Особенности практической реализации обеспечения безопасности реакторов ВВЭР

РЕЦЕНЗИЯ

Рассмотрена статья «Особенности практической реализации обеспечения безопасности реакторов ВВЭР».

Статья посвящена проблеме учёта выгорания изотопа ¹⁰В в растворе борной кислоты теплоносителя первого контура и его влиянию на выполнение функции безопасности по поддержанию подкритичности реактора ВВЭР. В проектной и эксплуатационной документации пределы безопасной эксплуатации (ПБЭ) по жидкому поглотителю устанавливаются в единицах концентрации борной кислоты при постулированной постоянной атомной доле ¹⁰В 19,8 %. Авторы показывают, что это допущение нарушается по двум причинам: вследствие выгорания ¹⁰В в ходе кампании и из-за разброса изотопного состава поставляемых партий борной кислоты (19,6–20,8 %). Для энергоблоков новых поколений с повышенной мощностью, удлинёнными кампаниями и более полным рециклом борного раствора значимость эффекта возрастает, что определяет актуальность работы.

Выявленная проблема непосредственно затрагивает ядерную безопасность. Штатные средства контроля (лабораторный химический анализ и нейтронные анализаторы НАР-12М) используют фиксированный коэффициент пересчёта концентрации ¹⁰В в концентрацию борной кислоты, а оценка неопределённости ПБЭ по концентрации жидкого поглотителя в проектах не приводится. В результате к концу кампании нормируемая и контролируемая величина перестают однозначно характеризовать эффективность поглотителя. Авторы получили количественную оценку этого расхождения для стояночного режима ВВЭР-1200: при снижении доли ¹⁰В до 18,65 % подкритичность 0,02 обеспечивается концентрацией борной кислоты около 17,9 г/дм³ вместо нормируемых 17 г/дм³, разница составляет около
1,1 % по реактивности. Эта величина сопоставима с нормируемым запасом подкритичности.

Аннотация структурирована и полно отражает постановку задачи, методику, результаты и предложения авторов.

Оценка выгорания ¹⁰В выполнена по расчётным критическим концентрациям борной кислоты (БИПР-7А) и плотности потока тепловых нейтронов (ПЕРМАК-А) для реальных топливных загрузок энергоблока № 1 Нововоронежской АЭС-2 (ВВЭР-1200) и энергоблока № 4 Нововоронежской АЭС (ВВЭР-440) с пошаговым учётом выгорания и выведения бора при водообмене. Авторы обоснованно отказались от известного аналитического решения, показав его непригодность для данной задачи. Расчётные оценки подкреплены эксплуатационными данными энергоблока № 2 НВАЭС-2, где за 7 месяцев кампании накопленное расхождение показаний ЛХА, НАР-12М и имитационного расчёта составило около 0,4 г/дм³.

В качестве основных результатов работы следует отметить:

– оценку выгорания ¹⁰В за кампанию: 7,25 % для ВВЭР-1200 и 5,61 % для ВВЭР-440;

– оценку снижения доли ¹⁰В в выведенном теплоносителе до 18,65 %, который через систему рецикла возвращается в баки борного концентрата;

– оценку влияния изотопного сдвига на стояночную концентрацию борной кислоты и соблюдение ПБЭ.

Практическая ценность работы определяется конкретными и реализуемыми предложениями по изменению подхода к нормированию жидкого поглотителя:

– введение нижнего ПБЭ по массовой концентрации ¹⁰В для растворов систем безопасности и верхнего предела по концентрации борной кислоты для задач водно-химического режима;

– прямой контроль ¹⁰В нейтронно-абсорбционным методом (ОКБ-10, НАР-12М) с регистрацией результата без пересчёта в концентрацию борной кислоты;

– установление нормативов имитационных расчётов и расчётов управления реактивностью в отношении концентрации ¹⁰В.

Разделение нормативов снимает противоречие между требованиями ядерной безопасности и ВХР, заложенное в единый предел по борной кислоте. Предложенные мероприятия опираются на уже имеющиеся на АЭС средства измерений и могут быть реализованы через корректировку проектной и эксплуатационной документации.

Статья написана ясным техническим языком, структура работы логична, выводы соответствуют полученным результатам.

К статье имеются замечания рекомендательного характера.

а) Название статьи носит обобщённый характер; целесообразно конкретизировать его с указанием на выгорание ¹⁰В и нормирование жидкого поглотителя.

б) Оценка выгорания выполнена в тепловом приближении. Поскольку сечение поглощения ¹⁰В подчиняется закону 1/v, учёт надтепловой части спектра ВВЭР вероятнее всего усилит выводы авторов; эту составляющую целесообразно оценить.

в) Расхождение около 0,4 г/дм³ на рис. 4 может включать составляющие, не связанные с изотопным сдвигом (погрешность расчётной программы, настройка НАР-12М). Желательно выделить вклад выгорания ¹⁰В, например, сопоставлением с расчётной оценкой для того же интервала.

Учитывая вышеизложенное, считаю, что статья «Особенности практической реализации обеспечения безопасности реакторов ВВЭР» представляет собой завершённое исследование, вскрывающее значимую для эксплуатации АЭС с ВВЭР проблему обеспечения ядерной безопасности и содержащее обоснованные предложения по её решению, и рекомендуется к публикации в журнале «Глобальная ядерная безопасность».

Рецензент

к.т.н., доцент кафедры атомной энергетики

ВИТИ НИЯУ МИФИ                                                                       А.А. Лапкис