18. CÁC QUAN ĐIỂM CÔNG NGHỆ CỦA VẤN ĐỀ AN TOÀN
18.4.2. Gia nhiệt cao hơn 1800C Hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ grafit
Gia nhiệt vùng hoạt cao hơn 1800C là do các phản ứng hạt nhân, và vì vậy mà tất cả các bộ phận của vùng hoạt được gia nhiệt khác nhau. Ta đánh giá sự thay đổi nhiệt độ của các bộ phận trong vùng hoạt.
Nhiệt độ nước đầu vào vùng hoạt được xác định bởi công suất, lưu lượng nước cấp và lưu lượng nước trong КМПЦ. Nhiệt độ nước thay đổi trong khoảng 265 – 2800C và được đo trong ống góp hút của КМПЦ. Nhiệt độ của hỗn hợp nước-hơi nước ở đầu ra lò phản ứng được xác định bởi áp suất trong các bộ tách-tang trống và tương ứng với nhiệt độ bão hoà. Bởi vì dải thay đổi nhiệt độ của nước không lớn, nên hệ số riêng theo nhiệt độ của nước không được đưa vào, còn ảnh hưởng của nó đến độ phản ứng được mô tả bằng hệ số hơi (mật độ) của độ phản ứng và bằng hệ số công suất nhanh của độ phản ứng.
Dải thay đổi nhiệt độ của nước trong vòng làm nguội СУЗ khi lò phát công suất là không lớn (10 – 150C), nhưng hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ lại khá lớn (~ 1.10- 4/0C), và hiệu ứng tổng của độ phản ứng lại rõ rệt (1 – 2 thanh СУЗ). Nó được sử dụng trong các tình huống bất thường để tăng dự trữ độ phản ứng trong một giai đoạn ngắn. Do việc lắp các thanh СУЗ b.2477-01, sau đó là các thanh KPO nên lượng nước trong vòng làm nguội СУЗ giảm bớt đáng kể, và hiệu ứng đó giảm đi. Nhiệt độ của nhiên liệu thay đổi trong dải rộng hơn, từ ~ 3000C đến ~ 15000C trong tâm thanh nhiên liệu khi lò hoạt động ở công suất định mức. Bởi vì nhiệt độ của nhiên liệu được xác định bởi công suất, và thay đổi liền theo công suất, nên ảnh hưởng của nó đến độ phản ứng là một phần trong tính toán hệ số công suất nhanh của độ phản ứng. Nhiệt độ của grafit thay đổi từ 280 đến 7500C và phụ thuộc vào công suất, sự phân bố công suất theo thể tích lò phản ứng và thành phần hỗn hợp khí trong không gian lò phản ứng. Để đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ grafit người ta đưa vào khái niệm hệ số nhiệt độ của độ phản ứng theo grafit αC. Ngày nay, РБМК-1000 hoạt động ở chế độ đã được quy định, và αC ~ 4,5.10-5/0C.
Trong quá trình vận hành РБМК-1000, nhiệt độ grafit được xác định bởi công suất, sự phân bố công suất theo thể tích lò phản ứng và thành phần hỗn hợp khí trong không gian lò phản ứng. Đã xác định giới hạn vận hành an toàn theo nhiệt độ grafit, giới hạn này bằng 7500C. Khi vận hành bình thường, nhiệt độ tối đa của grafit không được vượt quá 7300C.
Để đánh giá sự thay đổi nhiệt độ của grafit khi thay đổi công suất và nồng độ hêli có thể sử dụng công thức:
Tгр=Tтепл+αW, (18.4.1) ở đây, Tгр– nhiệt độ trung bình của grafit (nhiệt độ tối đa khi phân bố toả năng
lượng bình thường theo chiều hướng tâm và theo chiều cao lò phản ứng: max
гр (1,3 1, 4) ,гр
T ≈ − T
(18.4.2))
тепл
T – nhiệt độ chất tải nhiệt; α – hệ số tỷ lệ (phụ thuộc vào thành phần nước thổi);
W– công suất trung bình của kênh công nghệ.
W W= реак /Nтк, (18.4.3) ở đây, Nтк– số kênh trong lò phản ứng.
Sự phụ thuộc của hệ số α vào nồng độ hêli trong hỗn hợp nitơ-hêli được trình bày trên hình 18.13.
Ví dụ.
Trạng thái ban đầu của lò phản ứng – công suất 70% định mức, dự trữ độ phản ứng 46 thanh PP, Tгр= 4650C, Tтепл= 2800C. Xác định nồng độ tối thiểu của hêli, ởđó nhiệt độ trung bình của grafit không quá 5400C, và không thay đảo nhiên liệu trong thời gian hoạt động bổ sung.
Theo công thức (18.4.3) ta có
W= 2240/1580 ≈ 1,42 MW. Khi đó hệ sốα bằng Khi đó hệ sốα bằng
α = (Tгр– Tтепл)/ W= (540 – 280)/1,42 = 1830C/MW.
Theo biểu đồ trên hình 18.13 khi α = 1830C/MW thì nồng độ hêli C = 28%. Khi chênh lệch nhiệt độ
∆T = 540 – 465 = 750C hiệu ứng độ phản ứng
∆ρ = αC.∆T = 4,5.10-5.75 = 338.10-5.
Với nhịp độ cháy ~ 20.10-5/ngày (ở công suất 70%) thời gian bổ sung là t = 338. 10-5/20.10-5 ≈ 17 ngày.
Các câu hỏi cho mục
“Gia nhiệt cao hơn 1800C. Hệ sốđộ phản ứng theo nhiệt độ grafit”
1. Dự trữđộ phản ứng sẽ thay đổi như thế nào khi thổi hêli?
2. Xác định sự thay đổi nồng độ hêli để tăng dự trữđộ phản ứng lên 1 thanh PP.