Николай Карпан - Чернобыль. Месть мирного атома

8. Система управления и защиты (СУЗ) - технологическая система АЭС, представляющая собой совокупность устройств, предназначенных для:

- контроля мощности (интенсивности цепной реакции);

- управления цепной реакцией;

- аварийного гашения цепной реакции (п. 2.3).

9. Аварийная защита (АЗ) - устройство СУЗ, предназначенное для быстрого автоматического и ручного дистанционного гашения цепной реакции (п. 2.5).

10. Локальная критмасса - количество ядерного топлива в части активной зоны, в пределах которой может возникнуть неуправляемая самоподдерживающаяся цепная реакция (п. 2.10).

11. Ядерноопасный режим - отклонения от пределов и условий безопасной эксплуатации реакторной установки АЭС, не приведшие к ядерной аварии (п. 2.14).

12. Максимальный запас реактивности - реактивность, реализуемая в реакторе при удалении всех исполнительных органов СУЗ, включая растворы жидких поглотителей, для момента кампании и состояния реактора с максимальным значением эффективного коэффициента размножения Кэф (п. 2.15).

В ядерной физике реактивность понимается как степень отклонения реактора от критического состояния.

Запас реактивности - это максимально возможная реактивность, которая выделяется при извлечении из реактора всех поглотителей нейтронов. Оперативный запас реактивности - это максимально возможная реактивность, которая выделяется при извлечении из реактора всех стержней управления.

Теоретические и расчетные обоснования ядерной безопасности реактора РБМК

1. Основными параметрами, которые были положены в основу проекта реактора РБМК, являлись:

- размеры активной зоны;

- выбор параметров решетки (шаг 25 см), вида и обогащения топлива (1Юг, обогащение 1,8%);

- выбор направления потока теплоносителя (воды) в активной зоне;

- размер полиячейки, близкий к величине локальной критической массы.

Размер полиячейки был выбран 4x4 канала (всего 16 каналов). Из них 14 каналов предназначались для топлива, а 2 канала - для системы управления и защиты (СУЗ). Из этой пары один канал СУЗ был предназначен для стержня регулирования, второй - для стержня АЗ или датчика контроля энерговыделения по высоте активной зоны. Периферийная полиячейка также состояла из 16 каналов, из них 15 были с топливом и 1 канал для СУЗ.

Общее число полиячеек в реакторе РБМК - 118.

2. Расположение, количество и состав стержней СУЗ также были заданы в «Технических условиях на проектирование РБМК» и «Дополнениях к ТУ на проектирование РБМК».

3. Максимальный запас реактивности и необходимое для ядерной безопасности количество стержней СУЗ (в том числе и стержней аварийной защиты) были определены в «Расчетно-пояснительной записке к эскизному проекту реактора РБМК» [21]. Их проектные значения приведены в таблице 3.

Общее количество стержней АЗ в проекте выбиралось из условия компенсации ими всего лишь трех составляющих реактивности -Доплер-эффекта, парового эффекта и еще 1-го процента реактивности, который должны компенсировать стержни по требованиям ядерной безопасности.

В «Расчетно-пояснительной записке к техническому проекту РБМК» утверждается, что при использовании топлива с обогащением 1,8 % в

режиме перегрузок во время ППР партиями по 1/14 всех ТК (ДКперегрузки = 2,55 %), общее число стержней СУЗ должно быть не менее 150 [22]. А минимальное число стержней СУЗ для режима непрерывных перегрузок, определенное из условия компенсации максимально возможной реактивности, составляет всего 75-80. Эти результаты были получены институтом Научного руководителя для состояния реактора с таким суммарным запасом реактивности, в котором учитывались, почему-то, только оперативный запас разотравленного холодного реактора до перегрузки (равный 0,52 %) и эффект массовой перегрузки 1/14 всех технологических каналов (ТК), равный 2,53 %. Максимальный запас реактивности для этой конкретной ситуации составил +3,1 %.

Почему при определении необходимого количества стержней СУЗ реактора РБМК из расчета, выполненного в Институте атомной энергии им. Курчатова, выпали другие эффекты реактивности?

Ответа нет до сего дня, хотя речь идет об очень значимых эффектах, которые проявляются на практике постоянно. К ним относятся такие процессы, которые увеличивают реактивность реактора и делают его менее безопасным:

- разотравление реактора от ксенона и самария (Хе и 8т);

- разогрев активной зоны до рабочих температур;

- паровой эффект;

- слив воды из контура охлаждения СУЗ (опорожнение КОСУЗ);

- перевод охлаждения графитовой кладки реактора с гелия на азот и т.д.

Не лучше обоснована ядерная безопасность и в документах Главного конструктора. В томе «РБМ-К4. Пояснительная записка» [23] им была представлена таблица с расчетными значениями эффектов реактивности РБМК (см. ниже таблицу 4).

Проектный состав и расчетная эффективность стержней СУЗ в «Пояснительной записке...» были даны по следующим группам:

89 стержней РР - 5,33%

57 стержней АЗ - 3,43%

12 стержней АР - 0,64%

21 стержень УСП - 0,82%

Всего в проекте было предусмотрено наличие 179 стержней СУЗ, имеющих суммарную эффективность равную 10,22% .

Определим достаточность поглощающей способности этого числа стержней СУЗ для надежного заглушения реакции деления в реакторе, для чего из таблицы 4 выберем такое состояние активной зоны, которое соответствует работе реактора перед выходом на мощность после ППР (горячее, разотравленное состояние реактора - пункты 1 и 7 таблицы 2.2). Суммарная реактивность, которая будет выделена при этом, составит