Борное регулирование

Расчет концентрации борной кислоты

При работе ЯР на мощности концентрация борной кислоты в воде первого контура ограничена сверху. Дело в том, что с ростом температуры падет плотность воды и происходит вытеснение борной кислоты, т.е. ТКР по бору положителен

Как следует из формулы 4-х сомножителей, коэффициент α_B определяется коэффициентом использования ТН, для гомогенного ЯР

(9.3.1)

Отсюда

(9.3.2)

(9.3.3)

где a – коэффициент объемного расширения.

Интегральная и дифференциальная эффективность борной кислоты

Интегральной эффективностью борной кислоты при заданной её концентрации в 1-ом контуре С называется величина реактивности r_с(С), теряемой ЯР при повышении концентрации борной кислоты в его теплоносителе от нуля до этой концентрации С (или величина высвобождаемой реактивности при уменьшении концентрации борной кислоты от заданного значения в теплоносителе 1-го контура до нуля).

Дифференциальная эффективность борной кислоты a_с(С) – это изменение реактивности ЯР при увеличении текущей концентрации С борной кислоты на 1 г/кг.

Во время стоянки, когда ЯР заглушен, ограничений на концентрацию борной кислоты нет, в ВВЭР-1000 стояночная концентрация, обеспечивающая 2% подкритичности по реактивности 16г/кг теплоносителя. Изменение концентрации борной кислоты производится за счет подпитки 1-го контура р-ром борной кислоты:

где q – массовый расход водообмена; m – масса теплоносителя 1-го контура; C_n – концентрация борной кислоты в подпитке.

Перенося (q/m)*C в левую сторону уравнения и умножая на интегрирующий множитель e^(q/m)*t, получим

(9.3.4)

Из полученного решения определяются важные для практики характеристики. К ним относятся:

1) время достижения заданной концентрации C_m

(9.3.5)

2) массовый объем водообмена (qt) для получения требуемой концентрации C_m

(9.3.6)

3) скорость изменения концентрации борной кислоты

(9.3.7)

4) скорость изменения реактивности

(9.3.8)

Перевод ЯР в подкритическое состояние производится увеличением концентрации борной кислоты до 40 г/кг после снижения мощности до МКУ. При останове реактора или при перегрузке концентрация держится на уровне 16 г/кг (ВВЭР-1000), гарантирующем нормальное подкритическое состояние с учетом возможных ошибок при работе с топливом.

Различают три возможных состояния ЯР в течение останова

1) холодный ЯР (T < 260 ̊С). Стояночная концентрация бора

где C_m – концентрация перед снижением мощности; ΔC – увеличение концентрации для компенсации высвобождающихся эффектов и создания 2 %-й подкритичности:

и

– коэффициенты реактивности при Т = 20°С и T_ном;

2) горячий ЯР (T>260°С, t_{останова}<24 ч)

Эффект отравления Xe не учитывается;

3) горячий ЯР (T>260°С, t_{останова}>24 ч)

Вывод ЯР на МКУ при включении выполняется системой борного регулирования путем снижения концентрации борной кислоты до критического значения за счет разбавления теплоносителя 1-го контура «чистым» конденсатом:

Важным параметром являются скорость изменения реактивности

и массовый объем водообмена

При росте Т от 20 °С до T_ном эффективность механических СУЗ ВВЭР возрастает на 25¸40%. Как уже отмечалось, изменение эффективности борной кислоты связано с изменением температуры и определяется зависимостью ∑_a =σ_an_B. При росте температуры

так же как и для воды. При изменении температуры от 20°С до T_ном эффективность борной кислоты уменьшается примерно на 20%.