Допустимая скорость изменения нагрузки РУ
Эта скорость определяется динамическими характеристиками активной зоны реактора и основного оборудования, которые в совокупности и обусловливают маневренность энергоблока. Вообще говоря, эта скорость в значительной мере зависит от того:
1) на какую величину должна измениться нагрузка;
2) в каком месте мощностного диапазона происходит изменение;
3) в каком режиме и как долго работал блок до изменения мощности.
В какой-то мере влияние перечисленных условий обсуждалось при рассмотрении режимов нормальной эксплуатации блоков АЭС, в частности там разбирались факторы, влияющие не переходные режимы [15]:
термомеханические напряжения в оборудовании блока;
ксеноновые процессы в активной зоне;
проблемы, связанные с сохранением герметичности и работоспособности твэлов.
Было показано, как воздействие этих факторов, степень возможной опасности их зависит от величины изменения нагрузки и соответственно температуры элементов, давлений и других параметров, скорости этого изменения и т.д. Очевидно, что это воздействие в значительной мере определяется типом РУ, конструкциями оборудования, принятой программой регулирования статических характеристик, а также напряженностью режима твэлов. Поэтому ниже все эти вопросы будут рассматриваться применительно к конкретным блокам.
Во всяком случае при анализе вопросов маневренности блоков АЭС необходимо разграничивать процессы, связанные с большими изменениями параметров (пуск блока после ППР, останов блока с расхолаживанием и т.п.), и процессы при регулировании нагрузки или маневре мощностью с отклонением от начального состояния на небольшую величину: ±5—10 %.
Начнем с «больших» изменений. На разных этапах, например пуска энергоблока, скорость изменения нагрузки ограничивается каким-то из указанных выше факторов или их сочетанием.
При подъеме мощности блока должна строго выдерживаться допустимая скорость роста температуры теплоносителя и металла узлов основного оборудования (корпуса и металлоконструкций реактора, основных трубопроводов, парогенераторов и т.д., а также турбины, естественно) в тех случаях, когда и где температура меняется. При уровнях мощности до примерно 50 % номинальной основным фактором, ограничивающим скорость набора нагрузки, как правило, являются термомеханические напряжения в оборудовании РУ (если меняются температуры) и особенно в турбине.
В диапазоне нагрузок 50—100 % приходится учитывать и два других названных фактора, которые в ряде случаев существенно ограничивают допустимую скорость повышения нагрузки блока.
Подчеркнем, что допустимая скорость изменения нагрузки при плановых режимах не зависит от эффективности СУЗ реактора, которая должна удовлетворять требованиям ядерной безопасности. В соответствии с требованиями ПБЯ РУ АЭС [3] предельная скорость введения положительной реактивности исполнительными органами СУЗ не должна превышать 0,07 рэф/с, где рэф - эффективная доля запаздывающих нейтронов. Это ограничение не позволяет чрезмерно увеличить скорость роста мощности при выводе реактора из подкритического состояния, но не оно определяет скорость изменения мощности при работе в энергетическом диапазоне. Например, максимальная скорость изменения мощности серийного реактора ВВЭР-440, определяемая скоростью перемещения кассет СУЗ в регулировочном режиме, составляет ~ 0,6 % -ном/с. Скорость же набора нагрузки энергоблоком ограничивается тепловым (а, следовательно, термонапряженным) состоянием турбины и составляет значительно меньшую величину: 1—3 %/мин.
С другой стороны, малые по абсолютной величине изменения мощности блока (до 5—10 % ном) приводят к малым же отклонениям удельных нагрузок и технологических параметров, соответственно к меньшим возможным напряжениям в оборудовании и оболочках твэлов, малым отравлениям или другим воздействиям на реактивность и т.д. Скорость процесса подъема или сброса мощности в этом случае может быть значительно выше.
