3. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИГН

При работе реактора на номинальной мощности 100 МВт
- расчетная температура в центре графитового блока составляет при заполнении капсулы аргоном 1620 ^оС, при заполнении гелием - 1240^оС;
- давление газа во внешней полости 0,36 МПа;
- разность давлений газа во внутренней и внешней полостях - 0,14 МПа;
- максимальная температура внутренней оболочки Ј 300^оС;
- максимальная температура наружной оболочки Ј 100^оС.

Плотность потока нейтронов в месте расположения капсулы ИГН составляет 3x10¹⁴ н/см² с.

На рис.3 представлены рассчитанные по программе "ОМЕГА" нормированные на единицу спектры нейтронного потока, отходящего от графита в сторону горизонтального экспериментального канала ГЭК - 8, для разных температур графитового блока и спектр нейтронного потока в массивном объеме D₂O, почти совпадающий со спектром Максвелла [3]. Абсолютный выигрыш в плотности потока нейтронов с энергией 0,3 эВ (l = 0,5 Å) с учетом присутствующих в месте расположения ИГН эпитепловых нейтронов с той же энергией составляет 110, без учета эпитепловых нейтронов - 330. Отношение среднего по объему ИГН нейтронного потока к потоку на конце ГЭК-8 составляет 1,1x10⁵. Уменьшение потока, обусловленное наличием вблизи ИГ пустого канала ГЭК-8, составляет 1,2±0,14. Таким образом, на выходе ГЭК-8 следует ожидать плотность потока нейтронов на уровне 2,0x109 н/см²с, при этом дифференциальная плотность потока горячих нейтронов dФ/dl при длине волны нейтронов l = 0,5 Å в 3 раза больше, чем в тепловых каналах.

Рис. 3 Нормированные спектры нейтронного потока в ИГН

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ИГН И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РЕАКТОР

Система ИГН относится к классу безопасности 4Э по ПН АЭ Г-16-34-94, к третьей категории сейсмостойкости по ПН АЭ Г-5-006-87.

Анализ проектных аварий на ИГН и их влияния на работу реактора показал, что при возникновении аварийных ситуаций нет необходимости в сбросе аварийной защиты (АЗ) реактора, поскольку остывание графитового блока вследствие хорошей теплоизоляции происходит очень медленно (температура свыше 1000^оС сохраняется около 2 час после сброса АЗ). В таком случае целесообразно аварийный сигнал ИГН завести в предупредительную сигнализацию ПС-2 реактора ПИК, при срабатывании которой оператор должен остановить реактор с регламентной скоростью, что более предпочтительно по сравнению со сбросом АЗ. Необходимо отметить, что на пульт оператора реактора заведены только предупредительный и аварийный сигналы "Неисправность ИГН" независимо от характера аварии, а информация о характере аварии поступает только на пульт оператора ИГН.

Аварии на установке ИГН и изменение тем-пературы графитового блока практически не влияют на безопасность реактора. Нагрев графитового блока до температуры 2000 К, что может произойти не менее чем за 4 часа, увеличивает реактивность на 2x10^-3b. Выгрузка реакторной части ИГН из отражателя увеличивает реактивность на 2x10^-2b.

К наиболее неприятной аварии на ИГН можно отнести разгерметизацию наружной оболочки капсулы, при которой возможно попадание тяжелой воды на горячую поверхность внутренней оболочки капсулы. При этой аварии во внешнее пространство ИГН автоматически происходит подача технического гелия из баллонов и производится оттеснение воды от места разрушения. Запас гелия в баллонах обеспечивает барботирование примерно в течение 8 часов и может быть дополнен при необходимости.

Авария с разгерметизацией наружной оболочки капсулы ИГН, как наиболее вероятная, была смоделирована на экспериментальной установке [9], при этом не было обнаружено силового воздействия пара на внешнюю оболочку.

Разгерметизация внутренней оболочки капсулы и связанных с нею трубопроводов приводит только к некоторому повышению давления в наружном пространстве ИГН. Прекращение электропитания приводит к автоматическому открытию электроклапанов головной части канала ИГН. Во всех случаях подается сигнал на останов реактора. Кроме перечисленных выше случаев останов реактора производится также при повышении температуры графитового блока и максимальных температур внешней и внутренней оболочек капсулы ИГН.

Установка ИГН обслуживается одним оператором во время подготовки ее к работе и выхода реактора на номинальную мощность. При работе реактора на номинальной мощности установка ИГН не требует обслуживания и работает в автоматическом режиме.

Выгрузка реакторной части ИГН при снятии ее с эксплуатации вследствие появившихся неисправностей или окончания срока службы (предположительно 10 лет) производится по технологии, разрабатываемой в НПО НИКИМТ.

Литература

[1] P.Carter, Journ. Nucl. Energy, 25, 1 (1971) 11.
[2] O.Abel et al., 4-th IAEA Symposium on Neutron Inelastic Scattering, 11, // CM 104/69, 1968, p.331.
[3] А.Л.Воинов и др., Источник горячих нейтронов реактора ПИК, Препринт ЛИЯФ-1410, 1988, 31с.
[4] Г.А.Кирсанов, С.В.Нагаев, Теплопроводность графитированного войлока "Карботекстим-В" при высоких температурах, Теплофизика высоких температур, 31, №1, (1993) 144.
[5] P.Ageron et al., Etude experimentale de spectres de neutrons thermiques jusqu'a 2200 K, Rapport CEA-R-3613. Service central de documentation du C.E.A. Octobre 1968.
[6] N.A.Grosheva et al., The control of graphite block temperature of hot neutron sources, PNPI Research Report 1998 - 1999, Part 2. Gatchina, 2000, p.207.
[7] А.С.Займовский и др., Циркониевые сплавы в атомной энергетике, М. Энергоиздат, 1981.
[8] Е.Ю.Ривкин и др., Прочность сплавов циркония, М. Атомиздат, 1974.
[9] Г.А.Кирсанов, К.А.Коноплев, С.В.Нагаев, А.Н.Сясин, Имитация разрыва наружной оболочки капсулы источника горячих нейтронов реактора ПИК, Препринт ПИЯФ -1824, 1992, 13 с.