Семецкий

Радар. Шел по тоннелю, смотрю цветные чем то заняты, разнял тремя рожками калибра5.45

Сколько же на АЭС контуров и от чего зависит их количество?
Для начала возьмем обычную тепловую электростанцию:

Вода (синяя линия) подается в котел и превращается там в пар (красная линия). Пар приходит на турбину, вращает её и попадает в конденсатор. В конденсаторе пар превращается в воду (голубая линия), которая затем, после подготовки (подогреватели высокого/низкого давления и деаэратор) снова подается в котёл. Вот этот путь воды от котла до турбины и обратно - и есть один замкнутый контур.

   На атомных станциях так делать не очень удобно. Во первых наличие единственного контура не очень благотворно влияет на физику реактора. Вода, превращающаяся из жидкости в пар прямо внутри активной зоны, довольно серьезно влияет на размножение нейтронов. Поэтому одноконтурные кипящие реакторы всегда в управлении сложнее тех, где теплоноситель не меняет своей плотности при прохождении через активную зону.
   Также теплоноситель в реакторе может (и будет!) загрязняться. Нейтроны, огромное их количество, будут активировать как саму воду, так и содержащиеся в ней примеси. Также в стенках твэлах, содержащих ядерное топливо, всегда есть микроскопические трещины и поры, через которых иногда очень малая часть продуктов деления проникает в теплоноситель.

Вот вам для наглядности простенькая схема работы РБМК:

   Однако одноконтурная схема подкупает своей простотой при строительстве и эксплуатации. Не нужны дорогостоящие парогенераторы, не нужно делать реактор для работы под огромным давлением (для сравнения, давление в одноконтурном РБМК составляет 70-80 атмосфер, а в двухконтурном ВВЭР - 160 атмосфер). Мы просто генерируем пар, отделяем его от воды и направляем на турбину.

   Конкретно на РБМК вышеописанные проблемы (сложность управления и загрязнение теплоносителя) решены. Паровой коэффициент реактивности (насколько сильно реактор отреагирует при превращении воды в пар) поддерживается небольшим, а вода постоянно очищается от ненужных примесей, что делает её довольно чистой. Сам, бывало, неаккуратно поливался водой первого контура при ремонтах - жив, цел, чист (проверялся на приборах).

   С двухконтурными АЭС всё проще и сложнее одновременно. На примере ВВЭР - вода первого контура нагревается в реакторе, но не закипает. Нагретая, она поступает в парогенератор, где отдает свою энергию воде второго контура, а вот та уже кипит. Дальше по накатанной, пар второго контура уходит на турбину, откуда потом возвращается в парогенератор в виде конденсата.

   Схема двухконтурной АЭС:

   Вода первого контура, отдав лишнее тепло, уходит снова в реактор. Первый и второй контур не соприкасаются и не контактируют никак. В итоге вся возможная радиоактивность остается в первом контуре и из него не выходит, а второй контур абсолютно чист.

   В принципе, двух контуров обычно за глаза. Однако в некоторых случаях их надо больше. Пример - действующие реакторы БН-600 и БН-800. В них три контура. Вот, на шакальной картинке, тепловая схема БН-600:

   Для начала в самом реакторе, по замкнутому кругу циркулирует натрий первого контура (серый цвет). В специальных теплообменниках он отдает тепло натрию второго контура (желтый). Тот поступает в парогенераторы и греет воду (граница желтого и синего), которая, как водится, превращается в пар и уходит на турбину. 

   Зачем три контура? Для безопасности. Натрий, зараза, так химически активен, что будет гореть/взрываться при контакте с водой и воздухом. Если даже вода третьего контура попадет в натрий второго, то пораженный участок контура будет отсечен задвижками, а уж на первый контур, который отводит тепло от ядерного топлива, это вообще никак не повлияет.

   Резюмируя, скажу так. Один контур - хорошо. Два - вообще отлично. Три - ну вроде бы еще нормально, а четыре и больше - это уже сумасшествие.

P.S.  Баянометр ругается на гифку с двухконтурной АЭС, зараза.

Всем привет, с вами Семецкий.

   Рассказ поведу сегодня о выводе реального реактора в критическое состояние (попросту, о выводе на мощность). Ну, по крайней мере, о нейтронно-физической составляющей этого действа, а именно о том, что касается инженера по управлению реактором (ВИУРа) и инженера-физика из отдела ядерной безопасности.

   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 ;)