Всем привет, с вами Семецкий.

   Для начала, специальный человек из Отдела Ядерной Безопасности и Надежности (или безнадёжности) узнаёт и обрабатывает характеристики текущего состояния реактора. 

Это в ыгорание топлива по каждому каналу, количество и расположение дополнительных поглотителей, температура теплоносителя, графита и много-много других параметров которые позволяют нам охарактеризовать состояние реактора в целом.

   Далее, с использованием минимум двух разных (это важно!) программ для нейтронно-физического расчёта активной зоны инженеры-физики ОЯБа рассчитывают последовательность подъема стержней для вывода реактора в критическое состояние. Почему расчёт ведется разными программами? Для того чтобы исключить возможные ошибки и отклонения. Обычно результаты расчёта более-менее сходятся, как минимум в количестве стержней, которые надо извлечь, чтобы реактор стал критичным.

   Почему порядок извлечения стержней так важен? РБМК - очень большой реактор. Еще бы, высота активной зоны у него - 7, диаметр - 12 метров. Неосторожно и необдуманно извлекая стержни мы можем, например, вывести в критику не весь реактор, а лишь некоторую его часть. Большие перекосы нейтронной мощности, возникающие при этом, недопустимы. Потому порядок извлечения стержней всегда таков, чтобы при достижении критического состояния реактор оказался критичен  всей активной зоной  и в дальнейшем мощность набирал тоже целиком. Для понимания размеров - фото монтажа верхних коммуникаций реактора.

   Когда последовательность извлечения стержней рассчитана и согласована другими организациями (привет ВНИИАЭС, НИКИЭТ и НИЦ КИ) - можно начинать выход в критику.     Технологические операции подготовки к пуску опущу, так как не так уж и хорошо их знаю, вот.

   Перенесемся на блочный щит управления энергоблоком.

   Исходное состояние такое - стержни аварийной защиты находятся вне активной зоны, готовые по первому зову упасть туда. ВИУР, под чутким руководством ответственного руководителя пуска (обычно это заместитель главного инженера станции) и в присутствии дежурного физика начинает извлекать стержни согласно вышеприведенной последовательности. 

   Первыми, если нам надо выходить на мощность, извлекаются стержни автоматического управления, притом извлекаются они не полностью, а примерно наполовину. Это позволит им в дальнейшем, при постанове реактора на автоматический регулятор, отрабатывать ненужные изменения реактивности как в положительную, так и отрицательную сторону.

   Затем, когда стержни АЗ наверху, а стержни АР наготове - начинается извлечение остальных стержней. Сначала по 4 штуки, а затем, при приближении к критическому состоянию - по 2, а еще ближе к критике - по одной штуке. Да, всё это прописано в программе выхода в крит.состояние и в последовательности извлечения стержней, делать иначе - запрещено категорически.

   За уровнем нейтронного потока в реакторе следят по боковым ионизационным камерам, расположенным в водной биологической защите, а также по датчикам нейтронов, расположенным в графитовом отражателе реактора. Внутриреакторные датчики в этот момент неработоспособны - они могут "увидеть" нейтроны только при достаточно высоких полях, когда реактор уже находится на мегаваттном уровне мощности. Когда после извлечения очередного стержня (или в процессе извлечения) нейтронная мощность реактора начинает расти с постоянной скоростью - реактор критичен. Увы, шампанское на БЩУ при этом не пьют, да и чепчики не бросают, но событие всё же значимое.

   Дальше - нужно аккуратно стержнями отрегулировать скорость роста мощности - она должна быть примерно одинаковой по всему реактору. Затем - ожидание. Для того чтобы реактор из подкритического состояния вышел на уровень мощности, при котором можно вставать на автоматический регулятор, необходимо подождать пару-тройку часов. Когда тока от ионизационных камер (или внутриреакторных датчиков) хватает для стабильной работы автоматики, ВИУР, путем несложных, но интересных манипуляций с корректорами тока, ставит реактор на автопилот - и выход на минимально-контролируемый уровень мощности закончен.

   Сразу прошу прощения за некоторые неточности и вольности - в последний раз присутствовал при выходе в критику чуть ли не год назад. Потому постарался всё описать максимально пространно, но правдиво :)

   Всем пушистых и тёплых котиков ;)

   Теория управления ядерным реактором сложна.

   Начну я, пожалуй, с самого известного - с йодной ямы (она же ксеноновое отравление).

   Как вы уже, возможно, знаете, цепная реакция деления заключается в том, что один нейтрон делит ядро топлива, при делении появляется несколько нейтронов, из которых как минимум один должен также поучаствовать в делении, чтобы реакция продолжалась.

   Ядро топлива, в которое влетел нейтрон - делится. Делится на 2 части, и делится обычно неравномерно. Не буду писать заумь про двугорбую кривую распределения осколков деления, просто напишу что элементы при делении появляются - самые разные. Как вариант - появится изотоп йода-135. Это нестабильный изотоп, путём испускания электрона он, с периодом полураспада в 6.7 часов, распадается в ксенон-135 . И вот тут у нас возникает проблема. Ксенон-135 является материалом, который очень хорошо поглощает нейтроны, а значит, при его накоплении в реакторе количество бесполезно поглощенных нейтронов увеличивается.

   Притом, при работе реактора на постоянной мощности, нарабатывающийся ксенон постоянно расстреливается нейтронами, заставляя нас лишь компенсировать потерю реактивности (а значит, и мощности) небольшим подъемом стержней, образно говоря. Самая засада наступает при значительном снижении мощности или останове реактора, когда реактор уже поработал и наработал много йода и ксенона.

   При этом нейтронный поток в реакторе снижается - а значит ксенон выгорает хуже и его становится больше. А вот йода у нас и так запасено с избытком, а значит и ксенона, получающегося из него, со временем станет еще больше. Спустя несколько часов ксенон станет поглощать слишком много нейтронов, стержни поднимать еще выше уже не получится и реактор придется заглушить.

   Спасибо природе, что ксенон, в итоге, распадается сам, с периодом полураспада в 9.2 часа. Учитывая, что для более-менее полного распада паразита-ксенона требуется не менее 2-3 периодов полураспада, то реактор мы не сможем запустить около суток-двух. Всё это время реактор, отравленный ксеноном, будет находиться в йодной яме.

  Еще у нас в реакторе при делении ядра урана может появиться прометий-149. Он тоже распадается, в самарий-149. И вот с самарием - засада. Он тоже поглощает нейтроны (но не так хорошо как ксенон, хоть на этом спасибо).  Но! Самарий не распадается сам по себе. Он стабилен.  На мощности, он, конечно, расстреливается нейтронами, но при останове реактора способен натворить делов. 

   Если реактор поработал, топливо уже подвыгорело и накопились различные шлаки, то при останове реактора накопление самария вполне способно "добить" реактор. Запустить его у нас уже не получится, пока мы не заменим топливо (или часть топлива) на свежее, что позволит нам скомпенсировать влияние накопившегося самария.  Это явление называется прометиевый провал , или, что звучит интереснее, самариевая смерть реактора.

Бонусом - красивая картинка того, что скрывается под плитным настилом РБМК. Да, это пробка канала. В ту, что с дырочкой (слева) можно вставить тонкий длинный датчик нейтронного потока, в ту, что справа, соответственно, нельзя :)

   Когда в своё время (60-е годы) проектировали РБМК, советская наука уже знала о том, что графит в реакторе со временем ведет себя не очень-то и вежливо. Мощный поток нейтронов воздействовал на графит, ударяясь и замедляясь об ядра углерода, при этом сильно нарушая кристаллическую структуру материала. Со временем, графит в реакторе сначала немного распухал, затем - усаживался, а затем снова переходил к распуханию. И вот это вторичное распухание стало проблемой.

   Как видно, сама активная зона состоит из множества графитовых прямоугольных колонн, которые стоят вплотную друг к другу и внутри которых находятся каналы с топливом, а также стержнями управления и защиты. Так вот, вторичное распухание графита начало приводить к тому, что графитовые блоки стали постепенно повреждаться.

   Тут мы как раз видим фото трещин в графитовых блоках РБМК. Трещины приводят к тому, что графитовый блок начинает занимать больше места в реакторе, и, соответственно, давить на соседние.

   Одна колонна воздействует на соседнюю, та - на другую и так далее. В итоге величина стрелы прогиба (максимальное смещение оси) канала начала расти, и в 2011-2012 году стало понятно, что значение стрелы прогиба может превысить максимально разрешенное проектом.
   Так как ядерная энергетика - это серьезно, то в 2012 году на неопределённый срок был остановлен первый энергоблок Ленинградской АЭС. Стали решать, что делать и как быть с проблемой искривления кладки. 

   Было задействовано огромное количество предприятий, рассматривались различные пути решения проблемы. Было понятно что полная замена графитовой кладки на новую, хоть и возможна технически, но абсолютно неприемлема в финансовом плане.
   В итоге, было принято решение, которое в своё время уже отрабатывалось на наших промышленных реакторах АДЭ. Это выпрямление кладки специальными устройствами - натяжителями. Притом перед натяжением графитовые блоки распиливались, чтобы для выпрямления появлялось свободное место. Выглядело это примерно так:

Затем, после оформления красивого пропила, устанавливались устройства-натяжители:

   Вуаля - кладка выпрямлена (это "вуаля" на 1 блоке ЛАЭС длилось почти два года). В ноябре 2013 года был осуществлен энергопуск энергоблока, и он снова стал выдавать электроэнергию в сеть. 
   Множество технологических операций я специально опустил, чтобы не загружать вас подробностями. Однако результат налицо - проблема, которая могла лишить страну многих миллионов киловатт-часов, была... Ну, не то чтобы устранена, но отодвинута. Отодвинута ровно настолько, чтобы позволить ввести в строй ЛАЭС-2 (а в будущем и КуАЭС-2, САЭС-2).

Чтобы отстраниться от ненужных расспросов - фотографии и информация и без меня доступны в интернете вот по таким вот адресам:

http://mntk.rosenergoatom.ru/mediafiles/u/files/2014/Plenar/...

Немного текста о моей работе в центральном зале (ЦЗ) АЭС энергоблока с реактором РБМК.
   По долгу службы я занимаюсь эксплуатационным контролем элементов реактора (графит, топливные каналы, каналы СУЗ и т.д.). Соответственно, довольно много времени в период ремонтов провожу в центральном зале реактора.
   Первое что приходит в голову - это запах. Запах ЦЗ не перепутаешь ни с чем, это такая смесь запаха металла и, похоже, озона. Откуда такой запах, в принципе, понятно - как на мощности, так и в остановленном виде реактор, глубоко внизу, всё равно довольно сильно излучает и, соответственно, ионизирует воздух.

   На фото ниже - фотография ЦЗ одного из энергоблоков Ленинградской АЭС.

   Сначала о входе в ЦЗ. На фотографии он показан в верхнем правом углу, дверь там - адски толстенная и тяжеленная. За ней - небольшой коридорчик, оканчивающийся такой же дверью, а за ней уже обычные помещения станции.
   Просто войти и погулять в ЦЗ нельзя - это делается по наряд-допуску. То есть специально обученные начальники изучают условия и назначение работы, которую собираются выполнять в зале, и если всё нормально - то допускают людей её выполнять.

   Опять же, работаю я в ЦЗ всегда, кроме своей спецодежды, еще и в респираторе и перчатках - там может быть довольно много радиоактивной грязи, её нежелательно трогать голыми руками или дышать ей.

   Плитки на фото - это специальный плитный настил, который является верхней частью биологической защиты реактора и защищает от излучения, в основном, работников ЦЗ.
Чтобы поподробнее показать что именно скрывается под настилом, приложу шакальную старую фотку из инета.

   Трубы. Трубы трубы. ОЧЕНЬ много труб. Под плитным настилом, по сути, идет разводка всех 1884 каналов реактора, как каналов с топливом, так и со стержнями управления и защиты.
   Вот как раз контролем этих каналов и ячеек с ними я и занимаюсь.
   Фотографий процесса работы, по понятным причинам, не будет - опишу словами работу, например, на установке УКГТКЛ-004 с АСПУ. (кстати, можете погуглить эти аббревиатуры, на сайте производителя об установках есть что почитать).

   Когда я оказываюсь в ЦЗ, плитный настил над контролируемыми ячейками уже снят, из ячеек также выгружено топливо, вывинчены пробки и ячейки получаются закрыты только специальными легкосъемными пробками. Так он нас заботятся ребята из РЦ.
   Специальным съемником, чтобы часто не нагибаться и не срывать спину, убираем пробку, затем устанавливаем на ячейку оборудование. Оборудование установлено на большом металлическом поддоне, в котором есть вырез под измерительный зонд. Аккуратно вводим зонд в ячейку (гусары, молчать!). Затем запускаем режим измерения, при котором зонд опускается на нужную глубину в реактор, а затем самостоятельно поднимается обратно.

   Вот вам фото аналогичной установки другого производителя.

   Измерения повторяем со всеми подготовленными ячейками. Затем - оборудование убираем в сторону, проверяем, закрыли ли все ячейки крышками (это важно, даже очень! если что-либо постороннее, даже пуговица, упадет в реактор, то достать-то это достанут, но бить будут больно, очень). Потом, на выходе из ЦЗ, перчатки и респиратор - в мусор, обязательно моем руки и протираем ботинки. Всё, работа завершена. Бюрократическую волокиту по прикрытию-закрытию наряда оставлю за кадром.

   На десерт - история о ловле котиков на одной из АЭС.
   Так уж вышло, что в машинном зале, где находятся турбогенераторы, завелись коты. Откуда залезли, кто кормит - было непонятно. Но ловить надо. Смекалка начальника смены турбинного цеха подсказала решение - поставить пустую картонную коробу. Долго ли, коротко - один из пушистых комков мяса обнаружил коробку, и, как водится, залез в нее.
Обрадованный охотник за котами схватил коробку, закрыл её, и уже хотел было танцевать победные пляски, как возмущенный донельзя кот практически в клочья порвал сначала коробку, а затем и охотника. И сбежал. А охотник - пошел оформлять производственную травму.