складові на виході штатних електронно- емісійних вимірювачів нейтронного потоку несуть важливу діагностичну інформацію, яка наразі втрачається, щодо теплогідравлічних процесів в об’ємі активної зони. З урахуванням цього зроблено висновок про необхідність невідкладної розробки методології оперативної ідентифікації випадкових спектральних реалізацій нейтронного шуму, що реєструється на виходах нейтронних детекторів існуючих систем внутрішньореакторного контролю. Визначено характер необхідних надійних даних про спектральну структуру основних типів діагностичних образів (сигнатур або патернів) нейтронного шуму відповідно до основних типів теплогідравлічних аномалій. Наведено аналіз даних відомих, а також виконаних за участі авторів реакторних експериментів, на основі якого доведено, що спектральна структура авто- та когерентної густини сигналів на виході штатних детекторів нейтронного потоку містить вичерпну діагностичну інформацію стосовно типу та місця локалізації парорідинних структур в активній зоні реактора ВВЕР. З огляду на це проаналізовано інформаційні характеристики окремих спектральних діапазонів нейтронного шуму і зроблено висновки щодо безпосередньої відповідності їх до характерних теплогідравлічних процесів як об’єктів діагностики.

Ключові слова: реактори ВВЕР, активна зона, нейтронний шум, спектральні характеристики сигналів, теплогідравлічні аномалії, діагностика

Список використаної літератури

1. Самойлов О. Б. Безопасность ядерных энергетических установок / О. Б. Самойлов, Г. Б. Усынин, А. М. Бахметьев. — Москва : Энергоатомиздат, 1989. — 279 с.

2. Теплофизика безопасности атомных электростанций: монография / А.  А.  Ключников, И.  Г.  Шараевский, Н.  М.  Фиалко [и др.]. — Чернобыль : ИПБ АЭС НАН Украины, 2010. — 484 с.

3. Теплофизика повреждений реакторных установок: монография / А. А. Ключников, И. Г. Шараевский, Н. М. Фиалко [и др.]. — Чернобыль : ИПБ АЭС НАН Украины, 2013. — 528 с.

4. Шараєвський І. Г. Розпізнавання передаварійних теплогідравлічних процесів у водоохолоджуваних ядерних енергетичних реакторах: автореф. дис. … д-ра техн. наук / І. Г. Шараєвський. — Київ : ІПБ АЕС НАН України, 2010. — 48 с.

5. Світові тенденції розвитку конструкцій водоохолоджуваних реакторів із надкритичним тиском / І. Г. Шараєвський, Н. М. Фіалко, Л. Б. Зімін [та ін.]. // Ядерна енергетика та довкілля. — 2020. — № 2 (17). — С. 3–15.

6. Головні напрями російських розробок перспективних конструкцій водоохолоджуваних реакторів із надкритичним тиском / І. Г. Шараєвський, Н. М. Фіалко, А. В. Носовський [та ін.]. // Ядерна енергетика та довкілля. — 2020. — № 3 (18). — С. 34–41.

7. Abdelmessih A. H. An experimental investigation on incipient boiling oscillation of Freon-11 in forced convection / A. H. Abdelmessih, S. T. Yin // Proceedings of the Two- Phase Flow and Heat Transfer Symposium — Workshop (Fort Landerdale, Fl.) — 1976. — P. 203–204.

8. Рассохин Н. Г. Особенности воздействия теплоносителя с высокой температурой на теплопередающую поверхность из алюминиевых сплавов при различных видах теплообмена / Н. Г. Рассохин, Г. Н. Градусов, М. Г. Гумилева // Тр. МЭИ. — 1975. — Вып. 257. — С. 81–87.

9. Кашинский В. И. Влияние отложения продуктов коррозии на температурный режим труб при развитом кипении / В. И. Кашинский, Е. И. Невструева, И. М. Романовский // Кризисы теплообмена и околокритическая область. — Ленинград : Наука, 1977. — С. 189–196.

10. Проблеми аварійної динаміки теплогідравлічних процесів у перспективних реакторах із надкритичними параметрами легководного теплоносія / А. В. Носовський, І. Г. Шараєвський, Н. М. Фіалко [та ін.] // Ядерна енергетика та довкілля. — 2021. — № 2 (21). — С. 3–16.

11. Kozma R. Identification of flow patterns by neutron noi. Analysis during actual coolant boiling in thin rectangular channels / R. Kozma, N. van Dam, I. E. Hoogenboom // Nucl. Technology. — 1992 — Vol. 100 — P. 97–109.

12. Биргер И. А. Техническая диагностика / И. А. Биргер. —Москва : Машиностроение, 1978. — 239 с.

13. Распознавание образов. Состояние и перспективы / К. Верхаген, Р. Джейк, Ф. Грун [и др.]; пер. с англ. под ред. И. Б. Гуревича — Москва : Радио и связь, 1985. — 103 с.

14. Комплексная система оперативной технической диагностики энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000/ НПО «Хартрон», КБ «Хартрон- АРКОС». Технический проект. — Харьков, 1996. — 269 с.

15. Система контроля, управления и диагностики (СКУД) реакторной установки с реактором типа В-320. Техническая спецификация. — Москва : РЦН «Курчатовский институт». Институт ядерных реакторов, 1995. — 95 с.

16. Отчет по результатам первых месяцев эксплуатации системы реакторной шумовой диагностики (СШРД) «KARD». — Калининская АЭС, г. Удомля, 1992. — 37 с.

17. Шултц И. Новые развития в области технической диагностики для АЭС с ВВЭР на основе современных ЭВМ типа РС / И. Шултц. — Siemens AG, Bereich Energiezengung (KWU/S42), 1997. — 26 c.

18. Rauschdiagnostische Untersuchungen zum Kuhlmittelsieden in Druckwasserreaktoren / G. Blumentritt, P. Liewers, U. Rindelhardt, M. Werner // Kernergie. — 1990. — No. 1. —P. 260–274.

19. Prokop K. Zkuscnosti z vyvoje, projktovani a puuziti diagnostickehe systemu v obdobi spousteni a v provozu JE / K. Prokop, M. Novak // Energetica. — 1981. — Vol. 31, Nо. 10. — Р. 429–434.

20. Теплофизика ресурса ядерных энергоустановок: монография / А. В. Носовский, И. Г. Шараевский, Н. М. Фиалко [и др.]. — Чернобыль : ИПБ АЭС НАН Украины, 2017. — 624 с.

Повна стаття(PDF)


Опубліковано
2022-06-30

Якщо стаття прийнята до друку в журналі «Ядерна енергетика та довкілля», автор має підписати угоду про передачу авторських прав. Угода надсилається на поштову (оригінал) або електронну адресу (сканована копія) Редакції журналу.

Всі матеріали поширюються на умовах ліцензії  Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert