ՋՋԷՌ-440 ՌԵԱԿՏՈՐՆԵՐՈՎ

ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ

ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ

ՇԱՀԱԳՈՐԾՄԱՆ ՌԵԺԻՄՆԵՐԸ

Դասագիրք

 

 

 

Երևան 2016

Հաստատված է ՀՀ Կրթության և գիտության նախարարության կողմից որպես դասագիրք բուհերի ուսանողների համար (ՀՀ Կ և Գ նախարարի հրաման թիվ ________2016թ.)

ՀՏԴ                                              

ԳԴՄ                                            

Պ                                                  

                                                        

Հեղինակներ՝                             

Սահակյան Ա.Պ., տ.գ.թ., դոցենտ, Մարուխյան Ո.Զ., տ.գ.թ., պրոֆեսոր, Պետրոսյան Վ.Գ., տ.գ.դ., պրոֆեսոր

Պ.505 ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով էներգաբլոկի սարքավորումները և շահագործման ռեժիմները: Դասագիրք / Ա.Պ. Սահակյան, Ո.Զ. Մարուխյան, Վ.Գ. Պետրոսյան: ՀԱՊՀ.- Եր., Ճարտարագետ, 2016.- 322 էջ:

 

Դասագրքում նկարագրված են ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի հիմնական սարքավորումները և աշխա­տան­քային ռեժիմները: Մանրամասն ներկայացված են էներգաբլոկի կառավարման սկզբունքները, նրանում ընթա­ցող տեխնոլոգիական պրոցեսները: Դիտարկված են էներգաբլոկի շահագործման ռեժիմները, որոնք վեր­լուծ­վել են Հայկական ատոմային էլեկտրակայանի ան­վտանգ շահագործման ապահովման տեսանկյունից:

Դասագիրքը նախատեսված է «Ատոմային էլեկտրական կայաններ և տեղակայանքներ», «Տեխնո­լոգիա­կան պրոցեսների կառավարում (ատոմային էներգետիկայի բնագավառում)» և «Միջուկային ռեակտորների ֆի­զիկա» մասնագիտություններով սովորող ուսանողների համար:

Այն կարող է օգտակար լինել նաև ատոմային էլեկտրակայաններ շահագործող, միջուկային անվտան­գու­թյունը կարգավորող և գիտահետազոտական կազմակերպությունների մասնագետների համար:

 

                        Գրախոսներ՝       Ս. ՄԻՆԱՍՅԱՆ

                                                      ՀԱՊՀ Էներգետիկայի ոլորտի տնտեսագիտություն և կառավարում ամբիոնի վարիչ, տ.գ.դ., պրոֆեսոր, ՀՃ ակադեմիայի նախագահ

 

                                                      Ա. ՄԿՐՏՉՅԱՆ

                                                      ՀԱԷԿ-ի հերթափոխի պետ

 

                                                      Ա. ԳԵՎՈՐԳՅԱՆ

                                                      ՀԱՊՀ ԷԷԻ տնօրենի տեղակալ, ՋԷ և ՇՄՊ ամբիոնի

                                                      դոցենտ, տ.գ.թ.

                                                     

                        Խմբագիր՝                             բ.գ.թ., դոց.  Հ.Ց. ՊԵՏՐՈՍՅԱՆ

This study guide has been published with the support of the US Department of Energy and Argonne National Laboratory.

Դասագիրքը հրատարակվել է ԱՄՆ էներգետի­կա­յի դեպարտամենտի և Ար­գո­նի ազգային լաբո­րա­տորիայի աջակցությամբ:

                                                                                              

 

 

                                                                                              

 

 

                                                                                               ՀՏԴ

                                                                                               ԳՄԴ

 

SBN                                                                                      

©ՃԱՐՏԱՐԱԳԵՏ 2016

© ՍԱՀԱԿՅԱՆ Ա.Պ. 2016

©ՄԱՐՈՒԽՅԱՆ Ո.Զ. 2016

© ՊԵՏՐՈՍՅԱՆ Վ.Գ. 2016

 

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ

 

ՆԱԽԱԲԱՆ

ՕԳՏԱԳՈՐԾՎԱԾ ՀԱՊԱՎՈՒՄՆԵՐԻ ՌՈՒՍԵՐԵՆ-ՀԱՅԵՐԵՆ ՑԱՆԿ

ԳԼՈՒԽ 1. ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՖԻԶԻԿԱՅԻ ՀԻՄՆԱՐԱՐ ՍԿԶԲՈՒՆՔՆԵՐԸ

1.1. Ատոմի կառուցվածքը

1.2. Ռադիոակտիվություն

1.2.1. Ակտիվություն

1.3. Զանգվածի և էներգիայի փոխկապակցվածությունը

1.4. Միջուկային ուժեր և միջուկի կապի էներգիան

1.5. Զանգվածի թերությունը (արատը)

1.6. Միջուկային ռեակցիաներ

1.7. Նեյտրոնների դանդաղեցումը և դիֆուզիան

1.8. Բաժանման բեկորներ

1.9. Շղթայական ռեակցիա: Միջուկային ռեակտոր

ԳԼՈՒԽ 2. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ԱՌԱՋԻՆ ԿՈՆՏՈՒՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ

 ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ ՏԵԽՆԻԿԱԿԱՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

2.1. Ռեկտորի կառուցվածքային և աշխատանքային բնութագրերը

2.1.1. Ռեակտորի հզորությունը, աշխատաշրջանը, էներգապաշարը

2.1.2. Ջերմանջատումը ակտիվ գոտում

2.1.3. Ռեակտորի աշխատանքային ջերմային ռեժիմները

2.1.4. Միջուկային վառելիքի այրումը, խարամումը և վերարտադրությունը

2.1.5. Ռեակտորի թունավորումը

2.1.6. Ռեակտորի թունավորումը -ով հաստատուն աշխատանքային ռոժիմում

2.1.7. Ռեակտորի ոչ ստացիոնար թունավորումը -ով: Յոդային փոս

2.1.8. Ռեակտորի թունավորումը սամարիումով

2.1.9. Ռեակտիվության ջերմաստիճանային էֆեկտը

2.1.10. Ռեակտորի կառավարման սկզբունքը

2.1.11. Նեյտրոնային կինետիկայի պարզագույն հավասարումը

2.1.12. Ռեակտորի պարբերությունը

2.1.13. Ուշացող նեյտրոնների հաշվառումը

2.1.14. Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումները ուշացող նեյտրոնների մեկ միջինացված խմբի դեպքում

2.1.15. Կառավարման և պաշտպանության համակարգի ֆիզիկական բնութագրերը

2.1.16. Բորաթթվի կոնցենտրացիայի հաշվարկը ռեակտորի փոփոխական աշխատանքային ռեժիմների դեպքում

2.1.17. Ռեակտորի ջերմային հզորության հաշվարկը

2.1.18. Ռեակտորի մնացորդային ջերմանջատման հաշվարկը

2.2. Շոգեգեներատորի կառուցվածքը և աշխատանքային բնութագիրը

2.3. Ճնշման փոխհատուցման համակարգը և սարքավորումների կառուցվածքը

2.4. Գլխավոր շրջանառության պոմպերի կառուցվածքը և բնութագրերը

2.5. Արմատուր և գլխավոր շրջանառության խողովակագծեր

2.6. Ռեակտորային տեղակայանքի հիմնական սարքավորումների հարմարադասավորումը

ԳԼՈԽ 3. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ԵՐԿՐՈՐԴ ԿՈՆՏՈՒՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ

ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ ԱՇԽԱՏԱՆՔԱՅԻՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

3.1. Տուրբինային տեղակայանքի կառուցվածքային սխեման և բնութագրերը

3.2. Տուրբինային տեղակայանքի թերմոդինամիկական ցիկլը T-S դիագրամում

3.3 ՋՋԷՌ-440 ռեակտորով կահավորված ԱԷԿ-ում շոգու սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճանների ընտրությունը

3.4. Զատիչ-շոգեգերտաքացուցչի կառուցվածքը և տեխնիկական բնութագրերը

3.5. Կոնդենսացիոն տեղակայանքի աշխատանքի սկզբունքը և կոնդենսատորի կառուցվածքը

3.6. Ռեգեներատիվ տաքացուցիչների կառուցվածքը և տեխնոլոգիական սխեմաները Սնող ջրի գազազրկման տեղակայանքներ

3.7. Սնող ջրի գազազրկման տեղակայանքներ

3.7.1. Գազազրկիչի նշանակությունը և կառուցվածքը

3.7.2. Սնող էլեկտրապոմպերի բնութագիրը և կառուցվածքը

ԳԼՈՒԽ 4. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ՇԱՀԱԳՈՐԾՄԱՆ ԲՆԱԿԱՆՈՆ ՌԵԺԻՄՆԵՐԸ

4.1. Էներգաբլոկի անվանական ռեժիմը

4.1.1. Ակտիվ գոտու ջերմակրի ծախսը

4.1.2. Ճնշումը առաջին և երկրորդ կոնտուրներում

4.1.3. Էներգաանջատման հավասարեցումը՝ ըստ ակտիվ գոտու շառավղի

4.1.4. Էներգաանջատման հավասարեցումը՝ ըստ ակտիվ գոտու բարձրության

4.2. Փաստացի և նախագծային անվանական ռեժիմների տարբերությունը և դրա պատճառները

4.3. Ոչ անվանական ռեժիմներ

4.3.1. Էներգաբլոկի ցածր հզորությամբ աշխատանքի պատճառները

4.3.2. Էներգաբլոկի թույլատրելի հզորությունների միջակայքը

4.3.3. Էներգաբլոկի հզորության բարձրացման հնարավորությունները

4.4. Էներգաբլոկի ստատիկ բնութագրերը և կարգավորման ծրագրերը

4.4.1. Կարգավորման ծրագրերը

4.4.2. Էներգաբլոկի անցողիկ ռեժիմները՝ առանց կարգավորիչների

4.5. Էներգաբլոկի հզորության կարգավորման սխեմաները և հիմնական կարգավորիչները

4.5.1. Կարգավորման սխեմաները

4.5.2. Ռեակտորի հզորության հիմնական կարգավորիչները: Ավտոմատ կարգավորիչը

4.5.3. Էներգաբլոկի անցողիկ ռեժիմները կարգավորիչներով

4.6. Էներգաբլոկի գործարկման և կանգի ռեժիմները

4.6.1. Էներգաբլոկի գործարկումը պլանային-նախազգուշական վերանորոգումից հետո

4.6.2. Էներգաբլոկի բնականոն կանգի ռեժիմը

ԳԼՈՒԽ 5. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ՌԵԺԻՄՆԵՐԸ՝ ԲՆԱԿԱՆՈՆ

ՇԱՀԱԳՈՐԾՄԱՆ ՊԱՅՄԱՆՆԵՐԻ ԽԱԽՏՄԱՄԲ

5.1. Վթարային իրավիճակներ և վթարային ռեժիմներ

5.2. Վթարների և վթարային իրավիճակների պատճառները

5.3. Վթարների և վթարային իրավիճակների վերլուծություն

5.4. Նախագծային վթարներ

5.4.1 Վթարներ՝ պայմանավորված դրական ռեակտիվության ներմուծմամբ

5.4.2. Վթարներ՝ ակտիվ գոտուց ջերմահեռացման խախտմամբ

5.4.3. Էներգաբլոկի լրիվ հոսանքազրկումը

5.4.4. Էներգաբլոկի երկրորդ կոնտուրի սնող ջրի պոմպերի անջատումը

5.4.5. Տուրբոգեներատորների վթարային անջատումը

5.4.6. Վթարներ՝ առաջին և երկրորդ կոնտուրների հերմետիկության խախտմամբ

5.5. Արտանախագծային վթարներ

5.5.1. Առաջին կոնտուրի Dպ=32մմ տրամագծով հոսաթողում՝ վթարային լրասնման համակարգի լրիվ խափանմամբ

5.5.2. Վթար՝ ճնշման փոխհատուցչի ապահովիչ փականը բացվելու և չփակվելու (վթարային լրասնման համակարգի խափանման) հետևանքով

5.5.3. Առաջին կոնտուրի գլխավոր խողովակագծի պատռումը

ԳԼՈՒԽ 6. ԵՐԿԿՈՆՏՈՒՐ ԱԷԿ-Ի ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԸ

6.1. ԱԷԿ-ում ջրաքիմիական ռեժիմի հսկման հիմնախնդիրները

6.2. ԱԷԿ-ում ջրաքիմիական ռեժիմի հիմնական բնութագրերը

6.3. Երկկոնտուր ԱԷԿ-ի առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմի առանձնահատկությունները

6.4. Ջրային միջավայրում մետաղների կոռոզիայի թերմոդինամիկայի հիմունքները

6.5. Անոդային պրոցեսների կինետիկան

6.6. Ջերմատարի ռադիոլիզը միջուկային ռեակտորներում

6.7. Տարբեր գործոնների ազդեցությունը կոռոզիոն պրոցեսների վրա

6.8. Ճառագայթման ազդեցությունը ռեակտորային նյութերի կոռոզիայի վրա

6.9. ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորներով ԱԷԿ-ի առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը

6.10.  ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորներով ԱԷԿ-ի երկրորդ կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը

ՕԳՏԱԳՈՐԾՎԱԾ ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

ՀԱՎԵԼՎԱԾ 1

ՀԱՎԵԼՎԱԾ 2

ՀԱՎԵԼՎԱԾ 3

ՀԱՎԵԼՎԱԾ 4

 

 

ՆԱԽԱԲԱՆ

 

Դասագրքում ներկայացվում են ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի հիմնական սարքա­վորում­ները, դրանց կառուցվածքային առանձնահատկությունները, տեխնոլոգիական պրոցես­նե­րի հաջորդականությունը, կառավարման և կարգավորման համակարգերի դերն ու նշա­նակությունը: Մանրամասն դիտարկվում են էներգաբլոկի գործարկման, կանգառման և շա­հագործման տարաբնույթ աշխատանքային ռեժիմները, որոնք վերլուծվել են Հայկական ատոմային էլեկտրակայանի (ՀԱԷԿ) օրինակի վրա՝ հատկապես վերջինիս անվտանգ շա­հա­գործումը ապահովելու տեսանկյունից:

Շարադրված նյութի առավել մատչելի յուրացմանը նպաստելու նպատակով համա­ռոտ անդրադարձ է կատարված նաև միջուկային ֆիզիկայի հիմնարար սկզբունքներին:

Դասագիրքը կազմելիս հեղինակները առավելագույնս օգտագործել են ՀԱԷԿ-ում կի­րառ­վող տեխնիկական հրահանգները, կանոնակարգերը և սարքավորումների շահա­գործ­մանն առնչվող այլ փաստաթղթային փաթեթները:

Շահագործման բնականոն և վթարային բոլոր ռեժիմները դիտարկվել և համա­կող­մա­նիորեն վերլուծվել են ՀԱԷԿ-ի ուսումնավարժական կենտրոնի բազմաֆունկցիոնալ և լայնամասշտաբ վարժասարքի կտրվածքով: Հեղինակները նպատակահարմար են գտել ՀԱԷԿ-ի ռեակտորային արտադրամասի սարքավորումների հարմարադասավորման սխե­մա­ները ներկայացնել բնագիր լեզվով՝ ռուսերենով, որը, ինչ խոսք, որոշակի դժվարու­թյուն­ներ կարող էր առաջացնել, որոնք և մասամբ հաղթահարվել են: Դասագիրքը, բնա­կա­նա­բար, ստեղծվել է առաջին հերթին Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալ­սա­րանի Էներգետիկայի և էլեկտրատեխնիկայի ինստիտուտի «Ատոմային էլեկտրական կա­յան­ներ և տեղակայանքներ» և «Տեխնոլոգիական պրոցեսների կառավարում (ատոմային է­ներ­գետիկայի բնագավառում)» մասնագիտությունների գծով ուսումնառություն անցնող ու­սանողների համար, սակայն այն հաջողությամբ կարող են օգտագործել հարակից, ինչ­պես նաև Երևանի պետական համալսարանի Ֆիզիկայի ֆակուլտետի համապատասխան մասնագիտություների ուսանողները: Այն միանշանակ կարող է նաև ծառայել ՀԱԷԿ-ի սկսն օպերատիվ անձնակազմին՝ մասնագիտական որակավորման բարձրացման գոր­ծա­ռույթներում, միաժամանակ որպես ուղեցույց օգտակար կլինի ՀԱԷԿ-ի և միջուկային ան­վտանգության կարգավորող մարմնի մասնագետների լայն շրջանակներին իրենց ամեն­օրյա գործունեության ընթացքում:

Դասագրքի ստեղծման գործընթացում ցուցաբերած աջակցության, օգտակար խոր­հուրդ­ների և մասնագիտական շտկումների ու լրացումների համար հեղինակները խորին շնոր­հակալություն են հայտնում ՀԱԷԿ-ի ուսումնավարժանքային կենտրոնի պետի տե­ղա­կալ Ա. Մանուկյանին, ռեակտորային արտադրամասի հերթափոխի պետ Ա. Սարգսյանին, ՀՀ Միջուկային անվտանգության կարգավորման պետական կոմիտեի աշխատակից Ս. Բզնունուն, գրախոսներ Ս. Մինասյանին, Ա. Մկրտչյանին, Ա. Գևորգ­յա­նին, ինչպես նաև խմբագիր դոցենտ Հ. Պետրոսյանին, Ռ. Սահակ­յա­նին գրքի համարգչային ձևավորման հա­մար, «Հայատոմ» ԳՀԻ աշխատակցուհի Ա. Մար­տի­րոսյանին և ՀԱՊՀ ՄԱՏՈՒԿ-ի աշխա­տակցուհի Լ. Ավետիսյանին դասագրքի համա­կարգչային շարվածքի իրականացման հա­մար:

Հասկանալի է, որ մայրենի լեզվով նման բնույթի առաջին անգամ հրատարակվող և բավականաչափ տարողունակ հրատարակությունը չի կարող զերծ լինել որոշակի բացթո­ղումներից ու թերություններից: Հեղինակները շնորհակալությամբ կընդու­նեն բոլոր դի­տողություններն ու առաջարկությունները:

 

>>

ԳԼՈՒԽ 1. ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՖԻԶԻԿԱՅԻ ՀԻՄՆԱՐԱՐ ՍԿԶԲՈՒՆՔՆԵՐԸ

1.1.   ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

        

Հայտնի է, որ ատոմը բաղկացած է միջուկից և նրա շուրջը պտտվող բացասական լից­­քավորված էլեկտրոններից: Միջուկի շուրջը պտտվող էլեկտրոնների ամբողջականու­թյու­նը կոչվում է ատոմի էլեկտրոնային թաղանթ:

Նկ. 1.1-ում ներկայացված են ջրածնի, հելիումի և ածխածնի ատոմների կառուց­ված­քային պարզագույն մոդելները:

Յուրաքանչյուր էլեկտրոնի էլեկտրական լիցքը թվապես հավասար է՝

Եթե ատոմը պարունակում է Z թվով էլեկտրոններ, ապա դրանց գումարային լիցքը կկազմի Z·e:

Միջուկը կազմված է պրոտոններից և նեյտրոններից, որոնց ընդհանուր անվանումն է նուկլոններ: Յուրաքանչյուր պրոտոնի լիցքը դրական է և բացարձակ արժեքով հավասար էլեկտրոնի լիցքին: Նեյտրոնն օժտված չէ էլեկտրական լիցքով (էլեկտրաչեզոք է): Նկ. 1.2-ում ներկայացված են հելիումի, ածխածնի և ուրանի միջուկների կառուցվածքային պար­զա­գույն մոդելները:

 

Պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածները գրեթե հավասար են, թեև նեյտրոնի զանգվածը մի փոքր՝ 1.002 անգամ գերազանցում է պրոտոնի զանգվածը (նեյտրոնի զանգվածը՝ 1,675x10^-24գ, պրոտոնի զանգվածը՝ 1,672x10^-24գ): Պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածները  անգամ մեծ են էլեկտրոնի զանգվածից, այսինքն՝ ատոմի զանգվածը կենտրոնացած է նրա միջուկում: Նշվածը ցայտուն կերպով երևում է նկ. 1.3-ում, որտեղ ատոմը ներկայացված է 10¹² անգամ մեծացված: Այդ դեպքում թաղանթն ունի 100 մ տրամագիծ, իսկ միջուկը` ընդամենը 1սմ, ընդ որում, ատոմի չափը շատ անգամ գերա­զան­ցում է միջուկի չափը:

Միջուկային ֆիզիկայում որպես զանգվածի ատոմական միավոր (զ.ա.մ) ընդունված է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը, որը հավասար է 1,66·10^-24գ:

Որպես ատոմական միավորների նշանակում ընդունված է   որտեղ X-ը քիմիա­կան տարրի պայմանանշանն է, A-ն՝ զանգվածային թիվը (միջուկում նուկլոնների քա­նա­կը), Z-ը՝ միջուկում պրոտոնների քանակը, որը հավասար է Մենդելեևի աղյուսակում տվյալ քիմիական տարրի կարգաթվին, համընկնում է ատոմի էլեկտրոնների թվին և որո­շում տարրի հիմնական քիմիական հատկությունները: Օրինակ` ուրանի զանգվածային թիվն է՝ A=235, իսկ կարգաթիվը՝ Z=92, հետևաբար՝ նշանակումն է

Միևնույն քանակով պրոտոններ, բայց տարբեր թվով նեյտրոններ ունեցող միջուկները կոչվում են իզոտոպներ:

Քանի որ իզոտոպներն օժտված են միևնույն քիմիական հատկություններով, ուստի դրանք նշագրվում են միևնույն պայմանանշանով: Այսպես, ջրածինն ունի երեք իզոտոպ. սովորական ջրածինը՝   (միջուկը կազմված է մեկ պրոտոնից), դեյտրիումը՝   (միջուկը կազմված է պրոտոնից և նեյտրոնից), տրիցիումը՝   (միջուկը կազմված է պրոտոնից և երկու նեյտրոնից):

Բնության մեջ հանդիպում են ուրանի երեք իզոտոպներ`  Բոլորը պա­րունակում են հավասար քանակով պրոտոններ (ինչպես նաև էլեկտրոններ)՝ -92: Բայց դրանց նեյտրոնների քանակները տարբեր են.

Ինչպես նշվեց վերևում, միջուկի չափերը խիստ փոքր են, ~10^-13¸10^-12 սմ, հետևաբար՝ միջուկային նյութի խտությունը (միջուկում նուկլոնների կոնցենտրացիան) շատ մեծ է, օրինակ` ուրանի դեպքում հավասար է 1,16·10¹⁴ գ/սմ ³ : Բոլոր միջուկներն օժտված են միևնույն խտությամբ, որը վկայում է միջուկային նյութի անսեղմելիությունը: Վերջին հանգամանքով պայմանավորված՝ միջուկային նյութը կարող է համեմատվել հե­ղուկ­ների հետ:

>>

 

1.2.    ՌԱԴԻՈԱԿՏԻՎՈՒԹՅՈՒՆ

Քիմիական տարրերի ոչ բոլոր իզոտոպներն են կայուն: Դրանց որոշակի մասը ռադիո­ակ­տիվ են, այսինքն՝ ատոմների ինքնին տրոհման արդյունքում արձակվում են նեյտ­րոն­ներ,

Այդպիսի իզոտոպները, ռադիոակտիվ տրոհման շնորհիվ, փոխարկվում են այլ տար­րերի իզոտոպների: Օրինակ`   տրոհման շնորհիվ փոխարկվում է թորիումի՝  այսինքն՝ արձակելով  մասնիկ, որը ներկայացնում է հելիումի միջուկը՝  (2 պրոտոն + 2 նեյտրոն), վերափոխվում է նոր տարրի: Կամ` լիթիումը՝  արձակելով  մասնիկ (էլեկտ­րոն), փոխարկվում է բերիլիումի՝ , այսինքն՝ լիթիումի միջուկում ինչ-որ մի նեյտրոն վե­րա­փոխվում է պրոտոնի և էլեկտրոնի, էլեկտրոնն արձակվում է միջուկից:

 ճառագայթման ժամանակ փոխվում է միայն միջուկի ներքին էներգիան, իսկ պրոտոնների և նեյտրոնների քանակը մնում է հաստատուն:

 կամ  անցումներից հետո մնացորդային միջուկը, գերակշիռ դեպքերում, գտնվում է գրգռված վիճակում: Եթե գրգռման էներգիան չի բավարարում միջուկից նուկլոնի ար­ձակ­­վե­լու համար, ապա միջուկի հիմնական վիճակին անցնումն ուղեկցվում է  քվանտի ար­ձակմամբ:

ճառագայթման դեպքում պրոտոնների և նեյտրոնների քանակը միջու­կում չի փոխվում, պարզապես միջուկը էներգետիկ ավելի բարձր գրգռված մակարդակից անց­նում է ավելի ցածր մակարդակի:

Շատ կարևոր է նշել, որ  ճառագայթումը, ինչպես լույսը, արձակում է դիսկրետ, ա­ռան­ձին «չափաբաժիններով» քվանտներ՝ ֆոտոններ, որոնց հաճախականությունը գտնվում է    միջակայքում: Քվանտները շարժվում են հաստատուն 299792,5 կմ/վ արագությամբ: Քվանտի էներգիան   տիրույթում է, իսկ ալիքի երկարությունը՝     տիրույթում:

Տարբերակվում են երկու տիպի ռադիոակտիվ նյութեր` բնական և արհեստական: Բնական ռադիոակտիվ նյութերը հանդիպում են բնության մեջ, օրինակ` ռադիումը՝ :

Արհեստական ռադիոակտիվ նյութերը ստացվում են արագացուցիչներում, միջուկա­յին ռեակտորներում՝ կայուն նյութերը նեյտրոններով կամ պրոտոններով ճառագայթելով:

Այսպիսով, որոշակի բնական կամ արհեստական քիմիական նյութերի անընդհատ ինքնին փոխարկումների ընթացքում այդ նյութերի՝ նեյտրոններ, - քվանտ և ,  մաս­նիկ­ներ արձակելու երևույթը կոչվում է ռադիոակտիվություն:

Ռադիոակտիվ տրոհման ժամանակ առաջանում են նոր ատոմներ, որոնք հաճախ անկայուն են, և իրենք ևս տրոհվում են: Հետևաբար, մեկ տիպի միջուկի ռադիոակտիվ տրոհումը հաճախ հանգեցնում է նոր տիպի ռադիոակտիվ միջուկի առաջացմանը:

Ռադիոակտիվ տրոհումը բնութագրվում է հետևյալ օրենքով.

որտեղ N_o-ը նյութում ռադիոակտիվ միջուկների կամ ատոմների թիվն է սկզբնական t_o=0 պահին, N-ը՝ նյութում ռադիոակտիվ միջուկների կամ ատոմների թիվը t պահին,   տվյալ ռադիոակտիվ իզոտոպի համար բնութագրական մեծություն է, որը կոչվում է տրոհման հաստատուն: Այն ցույց է տալիս միավոր ժամանակում տրոհվող միջուկների չափա­բա­ժինը, այսինքն՝ միջուկների որ մասն է 1վ – ում տրոհվում: Ունի միավոր ժամանակում տրոհման հավանականություն և չափողականություն՝ վ ^-1, օրինակ, կոբալտի ( դեպքում՝

е-ի ցուցչի մինուս նշանը նշանակում է, որ N-ը միշտ նվազում է: Այսինքն՝  որո­շում է տրոհման արագությունը. որքան այն մեծ է, այնքան արագ տեղի կունենա տրո­հումը:

>>

 

1.2.1.              Ակտիվություն

Ռադիոակտիվ նյութերով աշխատելիս ավելի կարևոր է իմանալ ատոմների (միջուկ­նե­րի) ոչ թե քանակը, այլ ակտիվությունը: Ակտիվությունը մեկ վայրկյանում նյութի ամ­բողջ ծավալում միջուկների տրոհվող ակտերի թիվն է:

Այս սահմանումից հետևում է, որ՝

Ըստ չափողականությունների միջազգային համակարգի (ՄՀ)՝ ակտիվության միա­վորն է բեքերելը (Բք)՝ 1Բք = 1տրոհում/վ: Սակայն հաճախ որպես ռադիոակտիվության միավոր օգտագործում են նաև կյուրին, որը հավասար է 3,7·10¹⁰ տրոհում/վ: Այս տրո­հում­ների թիվը մոտավորապես համապատասխանում է 1գ ռադիումի՝  1 վայր­կյանում ար­ձակած մասնիկների թվին: Գործնականում օգտագործում են ռադիոակտիվ տրոհման մեկ այլ ժամանակային բնութագիր՝ կիսատրոհման պարբերությունը՝ T_1/2 : Դա այն ժա­մանակն է, որի ընթացքում տրոհվում է տվյալ իզոտոպի բոլոր միջուկների կեսը՝    

Տեղադրելով N(T_1/2)-ի արժեքը (1.1)-ի մեջ, կստանանք      որտեղից ստացվում է -ի և T_1/2-ի կապը՝

որտեղ  ռադիոակտիվ իզոտոպի կյանքի միջին տևողությունն է, այսինքն՝ այն ժամանակը, որի ընթացքում ռադիոակտիվ միջուկների քանակը տրոհման հետևանքով փոքրանում է e անգամ:

Տարբեր տարրերի իզոտոպների կիսատրոհման պարբերություններն ունեն ամենա­տար­բեր արժեքներ՝ սկսած վայրկյանի չնչին մասերից մինչև մի քանի միլիարդ տարի,  

>>

 

1.3.    ԶԱՆԳՎԱԾԻ ԵՎ ԷՆԵՐԳԻԱՅԻ ՓՈԽԿԱՊԱԿՑՎԱԾՈՒԹՅՈՒՆԸ

Հայտնի է, որ մարմնի զանգվածը փոքր արագությունների դեպքում կախված չէ նրա արագությունից, սակայն ըստ հարաբերականության տեսության, որը հաստատվել է փորձով, ապացուցվում է, որ եթե մարմինը շարժվում է մեծ (լույսի արագությանը մոտ) արագությամբ, ապա նրա զանգվածը փոխվում է: Զանգվածի և արագության առնչությունն արտահայտվում է հետևյալ բանաձևով.

որտեղ m_o -ն մարմնի զանգվածն է դադարի վիճակում, կգ, m-ը՝ մարմնի զանգվածը, երբ այն շարժվում է V արագությամբ, մ/վ, C-ն՝ լույսի արագությունը վակուումում՝ 3·10⁸ մ/վ:

Օրինակ, եթե էլեկտրոնը շարժվում է 10⁸ մ/վ արագությամբ, ապա նրա զանգվածը հավասար է՝

այսինքն՝ դադարի զանգվածի համեմատությամբ աճը կազմում է  

Հարաբերականության տեսությունից հետևում է նաև զանգվածի և էներգիայի կապը: Մարմնին էներգիա հաղորդելիս մեծանում է նրա զանգվածը: Էներգիայի և զանգվածի կապն արտահայտվում է Էյնշտեյնի հայտնի բանաձևով՝

որտեղ E-ն մարմնի լրիվ էներգիան է: Բանաձևից հետևում է, որ մարմնի էներգիայի փոփոխությունն ուղեկցվում է այդ մարմնի զանգվածի փոփոխությամբ: Կամ՝ դադարի վի­ճա­կում գտնվող մարմինն օժտված է էերգիայով: Կամ՝ m զանգված ունեցող մարմինը միա­ժամանակ օժտված է E  էներգիայով: Օրինակ` 1 կգ զանգված ունեցող նյութն օժտված է էներ­գիայով, որը հավասար է՝

         

          որը համարժեք է    նավթի այրման էներգիային:

Այսպիսով, կարելի է ասել, որ նյութի ատոմների միջուկում առկա է հսկայական քա­նակով էներգիայի պաշար: Հասկանալի է, որ ներկայացված հաշվարկը տեսական է, և օգտագործել այդ ամբողջ պարփակված էներգիան գործնականում հնարավոր չէ: Դա կապված է բազմաթիվ անիրագործելի կիրառական խնդիրների հետ: Առայժմ գիտության առաջընթացը թույլ է տալիս օգտագործել այդ էներգիայի միայն չնչին մասը ՝ միջուկային ռեակցիաների միջոցով:

Միջուկի բաժանման ռեակցիաների ժամանակ անջատվում է նյութի լրիվ էներգիայի      իսկ ջերմամիջուկային ռեակցիաների ժամանակ, երբ սինթեզվում են թեթև միջուկներ, լրիվ էներգիայի  այսինքն՝ զգալիորեն ավելի շատ:

Սակայն պետք է նկատի ունենալ, որ նյութի սովորական փոխարկումների ժամա­նակ, երբ դրանք ուղեկցվում են էներգիայի համեմատաբար ոչ մեծ փոփոխությամբ, զանգվածի փոփոխությունն այնքան չնչին է, որ կարելի է անտեսել: Օրինակ` 1կգ սառույցը հալեց­նե­լու համար պետք է ծախսել 80 Կկալ ջերմություն: Էներգիայի այդքան մեծացմանը հա­մա­պատասխանում է զանգվածի   որը, բնականաբար, սովո­րա­կան պայ­ման­ներում հնարավոր չէ հայտնաբերել:

Միջուկային փոխարկումների դեպքում, որոնք կդիտարկվեն հաջորդ ենթաբաժնում, տեղի է ունենում հսկայական քանակով էներգիայի անջատում կամ կլանում, որի պատ­ճա­ռով միջուկների զանգվածը զգալիորեն փոխվում է:

Միջուկային ֆիզիկայում էներգիան չափվում է էլեկտրոնվոլտերով՝ ԷՎ: Մեկ էլեկ­տրոն­­վոլտը համապատասխանում է այն կինետիկ էներգիային, որ ձեռք է բերում մեկ էլեկտ­րոնի լիցք ունեցող մասնիկը, որն անցել է մի կետից մյուսը 1Վ պոտենցիալների տար­­բերությամբ էլեկտրական դաշտում.

 

Հաճախ օգտագործում են ավելի մեծ միավոր` մեգաէլեկտրոնվոլտը (1ՄԷՎ=10⁶ ԷՎ):

>>

 

1.4.    ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՈՒԺԵՐ ԵՎ ՄԻՋՈՒԿԻ ԿԱՊԻ ԷՆԵՐԳԻԱՆ

Միջուկային ռեակցիաները դիտարկելիս անհրաժեշտ է պարզաբանել, թե միջու­կա­յին մասնիկներն ինչպիսի ուժերով են միմյանց փոխկապակցված:

Ցանկացած նյութի ատոմի միջուկի մեջ գործում են երկու հիմնական ուժեր. առա­ջի­նը էլեկտրական վանողական կուլոնյան հայտնի ուժերն են, որոնք պայմանավորված են դրա­կան լիցքավորված պրոտոններով, երկրորդը՝ միջուկային ձգողական ուժերը, որոնք զգա­լիորեն գերազանցում են վանողական ուժերին:

Միջուկային ուժերն առանձնահատուկ բնույթի են, և միջուկային ռեակցիաները պայ­մա­նավորված են այդ առանձնահատկություններով: Միջուկային ուժերի գլխավոր առանձ­նահատկությունն այն է, որ դրանց ազդեցության շառավիղը շատ փոքր է՝    Մի­ջու­կի սահմաններից դուրս դրանց ազդեցությունը դադարում է, և գործում են միայն էլեկտ­րա­կան ուժերը: Նկ. 1.4-ում սխեմատիկորեն ցույց են տրված երկու պրոտոնների միջև գործող ու­ժե­րը: Էլեկտրական ուժերի ազդեցությունը, կախված նրանց միջև եղած հեռա­վո­րու­թյունից (r), փոխվում է  

 

Միջուկային ուժերը գործում են, երբ նուկլոններն իրար նկատմամբ խիտ են դասա­վոր­ված (նման են իրար կպած կոնֆետների գնդիկների): Այսինքն՝ միջուկում յուրաքանչյուր նուկլոն պահվում է միայն հարևան նուկլոններով, իսկ մնացած նուկլոնները, որոնք գտնվում են ավելի հեռու, միմյանց վրա չեն ազդում: Ի տարբերություն միջուկային ուժերի, կուլոնյան ուժերը գործում են բոլոր` թե մոտակա, թե հեռու գտնվող պրոտոնների մեջև (նկ. 1.5):

Միջուկային ուժերը զգալիորեն (մի քանի տասնյակ անգամ) մեծ են կուլոնյան ուժե­րից և    անգամ՝ գրավիտացիոն ուժերից: Եթե միջուկային ուժերը թույլ լինեին կուլոնյան ու­ժե­րից, ապա արդեն իսկ երկու պրոտոններ (ուրանի միջուկում դրանք 92-ն են) չէին կարող գտնվել այնպիսի փոքր հեռավորության վրա, ինչպիսին միջուկի չափն է, առավել ևս՝ մնալ միջուկում, և միջուկն ինքնին կտրոհվեր:

Միջուկային ուժերը գործում են 1 ֆերմի (10^-13սմ) հեռավորության վրա, և դրանց բնույ­թը խիստ փոփոխական է՝ կախված հեռավորությունից: Օրինակ` 0,7 ֆերմիից փոքր հեռա­վորության վրա դրանք գործում են որպես վանողական ուժեր: Երկու ֆերմի հեռա­վո­րու­թյան վրա դրանց ազդեցությունը վերանում է: Միջուկային ուժերն օժտված են, այսպես կոչ­ված, «հագեցման» հատկությամբ, այսինքն՝ միջուկային մասնիկների միջև փոխազդե­ցու­­թյունը սահմանափակվում է հիմնականում հարևան միջուկների տիրույթով (նկ. 1.5). եթե սինթեզվում են մի քանի մասնիկներ, ապա մյուս մասնիկների ձգողական ուժերը թուլանում են, և իրարից հեռու պրոտոնների միջև կարող են գործել միայն կուլոն­յան վա­նողական ուժերը: Հենց դրանով է բացատրվում միջուկների համեմատաբար հեշ­տու­թյամբ տրոհումը՝ դրանց զանգվածային թվի մեծացմանը զուգընթաց: Ակնհայտ է, որ ամենա­կա­յուն միացությունը ստացվում է որոշակի քանակով մասնիկների փոխկապակցվածության դեպքում: Օրինակ` շատ կայուն համակարգ է երկու պրոտոնների և երկու նեյտրոնների միացությունը (հելիումի միջուկը,   մասնիկը):

Կապի էներգիա: Նուկլոնների փոխազդեցության գումարային էներգիան պայմանա­վոր­ված է բոլոր նուկլոնների միջուկային ձգողության և պրոտոնների էլեկտրական վա­նողության ուժերով և կոչվում է միջուկի կապի էներգիա: Կապի էներգիան հավասար է այն էներգիային, որն անջատվում է միջուկը նուկլոններով կազմավորելիս:

>>

 

 

1.5.   ԶԱՆԳՎԱԾԻ ԹԵՐՈՒԹՅՈՒՆԸ (ԱՐԱՏԸ)

Միջուկի կապի էներգիան գնահատելու համար անհրաժեշտ է իմանալ միջուկում նուկլոնների զանգվածների հաշվեկշիռը՝ արտահայտված զանգվածի ատոմային միա­վոր­ներով: Միջուկը կազմող ազատ նուկլոնների գումարային զանգվածը մի փոքր մեծ է մի­ջուկի դադարի վիճակի զանգվածից, քանի որ միջուկում նուկլոնները գտնվում են կապված վիճակում: Այսինքն, եթե որևէ ատոմի միջուկի լրիվ զանգվածը որոշենք և այն համե­մա­տենք միջուկը կազմող առանձին նուկլոնների գումարային զանգվածի հետ, ապա կպար­զենք, որ նուկլոնների գումարային զանգվածն ավելի մեծ է միջուկի դադարի վիճակի զանգ­վածից:

Դասական ֆիզիկայի տեսանկյունից դա տարիմաստություն է («պարադոքս»), այս­ինքն՝ զանգվածը կազմող առանձին տարրերի զանգվածների գումարը չի կարող ավելի մեծ լինել, քան ինքը զանգվածը: Դրանք պետք է իրար հավասար լինեն: Միջուկային ֆիզիկան այդ հարցի պատասխանը տալիս է, և այն կդիտարկվի հաջորդիվ: Այստեղ նշենք, որ զանգ­վածների այդ տարբերությունը   կոչվում է զանգվածի թերություն, իսկ դրան համա­պա­տասխանող էներգիան` կապի էներգիա:

Վերը շարադրած միտքը պարզելու համար նկ. 1.6-ում ցույց է տրված կշեռք, որի մի նժարին դրված են հելիումի միջուկը կազմող ազատ նուկլոնները, իսկ մյուսին՝ մի­ջուկի զանգվածը (նուկլոնները կապակցված վիճակում են): Նկարից երևում է զանգ­ված­ների տարբերությունը, որը կոչեցինք զանգվածի թերություն. այն հավասար է՝  

 

Հաշվենք հելիումի միջուկի զանգվածի թերությունը և կապի էներգիան:

Հայտնի է, որ միջուկում պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածները հավասար են համապա­տասխանաբար 1,00727 և 1,00866 զանգվածի ատոմական միավորին (զ.ա.մ): Հելիումի միջուկի զանգվածը հավասար է 4,0026 զ.ա.մ: Զանգվածի թերությունը հավասար կլինի`

          Տեղադրելով    արժեքը (1.3) բանաձևի մեջ, կստանանք He-ի միջուկի կապի էներ­գիան.

Քանի որ հելիումի 1գ ատոմը պարունակում է 6,022·10²³ հելիումի միջուկ (Ավո­գա­դ­րոյի թիվ) և կշռում է 4 գ, ապա 1 գ հելիումից անջատված էներգիան, որը կառա­ջանա պրո­տոն­ները և նեյտրոները սինթեզելու դեպքում, կլինի՝

Այդքան էներգիա ժամանակին անջատվել է բնության մեջ հելիումի առաջացման պա­հին, որը համարժեք    բարձրորակ քարածխի կամ     բենզինի այրման էներ­գիային:

Նշենք, որ արևի էներգիան պայմանավորված է հենց այդպիսի ջերմամիջուկային ռեակ­ցիաներով, որոնք կարող են ընթանալ միայն շատ բարձր՝ մի քանի միլիոն ջեր­մաստի­ճանի պայմաններում, երբ տեղի է ունենում նուկլոնների սինթեզում:

Այսպիսով, զանգվածի թերությունը    ուղիղ համեմատական է կապի էներգիային.

 

Այս արտահայտությունը կարելի է պարզեցնել, եթե E = m·c² բանաձևով կապի էներ­գիան որոշենք 1 զ.ա.մ.-ին համապատասխան: E = m·c² բանաձևի մեջ զանգվածի չափողա­կանությունը տեղադրենք զ.ա.մ-ով (1զ.ա.մ.=1,66x10^-27կգ), կստանանք՝

Ստացվում է, որ  

(1.5) բանաձևի փոխարեն կարող ենք գրել՝

 

(1.6) բանաձևով հաշվենք միջուկային ռեակցիայից առաջացած կապի էներգիան, երբ միջուկը բաժանվում է բեկորների: Հաշվարկները կատարենք  -ի օրինակով, երբ միջուկը, կլանելով նեյտրոն, բաժանվում է երկու բեկորների` լանթանի՝  և մոլիբդենի՝ : (1.6) բանաձևում տեղադրելով զանգվածային թվերի ճշգրիտ արժեքները (Մենդելեևի աղյուսակից և [1] գրքից), կստանանք.

Հաշվի առնելով, որ 1գ -ի մեջ կա  ատոմ, կստացվի՝

Այսինքն՝ 1գ  ուրանից ստացված էներգիան բավարար է մոտավորապես 1000 բնա­կիչ ունեցող որևէ գյուղաքաղաքի էլեկտրական էներգիայի օրական սպառումն ապա­հո­վելու համար:

Համեմատելով 1գ ուրանի  բաժանումից առաջացած էներգիան դեյտրիումի  ( ) սինթեզից առաջացած 1գ-ի էներգիայի հետ, կարող ենք ասել, որ վերջինս  անգամ ավելի մեծ է: Այսինքն՝ ջերմամիջուկային ռեակցիայից առաջացած էներգիան շատ անգամ ավելի մեծ է միջուկային ռեակցիայից առաջացած էներգիայից:

Միջուկային ֆիզիկայում միջուկի կարևոր բնութագրերից է մեկ նուկլոնին բաժին ընկնող կապի էներգիան՝ տեսակարար կապի էներգիան, այսինքն՝ այն աշխատանքը, որը կատարվում է մեկ նուկլոնի՝ միջուկից արձակվելու (դուրս թռչելու) դեպքում:

Տեսակարար կապի էներգիան նշանակվում է -ով և հավասար է՝  Նկ. 1.7-ում ցույց է տրված տեսակարար կապի էներգիայի և միջուկների զանգվածային թվի առնչու­­թյունը:

Կորից երևում է, որ գրեթե բոլոր կայուն միջուկների համար, որոնք ունեն միջին զանգվածային թիվ՝   բարիում՝ (մոլիբդեն՝  լանթան՝ . սրանք գրաֆիկում չեն երևում), տեսակարար կապի էներգիան մոտավորապես հաստատուն է և ունի    արժեք: -ի մեծությունը հասնում է առավելագույն արժեքին   տիրույթում (կրիպտոն՝ ):

Միայն թեթև (10-ից փոքր զանգվածային թվով) տարրերի դեպքում է դիտվում տեսակարար կապի էներգիայի կտրուկ տարբերություն:

Գերծանր տարրերի   միջուկների բաժանման դեպքում, երբ գոյանում են ավելի թեթևները, նույնպես դիտվում է տեսակարար կապի էներգիաների տարբերություն    զանգվածային թվով տարրերն ամենակայունն են, և դրանք տրոհելու համար կպահանջվի առավելագույն քանակությամբ էներգիա:

Միջուկային էներգիա ստանալու տեսանկյունից ուշագրավ են կորի սկզբում և վեր­ջում գտնվող տարրերը, քանի որ միայն այս տիրույթներում է դիտվում տեսակարար կա­պի էներ­գիաների՝ զանգվածային թվից կախված զգալի փոփոխություն: Էներգիայի պահ­պան­ման օրենքի համաձայն՝ անջատված էներգիան պետք է հավասար լինի սկզբնական և վերջնական միջուկների կապի էներգիաների տարբերությանը:

Այսպիսով, կորի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ միջուկային էներգիա ստանալու համար կա երկու հնարավոր ուղղություն:

Առաջինը թեթև տարրերից ավելի ծանր տարրի սինթեզումն է, օրինակ՝ դեյտրիումից հե­լիում ստանալը:

Երկրորդը ծանր տարրերի միջուկների բաժանումն է, երբ գոյանում են զանգվածի միջին թիվ ունեցող տարրեր (օրինակ`  -ի բաժանումը լանթանի և մոլիբդենի ):

   զանգված ունեցող տարրերից միջուկային էներգիա ստանալը շահավետ չէ, այսինքն՝ որքան էլ այդ միջուկները վերակառուցենք (բաժանենք, սինթեզենք), արդյունք չենք ստանա, քանի որ դրանց զանգվածային թիվն ունի տեսակարար կապի էներգիայի առավելագույն արժեքը՝   :  Կրկին նշենք, որ սինթեզելու պարագայում շատ անգամ ավելի մեծ էներգիա է անջատվում, քան միջուկի բաժանման դեպքում, քանի որ միջուկ­նե­րի տեսակարար կապի էներգիաների տարբերությունն այդ տիրույթում ավելի մեծ է:

Որպես օրինակ օգտագործելով կորի տվյալները՝ մի անգամ ևս հաշվենք 1գ-ի բաժանումից անջատված միջուկային էներգիան: Եթե ընդունենք, որ -ը բաժանվում է երկու հավասար մասերի, ապա յուրաքանչյուր բեկորի զանգվածային թիվը կլինի՝

Գրաֆիկից երևում է, որ 117,5 զանգվածային թիվ ունեցող միջուկի տեսակարար կապի էներգիան հավասար է    հետևաբար՝ յուրաքանչյուր բեկորի լրիվ էներգիան կլինի.

-ի լրիվ կապի էներգիան հավասար կլինի տեսակարար կապի էներգիայի (7,5ՄԷՎ) և նրա զանգվածի արտադրյալին.

-ի մեկ միջուկից անջատված միջուկային էներգիան հավասար կլինի բեկորների կապի էներգիաների գումարի և միջուկի կապի էներգիայի տարբերությանը.

 

Քանի որ 1գ -ի մեջ կա ատոմ, ապա նրանից անջատված լրիվ էներ­գիան կլինի՝

 

Ստացվեց մոտավորապես նույն թիվը, ինչ որ հաշվել էինք (1.6) բանաձևով: Նշենք, որ (1.6) բանաձևով հաշվարկները կատարվում են ավելի ճշգրիտ, իսկ կորից օգտվելիս դրանք մոտավոր են:

Հատկանշական է, որ այդքան էներգիան համարժեք է    բենզինի այրման էներգիային:

>>

 

 

1.6.    ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Միջուկային ռեակցիան միջուկների կամ մասնիկների բախման հետևանքով այն­պի­սի փոխազդեցությունն է, որը հանգեցնում է դրանց փոխադարձ փոխակերպմանը: Միջու­կա­յին ռեակցիայի ժամանակ կարող են տեղի ունենալ միջուկների բաժանում, միաձուլում, մի միջուկի փոխարկումը մեկ այլ միջուկի և այլն:

Միջուկային ռեակցիաների հիմնական առանձնահատկություններից մեկն այն է, որ ռեակցիայի ժամանակ անջատվում կամ կլանվում է հսկայական քանակով էներգիա, մո­տա­վորապես միլիոն անգամ ավելի շատ, քան քիմիական ռեակցիաների դեպքում: Միջու­կա­յին ռեակցիաների կարևորագույն չափանիշներից մեկը ռեակցիայի հավանա­կա­նու­թյունն է:

Ժամանակակից միջուկային էներգետիկայի տեսանկյունից առավել էականը նեյտ­րոն­­ների՝ տարբեր նյութերի միջուկների հետ փոխազդեցության երևույթն է: Այն բնու­թա­գրվում է արդյունավետ կտրվածքով    չափողականությամբ՝սմ ² : Որպես արդյունավետ կտրված­քի միավոր ընդունված է 10^-24 սմ ² -ը, որը կոչվում է բարն    ոչ միայն փոխազդող մասնիկի և միջուկի լայնական կտրվածքի մակերեսն է, այլև իրակա­նում բո­վանդակում է պրոցեսի ֆիզիկաքիմիական բնույթի վերաբերյալ ամբողջ տեղե­կույ­թը (մե­խանիզմը, կախումը էներգիայից և այլն):

Միջուկային ռեակցիայի տեսակից կախված՝ տարբերակում են ցրման (դանդա­ղեց­ման)՝ σ_s, ռադիացիոն զավթման՝ σ_a և բաժանման՝ σ_R կտրվածք հասկացությունները: Ցրու­մը բնորոշվում է առաձգական և ոչ առաձգական ցրման կտրվածքներով: Թեթև մի­ջուկ­ների վրա առաձգական ցրումը հատկապես մեծ կարևորություն ունի ջերմային նեյ­տ­րոն­ներով ռեակտորներում, քանի որ այն արագ նեյտրոնների դանդաղեցման գլխավոր մե­խա­նիզմն է: Ծանր միջուկների վրա ոչ առաձգական ցրումը խիստ կարևոր է արագ նեյտ­րոն­ներով ռեակտորներում, քանի որ այն նեյտրոնների՝ ²³⁸U-ի բաժանման շեմից ցածր էներգիաների տեղափոխման գլխավոր մեխանիզմն է:

Միջուկային էներգետիկայում մեկ միջուկին բաժին ընկնող լայնական (արդյու­նավետ կամ միկրոսկոպիկ) կտրվածքի` σ մեծության փոխարեն հաճախ օգտագործվում է այլ մե­ծու­թյուն.

որտեղ N-ը միջուկների թիվն է, սմ  ³:    մեծությունը ներկայացնում է նյութի 1 սմ  ³ -ում բոլոր միջուկների գումարային լայնական կտրվածքը: Այս մեծությունը կոչվում է մակ­րոս­կո­պիկ լայնական կտրվածք և ունի չափողականություն՝ սմ  ^-1:

Ընդունված է միջուկային ռեակցիաները գրել հավասարումների տեսքով, ինչպես քի­միայում: Ձախ կողմում գրվում են ռեակցիայի մեջ մտնող մասնիկները, աջում` ռեակցիայի արգասիքները: Օրինակ` ջրածնի՝ նեյտրոնով ռմբակոծման ռեակցիան, երբ մի­ջուկի պրո­տոնը զավթում է նեյտրոնը, և առաջանում է դեյտրիում՝  արձակմամբ, գրվում է այսպես.

Միջուկային ռեակցիաներն ընթանում են երկու փուլով: Առաջին փուլը սկսվում է միջուկ-թիրախի (մասնիկի) և նեյտրոնի անմիջապես բախումից հետո, երբ առաջանում է, այսպես կոչված, միջանկյալ նոր՝ բաղադրյալ միջուկ, որը գտնվում է գրգռված վիճակում և օժտված է ավելցուկային էներգիայով: Գրգռված վիճակում միջուկը գոյատևում է շատ կարճ ժամանակահատված՝    և տեղի է ունենում նուկլոնների միջև ավելցուկային էներգիայի վերաբաշխում: Այնուհետև սկսվում է երկրորդ՝ ավելի երկար փուլը: Գրգռված վիճակում, նուկլոնների բախման հետևանքով, մեկ կամ մի քանի նուկլոն ձեռք են բերում այնքան էներգիա, որ բավականացնում է նրանց` միջուկից արձակվելու համար: Կամ, հնարավոր է, որ գրգռված միջուկը, արձակելով    վերադառնա կայուն վիճակի: Եվ վերջապես, հնարավոր է, որ գրգռված միջուկն այնքան անկայուն լինի, որ բաժանվի երկու և ավելի թեթև տարրերի միջուկների: Այսինքն՝ տեղի ունենա բաժանման ռեակցիա:

Այսպիսով, գրգռման էներգիան շատ կարևոր է միջուկային ռեակցիայի պրոցեսում, և նրա չափաքանակով է պայմանավորված նաև միջուկի բաժանումը:

Միջուկային ռեակցիաներում գործում են էներգիայի և իմպուլսի պահպանման օրենք­ները: Այդ օրենքներից ելնելով՝ կարելի է ստանալ միջանկյալ միջուկի գրգռման էներգիան՝    Օրինակ` վերը նշված միջուկային ռեակցիայի համար E*-ն արտահայտ­վում է հե­տևյալ բանաձևով [1].

որտեղ A-ն և m-ը միջուկի և ռմբակոծող նեյտրոնի դադարի զանգվածներն են,  նեյտրոնի կինետիկ էներգիան մինչև բախում –ն՝ նեյտրոնի արագությունը,-ն՝ նեյտ­րոնի կապի էներգիան միջանկյալ միջուկում:

Բանաձևից երևում է, որ միջուկում գրգռման էներգիան հավասար է բաղադրյալ միջուկում նեյտրոնի կապի էներգիայի և նեյտրոնի կինետիկ էներգիայի գումարի մի մա­սին՝ որը փոխանցվել է բաղադրյալ միջուկի դադարի էներգիային: Այսինքն` գրգռման էներգիայի մեջ մտնում է նեյտրոնի ոչ թե լրիվ կինետիկ էներգիան, այլ նրա մի մասը (հիմնական մասը): Մնացած մասը՝   փոխանցվում է բաղադրյալ միջուկի կի­նե­տիկ էներգիային և չի ազդում միջուկային ռեակցիայի վրա: Եթե m<<A, ապա՝

 Այսինքն՝ ելակետային նեյտրոնի միևնույն էներգիայի դեպքում որքան մեծ լինի բաղադրյալ միջուկում նեյտրոնի կապի էներգիան, այնքան ավելի մեծ կլինի բաղադրյալ միջուկի գրգռման էներգիան: Քանի որ կապի էներգիան առավելագույն արժեքին է հաս­նում զույգ-զույգ միջուկների պարագայում, ուստի կենտ զանգվածային թիվ ունեցող մի­ջուկները (²³⁵U, ²³⁹Pu) բաժանվում են ելակետային նեյտրոնի ցանկացած, այդ թվում՝ նաև ջերմային էներգիայի դեպքում: Մինչդեռ զույգ զանգվածային թիվ ունեցող միջուկները (²³⁸U, ²³²Th), որոնց հետ նեյտրոնի փոխազդեցության արդյունքում առաջանում է կենտ-զույգ բաղադրյալ միջուկ, ունեն բաժանման շեմ, քանի որ այս դեպքում նեյտրոնի կապի էներգիան ունի նվազագույն արժեք:

>>

 

 

1.7.    ՆԵՅՏՐՈՆՆԵՐԻ ԴԱՆԴԱՂԵՑՈՒՄԸ ԵՎ ԴԻՖՈՒԶԻԱՆ

Միջուկային ֆիզիկայում նեյտրոնների դանդաղեցման պրոցեսի ուսումնա­սիրու­թյունն ունի կարևոր նշանակություն: Բանն այն է, որ միջուկի բաժանման ռեակցիայի ժամանակ, որը տեղի է ունենում միջուկային ռեակտորներում, ջերմային նեյտրոնները, որոնք ունեն  էներգիա (արագությունը՝  ավելի մեծ հավանա­կա­նու­­թյամբ են առաջացնում միջուկի բաժանում, քան արագ նեյտրոնները, որոնք ունեն     էներգիա:

Միջուկի բաժանման ժամանակ ի սկզբանե առաջանում են արագ նեյտրոններ՝ 2ՄԷՎ միջին էներգիայով, և դրանց դանդաղեցման համար կիրառվում են հատուկ նյութեր` դանդաղարարներ (ջուր, գրաֆիտ և այլն): Արագ նեյտրոնների բախումը տարբեր նյութերի միջուկների հետ ընթանում է հիմնականում դանդաղեցման պրոցեսով: Նեյտրոնները, բախ­վելով դանդաղարարի միջուկներին, առաձգականորեն ցրվում և կորցնում են իրենց էներգիայի մի մասը: Բազմաթիվ բախումներից հետո նեյտրոններն աստիճանաբար կորցնում են իրենց էներգիան և դառնում ջերմային նեյտրոններ, որոնք ավելի մեծ հա­վա­նականությամբ են կլանվում միջուկից, քանի որ կլանման կտրվածքը հակադարձ համե­մա­տական է ջերմային նեյտրոնների արագությանը:

Նեյտրոնների դանդաղեցումը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև որ առա­ջա­նա ջերմային հավասարակշռություն նրանց և դանդաղարարի ատոմների միջև: Այսինքն՝ ջերմային նեյտրոնների կինետիկ էներգիան համաչափելի է միջավայրի (դան­դա­ղարարի) ատոմների ջերմային էներգիային:

Գոյություն ունի երկու տիպի դանդաղեցում` ոչ առաձգական և առաձգական: Գրա­կա­նության մեջ դրանք անվանվում են ոչ առաձգական և առաձգական ցրում:

Ոչ առաձգական ցրման դեպքում միջուկ-թիրախը կլանում է իրեն հարվածող նեյտ­րոնը: Ընդ որում, այս դեպքում առաջացած բաղադրյալ միջուկի գրգռման էներգիան գե­րա­զանցում է նրանում նեյտրոնի կապի էներգիային, ուստի բաղադրյալ միջուկից արձակվում է նեյտրոն: Ոչ առաձգական ցրումը տեղի է ունենում հիմնականում արագ նեյտրոնների տիրույթում:

Ջերմային նեյտրոններով ռեակտորներում առավել կարևոր է առաձգական դանդա­ղե­ցումը, քանզի այդ ժամանակ ստացվում են փոքր էներգիայով նեյտրոններ, որոնք ունեն ծանր միջուկների բաժանման ավելի մեծ կտրվածք: Առաձգական դանդաղեցման դեպքում հարվածող և դուրս թռչող նեյտրոնների կինետիկ էներգիաների գումարը մնում է հաս­տա­տուն, այսինքն՝ միջուկ-նեյտրոն համակարգի գումարային էներգիան չի փոխվում: Տեղի է ունենում միայն կինետիկ էներգիայի վերաբաշխում մասնիկների միջև: Այդպիսի պրոցեսի ցայտուն նմանակն են բիլիարդի գնդիկների բախումները:

Առաձգական ցրման դեպքում նեյտրոնների էներգիայի կորուստը հաշվելու համար օգտվում են կինետիկ էներգիայի և իմպուլսի պահպանման օրենքներից   Եթե տեղի է ու­նե­նում նեյտրոնի և միջուկի ճակատային բախում, ապա նեյտրոնի կինետիկ էներգիաների (բախումից հետո՝ E և առաջ՝ Eo) հարաբերությունը մաթեմատիկորեն արտահայտվում է հետևյալ տեսքով

          որտեղ A-ն և m-ը համապատասխանաբար միջուկի և նեյտրոնի զանգվածներն են (տե՛ս էջ18):

(1.7) բանաձևից հետևում է, որ որքան մոտ են A-ի և m-ի արժեքները, այնքան դանդա­ղեցումն ավելի արդյունավետ է կատարվում: Այսինքն՝ որքան միջավայրի ատոմները, որոնցում տեղի է ունենում դանդաղեցումը, թեթև են, այնքան դանդաղեցման պրոցեսն ավելի արդյունավետ է: Օրինակ` ջրածնի ատոմի ճակատային բախման ժամանակ (A= m) նեյտրոնն ամբողջապես կորցնում է իր կինետիկ էներգիան բախման մեկ ակտից հետո: Ուստի ջրածինը նեյտրոնների ամենալավ դանդաղարարներից մեկն է:

Ճակատային հարվածի մասնավոր դեպքերից մեկը բախումն է անկյան տակ: Գրա­կա­նու­թյան մեջ առկա են բանաձևեր, որոնք թույլ են տալիս հաշվել այն բախումների այն թիվը, որից հետո արագ նեյտրոնը դառնում է ջերմային: Օրինակ, որպեսզի ջրածնի՝ 1,75 ՄԷՎ էներգիա ունեցող նեյտրոնը դանդաղի և դառնա 0,025 ՄԷՎ էներգիայով նեյտրոն, անհրա­ժեշտ է 18 բախում: Ածխածնի  բախումների թիվը կազմում է 114 (այս դեպ­քում բախումները միշտ չէ, որ ճակատային են):

Բախումների թվից բացի, կարևոր բնութագիր է, այսպես կոչված, «դանդաղեցման եր­կա­րությունը», որը ներկայացնում է այն միջին երկարությունը, որն անցնելով նեյտրոնը դան­­դաղում է: Իմանալով դանդաղեցման երկարությունը՝ կարելի է ընտրել դանդա­ղա­րա­րի շերտի հաստությունը: Օրինակ` սովորական ջրի դեպքում, եթե նեյտրոնի սկզբնական է­ներգիան    ապա դանդաղեցման երկարությունը հավասար է 3,8 սմ, իսկ 0,1 ՄԷՎ-ի դեպքում՝ 2,4 սմ: Ջրածնի դեպքում, եթե
   ապա դանդաղեցման երկարու­թյունը հավասար է   

Նեյտրոնների դիֆուզիան: Երբ դանդաղեցման պրոցեսում նեյտրոնները դառնում են ջերմային, դադարում է դրանց էներգիայի հետագա փոքրացումը, և դրանք շարունակում են շարժվել դանդաղարարում՝ պահպանելով միջին ջերմային էներգիան: Այդ պրոցեսը կոչվում է դիֆուզիա, որը տևում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ նեյտրոնը չի կլանվել միջավայրում կամ դուրս եկել նրա սահմաններից: Դիֆուզիայի երկարությունը հաշվում են ջերմային նեյտրոնների ստացման պահից մինչև նրա կլանվելը:

Ռեակտորի աշխատանքի ռեժիմի վրա շատ մեծ ազդեցություն ունի ռեակտորում նեյտ­րոնի կյանքի միջին տևողությունը՝ L-ը, որը նրա առաջանալուց մինչև կլանվելն ան­ցած միջին ժամանակահատվածն է: Այդ ժամանակը հավասար է նեյտրոնի դանդաղեցման երկարության և դիֆուզիայի երկարության ժամանակահատվածների գումարին՝ t_դիֆ.

Ջերմային ռեակտորներում    հետևա­բար՝

Նկ. 1.8-ում ներկայացված է արագ նեյտրոնների դանդաղեցման սխեման (պրոցեսը) սովորական ջրում: Ցույց են տրված միջուկի բաժանումը երկու բեկորների, արագ նեյտ­րոն­ների առաջացումը, դրանց դանդաղեցման պրոցեսը ջրում: Նեյտրոնի հետագծի (սև գիծը) հաստության փոքրացումը համապատասխանում է նեյտրոնի էներգիայի նվազմանը: Դանդաղումն ընթանում է նեյտրոնի՝ ջրի ատոմների հետ բախվելու հետևանքով:

 

Նեյտրոնների ազդեցությամբ ուրանի միջուկների հարկադրական բաժանումը հայտ­նա­բերվել է 1939թ. գերմանացի գիտնականներ Հանի և Շտրասմանի կողմից: Փորձնա­կա­նորեն հաստատվել է, որ բաժանման ժամանակ արձակվում են նեյտրոններ, ինչը կարևոր հանգամանք է շղթայական ռեակցիաներ իրականացնելիս: Արձակված նախնական նեյտ­րոն­ները, միջուկների բաժանում առաջացնելով, ծնում են ավելի մեծ քանակով նեյտ­րոններ, որոնք էլ իրենց հերթին առաջացնում են նոր բաժանումներ, և այսպես շարունակ:

Հաստատված է, որ բաժանման պրոցեսը հիմնականում պայմանավորված է  իզո­տոպով, և այդ պրոցեսի հավանականությունն աճում է բախվող նեյտրոնի էներգիայի փոք­րացմանը զուգընթաց:- ի միջուկի բաժանման յուրաքանչյուր գործողության ժա­մա­նակ առաջանում են բաժանման արգասիք միջուկներ, որոնք կոչվում են բաժանման բե­կորներ: Բաժանման ժամանակ արձակվում են նաև 2 կամ 3 նեյտրոններ (միջին հաշվով՝ 2,5±0,1 նեյտրոն), որոնք ունենում են    էներգիա (արագ նեյտրոններ), և անջատվում է     էներգիա:

Արձակված արագ նեյտրոնների էներգիան այնքան մեծ է, որ բավականացնում է ուրանի իզոտոպները՝ , , , ինչպես նաև ²³²Th և ²³⁹Pu միջուկները բաժանելու համար: Բայց, ինչպես արդեն վերը նշվել է, եթե նեյտրոնները դանդաղեցվեն մինչև    (ջերմային նեյտրոններ), ապա դրանք ավելի մեծ հավանականությամբ կբա­ժա­նեն միջուկները (, , ²³⁹Pu), որոնք հաճախ անվանվում են միջուկային վառելիք: Միևնույն ժամանակ, պարզվել է, որ ջերմային նեյտրոններն ունակ չեն բաժանելու -ի միջուկները: Այդ երևույթը բացատրվում է նրանով, որ բաժանման համար անհրաժեշտ է, որ նեյտրոն կլանելուց հետո միջուկի կապի էներգիան մեծ լինի նրա բաժանման համար անհրաժեշտ էներգիայից (բաժանման շեմի էներգիայից): Եթե  -ի միջուկը կլանում է ջերմային նեյտրոն, ապա միջանկյալ (բաղադրյալ) միջուկը՝ -ը, ստանում է 6,81ՄԷՎ կապի էներգիա: -ի միջուկը, նեյտրոն կլանելուց հետո (), ձեռք է բերում ընդամենը 5,37 ՄԷՎ կապի էներգիա: և -ի բաժանման համար անհրաժեշտ էներգիաները համապատասխանաբար հավասար են 5,2 և 5,9 ՄԷՎ: Համեմատելով այս մեծությունները, տեսնում ենք, որ -ը, նեյտրոն կլանելով, ստանում է ավելի մեծ էներգիա, քան անհ­­րա­ժեշտ է նրան՝ բաժանվելու համար   հետևաբար՝ այն բաժանվում է: Իսկ -ը, ջերմային նեյտրոն կլանելուց հետո, չի կարող բաժանվել, քանի որ միջուկը բավա­րար քանակությամբ էներգիա չի ստանում   ընդ որում,  -ը բաժանվում է ցածր կինետիկ էներգիա ունեցող ցանկացած նեյտրոններով, իսկ -ի բաժանման հա­մար անհրաժեշտ են 1 ՄԷՎ-ից մեծ էներգիա ունեցող արագ նեյտրոններ, երբ միջուկը ձեռք է բերում 6,37 ՄԷՎ  էներգիա:

 և -ի վարքերի այս տարբերություններն ունեն բավականաչափ պարզ բա­ցատ­րություն: Բանն այն է, որ գործ ունենք այնպիսի միջուկների հետ, որոնք գտնվում են կա­յունության սահմանագծին, և բավական է էներգիայի մի փոքր փոփոխություն, որ դրանք դառնան կայուն կամ անկայուն: Ջերմային նեյտրոններն ունակ չեն բաժանելու -ը, քանի որ այն ավելի կայուն է, քան -ը, ունի 3 հատ ավելի նեյտրոն, քան -ը, և հետևաբար՝ միջուկային ուժերն ավելի մեծ են էլեկտրական վանող ուժերից: -ի բա­ժա­նումը ջերմային նեյտրոններով տեղի է ունենում բավականին մեծ հավանա­կա­նու­թյամբ` 7 դեպքից 6-ը: Հատկանշական է, որ բնական ուրանը (²³⁸U) պարունակում է ըն­դա­մենը 0,71% , իսկ  և -ը ստացվում են արհեստական եղանակով միջուկային ռեակտորների աշխատանքի ընթացքում:

Վերը շարադրվածից, բնականաբար, հարց կարող է առաջանալ՝ ինչու բոլոր ռեակ­տոր­ները չեն նախագծվում այնպես, որ աշխատեն արագ նեյտրոններով և բնական ուրա­նով (), եթե -ը բնական ուրանի մեջ կազմում է ընդամենը 0,7%-ը: Խնդիրն այն է, որ արագ նեյտրոններով ուրանի բաժանման արդյունավետ կտրվածքը մի քանի հարյուր անգամ փոքր է, քան ջերմային նեյտրոններինը, և անհնար է բնական ուրանում արագ նեյտ­րոններով շղթայական ռեակցիայի պահպանումը: Բացի այդ, ուրան 238-ում արագ նեյտ­րոնների ոչ առաձգական ցրման հետևանքով դրանց էներգիան դառնում է ավելի փոքր, քան ուրան 238-ի բաժանման շեմը    Բնական ուրանում շղթայական ռեակ­ցիան հնարավոր է միայն այն դեպքում, երբ բաժանումն իրականացվում է հիմնականում դանդաղ նեյտրոններով: Արագ նեյտրոններով ռեակտորներում բացակայում է դանդա­ղա­րարը, ուստի նրանցում միջուկային վառելիքը պետք է լինի խիստ հարստացված -ով   այսինքն՝ մեկ կարգ բարձր, քան ջերմային նեյտրոններով ռեակտորներում: Այստեղից` արագ նեյտրոններով ռեակտորները շատ ավելի թանկ են, քան դանդաղ նեյտ­րոններով ռեակտորները: Արագ նեյտրոններով ռեակտորներում որպես ջերմատար օգտա­գործում են հեղուկ նատրիումը, որը բարդացնում է ռեակտորի շահագործումը: Ընդհան­րապես, արագ նեյտրոններով ռեակտորների տեխնոլոգիական պրոցեսները և շահա­գոր­ծումն ավելի բարդ են և պահանջում են մեծ ծախսեր: Ներկայումս դրանց արժեքը ան­գամ գերազանցում է ջերմային ռեակտորների արժեքը, և բնական է, որ դրանց զար­գա­ցումը հետ է մնում ջերմային նեյտրոններով ռեակտորներից:

>>

 

 

1.8.   ԲԱԺԱՆՄԱՆ ԲԵԿՈՐՆԵՐ

Միջուկի բաժանման ժամանակ առաջացած 200 ՄԷՎ էներգիայի գերակշիռ մասը հան­դես է գալիս բաժանման բեկորների կինետիկ էներգիայի տեսքով: Բեկորները միջա­վայ­րում հսկայական արագությամբ թռչում են տարբեր ուղղություններով, բախ­վում են միջավայրի ատոմներին և շիկացնում միջուկային վառելիքը: Այսինքն՝ կինե­տիկ է­ներ­գիան վերափոխվում է միջավայրի ջերմային էներգիայի: Այդ էներգիայի օգտա­գոր­ծումն էլ հենց միջուկային էներգետիկայի հիմնական նպատակն է: Տրոհման էներ­գիայի մնացած մասն օգտագործվում է նեյտրոններին էներգիա հաղորդելու և բեկոր­ները գրգռե­լու համար:

Տրոհման էներգիան մոտավորապես բաշխվում է հետևյալ չափաբաժիններով.

1.             տրոհման բեկորների կինետիկ էներգիան ՝ 166 ՄԷՎ,

2.             ակնթարթային    էներգիան՝ 6 ՄԷՎ,

3.             նեյտրոնների կինետիկ էներգիան՝ 6 ՄԷՎ,

4.             մասնիկների էներգիան (բաժանման բեկորներից)՝ 5 ՄԷՎ,

5.              էներգիան (տրոհման բեկորներից)՝ 5 ՄԷՎ,

6.             նեյտրինոյի էներգիան (տրոհման բեկորներից)՝ 12 ՄԷՎ:

Ընդամենը՝ Q=200 ՄԷՎ:

Միջուկի տրոհման փորձնական տվյալները ցույց են տվել, որ սովորաբար միջուկը տրոհվում է երկու անհամաչափ բեկորների, որոնց զանգվածների հարաբերությունը կազմում     Նկ. 1.9-ում բերված է -ի՝ բեկորների տրոհման կախվածությունը A զանգվածային թվից:

Կորից երևում է, որ բաժանման բեկորների (արգասիքների) զանգվածային թվերն ըն­կած են    մինչև A=162-ը միջակայքում: Ամենահավանական բաժանման բեկորներն են A₁=139 և A₂=95 մաքսիմումներին համապատասխանող զանգվածային թվերով միջուկ­ները: Այսինքն՝ միջուկը հավասար չի կիսվում, այլ բաժանվում է անհավասար զանգ­ված­ներով երկու բեկորների, օրինակ, թեթև զանգվածով բեկորների՝ ստրոնցիումի ⁹⁰Sr, կրիպ­տոնի ⁸⁵Kr, ցիրկոնիումի ⁹³Zr, և ծանր զանգվածով բեկորների` ցեզիումի ¹³⁷Cs, ցերիու­մի ¹⁴⁴Ce, ¹³¹Y և այլն: Կորից երևում է նաև, որ անհամաչափ բաժանման հավանականությունը (կորի առավելագույն արժեքները) կազմում է 100 բաժանումից մոտավորապես    Հավասար զանգվածներ ունեցող բեկորների բաժանման հավանականությունը շատ փոքր է՝    (կորի նվազագույն արժեքները):

Ջերմային նեյտրոններով բաժանման ռեակցիաների ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ գոյություն ունեն -ի բաժանման ավելի քան 30 տարբեր եղանակներ, որոն­ցից է, օրինակ, -ի բաժանումը լանթանի ¹⁴⁷La, բրոմի ⁸⁷Br և արձակված երկու նեյտրոն­ների.

Արձակված 2 նեյտրոնները կոչվում են արագ («ակնթարթային») նեյտրոններ: Բա­ժան­ման որոշ՝ շատ փոքր քանակությամբ բեկորներից  տրոհման արդյունքում ևս ար­ձակ­վում են նեյտրոններ, որոնք կոչվում են դանդաղող նեյտրոններ: Այս նեյտրոնների նշանակությանը կանդրադառնանք հաջորդ բաժիններում:

Միջուկների կազմի վերլուծությունը ցույց է տվել նաև, որ կախված տարրերի զանգ­վա­ծի թվից (A)՝ միջուկում գոյություն ունի պրոտոնների և նեյտրոնների որոշակի հարա­բե­րակ­ցություն: Թեթև և միջին կայուն միջուկներում պրոտոնների և նեյտրոնների քանակ­ները մոտավորապես հավասար են, իսկ A-ի աճմանը զուգահեռ նեյտրոնների քանակը սկսում է փոքր-ինչ գերակշռել: Նկ. 1.10-ում բերված է ատոմի միջուկի նեյտրոնների թվի և պրոտոնների թվի կախվածությունը:

Կետերով նշված են կայուն միջուկները, որոնք բնութագրվում են նեյտրոնների (A - Z) և պրոտոնների (Z) քանակներով: Դիտարկումից երևում է, որ կայուն միջուկները գո­յություն ունեն միայն (A- Z) և (Z) հարթության նեղ շերտում: Այդ շերտը նախ կազմում է 45^o (պրոտոնների թիվը հավասար է նեյտրոնների թվին (A - Z= Z), ապա այն աստի­ճա­նաբար թեքվում է նեյտրոններով ավելի հարստացված միջուկների կողմը, և արդեն՝   

Z= 90-ի դեպքում՝

Ուրանի՝  բաժանումից ստացվում են միջին զանգվածային թիվ ունեցող բեկոր­ներ, որոնց նեյտրոնների և պրոտոնների հարաբերությունը 1,5-ից փոքր է: Այսինքն՝ նեյտ­րոն­նե­րի քանակը գերազանցում է պրոտոնների քանակը, և հետևապես՝ բաժանման բե­կոր­ները կգտնվեն անկայուն վիճակում ( ակտիվ են) և կաշխատեն ազատվել մի քանի նեյտրոն­նե­րից: Դրանք սկսում են հաջորդաբար արձակել  մասնիկներ և դառնում են կա­յուն իզոտոպ: Յուրաքանչյուր բեկոր միջին հաշվով ենթարկվում է 3-4 տրոհման: Որպես օրինակ ստորև բերված է -ի բաժանման բեկորի` թեյլուրի  աստիճանաբար ռա­դիո­ակտիվ տրոհման շղթան մինչև կայուն իզոտոպ դառնալը.

Յուրաքանչյուր իզոտոպի կիսատրոհման ժամանակը նշված է հայտարարում: Յու­րա­քանչ­յուր ռադիոակտիվ միջուկ  մասնիկների հետ արձակում է նաև  քվանտներ:

Քանի որ բաժանման բեկորներն ունեն նեյտրոնների ավելցուկ, ապա դրանք երբեմն ար­ձակում են դանդաղ նեյտրոններ: Այն դեպքերում, երբ մի ինչ-որ  տրոհումից հետո բե­կորի գրգռման էներգիան մեծ է լինում նեյտրոնի կապի էներգիայից, ապա բեկորը կարող է արձակել դանդաղ նեյտրոն: Նկատենք նաև, որ յուրաքանչյուր հաջորդ արգասիքի կիսա­տրոհ­ման պարբերությունը նախորդից ավելի մեծ է: Արգասիքների ռադիոակտի­վու­թյու­նից պաշտպանվելու համար ռեակտորներում նախատեսվում է կենսաբանական հուսալի պաշտպանություն:

Բաժանման մեխանիզմը պարզելու համար գրականության մեջ քննարկվում են մի քանի նույնատիպ մոդելներ, որոնցից ավելի տարածվածը հեղուկի «կաթիլային» մոդելն է: Դիտարկենք այդ մոդելի շրջանակներում բաժանման պրոցեսը: Նկ. 1.11-ում ներկայացված են  միջուկի բաժանման փուլերը՝ միջուկից նեյտրոնի կլանման պահից սկսած:

 

Նեյտրոնը մոտենում է միջուկին, և միջուկը կլանում է այն (A վիճակ): Առաջանում է  միջուկը, որը գրգռված վիճակում ձևափոխվում է՝ ստանալով էլիպսի տեսք (B վիճակ): Այնուհետև  միջուկը B վիճակից շարունակում է տատանվել, ինչպես հեղուկի կաթիլը, ձևափոխվում է և ընդունում մարզագնդերի ձև (C վիճակ): Եվ, վերջապես, բաժանվում է երկու բեկորների` ծանր և թեթև, արձակելով երկու-երեք նեյտրոն (D վիճակ): B վիճակում միջուկի տատանման պատճառը, երբ այն գնդաձևից դառնում է էլիպսաձև, միջուկ ներ­մուծ­ված գրգռման էներգիան է: Եթե այդ էներգիան բավարար չէ, որպեսզի միջուկում առաջացնի B վիճակին հաջորդող (ձևափոխման) փուլը՝ C, ապա մակերևութային լարման ուժերը, որոնք նման են միջուկային ուժերին, կստիպեն միջուկին վերադառնալ իր սկզբնա­կան՝ գնդային վիճակին, իսկ էներգիայի ավելցուկը բաղադրյալ միջուկից դուրս կգա՝   քվանտ կամ որևէ այլ մասնիկ արձակելով: Եթե գրգռման էներգիան բավա­կա­նա­չափ մեծ լինի, ապա միջուկը B վիճակից կշարունակի ձևափոխվել և կընդունի մարզա­գնդե­րի ձև (C վիճակ), և նախկին ձևի վերականգնումը քիչ հավանական կլինի: Սա տեղի կունենա, քանի որ երկու բեկորների միջև էլեկտրական վանողական ուժերը կարող են հաղ­թահարել բարակ վզիկի շրջանում գործող միջուկային ուժերի մնացորդային մասը: Այս­տեղից՝ բաժանման համար անհրաժեշտ կրիտիկական էներգիան այն նվազագույն էներ­­գիան է, որն անհրաժեշտ է սկզբնական վիճակում միջուկին հաղորդելու համար՝ մինչև նրա՝ C վիճակը ձևափոխվելը: Դրանից հետո անխուսափելիորեն տեղի կունենա բա­ժա­նումը:

Կրիտիկական էներգիայի ազդեցությունը բաժանման վրա կախված է միջուկի զանգ­վա­ծային թվից (A): 210-ից փոքր զանգվածային թվով միջուկների դեպքում այդ էներգիան այնքան մեծ է, որ բաժանումը կարող է տեղի ունենալ 50 ՄԷՎ-ից մեծ էներգիայով նեյտ­րոն­ներով ռմբակոծելիս: զանգվածային թվի դեպքում կրիտիկական էներգիան 6 ՄԷՎ-ից փոքր է, այնպես որ նեյտրոններով բաժանումը դառնում է նկատելի:

A-ի  լինելու դեպքում միջուկների բաժանման համար պահանջվում է կրիտի­կական փոքր (0-ին մոտ) էներգիա: Այդպիսի միջուկները ծայրաստիճան անկայուն են: Կրիտի­կա­կան էներգիայի փոքրացումը, A-ի մեծացմանը զուգընթաց, պայմանավորված է նրանով, որ պրոտոնների միջև վանողական կուլոնյան էներգիան արագ մեծանում է:

>>

 

 

1.9.    ՇՂԹԱՅԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱ: ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՏՈՐ

Ինչպես արդեն նշվել, է միջուկի բաժանման հետևանքով անջատվում է մեծ քանակով էներգիա: Այդ էներգիայի գործնական օգտագործմանը կարելի է հասնել այն դեպքում, երբ միջուկի բաժանման պրոցեսը լինի ինքնապահպանվող:

Դրա համար անհրաժեշտ է, առաջին՝ բաժանման պրոցեսում արձակվեն մեկից ավելի նեյտրոններ, երկրորդ` այդ նեյտրոնների էներգիայի գումարը մեծ լինի միջուկի բաժան­ման համար անհրաժեշտ էներգիայից, երրորդ` միջուկի բաժանման նեյտրոնային կտրված­քը գերակշռող լինի նեյտրոնների մասնակցությամբ ընթացող այլ պրոցեսների կտրվածք­ների նկատմամբ: Նկ. 1.12-ում ցույց է տրված շղթայական ռեակցիայի սկզբուն­քային սխեման:

Միջուկի մեկ բաժանումից (I սերունդ) առաջանում են 2 ազատ նեյտրոններ (իրա­կա­նում 2-3 նեյտրոն): Հաջորդ սերունդներում դրանց թիվը կավելանա՝ դառնալով 4, 8, 16, 32, 64 և այլն:

Եթե ուրանի միջուկների քանակը բավականին շատ է, և ոչ մի նեյտրոն չի կորչում կամ չի կլանվում այլ ատոմներից, ապա միջուկների բաժանման պրոցեսը տարափաձև ուժգնանում է, և անջատվում է հսկայական քանակով էներգիա:

Շղթայական ռեակցիայի ինքնապահպանման պայմանը գնահատելու համար նե­րածվում է նեյտրոնների բազմացման K գործակից հասկացությունը.

 

Հաստատուն ինտենսիվությամբ ինքնապահպանվող շղթայական ռեակցիա իրակա­նաց­նելու համար անհրաժեշտ է, որ K=1: Ռեժիմը, որի դեպքում իրականանում է այս պայ­մանը, կոչվում է կրիտիկական: Ռեժիմը, երբ K<1, կոչվում է ենթակրիտիկական (այդ դեպ­քում շղթայական ռեակցիան մարում է): Պայմանը, երբ K>1, կոչվում է վեր­կրի­տի­կական պրոցես (այդ դեպքում տեղի է ունենում շղթայական ռեակցիայի ինտենսիվության աճ):

Ինչպես արդեն նշվել է, -ի մեկ բաժանման դեպքում գոյանում են միջին հաշվով 2,5 նեյտրոններ՝ 2 ՄԷՎ միջին էներգիայով: Հետագայում, եթե դրանցից գոնե մեկը կա­րո­ղանա առաջացնել բաժանում, ապա պրոցեսը կլինի ինքնապահպանվող: Բացի զավթման դեպ­քերից, որոնք հանգեցնում են միջուկի բաժանմանը, համակարգում նեյտրոնները կոր­չում են նաև բաժանմամբ չուղեկցվող զավթման (ուրանից կամ կառուցվածքային այլ նյու­թե­րից) պրոցեսի և համակարգի սահմաններից նեյտրոնների արտահոսքի հաշվին: Ինք­նա­պահ­պան­վող շղթայական ռեակցիան կիրականանա, եթե մրցակցող այդ պրոցեսների միջև հաստատվի հավասարակշռություն:

Տեղակայանքը, որտեղ իրականացվում է կառավարելի շղթայական ռեակցիան, կոչ­վում է միջուկային ռեակտոր կամ պարզապես ռեակտոր: Ռեակտորում անջատված միջու­կա­յին էներգիան փոխակերպվում է ջերմայինի: Առաջին միջուկային ռեակտորը գործարկ­վել է 1942թ. ԱՄՆ-ում Էնրիկո Ֆերմիի ղեկավարությամբ: Նկ. 1.13-ում բերված է ջերմային նեյտրոններով աշխատող ռեակտորի սխեման:

Ռեակտորի հիմնական մասը ակտիվ գոտին է, որտեղ տեղավորվում է միջուկային վա­ռելանյութը` ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) տեսքով , որոնք վառելանյութի միջա­ձո­ղեր են՝ ծածկված հերմետիկ պատյանով: Ակտիվ գոտում ջերմանջատիչ տարրերից անջատվող ջերմու­թյունը հեռացվում է ջերմակրով, որն անմիջապես ողողում է ջերմանջատիչ տարրերը: Ակտիվ գոտու մեջ է նաև դանդաղարարը, որը նախատեսված է բաժանման նեյտրոնների դանդաղեցման և նեյտ­րոններին անհրաժեշտ էներգետիկ սպեկտր ձևավորելու համար: Նեյտրոնների ար­տա­­հոսքից խուսափելու համար ակտիվ գոտին բոլոր կողմերից շրջապատված է անդրա­դարձիչով: ՋՋԷՌ տիպի ջրային ռեակտորներում օգտագործվում է սովորական ջուր՝ որ­պես ջերմակիր, դանդաղարար և անդրադարձիչ: Նեյտրոնների, ինչպես նաև ճառա­գայթ­ման հոսքը թուլացնելու համար ռեակտորն ապահովվում է կենսաբանական պաշտ­պա­նու­թյամբ:

Ռեակտորի հզորությունը կարգավորելու համար նախատեսվում են շարժվող կար­գա­­վորող ձողեր, որոնցով փոխվում է բազմացման գործակիցը՝ k: Կարգավորող ձողերի հա­­մար օգտագործում են նեյտրոններն ուժեղ կլանող նյութեր: Լայն կիրառություն են ստա­­­ցել բոր պարունակող նյութերը (օրինակ` բորային պողպատը մինչև 3% բորի պարու­նա­­կու­թյամբ):

Այժմ, երբ որոշակի պատկերացում ունենք ռեակտորի մասին, քննարկենք նեյտրոն­ների հաշվեկշիռը ակտիվ գոտում:

Սկզբում հարմար է քննարկել անսահման մեծ չափերով համակարգ այնպես, որ նեյտ­­րոն­ների արտահոսքը նրա արտաքին մակերևույթից հնարավոր լինի անտեսել: Ըն­դու­նենք՝ վառելանյութը ներկայացնում է -ի և -ի իզոտոպների խառնուրդ:

Ակտիվ գոտում նեյտրոնների «ճակատագիրը» կարող է լինել տարբեր: Դրանք կարող են մասնակցել -ի բաժանմանը (դանդաղող և արագ նեյտրոններ), և -ի բաժան­մանը (արագ նեյտրոններ): Կարող են կլանվել դանդաղարարից, ջերմակրից, կոնստրուկ­տիվ նյութերից, վառելանյութից, ինչպես նաև վառելանյութի խառնուկներից, տրոհման արգասիք­ներից: Եվ, վերջապես, կարող են հեռանալ համակարգից (սա անտեսել ենք):

Բոլոր հիմնական պրոցեսները, որոնց մասնակցում են նեյտրոնները առաջացման պա­­հից մինչև կլանվելը, հաշվվում են բազմացման  գործակցի արժեքը որոշող չորս հա­մա­բազմապատկիչների բանաձևով.

որտեղ  բաժանման արագ նեյտրոնների միջին թիվն է, որոնք արձակվել են վառե­լա­նյու­թից ( և ) մեկ ջերմային նեյտրոնի զավթման հետևանքով: Այսինքն՝ ժա­մանակի որո­շակի պահին ակտիվ գոտում առաջացած արագ նեյտրոնների միջին քանակն է վառելանյութի՝ մեկ ջերմային նեյտրոն կլանելու հետևանքով: Եթե վառելանյութը կազմված է միայն  -ից, ապա  իսկ եթե բնական ուրանից՝ (0,7% պարունակող ), ապա  Այսինքն`  թվային արժեքը փոքրանում է  խառնուրդի մեջ պա­րու­նակվող -ի նվազմանը զուգընթաց: Վառելանյութը (ջերմանջատիչ տարր (ТВЭЛ)) կարող է պարունակել նաև այլ նյութեր (բաժանման արգասիքներ, ատոմներ և այլն, որոնց հետ ուրանը քիմիա­պես միացած է), որոնք կարող են կլանել նեյտրոններ և փոքրացնել  մեծությունը:

 արագ նեյտրոններով բազմացման գործակիցն է: Այն հաշվի է առնում նեյտրոն­նե­րի թվի աճը՝ արագ նեյտրոններով -ի լրացուցիչ բաժանման հաշվին: Այսինքն՝ ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է մեծանում -ը բաժանող նեյտրոնների թիվը արագ նեյտ­րոն­ներով -ի լրացուցիչ բաժանման հաշվին: Քանի դեռ արագ նեյտրոնները էապես կդան­դաղեն, նրանց մի մասը կզավթվի -ով (հիմնականում-ով) և կառա­ջաց­նի բաժանում: Բաժանման յուրաքանչյուր գործողությունում միջին հաշվով ստացվում է մեկից ավելի նեյտրոն, ուստի կդիտվի արագ նեյտրոնների թվի մեծացում: Այդ էֆեկտը հաշվի է առնվում   գործակցով (օրինակ` բնական ուրանից վառելիքի դեպքում    իսկ հարստացված խառնուրդների դեպքում նվազում է մինչև 1՝ հարստացված աստիճանի մեծացմանը զուգընթաց):

 նեյտրոնների ռեզոնանսային զավթումից խուսափելու հավանականու­թյունն է: Նշենք, որ դանդաղեցման պրոցեսին մասնակցող ոչ բոլոր նեյտրոնների էներ­գիան է փոքրանում մինչև 0,025 ԷՎ: Այդ պրոցեսում,  էներգիայի տիրույթում, նեյտրոնները կարող են ռեզոնանսային կերպով զավթվել միջուկներից՝ առանց բաժանում առաջացնելու:  արժեքը կախված է ակտիվ գոտու տեսակից, այսինքն՝ այն հանգամանքից, թե նեյտրոնի դանդաղեցման պրոցեսն ընթանում է անմիջապես ուրանի մի­ջուկ­ներում (համասեռ խառնուրդ), թե մաքուր դանդաղարարում՝ վառելիքի ցան­ցերի միջև: Հետերոգեն միջավայրում դանդաղեցման դեպքում ռեզոնանսային կլանման հա­վա­նա­կանությունը զգալիորեն փոքրանում է: Այսպիսով,    դանդաղեցման ժամանակ վա­ռե­լանյութից զավթվելուց խուսափած բաժանման արագ նեյտրոնների թվի հա­րա­բե­րությունն է բոլոր արագ նեյտրոններին: Ակնհայտ է, որ   դեպքում և նախապես նկարա­գրված պրո­ցեսների արդյունքում սկզբնական արագ նեյտրոններով մեկ բաժանումից առա­ջանում են     քանակով ջերմային նեյտրոններ:

 ջերմային նեյտրոնների օգտագործման գործակիցն է: Դանդաղ նեյտրոնների ամբողջ քանակի միայն մի՝   մասն է կլանվում վառելանյութից: Մյուս մասը՝  կլանում են դանդաղարարը, կոնստրուկտիվ նյութերը կամ ակտիվ գոտում առկա այլ նյութերը (կառուցվածքային նյութեր, վնասակար խառնուրդներ և այլն): Այսպիսով,   վառելիքով կլանված ջերմային նեյտրոնների թվի հարաբերությունն է կլանված ջերմային նեյտրոն­ների լրիվ թվին:

Ռեակտորներում նեյտրոնային ցիկլում (մեկ սերնդում) գործընթացների հաջորդա­կա­նու­թյունը հետևյալն է.

1.             Վառելանյութում (ուրանում) կլանվող n հատ ջերմային նեյտրոնները ծնում են բաժանման արագ նեյտրոններ:

2.             Այդ արագ նեյտրոնների ոչ շատ մասը կրկին կարող է առաջացնել բաժանում, որը կհանգեցնի արագ նեյտրոնների թվի որոշակի մեծացմանը՝

3.             Արագ նեյտրոնների մի որոշ մասը դանդաղեցման ժամանակ անցնում է ռեզոնանսային զավթման տիրույթը, դրանց քանակը նվազում է, և առաջանում են ջերմային նեյտրոններ:

4.             Այդ ջերմային նեյտրոններից    մասն է կլանվում վառելանյութում (ուրանում):

Այսպիսով, հաջորդ սերնդի ջերմային նեյտրոնների ընդհանուր թիվը կլինի՝

Նախորդ սերնդում առկա էին թվով n հատ ջերմային նեյտրոններ, հետևաբար՝

ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորի համար որպես թարմ վառելիքի բնական հարստացման օրի­նակ է`

Բնական ուրանով և գրաֆիտային դանդաղարարով ռեակտորի համար՝

Քանի որ արժեքը մի փոքր մեծ է մեկից, ապա շղթայական ռեակցիան վերջավոր ծավալում ակտիվ գոտում կարող է զարգանալ: Եթե հնարավոր չէ ապահովել ան­հրա­ժեշտ արժեքը ռեակտորի տվյալ կառուցվածքի դեպքում, ապա անհրաժեշտ է հարստացնել վառելանյութը -ի իզոտոպով՝ մեծացնելով  գործակիցների արժեքները:

Մինչ այժմ նեյտրոնների հնարավոր կորուստներն արտահոսքի պատճառով հաշվի չէինք առել: Որպեսզի գտնենք այն պայմանները, որոնց դեպքում տեղի կունենա կար­գա­վորվող շղթայական ռեակցիա վերջավոր չափերով իրական ռեակտորում, երբ K=1, պետք է հաշվի առնենք նեյտրոնների արտահոսքի ազդեցությունը, որը կախված է ակտիվ գոտու չափերից` նրա մակերևույթի և ծավալի հարաբերությունից: Որքան փոքր է այդ հարաբե­րու­թյունը, այնքան փոքր է նեյտրոնների արտահոսքը շրջակա միջավայր: Արտահոսքի կանխմանը մասամբ նպաստում է անդրադարձիչը, սակայն ոչ լրիվ, և ամեն դեպքում տեղի են ունենում կորուստներ: Նշանակենք P-ով այն հավանականությունը, երբ նեյտրոնների արտահոսք տեղի չի ունենա: Այդ դեպքում ռեակտորի բազմացման արդյունավետ գոր­ծա­կիցը՝ K-ն, կբնութագրի շղթայական ռեակցիայի պահպանման պայմանը՝

Ռեակտորի համար P-ն փոքր է մեկից, հետևաբար, որպեսզի պահպանվի շղթա­յա­կան միջուկային ռեակցիան, անհրաժեշտ է, որ  գործակիցը մեծ լինի մեկից: P-ն կախ­ված է ռեակտորի չափերից և կարող է գտնվել կրիտիկական վիճակում (K=1) միայն որո­շակի նվազագույն չափերի դեպքում, որոնք կոչվում են ռեակտորի կրիտիկական չափեր:

Բացի բազմացման գործակցից, հաճախ օգտագործում են նաև ռեակտորի ռեակ­տի­վու­թյուն հասկացությունը    որը որոշվում է հետևյալ կերպ.

 բնութագրում է ռեակտորի կրիտիկական վիճակից  շեղման աստիճանը: Այս բանաձևը մանրամասն կքննարկենք 2-րդ գլխում:

>>

 

ԳԼՈՒԽ 2. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ԱՌԱՋԻՆ ԿՈՆՏՈՒՐԻ

ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ ՏԵԽՆԻԿԱԿԱՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկում առաջին կոնտուրը նախատեսված է ջերմային էներգիայի արտադրության համար, որտեղից այն հաղորդվում է երկրորդ կոնտուրի ջերմակրին: Առաջին կոնտուրի կազմում մտնում են էներգետիկական ռեակտորը՝ 1 և գլխավոր շրջա­նա­ռության կոնտուրը` բաղկացած 6 օղակներից: Յուրաքանչյուր օղակի կազմի մեջ մտնում են շոգեգեներատորը ՝ 2, գլխավոր շրջանառության պոմպը (ГЦН)՝ 3, առաջին կոնտուրի սարքավորումները միմյանց միացնող շրջանառության խողովակագծերը և գլխավոր փակող սողնակները (ГЗЗ)՝ 4: Առաջին կոնտուրի մեջ է մտնում նաև ճնշման փոխհատուցիչը (КД)՝ 5: Նկ. 2.1-ում ներկայացված է ՀԱԷԿ-ի առաջին կոնտուրի տեխնո­լոգիական սխեման` հիմնական սարքավորումներով և հսկվող պարամետրերով (առավել մանրամասն տե՛ս հավել­ված 1-ի նկ.հ1-ում):

Ջերմակիրը շոգեգեներատորից  գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) միջոցով խողովակներով մղվում է ռեակտոր, որտեղ տա­քա­նալով    դուրս է գալիսշոգեգեներատոր , ջերմությունը հաղորդում է այդտեղ գտնվող կաթսայական ջրին, որը եռում է և կրկին վերադառնում է ռեակտոր: Այսինքն՝ գլխա­վոր շրջանառության խողովակներով իրականացվում է ջերմակրի շրջանառությունը:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորով էներգաբլոկներում կա հնարավորություն՝ գլխավոր փակող սող­նակների (ГЗЗ)՝ 4 միջոցով ռեակտորից անջատելու օղակը: Դրա համար այդ սողնակ­ներից մեկը տեղադրված է գլխավոր շրջանառության կոնտուրի, այսպես կոչված, տաք գծի (որով ջերմակիրը ռեակտորից մղվում է շոգեգեներատոր ), մյուսը՝ սառը գծի (որով ջերմակիրը շոգեգեներատորից մղվում է ռեակտոր) վրա:

Առաջին կոնտուրում, անվանական ռեժիմում, ջերմակրի ճնշումը հավասար է 12,3 ՄՊա (125 կգ/սմ ²), նրա ջերմաստիճանը ռեակտորի մուտքում՝ 270°C, ելքում` 300°C: Այս պայմաններում շոգեգեներատորում արտադրվում է հագեցած շոգի, որի ճնշումը 4,61 ՄՊա (47 կգ/սմ  ²) է: Նկ. 2.1-ում այդ պարամետրերն անվանական ռեժիմից մի փոքր տարբեր են, քանի որ ռեակտորն աշխատում է 92% հզորությամբ:

Գլխավոր շրջանառության պոմպն (ГЦН) տեղադրված է սառը խողովակագծի անջատվող մասում: Ռեակտորում ջեր­մու­թյան հաղորդումն իրականացվում է առանց առաջին կոնտուրի ջերմակրի փուլային փոփոխության: Ջերմակրի եռումը կանխվում է առաջին կոնտուրում առկա բարձր ճնշման շնորհիվ: Անհրաժեշտ ճնշում ստեղծելու համար պահանջվում է հատուկ սարք՝ ճնշման փոխհատուցիչ (КД)՝ 5: Այն ծառայում է տաքացման և սառեցման դեպքում ջերմակրի ճնշման (ծավալի) փոփոխությունը փոխհատուցելուն, ինչպես նաև սկզբնական ճնշում ստեղծելուն: Ճնշման փոխհատուցիչում ջուրը տաքացվում է էլեկտրատաքացուցիչների միջոցով և մասնակիորեն գոլորշիանում է, ինչը հանգեցնում է առաջին կոնտուրի ճնշման բարձրացմանը: Ճնշման փոխհատուցիչը միացված է տաք խողովակագծի չանջատվող մասին: Ճնշման փոխհատուցիչի ծավալը 38 մ  ³ է, որից 16 մ  ³-ը հագեցած գոլորշին է, 22 մ  ³-ը` եռացող ջուրը:

Շոգեգեներատորում ջերմափոխանակության վատացման հետևանքով հնարավոր է առաջին կոնտուրում ճնշման և ջերմաստիճանի բարձրացում: Թույլատրելի մակարդակից ճնշման բարձրացումը կանխելու համար սառը խողովակագծից ճնշման փոխհատուցիչի շոգետարածություն է ներցայտվում ջերմակիրը: Եթե սառը ջերմակրի ներցայտման դեպ­քում ճնշման բարձրացումն առաջին կոնտուրում չի դադարում, և ճնշումը հասնում է 14,5ՄՊա, ապա աշխատում է ապահովիչ փականը (ПК), ՝ 6, որի ելքը միացված է բար­բո­տա­ժա­յին բաքին (ББ):

Բարբոտաժային բաք(ББ) ճնշման փոխհատուցիչից եկող շոգու կոնդենսացման նպա­տա­կով, հովացնող ջրի ջերմաստիճանը պահպանվում է մինչև 60°C: Եթե բար­բո­տա­ժա­յին բաքում  ճնշումը գե­րա­զան­ցում է թույ­լատրելի արժեքը, ապա աշխատում է վերջինիս վրա տեղադրված ապա­հո­վիչ փա­կա­նը (АП), և առաջին կոնտուրի ջերմակիրն արտանետվում է շոգեգեներատորից գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) հեր­մե­տիկ տարածու­թյունը: Երբ առաջին կոնտուրում ճնշումը նվազում է մինչև 13,8ՄՊա, Ճնշման փոխհատուցիչ ապա­հո­վիչ փականը (ПК) փակվում է (Ճնշման փոխհատուցիչի  աշխատանքի մանրամասն նկարագրությունը տե՛ս հա­ջորդիվ): Ինչպես առաջին կոնտուրի սկզբնական լիցքավորման, այնպես էլ բնա­կանոն աշ­խա­տանքային ռեժիմում մաղումների և կաթոցների տեսքով կազմա­կերպված և ան­կազ­մա­կերպ հոսակորուստների լրացման համար նախատեսված է առաջին կոնտուրի բնականոն լրասնման համակարգը, որի մեջ մտնում են լրասնման գազազրկիչը (2 ДП) և լրասնման 4 պոմպերը (ПН1-4), որոնց յուրաքանչյուրի արտադրո­ղա­կանությունը 6մ  ³/ժ է, իսկ զար­գացրած ճնշումը կարող է հասնել մինչև 200կգ/սմ  ²: Այդ պոմպերը մխոցային տի­պի են և կիրառվում են նաև առաջին կոնտուրի հիդրոփորձարկումների համար: Առա­ջին կոն­տու­րի վթարային լրասնումը՝ 8 ծառայում է առաջին կոնտուրը բորաթթվի լուծույ­թով լրա­սնե­լու համար, երբ լրասնման բոլոր պոմպերի աշխատանքը չի փոխհատուցում կոն­տուրից ջերմակրի վթարային կորուստը:

Վթարային լրասնման պոմպերից` АПН   (6 հատ), յուրաքանչյուրի անվանական ար­տադրականությունը 65մ  ³/ժ է, էջքը՝ 130կգ/սմ  ²: Դրանք միանում են, երբ առաջին կոն­տու­րում կա արտահոսք, կամ ինչ-որ պատճառով ճնշումն իջնում է մինչև 95կգ/սմ  ², կամ ճնշման փոխհատուցիչում (КД) ջրի մակարդակը նվազում է անվանականից 2560 մմ-ով: Նկ. 2.1-ում ցույց են տրված նաև ջրացայտային համակարգի պոմպերը՝ Н БC -1÷3 (9):

Այդ համակարգը նախատեսվում է առաջին կոնտուրի հերմետիկ տարածությունում, ջրի կամ ջրագոլորշային խառնուրդի արտանետումով վթարների դեպքում, շոգեգեներատորից գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) հեր­մետիկ տարածությունում ստեղծված ճնշման իջեցման, ինչպես նաև ճառագայթա­ակ­տիվ յոդի՝ Y-131 գազային իզոտոպի «կապակցման» և այն հեղուկ ֆազ փոխադրելու հա­մար: Համակարգը գործում է, երբ հերմետիկ տարածությունում (բոքս) ճնշումը բարձ­րանում է 0,2կգ/սմ ²:  Յուրաքանչյուր  պոմպի  արտադրողականությունը  հավասար  է  280մ ³/ժ՝ 4,2կգ/սմ  ²  անվանական ճնշման դեպքում: Համակարգի կազմի մեջ մտնում են նաև բորաթթվի լուծույթի վթարային պա­շարի բաքը` Б-8/2 (աշխատանքային ծավալը՝ 800մ ³, որում գտնվում է 12գ/կգ-ից ոչ պակաս կոնցենտրացիայով բորաթթու): Վթարային լրա­սնման, ինչպես նաև ջրացայտային պոմպերը ջուրը վերցնում են այդ բաքից:

Հսկվում են համակարգի հետևյալ պարամետրերը. ջերմակրի ջերմաստիճանները օղակներում (առաջին օղակի համար)՝ T=292,3°C, T=264,6°C, ճնշումը՝ P=126,3կգ/սմ ², շոգեգեներատորում ճնշումը՝ 45,1կգ/սմ ², կարգավորվող մակար­դակը՝      սնող ջրի ծախսը՝ Q=372մ  ³/ժ, գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) զարգացրած ճնշումը՝   (որն էլ ապահովում է ջեր­մա­կրի շրջանառությունը օղակներով և ռեակտորով), ռեակտորում ճնշումը՝ P=124,1կգ/սմ ², ճնշման անկումը՝   ջերմակրի ջեր­մաս­տիճանային անկումը՝ ջեր­մակրի միջին ջերմաստիճանը՝ Tср=278,5°C, ճնշման փոխհատուցիչում (КД) գոլորշու ջերմաստիճանը՝ Tn=327,8°C, ճնշումը՝ մակարդակը՝ H=3046մմ, կարգավորման մակարդակը՝ ΔH=176մմ, ջրի ջերմաստիճանը՝ T_ջ=326,7°C (որը գրեթե հա­վա­սար է գոլորշու ջերմաս­տիճանին, քանի որ գոլորշին գտնվում է հագեցած վիճակում), Տուրբոգեներատորների (ТГ) էլեկտրական հզո­րությունները՝ 166,4ՄՎտ և 210,6ՄՎտ, պտուտաթվերը՝ 3000պտ/ր, ինչպես նաև մի շարք այլ պարամետրեր:

 

 

2.1.   ՌԵԱԿՏՈՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԱՅԻՆ ԵՎ ԱՇԽԱՏԱՆՔԱՅԻՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

ՋՋԷՌ-440 (B-230) ջրաջրային էներգետիկական ռեակտորը իրանային տեսակի հե­տե­րոգեն միջուկային ռեակտոր է, որը հավաքովի գլանական կառուցվածք է` մինչև 4.4մ տրա­մագծով և  բարձրությամբ, ջերմային հզորությունը` 1375 ՄՎտ :

Նկ. 2.2-ում ներկայացված է ռեակտորի երկայնական կտրվածքը՝ վերին բլոկի հետ միասին, իսկ նկ. 2.3-ում՝ առանց վերին բլոկի, գաբարիտային չափերով (տե՛ս հավելված 1-ի նկ.հ1.2-ը և նկ.հ1.3-ը) ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորի իրանը գործարանային պայման­նե­րում: Նկ.հ1.4-ում ցույց է տրված, թե ինչպես են ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի իրանը իջեցնում հորանը: Ռեակտորի հիմնական հանգույցներն են` ռեակտորի իրանը, վերին բլոկը, պաշտ­պա­նա­կան խողովակների բլոկը (БЗТ), ռեակտորի հորանը, հորանի հատակը, զամբյուղը, որի մեջ հա­վաք­վում են աշխատանքային անշարժ կասետները, և ակտիվ գոտին: Ջերմակիրը ռեակ­տո­րի ներքևի խողովակներից մտնում է ռեակտոր, անցնում իրանի և հորանի անցու­ղիով, իջ­նում հորանի հատակը, բարձրանում հորանի հատակի անցքերով, մտնում ակտիվ գո­տի, անցնում ջերմանջատիչ հավաքածուների (կասետների) միջով, ողողում ջերման­ջատիչ տար­­րերը (ТВЭЛ), տաքանում  և դուրս է գալիս վերևի խողո­վակ­ներից:

Ակտիվ գոտի է կոչվում ռեակտորի այն մասը, որտեղ տեղի է ունենում ուրանի մի­ջուկ­ների կարգավորվող, ինքնապահպանվող շղթայական ռեակցիան, որի արդյունքում ան­ջատ­ված ներմիջուկային էներգիան փոխակերպվում է ջերմային էներգիայի: Ակտիվ գոտու հիմնական բաղադրիչներն են միջուկային վառելանյութը, ջերմակիրը, նեյտրոն­նե­րի դան­դա­ղարարը և կլանիչը:

 

Նկ. 2.4 –ում ցույց է տրված ակտիվ գոտին՝ նկարված վերևից: Ներքևում՝  խո­րու­թյամբ, երևում է զամբյուղը՝ 349 վեցանիստ անցքերով, որում հավաքվում են ջերմանջատիչ հավաքածուները (ТВС) (կա­սետները, նկ. 2.7): Ակտիվ գոտին դատարկ է. ջերմանջատիչ հավաքածուները դեռևս հավաքված չեն: Ռեակտորը նոր է թողարկվում: Հանովի զամբյուղի զանգվածը կազմում է 21300կգ:

 

Նկ. 2.5ա-ում ցույց է տրված Սլովակիայի Բոգունիցե ԱԷԿ-ի (ՋՋԷՌ-440) ռեակտո­րա­յին արտադրամասի կենտրոնական սրահը, որտեղ ռեակտորի վերին բլոկը հանված դրված է սրահում: Երևում են կարգավորման և պաշտպանության համակարգի շարժա­բեր­ները, որոնք դրված են հորիզոնական վիճակում, և աշխատակիցները ստուգում են դրանք:

Ռեակտորի վերին բլոկը ներկայացնում է իրանի գնդային կափարիչը, որին ամ­րաց­ված է մետաղական կառուցվածք: Կառուցվածքը կազմված է ուղղագիծ ձողերից, որոնք կափարիչին ամրացված են պարուրակի միջոցով, իսկ իրար հետ՝ օղակային գոտիներով: Կափարիչի վրա մոնտաժված են 37 պատյաններ՝ ավտոմատ կարգավորման և փոխհա­տուց­ման (АРК) կասետների հաղորդակների տե­ղա­կայման և խցանման համար, ինչպես նաև ջերմաստիճանի հսկման տվիչների և ռեակ­տորի ակտիվ գոտու բարձրությամբ նեյտրոնային հոսքի հսկման դետեկտորների խողո­վակաոստեր: Վերին բլոկի զանգվածը կազմում է 119000 կգ:

Նկ. 2.5բ-ում ցույց է տրված ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորի պաշտպանական խողովակների բլոկը (БЗТ), որը տեղադրում են ռեակտորի մեջ: Ռեակտորը նոր է թողարկվում, ուստի պաշտպանական խողովակների բլոկն (БЗТ)  ճառագայթաակտիվ չէ: Ռեակտորը վերաբեռնելիս, երբ այն ճառագայթաակտիվ է, մտցնում են հատուկ պաշտանիչ կոնտեյների մեջ, հետո հանում:

Պաշտպանական խողովակների բլոկն (БЗТ)  նախատեսված է աշխատանքային ջերմանջատիչ հավաքածուները (ТВС)  գլխիկների սևեռման, ռեակտորի շահագործման բոլոր ռեժիմներում դրանցով բեռնված զամբյուղի ու հորանի հատակի երե­սե­լումը կանխելու, ավտոմատ կարգավորման և փոխհա­տուց­ման ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցում (АРК)  կասետները կլանիչների և կառավարման և պաշտպանության հա­մակարգի (СУЗ) մեխանիզմների ջերմակրի ազ­դեցությունից պաշտպանելու և ներ­ռեակ­տորային հսկման տվիչների փոքր տրամագծով խո­ղովակները տեղադրելու համար: Պաշտպանական խողովակների բլոկն (БЗТ)   կազմված է վերևի և ներքևի մասերից, որոնք միմյանց միացված են 37 պաշտ­պա­նա­կան խողովակներով: Պաշտպանական խողովակ­նե­րի միջով ուղղագիծ ուղղությամբ շարժ­վում են միջանկյալ ձողերը՝ ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետների կլա­նիչ­ների հետ միասին: Ռեակտորի պաշտպանական խողովակների բլոկի (БЗТ) ներ­քևի մասը կազմված է սեղմող վանդակացանցից, որին ամ­րացված են աշխատանքային ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС)   գլխիկների համար կոշտ բռնիչներ: Վերևի մասը կազմված է վերին վանդա­կա­ցան­ցից, խեմից, կողատակի գոտուց, որին ամրացված է ջերմաստիճանի հսկման տվիչ­նե­րի պատյանների փունջը: Պաշտպանական խողովակների բլոկն (БЗТ)   զանգվածը 35200 կգ է: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներում որպես վառելանյութ օգտագործվում է ուրանի երկօքսիդը՝  խտությամբ), ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  տեսքով, որոնք վառելանյութի 9,1մմ արտաքին տրամագծով միջաձողեր են՝ պատված 0,65մմ հաստությամբ հերմետիկ պատյանով: Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)պատյանը պատրաստ­ված է ցիր­կոնիումի և 1% նիոբիումի համաձուլվածքից:

Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  բարձրությունը հավասար է ակտիվ գոտու բարձրությանը՝  Ակ­տիվ գոտին, որի տրամագիծը d_ա.գ=2,88մ է, ներիրանային սարքավորումների միջոցով ամ­րացված է ռեակտորի իրանին և կազմված է 349 ջերմանջատիչ հավաքածուներից (ТВС) , որոնցից 312-ը անշարժ տե­ղակայված են ակտիվ գոտում, իսկ 37-ը կառավարման ջերմանջատիչ հավաքածուներ  են (երկհարկանի ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կա­սետներ, որոնք ունակ են ակտիվ գոտում տեղաշարժվելու ուղղաձիգ ուղղությամբ):

 

Նկ.2.6-ում պատկերված է Ֆինլանդիայի «Լովիզա» ԱԷԿ-ում ռեակտորային ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС)  ար­տաքին տեսքը:

Նկ. 2.7-ում ներկայացված է աշատանքային ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС)  երկայնական կտրվածքը՝ ջեր­ման­­ջա­տիչ տարրերով:

Յուրաքանչյուր ջերմանջատիչ հավաքածու վեցանիստ խողովակում տեղակայված 126 ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) հավա­քածու է: Ջերմանջատիչ տարրերը տեղադրված են վանդակացանցի մեջ, որոնց կենտրոնները իրարից 1.22 սմ  հեռավորության վրա են: Ջերմանջատիչ հավաքածուների պատյանը, որի հաստությունը 2,1մմ է, նույնպես պատ­րաստված է ցիրկոնիումի և նիոբիումի համաձուլվածքից: Ջերմանջատիչ հավաքածուների բարձրությունը 3,2 մ է, վեցանիստ զուգահեռ կողմերի լայնությունը՝ 14,4 սմ:

Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) ՝ UO₂-ից պատրաստված միջաձողերի բնութագրիչ առանձնահատ­կությու­նը դրանցում ջերմաստիճանային մեծ գրադիենտի առկայությունն է, որը որոշ դեպքերում հասնում է 400°C/մմ: Դա պայմանավորված է UO₂-ի ջերմահաղորդման փոքր գործակցով:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորում վառելիքի հաշվարկային առավելագույն ջերմաստիճանը, 1375 ՄՎտ անվանական ջերմային բեռնվածության դեպքում, կազմում է 1940°C, սակայն շա­հագործման իրական պայմաններում, ինչպես ցույց են տվել այրված վառելիքի հետա­զոտությունները, այն զգալիորեն ցածր է (1600°C): UO₂-ի հալման ջերմաստիճանը 2800 °C-է:

Նկ. 2.8-ում պատկերված են ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  արտաքին տեսքը՝ երկայնական կտրվածքով, և ջերմաստիճանային բաշխման գրաֆիկը:

Նկարից երևում է, որ բնականոն աշխատանքի ժամանակ վառելիքի առավելագույն արժեքը միջին լարվածությամբ ջերմանջատիչ տարրերի  համար չի գերազանցում 1600°C-ը:

Վառելանյութը (UO₂) ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) մեջ տեղադրված է հաբերի ձևով՝ d=7,55մմ տրա­մա­գծով, հարստացված ²³⁵U-ով (նկ. 2.9): Ակտիվ գոտին լրիվ բեռնավորելու համար անհրա­ժեշտ է  վառելանյութ, որը վերածված մաքուր ²³⁵U-ի՝ կազմում է  

Ուրանի երկօքսիդը՝ որպես վառելանյութ, ունի մի շարք առավելություններ` հալման բարձր ջերմաստիճան 2880⁰C), կայունություն ճառագայթման նկատմամբ, բարձր ջեր­մաս­տիճաններում լավ համատեղելիություն տարբեր ջերմակիրների և կոնստրուկցիոն նյութերի հետ: UO₂-ից պատրաստված ջերմանջատիչ տարրերը հնարավորություն են տալիս հասնելու վա­ռելիքի ավելի խոր այրման:

UO₂-ի թերություններն են` փոքր խտությունը (եռակալված վիճակում՝  ցածր ջերմահաղորդականությունը, որը ջերմաստիճանի 500°C-ից մինչև 1500°C բարձ­րաց­մանը զուգընթաց 5 Վտ/(մ,°C)-ից փոքրանում է մինչև 2,5 Վտ/(մ,°C), և թույլ կայունությունը ջերմային հարվածի դեպքում:

Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) պատյանի հերմետիկությունը հսկելու համար նրա ներքին տարածությունը լցվում է ավելցուկային ոչ մեծ ճնշման տակ գտնվող չեզոք գազով` հելիումով: Ջերմաս­տիճանային ընդարձակումները փոխհատուցելու համար ջերմանջատիչ տարրերի միջուկի և նրա թաղանթի միջև նախատեսված է 0,05…0,1մմ հաստությամբ ճեղք: Աշխատանքի ընթացքում ջերմանջատիչ տարրերի թաղանթում կուտակվում են մեծ քանակությամբ բաժանման ճառագայթաակտիվ, այդ թվում՝ նաև գազային նյութեր:

Բաժանման գազային նյութերի կուտակման համար ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) կողաճակատային ծա­վալները թողնվում են դատարկ: Միջուկի հաբի կենտրոնական անցքը՝ 1,4…1,6 մմ տրա­մագծով, նույնպես կատարում է տրոհման ճառագայթաակտիվ գազային նյութերի կու­տակման լրացուցիչ տարածության դեր:

Ակտիվ գոտու էներգալարվածությունը հավասարաչափ բաշխելու նպատակով ռեակ­տորում օգտագործվում են ²³⁵U-ի՝ տարբեր աստիճաններով հարստացված ջերմանջատիչ հավաքածուներ (ТВС), որոնցում ²³⁵U-ի պարունակությունը վառելանյութի մեջ կազմում է 1,6%, 2,4% և 3,6%: Առա­վելագույն չափով հարստացված ջերմանջատիչ հավաքածուները տեղադրում են ակտիվ գոտու ծայրամասերում, ինչը թույլ է տալիս որոշակիորեն թուլացնել էներգալարվածությունը: Ներկայումս օգտա­գործում են նաև 4,4%-ով հարստացված ջերմանջատիչ հավաքածուներ (ТВС), որոնցում, օգտագործելով ինտե­գրված նեյտրոնային կլանիչներ, իրականացվում է նեյտրոնային դաշտի համահարթեցում նաև ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) մակարդակով:

ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորների հիմնական բաղադրիչներից է նեյտրոնների դան­դա­ղարարը: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներում որպես դանդաղարար կիրառվում է սովորական ջուրը (թեթև ջուրը): Այն օժտված է լավ դանդաղեցնող հատկությամբ, էժան է, մածուցի­կությունը փոքր է, թունավոր չէ, ձեռքբերովի ակտիվությունը (թթվածնի) կար­ճա­տև է: Թերությունն այն է, որ ունի ջերմային նեյտրոններ կլանելու հատկություն, որի պատճառով վառելանյութը հարստացվում է:

Ջուրը նաև լավ ջերմակիր է, սակայն այդ առումով ունի զգալի թերություններ`

·               փոքր ճնշումների դեպքում նրա եռման ջերմաստիճանը համեմատաբար փոքր է,

·               խտությունը խիստ կախված է ջերմաստիճանից (20⁰C մինչև 300⁰C տաքացնելիս խտությունը փոքրանում է

·               օքսիդացնող հատկությունը մեծ է (կոռոզիապես ագրեսիվ է),

·               ակտիվանում է իր կազմի մեջ մտնող թթվածնի հաշվին:

Կառավարման և պաշտպանության համակար­գը (СУЗ) նա­խա­­­տեսված է ռեակտորի գործարկման, ռեակտիվության փոխ­հա­­տուցման, հզորության կարգավորման, ինչպես նաև ռեակ­տո­րի վթարային և պլանային կանգնեցման համար:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներում կառավարման և պաշտպանության համակարգ (СУЗ) ունի երկու անկախ՝ կառավարման մեխանիկա­կան օրգանների (շարժ­վող կլանիչ ձողեր) և հեղուկ բորային կար­գա­վորման հա­մա­­կարգեր:

Կառավարման մեխանիկական օրգանների համակարգը կա­տա­­­­րում է ռեակտորի հզո­րության կարգավորման և կանգնեցման ֆուն­­կցիա: Այն կազմված է ավտոմատ կարգա­վոր­ման և փոխ­­­հատուցման (АРК) 37 կասետներից, որոնք տեղաբաշխվում են ակ­­­տիվ գո­տու տարբեր մասերում և ըստ դասա­վո­րու­թյան՝ կազմված են վեց խմբից: Եվ ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС), և ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետներն ունեն վեցակողմ պատյաններ: Կասետի բարձրացման դեպքում կլանիչը դուրս է գալիս ակտիվ գոտուց, և նրա տեղը գրա­վում է վառե­լի­քային մասը:

Նկ. 2.10-ում սպիտակ գույնով նշված է ԱԿՓ (АРК) կասետների դիրքը: Նկարից երևում է, որ հսկվում է մի շարք աշխատանքային կասետներից դուրս եկող ջրի ջերմաստիճանը: Կար­միր գույնի արժեքները ճիշտ չեն, տվիչների ցուցմունքները սխալ են:

ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  յուրա­քան­չյուր կա­սետ կազմված է երկու մասից` վերին-կլանիչ և ստո­­րին-մի­ջու­­կային վառելանյութ:

Վերին-կլանիչը կոչվում է հավելակցան, իսկ ստորինը՝ միջուկային վառելանյութը, նույն աշխատանքային կասետն է, որում տեղադրված են ջերմանջատիչ տարրերը (ТВЭЛ)  ( տե՛ս նկ.2.7): Հավելակցանը դրվում է կասետի վրա:

Նկ. 2.11-ում բերված է հավելակցանի ընդհանուր տեսքը:

Վերին վեցակողմ կլանիչում տեղադրված են բորացված պող­­պատից ներդիրներ, որոնք կլանում են ջերմային նեյտ­րոններ, այսինքն` կասետի այդ մասը նեյտրոնների հա­մար թակարդ է, և դրանք, սուզվելով ակտիվ գոտու մեջ, իջեցնում են ռեակտորի նեյտ­րո­նա­յին հզորությունը: Այդպիսի կառուցվածքով ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կա­սետը կարող է արդյու­նա­վե­տո­րեն կլանել նաև արագ նեյտրոններ, որոնք, դանդաղելով ԱԿՓ (АРК)  կա­սետի ջրային տիրույ­թում, հետագայում կլանվում են բորացված պողպատե ներդիրներից:

ԱԿՓ (АРК)  յուրաքանչյուր կասետի ընդհանուր զանգվածը 330 կգ է, այդ թվում՝ կլանիչի զանգվածը՝ 110կգ, իսկ ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) զանգվածը՝ 220 կգ: Ռեակտորի հզորությունը կարգավորելիս ԱԿՓ (АРК)  կասետներն իրենց ծանրության ուժի ազդեցությամբ տեղաշարժվում են 2սմ/վ արա­գությամբ, իսկ վթարային իրավիճակներում՝ արագությամբ՝ ընկղմվելով ակ­տիվ գոտի (կլանիչը մտնում է ակտիվ գոտի, իսկ վառելիքային մասը դուրս է գալիս ակտիվ գոտուց:)

Ռեակտորն ունի չորս կարգի վթարային պաշտպանություն:

Առաջին կարգի վթարային պաշտպանության՝ ՎՊ-I (A3-I_рода) ազդանշանի դեպքում, բո­լոր վեց պաշտպանիչ խմբերը (37 ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետներ) իրենց ծանրության ուժի ազդե­ցու­թյամբ միաժամանակ, ինքնաբերաբար 20÷30սմ/վրկ արագությամբ ընկղմվում են ակտիվ գոտի:

Երկրորդ կարգի վթարային պաշտպանության՝ ՎՊ-II (A3-II_рода) ազդանշանի դեպքում ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետների բոլոր վեց պաշտպանիչ խմբերը, սկսած VI կարգավորող խմբից, հաջորդաբար, ինքնաբերաբար 20÷30սմ/վրկ արագությամբ ընկղմվում են ակտիվ գոտի:

Երրորդ կարգի վթարային պաշտպանության՝ ՎՊ-III (A3-III_рода) ազդանշանի դեպ­քում ԱԿՓ (АРК) կասետների բոլոր վեց պաշտպանիչ խմբերը, սկսած VI կարգավորող խմբից, հա­ջորդաբար, 2սմ/վրկ արագությամբ (շարժաբերի միջոցով) իջնում են ակտիվ գոտի՝ մինչև ազդանշանի վերանալը կամ մինչև անցումը ՎՊ-II պաշտպանության:

Չորրորդ կարգի վթարային պաշտպանության՝ ՎՊ-IV (A3-IV_рода) ազդանշանի դեպ­քում արգելափակվում է բոլոր ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետների վեր բարձրանալը (տե՛ս նաև հավելված 1-ը):

Այսպիսով, կասետի բարձրացմամբ ռեակտորում արձակվում է դրական ռեակ­տի­վություն՝ ինչպես նեյտրոնների կլանման փոքրացման, այնպես էլ ակտիվ գոտում վառելի­քի զանգվածի մեծացման հաշվին:

Բորային կարգավոր­ման համակարգն ապահովում է ռեակ­տի­վության դանդաղ փո­փոխ­ման փոխհատուցումը ռեակտորի ամբողջ աշխատաշրջանում:

Ռեակտիվության պաշարի փոխհատուցումը բորաթթվով (ի տար­բե­րություն ԱԿՓ (АРК)  կասետների) հնարավորություն է տալիս ակ­տիվ գո­տում էներգիայի անջատման անհա­վա­սա­րա­չա­փու­թյու­նը փոքրացնել և դրանով մեծացնել ռեակտորի թույլատրելի հզո­րու­թյունը և վառելիքի այրման խորությունը:

Էներգիայի անջատման փոքր անհավասարաչափությունը պայմանավորված է նրա­նով, որ բորաթթվի լուծույթը դանդաղարարում փոխում է ամբողջ գոտու նեյտրոնա-ֆիզի­կական բնութագրերը, մինչդեռ կլանող ձողերն ազդում են նեյտրոնային դաշտի վրա՝ առա­վելապես ակտիվ գոտու իրենց մերձակա տիրույթում: Բորաթթվի լուծույթով փոխհատուց­ման դեպքում անհրաժեշտ է հաշվի առնել ջրի ռեակտիվության բացասական ջերմաստի­ճա­նային գործակցի բացարձակ արժեքի փոքրացումը ՋՋԷՌ-ում:

Դա պայմանավորված է ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց դանդա­ղարա­րում բորաթթվի լուծույթի խտության փոքրացմամբ: Բորաթթվի մեծ կոնցենտրացիաների դեպ­քում ռեակտիվության ջերմաստիճանային գործակիցը կարող է դառնալ դրական: Ակն­հայտ է, որ բորաթթվի նման կոնցենտրացիաներով ռեակտորի շահագործումը ծայր­աս­տի­ճան անցանկալի է, քանի որ դժվարանում է նրա կառավարումը:

ՋՋԷՌ-440-ի մնացած մասերը` ռեակտորի իրանը, անդրա­դար­­ձուցիչը և կենսաբա­նա­կան պաշտպանությունը, էական ազդեցություն չունեն ռեակտորի շահագործման բնու­թագ­րերի վրա՝ ի տարբերություն ակտիվ գոտու և կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) սարքա­վո­րում­ների: Ռեակ­տորի կառուցվածքային մանրամասն նկա­­րագ­րու­թյու­նը ներկայացված է [2,3]-ում (տե՛ս նաև հավելված 1-ի աղ. հ.1-ը):

 

 

Ստուգողական հարցեր

 

1.             Ո՞րն է ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի վառելանյութը:

2.             Ինչպիսի՞ առավելություններ և թերություններ ունի ուրանի երկօքսիդը՝ որպես վառելանյութ:

3.             Ինչպիսի՞ առավելություններ և թերություններ ունի ջուրը՝ որպես նեյտրոնների դանդաղարար և ջերմակիր:

4.             Ինչպիս՞ի համակարգեր են կիրառվում ՋՋԷՌ-440 ռեակտորում՝ ռեակտիվության պաշարը փոխհատուցելու համար:

5.             Ինչի՞ց է կազմված և ի՞նչ գործառույթ է կատարում ռեակտորի կառավարման մեխանիկական օրգանների համակարգը:

>>

 

 

2.1.1.              Ռեակտորի հզորությունը, աշխատաշրջանը, էներգապաշարը

Ռեակտորի հզորությունը որոշվում է ակտիվ գոտում միավոր ժամանակում էներգա­անջատման չափով: Էներգաանջատումը կախված է վառելիքի միջուկի բաժանման թվից և հետևաբար` այդ բաժանումն առաջացնող նեյտրոնների հոսքի խտությունից:

Ռեակտորում միջուկների բաժանումից անջատված լրիվ հզորությունը որոշվում է հետևյալ բանաձևով [5]`

որտեղ N_լր-ը միջուկային բաժանումից անջատված լրիվ հզորությունն է, կՎտ, -ն՝ ակտիվ գոտում նեյտրոնների հոսքի միջին խտությունը,  -ը՝ ակտիվ գոտում լրիվ վառելանյութի (UO₂) զանգվածը, գ, -ն՝ վառելանյութի իզոտոպային միջին հարստացման չափը,    համեմատության գործակից, որը որոշված է ՋՋԷՌ-440 տիպի ռեակտորների համար:

2.1 բանաձևը  օգտագործվել է նաև հավելված 1-ում՝ N1 խնդիրի լուծման համար:

Ռեակտորի աշխատաշրջանը այն ժամանակն է, որի ընթաց­­քում ակտիվ գոտին կա­րող է աշխատել բնականոն հզո­րու­թյամբ վառելիքի միևնույն բեռնվածքի դեպքում: Ռեակ­տորի աշխատաշրջանը որոշվում է ռեակտիվության պա­շարով:

Օգտագործված վառելիքը պետք է փոխարինվի նորով ոչ ուշ, քան կծախսվի թունա­վոր­ման և այրման երևույթների փոխ­հա­տուց­ման համար նախատեսված ռեակտիվության ամբողջ պա­շարը: ՋՋԷՌ-440 տիպի էներգետիկական ռեակտորների աշխա­տաշրջանը տևում է 3 տարի՝ յուրաքանչյուր տարի փոխելով վառելիքի մեկ երրորդ մասը՝ մինչև բոլոր կասետները նորով փոխարինելը: Աշխատաշրջանի վերջը հա­մար­վում է այն պահը, երբ ակտիվ գոտում բորաթթվի կոն­ցենտ­րա­ցիան դառնում է զրո, կարգավորող բոլոր կա­սետ­ները գտնվում են ակտիվ գոտուց դուրս` ամենավերին մա­սում, և շղթայական ռեակցիան ավարտվում է: Ներկայումս մի շարք ՋՋԷՌ-440 տիպի ռեակտորներում կիրառվում է նաև 4-5 տարի տևող աշխատաշրջան:

Աշխատաշրջանի ընթացքում որոշակի քանակով էներգիա արտա­դրելու ռեակտորի կարողությունը բնութագրվում է նրա էներգապաշարով՝ Q_է: ՋՋԷՌ-440-ի էներգա­պա­շարը, որը պայմանավորված է ռեակտիվության պաշարով, հավասար է՝

Դա համապատասխանում է 72007400 ժ  կամ 300310 օր աշխատաշրջանին:

Էներգապաշարի օգտագործված մասը կոչվում է ռեակտորի էներգաարտա­դրանք:Եթե ռեակտորը ժամանակի ընթացքում աշխատել է տարբեր հզորությամբ՝ N_i, նրա էներգաարտադրանքը՝ Q_արտ հավասար կլինի յուրաքանչյուր մա­կարդակում աշխա­տած էներգաարտադրանքների գումարին.

 

որտեղ -ն ռեակտորի աշխատած ժամանակն է N_i հզորության դեպքում, ժ:

Ռեակտորի աշխատաշրջանը և էներգապաշարը հաճախ արտահայտվում են արդ­յու­նավետ օրերով, այսինքն` անվանական հզորությամբ աշխատած օրերով: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի համար մեկ արդյունավետ օրը համապատասխանում է 137524=33 ԳՎտ <sup>.</sup> ժ էներգաարտադրանքին: Էներգաարտադրանքը արդյունավետ օրերի վերածելու համար անհրաժեշտ է օգտվել հետևյալ արտահայտությունից`

 

որտեղ -ն արդյունավետ օրերի թիվն է, N_անվ -ն՝ անվանական հզորությունը, ՄՎտ:

Ռեակտորի էներգաարտադրանքի վերաբերյալ հավելված 2-ում լուծված է N2 խնդի­րը:

>>

 

 

2.1.2.              Ջերմանջատումը ակտիվ գոտում

Ակտիվ գոտում ջերմանջատման բաշխումը:Անվանական հզորությամբ ռեակ­տո­րի աշխատանքը, որը հաշվարկված է նեյտրոնային հոսքի միջին խտությանը, հե­տևա­բար՝ նաև ջերմանջատմանը հա­մապա­տաս­խան, դեռևս բավարար չէ ակտիվ գոտու հու­սա­լի աշխատանքը երաշխավորելու համար:

Ռեակտորի ակտիվ գոտում (СУЗ) առկայության պարա­գայում, միջուկային վա­ռե­լիքի անհավասարաչափ այրման և մի շարք այլ պատճառներով, ջերմանջատումն անհա­­վասարաչափ է բաշխվում, որը նվազեցնում է ռեակ­տո­րային տեղակայանքի էներգետիկ հնարա­վո­րու­թյուն­ները:

Ակտիվ գոտում ջերմանջատման անհավասարաչափ բաշ­խու­­մը բնութագրվում է ծավալային անհավա­սա­րա­չա­փու­թյան K_v գործակցով, որը ցույց է տալիս միա­­վոր ծավալում ջեր­ման­ջատ­­ման շեղումը ամբողջ ակտիվ գոտու միջին միավոր ծա­վա­լի արժեքից.

որտեղ q(r,z)-ն ակտիվ գոտու միավոր ծավալում ջերմային հզորությունն է (ջեր­ման­ջա­տումը տարբեր կետերում),-ն՝ ակտիվ գոտու միջին միավոր ծավալի ջերմանջատումը, r-ը և Z-ն՝ ակտիվ գոտու շառավիղը և բարձրությունը համապատասխանաբար:

Ռեակտորի աշխատանքը հուսալի կլինի միայն այն դեպքում, երբ  ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) ամենա­լարված տեղամասերից, որտեղ ծավալային անհավասարաչափության գործակիցը առա­վե­լագույնն է, իրականացվի ջերմության բնականոն հեռացում: Անհավասարաչա­փու­թյունը դիտարկվում է ըստ ակտիվ գոտու շառավղի՝ K_r և ըստ բարձրության՝ K_z.

Ըստ շառավղի անհավասարաչափության՝ առավելագույն գործակիցը`  Դա նշանակում է, որ ակտիվ գոտու կենտրոնական անցուղին ունի 1.55 անգամ ավելի բարձր ջերմային բեռնվածություն, քան միջին հաշվով՝ ըստ շառավղի: Անդրա­դար­ձու­ցչի ազդեցության հետևանքով ան­հա­վա­սարաչափությունը մի փոքր նվազում է և ըստ ռեակտորի անդրադարձուցչի տե­սա­կի և ակտիվ գոտու չափերի՝ կազմում է

Ջերմանջատման տարածական բաշխման դաշտը էական ազդեցություն է գործում ռեակտորի հզորության և նրա աշ­խա­տաշրջանի վրա: Այդ պատճառով կարևորագույն խնդիր­նե­րից մեկը ակտիվ գոտում էներգիայի անջատման հավասա­րե­ցումն է, քանի որ որքան մեծ է անհավասարաչափության գոր­ծա­­կի­ցը, այն­քան փոքր է թույլատրելի հզորու­թյու­նը, որով ռեակ­տորը կարող է հուսալիորեն աշխատել ամբողջ աշխատաշրջանում:  աճը կա­րող է հանգեցնել ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) փքվածության աճին և թաղանթի հեր­մե­տի­կության խախտմանը: Ջերմանջատման ան­հավա­սա­րա­չա­փու­թյունը հանգեցնում է նաև  անհավասարաչափ այրմանը և, վեր­ջին հաշվով, ռեակտորի աշխատաշրջանի կրճատ­մա­նը: Իդեալական հավասարեցման դեպքում միջին հզորությունը դառնում է հավասար առավելագույնին:

Միջուկային ռեակտորների համար իդեալական հավա­սա­րե­ցու­­մը գործնականում հնարավոր չէ, քանի որ նեյտրոն­ների ար­ժե­­քավորումը, կորստի հավանականության հետ կապված, ակ­­տիվ գոտու կենտրոնում և եզրերում միևնույնը չէ: Չնայած դրան` ցանկացած հավասարեցում, անգամ ոչ լրիվ, ապահովում է տնտեսական զգալի արդյունավետություն: Գործ­նա­­­կա­նում դա արվում է` մասնակի վերաբեռնման պրոցեսում ջեր­­­մանջատիչ հավա­քա­ծուները վերա­դա­սա­վո­րելով: Այդ դեպ­քում թարմ վառելիքը բեռնվում է ակտիվ գոտու եզրային մա­սե­րում, իսկ մասնակի այրվածները տեղափոխվում են կենտ­րո­նա­կան մաս: Սկզբնական բեռնման դեպքում օգտագործում են երեք տի­պի հարստացում ունեցող վա­ռե­լիք­ներ (հավաքածուներ՝ 1,6%, 2,4% և 3,6%): Ռեակտորի շահագործման ընթացքում ջեր­ման­ջատման բաշխման հսկումը պարտադիր է: Այդ նպա­տա­կով ռեակտորային տեղա­կա­յանքի օպերատորը հերթափոխի ժամա­նակ, ստացիոնար ռեժիմում մեկ անգամ և ամեն անցողիկ ռե­ժի­մից հետո, հաշվում է ակտիվ գոտու K_r-ը: Հաշվարկը կատար­վում է հե­տևյալ բանաձևով`

որտեղ G_ջահ-ը ջերմանջատիչ հավաքածուների միջով անցնող ջերմակրի ծախսն է,G_ռ-ը՝ ռեակտորի միջով անց­նող ջերմակրի ծախսը, -ը՝ առավելագույն ջերմաստիճանային ան­կու­մը ջերմանջատիչ հավաքածուներում, ռեակտորի միջին ջերմաստիճանային անկումը:

Ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) միջով անցնող ջերմակրի ծախսը կազմում է ամբողջ ռեակտորով անցնող ջերմակրի ծախսի %-ը, մնացած 5%-ն անցնում է ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС)իրանների միջև եղած ճեղքերով:

Հաշվի առնելով վերոհիշյալը (2.5), բանաձևը կունենա հե­տևյալ տեսքը`

 

Այս թեմայի վերաբերյալ խնդրի լուծումը տե՛ս նաև հավելված 1-ում (խնդիր 3):

>>

 

 

2.1.3.              Ռեակտորի աշխատանքային ջերմային ռեժիմները

Բնականոն շահագործման ռեժիմներում առաջին կոնտուրի ջեր­­մակիրը պետք է ա­պա­հովի ակտիվ գոտուց ջեր­մու­թյան հուսալի հեռացումը: Կայուն ռեժիմներում ռեակտորի N_ջեր ջերմային հզո­րու­­թյունը հավասար է ակտիվ գոտուց հեռացված ջեր­մաքանակին, որը հեռացվում է ջերմակրով` N_ջերմ=Q:

Վերոհիշյալ ջերմաքանակը կարելի է որոշել հետևյալ բանաձևով`

 

որտեղ  առաջին կոնտուրում ջերմակրի ծախսն է,  ջերմակրի ջերմու­նա­կությունը առաջին կոնտուրի ճնշմանը` համապատասխան,  ջերմակրի ջերմաստիճանների տարբերությունը ռեակ­տորի ելքում և մուտքում (ջերմաստիճանային անկումը ակտիվ գոտում), ⁰C:

Ջերմանջատիչ տարրերում (ТВЭЛ) անջատված ջերմաքանակը ջերմակրին փո­խան­ցվում է վերջիններիս պատյանների մակերևույթից: Ջերմանջատիչ տարրերի միջուկից (միջուկային վա­ռե­լի­քից՝ UO₂) դեպի պատ­յան և պատյանից դեպի ջերմակիր ջերմության փոխանցումն իրականացվում է ջերմա­հա­ղորդականության և կոնվեկտիվ ջերմա­փո­խան­ցման ճանապարհով: Ջերմային հոսքը վա­ռելիքից դե­պի ջերմակիր ուղիղ համեմատական է ջեր­մաս­տի­ճանների տար­բե­րու­թյանը:

Ջերմանջատիչ տարրերի ջերմաստիճանները սահմանափակված են միջուկային վառելիքի հալման կամ այն ջերմաստիճանով, որի դեպքում կարող են փոխվել վառելիքի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները: Վառելիքի ջերմաստիճանը կախված է վառելանյութի և պատյանի նյու­թի ջերմահաղորդականությունից: Եթե (2.7) բա­նաձևում ընդունենք, որ c_p=const, ապա ռեակտորից հե­ռաց­­վող ջերմային հզորությունը կախված կլինի երկու փոփո­խա­կան­նե­րից՝

 

 

Նշվածից հետևում է, որ ռեակտորի ջերմային հզորությունը փոխելու համար, կախ­ված ջերմակրի պարամետրերից, առկա է երկու հնարավորություն` փոխել -ն` ջերմա­կրի ծախսը հաս­տա­տուն պահելով, կամ փոխել ջերմակրի ծախսը` ջերմաստիճանային ան­կու­մը պահելով հաստատուն:

Եթե բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպերն (ГЦН) աշխատում են, ապա ջերմակրի ծախսը հա­ստատուն է, և հե­տևա­բար՝ ռեակտորի նեյտրոնային հզո­րու­թյան փոփոխությունն անմիջապես փոփոխում է -ն: Ռեակտորի հաստատուն հզորության դեպքում, կախված աշ­խա­տող գլխավոր շրջանառության պոմպերի թվից, -ն կլինի տարբեր: Աշ­խատող գլխավոր շրջանառության պոմպերի քանակը հակադարձ համեմատական է -ին: Ռեակ­­տորի շահագործումն իրականացնող փոր­ձառու օպերատորը, -ի արժեքից և աշ­խա­տող գլխավոր շրջանառության պոմպերի քանակից ելնելով, անմիջապես որոշում է ռեակտորի հզորությունը, իսկ ան­վանական ռեժիմում, երբ աշխատում են բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպերը, ռեակտորի հզորությունը հեշտությամբ որոշվում է՝ հաշվի առնելով միայն -ի արժեքը:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի համար =29⁰C-ի արժեքին համապատասխանում է 100% ,

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ պետք է պահպանվի համա­պատասխանություն նրա արտադրած ջերմային հզորու­թյան և այն ջերմաքանակի միջև, որն առաջին կոն­տուրից ջերմակրի միջոցով փոխանցվում է շոգե­գենե­րատոր­նե­րին: Ջերմային հաշվեկշռի խախտումն ազդում է -ի արժեքի վրա, և անցողիկ ռեժիմներում այն փոփոխվում է:

Ակտիվ գոտու հուսալի աշխատանքը կախված է ջերմության՝ միջուկային վա­ռելիքից դեպի ջերմակիր փոխանցման և ակտիվ գոտուց հեռացման պրոցեսից: Միջուկային ռեակ­տորի առանձնահատկությունն այն է, որ ակտիվ գոտում, գործնականում, հնարավոր է ստանալ ցան­կա­ցած քանակով ջերմային էներգիա և վառելիքի ցանկացած ջերմաս­տիճան: Սակայն ռեակտորի հզորությունը սահմա­նափակ­վում է ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ), դանդաղարարի և ջերմակրի աշխատանքի պայմաններով:

Ջերմանջատիչ տարրերի  ջերմաստիճանը սահմանափակված է միջու­կային վառելիքի հալման ջեր­մաս­­տիճանով կամ այն ջերմաստի­ճանով, որի դեպքում կարող է փոխվել վառելիքի բյու­րե­ղային կառուց­վածքը: Վառելիքի ջերմաստիճանը կախված է վառելիքի և ջերմանջատիչ տարրերի ջեր­մա­­հա­ղոր­դականությունից: Ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթի վրա առա­ջա­­ցած տարբեր բնույթի թաղանթ­նե­րը (օրինակ՝ օքսիդները) կամ նստվածքները կարող են հանգեցնել ջերմանջատիչ տարրերի ջերմաստի­ճա­նային ռեժի­մի վատթարացմանը և շարքից դուրս գալուն:

Ռեակտորի հզորությունից կախված`ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթից դե­­պի ջերմակիր ջերմա­փո­խանցումը կարող է փոխան­ց­վել ջերմատվութան մի քանի ռեժիմներով.

1.        Երբ ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթի ջերմաստիճանը ցածր է ջերմակրի տվյալ ճնշմանը հա­մապատասխան եռման ջեր­մաս­տի­ճա­նից, ընթանում է միաֆազ հեղուկով կոն­վեկտիվ ջեր­մափոխանակություն:

2.        Երբ ջերմանջատիչ տարրերի  մակերևույթի ջերմաստիճանը բարձր է ջերմակրի տվյալ ճնշմանը համապատասխանող եռման ջերմաս­տի­ճա­նից, տեղի է ունենում մակերևութային եռում: Առաջանում է թեր­տաքացած հեղուկի բշտիկային եռում, որը հանգեցնում է ջերմակրի հոսքի խիստ մրրկացմանը և ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթից ջերմատվության աճին:

Ջերմանջատիչ տարրերի պատյանից ջերմության փոխանցումը ջերմակրին կարելի է ներկայացնել հետևյալ արտահայտությամբ.

 

որտեղ -ն ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  պատյանից ջերմակրին փոխանցվող ջերմության քանակն է, Վտ, -ն՝ ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթից միջին ջերմային հոսքը,  ջերմափոխանցման մակե­րևույթը, մ ²,-ն ջերմանջատիչ տարրերի պատյանից ջեր­մակ­րին ջերմատվության գործակիցն է,  ջերմանջատիչ տարրերի պատ­­յանի արտաքին մակերևույթի ջերմաստի­ճանը, ⁰C, -ն՝ ջերմակրի ջերմաստիճանը, ⁰C :

Ջերմատվության գործակիցը, կախված ջրի արա­գու­թյու­նից, մածուցիկությունից, ջերմունակությունից և մի շարք այլ ֆի­զիկական մեծություններից, ջերմային հոսքի մեծաց­մանը զուգընթաց աճում է: Որոշակի աճի դեպ­քում առաջ եկած գոլորշու բշտիկների թիվը և, հետևաբար, գոլոր­շային ֆազով զբա­ղեցված ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) մակերևույթի մակերեսն աճում է: Եթե ջեր­մակրի ջերմաստիճանը դառնում է տվյալ ճնշմանը համապատասխան եռ­ման ջերմաստիճանից մեծ, ապա ջրի մակե­րևու­թային եռումը վերածվում է ծավալայինի, որի դեպքում գոլորշու բշտիկ­ները հեղուկ ծա­վալում չեն կոնդենսանում: Այդ երևույթը կոչ­վում է ծավալային եռում:

Ջերմակրի թերտաքացումը՝ մինչև տվյալ ճնշման դեպքում եռման ջեր­մաս­տի­ճա­նը՝ , կոչ­վում է մինչ ծա­վալային եռման պաշար(t_հագ-ը տվյալ ճնշման դեպքում ջրի հա­գեց­ման ջերմաստիճանն է): Ջ ջերմանջատիչ տարրերի հուսալի աշխա­տանքն ապահովվում է, եթե պահ­պան­վում է հետևյալ պայմանը`

 

 

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորների ակտիվ գոտում (2.9) վերոհիշյալ պայմանը լիովին բա­վա­րար­վում է: Սակայն ջերմային հոսքի, ջերմակրի ծախսի և դրա զանգվածային շոգե­պա­րունակության որոշակի հարաբե­րու­թյան դեպքում եռման բշտիկային ռեժիմը կարող է փոխ­վել թաղանթայինի, երբ գոլորշային ֆազը զբաղեցնում է ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  ողջ մակերևույթը: Ջերմատվության մեխա­նիզմն այս դեպքում կտրուկ փոխվում է, ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթի վրա առա­ջա­նում է շոգու համատարած հոծ շերտ (թաղանթ)` ջերմային մեծ դի­մադ­­րությամբ: Կոնվեկտիվ ջերմափոխանակությունը գործ­նա­կա­նո­ւմ դադարում է, և ջերմանջատիչ տարրերի հեռացված ջերմության քանակը սահ­­մանափակվում է շոգու թաղանթով ջերմա­հաղոր­դա­կա­նու­թյամբ: Այդ դեպքում ջերմանջատիչ տարրերի ջերմաստիճանը կտրուկ բարձրանում է, ինչը կարող է հանգեցնել պատյանի և վառելիքի հալմանը: Ակն­հայտ է, որ ռեակտորի շահագործման դեպքում այսպիսի ռեժի­մը, որը կոչվում է ջերմատվության ճգնա­ժամ,պետք է բա­ցառ­վի` ռեակտորի և առանձին ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) հզո­րու­­թյան համա­պատաս­խան սահմանափակմամբ:

Ջերմային այն հոսքը, որի դեպքում ջրի բշտիկային եռու­մը ջերմանջատիչ տարրերի մակերևույթի վրա անցնում է թաղանթայինի, կոչվում է ճգնա­ժա­­մային ջերմային հոսք (q_ճբ):

Նկ. 2.12-ում ցույց է տրված ջերմատվության գործակցի կախումը ջերմային հոսքի մեծությունից (հարաբերական կոորդինատներով ՝ , ):

 

 

Նկարից երևում է, որ ճգնաժամային ջերմային բեռի դեպ­քում ջերմատվությունը կտրուկ նվազում է, և ջերմանջատիչ տարրերի ջեր­մաստի­ճանը անթույլատրելիորեն բարձրանում է: Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) հուսալի աշխատանքը կապահովվի, եթե առա­վե­լագույն ջերմային հոսքերը՝ q_առ չգե­րա­զանցեն ճգնաժամայիններին:

n=q_ճբ/q_առ հարաբերությունը կոչվում է միչճգնա­ժա­մա­յին ջերմային հոսքի պաշար:Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ մշտապես պետք է պահպանվի հետևյալ պայմանը`

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ակտիվ գոտու ջերմային հաշվարկները ցույց են տվել, որ ընդունված ջերմատեխնիկական պարա­մետ­րե­րը (ճնշում, ջերմաստիճան) ապահովում են ռեակտորի հուսալի աշ­խա­տան­քը ինչպես բնականոն ռեժիմում, այնպես էլ բնականոնից հնա­րա­վոր շեղումների դեպքում:

 

Ստուգողական հարցեր

1.             Ինչպե՞ս կարելի է հաշվել ակտիվ գոտուց հեռացված ջերմաքանակը:

2.             Ին՞չ են նշանակում ճգնաժամային ջերմային բեռ և մինչճգնաժամային ջերմային բեռի պաշար հասկացությունները:

>>

 

 

2.1.4.              Ռեակտիվություն և ռեակտիվության պաշար:

Ռեակտիվության պաշարի փոփոխությունը ռեակտորի աշխատաշրջանում

Կայուն հզորությամբ ռեակտորի աշխատանքի ժա­­մանակ վառելիքում ուրանի բա­ժանման թիվը միավոր ժամանակում պահվում է հաս­տա­­տուն, նեյտրոնների հոսքը չի փոխվում, և հետևաբար՝ բազ­մաց­­ման  K_էֆ արդյունավետ գործակիցը մնում է հաստա­տուն` հա­վա­սար 1-ի (տե՛ս բաժին 1.8-ը):

Հզորությունը բարձրացնելու համար K_էֆ պետք է մեծ լինի մե­­կից, ընդ որում, K_էֆ շեղումը 1-ից, որը կոչվում է ավել­ցու­կային ռեակտիվութուն`    բնութագրում է ռեակ­տո­րի վերկրիտիկական վիճակը   Ռեժիմը, երբ    կոչ­վում է վերկրի­տի­կա­կան (այս դեպքում տեղի է ունենում շղթայական ռեակ­ցիայի ին­տենսիվության աճ): Վերկրիտիկականության չափը որո­­շում է ռեակտորի հզորության աճի արագությունը և սահ­մա­նա­փակ­­վում է նրա անվտանգ աշխատանքի պայմաններով:

Հզորության նվազման համար  պետք է մեկից փոքր լի­նի: Եթե  տար­բե­րությունը փոքր է մեկից, ապա ռեա­կ­­­­տորը գտնվում է ներկրիտիկական վիճա­կում, այսինքն`  Ռեժիմը, որում  կոչվում է ներ­կրի­տիկական (այդ դեպքում շղթայական ռեակցիան մա­­րում է):

Այսպիսով, եթե   ռեակտորը գտնվում է կրի­տիկական վիճա­կում, և ընթանում է հաստատուն ին­­տե­­­ն­սիվությամբ ինքնապահպանվող շղթայական ռեակ­ցիա: Տվյալ դեպքում ռեժիմն անվանվում է կրիտիկական:

Ռեակտորի շահագործման ժամանակ վերը նշված տեր­մին­ների փոխարեն գործնա­կա­նում օգտագործում են ռեակ­տի­վու­թյուն տերմինը: Ռեակտիվությունը երկու հաջոր­դա­կան սերունդներում առաջացած նեյտրոնների թվերի հարաբերությունն է: Եթե մեկ սերն­դում առաջացել է n_o նեյտրոն, իսկ հաջորդ սերնդում՝  , ապա ռեակտիվությունը  հա­վա­սար կլինի՝

Ռեակտիվությունը բնութագրում է կրիտիկական վի­ճա­կից ռեակտորի շեղման աստիճանը. այն կարող է լինել դրա­կան, բացասական կամ հավասարվել զրոյի: Ստա­ցիոնար ռեժիմ­ներում : Ռեակտիվությունը որոշվում է ռեակտորի հզորու­թյան փո­փո­խու­թյան արագությամբ: Ռեակտիվությունը չափողականություն չունի, այն հա­րա­բե­րա­կան մեծություն է՝

Օրինակ, եթե ռեակտիվությունը հավասար է 0,0006-ի, ապա  կամ   (եթե տվյալ ռեակտորի համար ):

Բացի չափման նշված միավորներից, օգտագործում են դոլար կամ ցենտ չափողա­կա­նու­թյունները: Մեկ  ռեակտիվությունը համարժեք է 1 դոլարին: Այդ դեպքում բերված օրի­նակի համար ռեակտիվությունը  հավասար կլինի 0,1$ կամ 10 ցենտի:

Ռեակտիվությունը ռեակտորը բնութագրող կարևորագույն մեծություններից է և ար­տացոլում է ակտիվ գոտում ընթացող միջուկային և ֆիզիկական համալիր պրոցեսները:

Ռեակտորի ռեակտիվության պաշարը շղթայական ռեակ­ցիան երկար ժա­մա­նակ պահպանելու ռեակ­տո­­­­րի հնարավորությունն է, և որոշվում է  հարաբե­րա­կան փո­փո­­­­խու­­թյամբ (1-ից գերազանցելու դեպքում), երբ նեյտրոն­նե­րի բո­լոր կլանիչ­ներն ակ­տիվ գոտուց հեռացված են: Այն որոշ­վում է հե­­­տևյալ բա­նա­ձևով`

որտեղ-ն հնարավոր առավելագույն վերկրիտիկականությունն է (առավելագույն վերկրիտիկականության չափը),  ռեակտորի արդյունավետ բազմացման գործա­կի­ցը, երբ ռեակտորից հեռացված են նեյտրոնների բոլոր կլանիչները:

Ռեակտորի աշխատանքի ընթացքում, միջուկային վառելիքի այր­ման և բաժանման բեկորների առաջացմանը զուգընթաց, վերկրի­տիկականությունը նվազում է: Ի տար­բե­րու­թյուն ռեակտի­վու­­թյանը, որը ռեակտորի աշխատաշրջանի ցանկացած պահին կա­րող է ու­նենալ տարբեր նշաններ, ինչպես նաև զրո արժեք, ռեակ­տի­վու­թյան պաշարը դրական է և ընթացքում միայն նվազում է` ձգտե­լով զրոյի: Ռեակտիվությունը և ռեակտիվության պա­շարն արտա­հայ­տվում են բացարձակ արժեքներով կամ տոկոսներով: Օրինակ` եթե ռեակ­տորի աշխատանքի սկզբից   

Եթե ռեակտորը վառելիքային աշխատաշրջանի սկզբում գտնվում է կրիտիկական վիճակում  ապա այն չի աշխատի, քանզի կարճ ժամանակահատվածում ծախ­սե­լով իր վառելանյութի մի մասը, կանցնի ներկրիտիկական ռեժիմի և կմա­րի: Այդ պատ­ճառով աշխատաշրջանի սկզբում, գործար­կու­մից առաջ, ռեակտորը բեռնավորում են վա­ռելիքի այնպիսի քանա­կով, որ այն ունենա K_էֆ >1 արժեքը, այսինքն՝ դրական ռեակ­տի­վու­թյուն  Դրան կարելի է հասնել, եթե բեռնավորված վառելիքի քանակը գերազան­ցի կրի­տիկական զանգ­վածը:

ՋՋԷՌ-440 տիպի ռեակտորներում ռեակտիվության ավել­ցու­կը փոխհատուցվում է շարժվող մեխանիկական կլանիչներով և բորաթ­թվի լուծույթով: Ժամանակի ընթացքում, միջուկային վա­ռելա­նյութի այրմանը զուգընթաց, նեյտրոնների քանակն ակտիվ գո­տում սկսում է նվազել, որը փոխհատուցվում է կարգավորող օրգան­ների ակտիվ գոտուց ար­տաբերմամբ և ռեակտորում բորաթթվի կոնցենտրացիան փոքրացնելով: Աշխատա­շրջա­նը տևում է մինչև ակտիվ գոտուց բորաթթվի և կառավարման և պաշտպանության համակարգ (СУЗ)-ի կլանիչների լրիվ դուրս բերելը: Գործ­նականում, ռեակտորի պարամետրերը փոխելով, կարելի է նվազեցնել ռեակտիվության պաշարի կորուստը, այսինքն` ստանալ լրացուցիչ ռեակտիվության պաշար անվանականի համեմատ և դրանով ռեակտորի աշխատաշրջանը երկարաձգել:

 

Ստուգողական հարցեր

1.             Ի՞նչ են նշանակում ռեակտիվություն և ռեակտիվության պաշար հասկացություն­ները, ինչո՞վ են դրանք տարբերվում:

2.             Որո՞նք են ռեակտիվության և ռեակտիվության պաշարի չափողականություն­նե­րը:

3.             Ինչպիսի՞ վիճակներում կարող է գտնվել ռեակտորը` կախված ավելցուկային ռե­ակ­տիվությունից:

   >>

 

 

2.1.5.              Միջուկային վառելիքի այրումը, խարամումը և վերարտադրությունը

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ բեռնված վառելիքի քանակն անընդհատ նվա­զում է՝  -ի միջուկի բա­ժան­ման և նրա կողմից նեյտրոնների ռադիացիոն զավթ­ման հե­տևանքով: -ի նվազմանը զուգընթաց առաջանում են նաև բաժանվող վերուրա­նա­յին տարրեր: Այս պրոցեսը կոչվում է վառելիքի այրում: Այրման պրոցեսի կախվա­ծու­թյունը էներգաանջատումից գծային է:

Միջուկային վառելիքի ծախսը կարելի է որոշել հետևյալ արտահայտությամբ`

որտեղ m_այր-ը այրված -ի զանգվածն է, գ, -ը՝ վառելիքի ծախսը, գ, որը համա­պատասխանում է 1ՄՎտ ^. օր էներգաարտադրանքին (էներգաանջատմանը)՝ հաշվի առած կորուստը՝   նեյտրոնների ռադիացիոն զավթման և    բաժանման պրոցեսների հե­տևանքով, N_i-ն՝ ռեակտորի հզորությունը, ՄՎտ,    ռեակտորի աշխատած ժա­մա­նակը N_i հզորությամբ, օր:

Անվանական ռեժիմում ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ջերմային հզորությունը 1375 ՄՎտ է:

Երբ ռեակտորն աշխատում է հզորությամբ որոշակի ժամա­նա­կում, վառելիքի ծախսի հիմնական մասը որոշվում է -ի միջուկ­ների բաժանման քանակով (բաժանվող մի­ջուկների թվի փոք­րացումով): Այսինքն՝ էներգիայի կորուստը ռադիացիոն զավթման հետևանքով անտեսվում է: Այս դեպքում բաժանվող մի­­ջուկների զանգվածը (գ)՝ ըստ ռեակ­տորի հզո­րու­թյա­ն և աշխատած ժամանակի, կլինի.

 

  որն անհրաժեշտ է բաժանել, որպեսզի ստացվի 1ՄՎտ ^. օր  էներգիա,  -ն՝ էներգաանջատումը (ջերմանջատումը)
ՄՎտ ^. օր:

Վառելիքի () այրմանը զուգընթաց -ը նվազում է, և հետևա­բար՝ նվազում են նաև ռեակտիվությունը և ռեակտի­վու­թյան պա­շարը: Ռեակտիվության պաշարի փոփո­խու­թյունը այր­ման հետևան­քով բավականաչափ տևական պրոցես է: Այն կախված է միայն ռեակ­տորի էներգաանջատումից:

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ բեռնավորված վա­ռե­լի­քի միջուկներն աստիճա­նա­բար վերանում են, և ի հայտ են գալիս նո­րերը, դրանցից են`

բաժան­վող միջուկ­ները: Վերջիններիս կուտակման պրոցեսը կոչվում է վառելիքի վե­րար­տադրություն:

Վառելիքի ճեղքման ժամանակ առաջանում են   նու­կլիդ­ներ` բաժանման ար­գա­սիքներ (մի մասը՝ որ­պես բաժանման բեկորներ, մյուս մասը` որպես արգասիքներ` բեկոր­նե­րի ռադիոակտիվ տրոհման հետևանքով):

Որոշ միջուկներ, որոնք առաջանում են ուրանի և պլուտոնիումի բաժանումից, ունեն ջերմային նեյտրոններ կլանելու մեծ կտրվածք և նեյտրոնների վնասակար կլանողներ են: Ռեակտիվության փոքրացումը վնասակար միջուկների կուտակ­ման հետևանքով կոչվում է թունավորում:

Բաժանումից առաջացած միջուկների հիմնական զանգ­վածը, որը կոչվում է խա­րամ, ու­նի ջերմային նեյտրոններ կլա­նելու համեմատաբար ոչ մեծ կտրվածք: Ռեակտորի աշ­խա­­տանքի ընթացքում, խարամների կուտակմանը զուգընթաց, ռեակ­տիվության պա­շարը նույնպես փոքրանում է: Ռեակ­տի­վու­թյան պաշարի նվազումը ջերմային նեյտ­րոն­ների՝ խարամներով կլան­ման հետևանքով, կոչվում է ռեակտորի խարամում: Խա­րամ­ների կուտակման հաշվին ռեակ­տի­վու­թյան պաշարն այնքան զգա­լիորեն չի նվազում, ինչ­պես թու­նավոր­ման ժամանակ: Կուտակված խարամի քանա­կու­թյունը հավասար է -ի միջուկների բաժանման քանակին և նույն­­պես որոշ­վում է (2.14) բա­նաձևով:

Խարամման, ինչպես նաև այրման պրոցեսները դանդաղընթաց են և կապ­­ված են միայն ռեակտորի աշխատաշրջանի հետ: Ռեակտորի շահա­­գործ­ման ընթացքում տարան­ջա­տել խարամման և այրման պրոցեսները գործնականում հնարավոր չէ:

Ակտիվ գոտու աշխատունակության կարևոր բնութագրերից է վառելիքի այր­ման խո­րությունը: Կան դրա բնութագրման մի քանի եղանակներ: Հաճախ այրման խորու­թյունը բնութագրվում է -ի այրված զանգվածի  m_այր և բեռնավորված ուրանի զանգ­վածների m_բեռ  հարաբերությամբ՝ արտա­հայտ­­ված տոկոսներով.

 

Այրման խորությունը որոշվում է նաև ռեակտորի աշխատաշրջանում նրա ար­տա­դրած ջերմային էներգիայի՝  Q_ջ և բեռ­նված ուրանի զանգվածի հարաբերությամբ`

 

-ի արժեքը բնութագրում է 1 տ ուրա­նի բաժանման արգա­սի­ք­ների կուտակման չափը, քանի որ 1 գ ուրանի բաժանումը, այսինքն՝ 1 գ արգասիքների կուտակումն ուղեկց­վում է  էներգիայի անջատմամբ:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի երկու-երեք տարի աշխա­տա­շրջա­­­նում, երբ ամեն տարին մեկ կատարվում է մասնակի վերա­բեռ­նա­­վորում, այրման խորությունը հասնում է      ար­ժե­քին:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի համար որպես միջուկային վառելիք օգ­տա­­­գործում են թույլ հարստացված ուրանի երկօքսիդը, որի հիմ­­քը կազ­մում է բնական ուրանը, որը պարու­նա­կում է երկու իզո­­տոպ` բաժա­նվող   Վառելիքի հարս­տաց­ման պրո­ցեսը, այսինքն՝  -իզոտոպի տոկոսային պա­րու­նակու­թյան 0,7%-ից ավելացումը, կապված է նյու­թա­­կան զգալի ծախ­սերի հետ, ուստի, ըստ ուրանի հարստաց­­ման աստի­ճանի, դրանց արժեքը զգալիորեն աճում է:

Հարստացման օպտիմալ չափը կազմում է բաժանման պրոցեսում նեյտրոնների մի մասը զավթ­ում են -ի միջուկները, և առաջանում են նոր ռա­դիո­նուկ­­­­լիդ­­­ներ, այդ թվում՝ նաև պլուտոնիումի իզոտոպներ: Առա­ջա­ցած պլու­­տոնիումը մաս­նակցում է բաժանման շղթայական ռե­ակ­­­­ցիային (նոր միջուկային վառելիք է, որը ճեղք­վում է), որի հետևա­նքով ռեակտիվության պաշարը մեծանում է:

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ կուտակված պլուտո­նի­ու­­մի քանակը գնա­հա­տելու համար օգտագործում են վե­րար­տա­դ­րության գործակից (КВ) հասկա­ցու­­թյու­նը, որը հա­­­վասար է պլուտոնիումի կուտակված ատոմների և բաժանվող բո­լոր միջուկների քանակների հարաբերությանը:

Ջերմային նեյտրոններով աշխատող ռեակտորներում Վ.Գ.–ն   Դա նշանակում է, որ եթե ռեակտորը 1ՄՎտ հզորության դեպքում այն օրական սպառում է 1,24գ  ապա արտադրում է նաև 0,620գ: Վերարտադրության գոր­ծակիցը (КВ) `

 

Ժամանակակից հաշվողական և տեխնիկական մեթոդները թույլ չեն տալիս ռեակ­տորի շահագործման ժամանակ հաշվի առ­նել ռեակտիվության պաշարի փոփոխությունը այրման, խա­րամ­ման և վերարտադրություն հետևանքով: Այդ պրոցեսները ռեակ­տիվու­թյան պաշարի վրա ազդում են միաժամանակ և կախ­ված են միայն էներգաանջատումից: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներում այդ պրո­­ցեսների փոխհատուցման համար ընդհանուր ռեակ­տի­­վու­թյան % պաշարից առանձնացվում է  ռեակտիվու­թյուն, այսպես կոչ­ված, այր­ման ռեակտիվության պա­շար:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորների այրման արագությունը է մեկ արդյունավետ օրում: Ռեակտորի շահագործման ընթացքում, ելնելով փաստացի ռեակտիվության պաշարից, բորաթթվի կոնցենտրացիայից և ակտիվ գոտում ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետների շարժման դիրքից, այրման արագությունն անընդհատ ճշտվում է:

Այս թեմայի վերաբերյալ հավելված 1-ում լուծված է 2 խնդիր (4.5):

>>

 

 

 

2.1.6.              Ռեակտորի թունավորումը

Ընդհանուր դրույթներ: Ռեակտորի թունավորումը ռեակ­տի­վու­թյան նվա­զումն է և հետևաբար՝ ռեկտիվության պաշարի կրճատումը՝ առաջացած ար­գա­սիք­ներով նեյտ­րոն­ների կլանվելու հետևանքով: Այդ արգասիքներն ունեն ջերմային նեյտրոններ կլանելու մեծ կտրվածք:

Ակտիվ գոտում արգասիքներն առաջանում են ինչպես ուրա­նի կամ պլուտոնիումի բա­ժանման բեկորներից, այնպես էլ բեկոր­նե­­րի ռադիոակտիվ տրոհումից: Այդպիսի ար­գա­սիքներ են  որոնք ունեն շատ մեծ՝ 2,7 ∙ 10⁺⁶ և 5 ∙ 10⁺⁴ բարն կլանման կտրվածք (1բարն= 10^-24սմ  ²):

Այդ արգասիքները, նեյտրոններ կլանելով, նվազեցնում են ռեակտորի ռեակ­տի­վու­թյան պաշարը և հետևաբար՝ հզորությունը: Ընդ որում, եթե ռեակտորը նոր չէ գործարկվել, աշխատում է հաստատուն հզորությամբ և գտնվում կրիտիկական վիճակում, ապա բա­ժանման արգասիքների կուտակման պրոցեսում կարող է անցնել ներկրիտիկական վի­ճա­կի (եթե բացակայում է կարգավորող օրգանների ազդեցությունը), և ռեակտորի հզո­րու­թյու­նը ինքնաբերաբար կարող է նվազել:

Թունավորման պրոցեսը կախված է ռեակտորի աշխատանքային ռեժիմից, ուստի ընդունված է թունավորումը դիտարկել երկու ` հաստատուն (ռեակտորն աշխատում է հաս­տատուն հզորությամբ) և փոփոխական (ռեակտորի հզորությունը փոփոխվում է) դեպքերում:

>>

 

 

2.1.7.               Ռեակտորի թունավորումը  հաստատուն

աշխատանքային ռեժիմում

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ ակտիվ գոտում   առաջացման սխեման հե­տևյալն է`

 

 

Նկարից երևում է, որ  կուտակումը տեղի է ունենում ինչպես  անմի­ջական ճեղքումից 0,3% հավանականությամբ (այսինքն՝ 1000 բաժանումից առաջանում է մի­ջին թվով քսենոնի երեք միջուկ), այնպես էլ հիմնականում  ռադիոակտիվ տրոհ­ման շնորհիվ:

  առաջացման հավանականությունը բավականին մեծ է և կազմում է  իսկ կիսատրոհման պարբերությունը՝ 0,5 ր, որը շատ անգամ փոքր է   կիսատրոհման պարբերությունից (6,7 ժ): Այդ պատճառով կարելի է ընդունել, որ  առաջանում է անմիջապես  բաժանումից:

  կիսատրոհման պարբերությունը 9,2 ժ է, այ­սինքն` այն անգամ ավելի եր­կա­րակյաց է, քան   Յոդի և քսենոնի կուտակման պրոցեսը ռեակտորում նկա­րա­գրված է համապատասխան գրականությունում [3,8.6] և մա­թե­մա­տի­կորեն արտահայտ­վում է դիֆերենցիալ հավասարումների տեսքով: Տրված են նաև այդ հավասարումների անալիտիկ լուծումները, որոնք արտահայտում են յոդի և քսենոնի կոնցենտրացիաների փոփոխության օրինաչափությունները` կախված ժամանակից:

Յոդի կոնցենտրացիայի հավասարակշռության օրինա­չա­փու­թյունը, ժամանակից կախված, ունի հետևյալ տեսքը`

որտեղ -ն յոդի միջուկների հավասարակշռված կոնցենտրացիան է՝ ռեակտորի տվյալ ստացիոնար հզորության մակարդակին համապատասխան,   յոդի ռադիոակտիվ տրոհ­ման հաստատունը   ընթացիկ ժամանակը:

Ասվածից հետևում է, որ ռեակտորի ստացիոնար հզո­րությամբ աշխատանքի ընթաց­քում հաստատուն արա­գու­թյամբ, էքսպոնենցիալ օրինաչափությամբ, յոդ է կուտակվում, որի արագությունը որոշվում է յոդի կիսատրոհման պարբերությամբ.

 

Դա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր 6,7 ժամվա ընթացքում յոդի կոնցենտրացիան կրկնապատկվում է՝ ձգտելով հավասարակշռված կոնցենտրացիային:

Ռեակտորի ստացոնար թունավորումը կախված է ռեակտորի հզորությունից: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի համար անվանական հզո­րու­­թյան աշխատանքի դեպքում ստացիոնար թունավորման առա­վելագույն չափը կազմում է  

Նկ. 2.14-ում ցույց է տրված ВВЭР-440 ռեակտորի ստացոնար թու­նա­վորումը

Կորից երևում է, որ որքան մեծ է հզո­րու­թյու­նը, այնքան մեծ է ստա­ցիո­նար թու­նավո­րումը: Բացասա­կան արժեքը ցույց է տալիս, որ թունավորումը բացասական ռեակտիվու­թյուն է առաջացնում և նվազեցնում է ընդհանուր ռեակտիվությունը:

Ռեակտորի էներգետիկ գործարկումից հետո, երբ այն աշխատում է հզորության պայ­մաններում, ստացիոնար թունավորումը կախված է ժամանակից և ունի հետևյալ տես­քը.

 (2.18) կախումը թույլ է տալիս գործնական նպատակներով, ցանկացած պահին, բա­վա­կանին մեծ ճշտությամբ որոշել թունավորումը  ռեակտորի աշխատանքի սկզբից մինչև ստացիոնար թունավորման հասնելը: (2.18)-ից պարզ է նաև, որ  ստա­ցիո­նար թունավորման արագությունը նույնպես որոշվում է յոդի ռադիոակտիվ տրոհ­ման հաստատունով   կամ կիսատրոհման պարբերությամբ (T=6,7 ժ):

Ռեակտորը առավելագույն թունավորման է հասնում   հետո` հզորությամբ աշխատելու պահից սկսած:

Այս թեմային հավելված 1- ում վերաբերում է խնդիր 6- ը:

>>

 

 

2.1.8.               Ռեակտորի ոչ ստացիոնար թունավորումը  Յոդային փոս

Ռեակտորի հզորությունը փոփոխելիս միջև եղած դինամիկ հավա­սա­րակշռությունը փոխվում է, և հետևաբար՝ փոխ­­վում է ռեակտորի ռեակտիվությունը: Այդ երևույթը ցայտուն կերպով դրսևորվում է հատկապես հզորության մեծ փոփո­խու­թյուն­նե­րի դեպքում, օրինակ, երբ աշխատում է վթարային պաշ­տ­պա­նիչ համակարգը (АЗ-1), շղթայական ռեակցիան դադարում է, և ռեակտորը կանգ է առնում:

Ռեակտորի կանգ առնելուց հետո կամ հզորության իջեցման դեպքում տեղի է ունե­նում քսենոնի կոնցենտրացիայի ժամանակավոր աճ, և համապատասխանաբար` ռեակ­տի­վու­թյան պաշարի նվազում: Հզո­րությունը մեծացնելուց հետո դիտվում է ճիշտ հա­կա­ռակ պրո­ցեսը, այսինքն՝ քսենոնի կոնցենտրացիան ժամա­նա­կա­վո­րա­պես նվազում է, և ռեակտիվության պա­շա­րն աճում է: Դիտարկենք նշված երևույթը մանրամասնորեն:

Ռեակտորի կանգ առնելուց հետո յոդի մուտքը դադարում է (տես նկ. 2.13), և նրա քանակը ռա­դի­ո­ակ­տիվ տրոհման հետևանքով անընդհատ նվազում է ժ կի­­սա­տրոհման պարբերությամբ: Նեյտրոնային հոսքի խտության կտրուկ անկումը հանգեցնում է   միջուկներով նեյտրոն­նե­րի զավթման դադարին, հետևապես՝ նաև քսենոնի ոչնչացման դա­դա­­րին. խարամ չի առաջանում, չի առաջանում նաև քսենոն Այսինքն՝ քսենոնի առաջացման պրոցեսն ընթանում է մեկ «խողովակով». յոդի տրոհումից առա­ջանում է քսենոն, քսենոնի տրոհումից՝ ցեզիում  Քանի որ յոդի տրոհումը (քսենոնի առաջացումը) տեղի է ունենում ավելի արագ, քան քսենոնի ծախսը (T_J =6.7 ժ, T_Xe = 9.2 ժ, կու­տա­կում­­­նե­րի քանակը որոշվում է կիսատրոհման պար­բերու­թյամբ, նկ.2.13), հետևա­բար՝ քսենոնի քանակությունը ժամա­նա­կա­վո­րապես աճում է, ռեակ­տի­վու­թյունը՝ համա­պատասխանաբար նվազում: Ժա­մանակի որոշակի պահից սկսած` յոդի քա­նակն այն­քան է նվազում, որ յոդից առաջացած քսենոնը չի կա­­րո­ղանում փոխհատուցել քսենոնի տրո­հումը, և այդ պահից՝ նրա քանակը նվազում է, հետևաբար՝ ռեակտիվության պա­­շարը մե­ծանում է:

Այս երևույթը կարելի է նմանեցնել ջրով լցված բակի ջրի մակարդակի փոփոխության պրոցեսին, երբ ջուրը մի կողմից լցվում է բաքը, մյուս կողմից թափվում: Ընդ որում, երկու խողովակներով լցվում է, մյուս երկու խողովակներով թափվում:

Հավասարակշռված վիճակում, երբ լցվող ջրի ծախսը հավասար է թափվող ջրի ծախ­սին, ջրի մակարդակը (քսենոնի կոնցենտրացիան) հաստատուն է: Երբ չորս խողո­վակ­նե­րից երկուսը, մեկը՝ լցնող ( բաժանումից անմիջապես առաջացած Xe-ը) և մյուսը՝ թափող -ից նեյտրոն կլանելու հետևանքով  խարամը), փակվում են, և մնում են մեկական լցնող և թափող խողովակներ, հավասարակշռությունը խախտվում է: Բակի մակարդակը սկզբից, ժամանակավոր, սկսում է բարձրանալ, իսկ հետո սկսում է իջնել, քանի որ թափող խողովակի տրամագիծը ավելի փոքր է (կիսատրոհման պարբերությունը մեծ է), քան լցնող խողովակի տրամագիծը (կիսատրոհման պարբերությունը փոքր է): Այսինքն՝ բաքն իներցիայով ավելի շատ ջուր է լցվում, քան թափվում: Սակայն ժամանակի ընթացքում լայն խողովակով ջրի ծախսը այնքան է փոքրանում, որ ջրի մակարդակը սկսում է նվազել: Հիշեցնենք, որ ջրի ծախսը լցնող խողովակով յոդից՝
  առաջացման, իսկ թափող խողովակի ծախսը   առաջացման նմա­նակներն են:

Նկ. 2.15-ում ներկայացված են ռեակտորում յո­դի և քսե­նոնի կոնցենտրացիաների, ռեակտորի հզորության և ռեակ­տի­վու­թյան պա­շարի ժամանակային կախումը ռեակտորի աշխա­տան­քի ընթացքում և կանգ առնելուց հետո:

 

Նկ. 2.15-ից երևում է, որ ռեակտորի կանգնելուց հետո յոդի կոնցենտրացիան ան­ընդհատ նվազում է, իսկ քսենոնի կոնցենտրացիան ժամանակավորապես աճում և հետո նույն­պես սկսում է նվազել: Քսենոնի կոնցենտրացիայի աճին համապատասխան` ռեակ­տիվության պաշարը փոքրանում է: Ռեակտիվության պաշարի կորի պրոֆիլի մի մասը  նման է փոսի և կոչվում է «յոդային փոս»: Նկարից երևում է, որ ռեակտորի կանգնեցնելուց մոտավորապես երեք օր հետո ռեակտիվության պաշարն աճում է և վերա­դառնում իր սկզբնական արժեքին, քանի որ ամբողջ յոդը և քսենոնը տրոհվում են: Այդ պրոցեսը կոչվում է ռեակտորի ապաթունավորում և սկսվում է այն պահից, երբ յոդային փո­սն ունի առավելագույն արժեքը: Առավելագույն տարբե­րու­թյունը աշ­խատող և կանգ առած ռեակտորների ռեակ­տի­վու­թյան պաշարների միջև կոչ­վում է յոդային փոսի խորություն՝

Եթե ռեակտիվության պաշարը ռեակտորի կանգնելուց առաջ փոքր է յոդային փոսի խորությունից, ապա որոշ ժա­մա­նա­կ    հնարավոր չէ ռեակտորը կրկին գործարկել: Այդ ժամանակը կոչվում է հարկադրական կանգառի ժամանակ: Ժամա­նա­կա­հատ­­վածը    որի ընթացքում դեռևս կարելի է ռեակ­տորը գործարկել, կոչվում է ռեակտորի թույլատրելի կան­գառի ժա­մանակ:

 ժամանակահատվածը, որի ընթացքում ռեակ­տիվության պաշարը դեռևս փոքր է ռեակտորի կանգառի պահին ու­նե­ցած ռեակտիվության արժեքից, կոչվում է յոդային փոսի ժամանակ:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի նեյտրոնա-ֆիզիկական բնութագ­րե­րում տրվում են յոդային փոսի գրաֆիկները` կախված հզո­րու­թյու­նից (նկ.2.16):

 

Նկարից երևում է, որ որքան բարձր է հզորությունը ռեակտորի կանգնեցման պահին, այնքան փոսի խորությունը և ժամա­նակը մեծ են: Օրինակ` եթե ռեակտորի հզո­րու­թյունը 100%-ից ընկ­նում է մինչև 0 (նկ.2.16.ա.), յոդային փոսը հասնում է ամե­նա­մեծ խո­րությանը՝ -0,045 կամ -4,5%: Դա տեղի է ունենում հզո­րության անկումից մոտա­վո­րա­պես 10 ժամ հետո: Անցողիկ ռեժիմի լրիվ ժա­մանակը, պայմանավորված քսենոնի թու­նա­վո­րումով, 40…50 ժ է:

Հզորության բարձրացման դեպքում դիտվում է ռեակ­տի­վու­թյան պաշարի ժամանա­կա­վոր աճ: Օրինակ, եթե ռեակտորի հզորությունը 25 % անվանականից բարձրանում է մինչև 100% անվանական (նկ.2.16,դ), ապա ռեակ­տի­վության պաշարը ժամանակավորա­պես բարձրանում է +0,007-ով կամ +0,7%-ի չափով, այնուհետև նվազում է:

Այս թեմային վերաբերում են հավելված 1- ի խնդիր 7, 8- ը:

>>

 

 

2.1.9.               Ռեակտորի թունավորումը սամարիումով

Հաջորդ նուկլիդը, որով պայմանավորված է ռեակտորի թունավորումը, սամարիումն է՝  որը քսենոնից հետո ունի նեյտրոնների կլանման ամենամեծ կտրվածքը՝    բարն: Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ ակտիվ գոտում  առաջա­նում է պրոմեթեումի  ռադիոակտիվ տրոհումից, որի շղթայական ռեակցիան հետևյալն է.

 

 կայուն իզոտոպ է: Նեյտրոն կլանելուց հետո այն ձևափոխվում է  իզոտոպի (խարամի):

Շղթայական ռեակցիայից երևում է, որ սամարիումի կուտակումը ակտիվ գոտում որոշվում է երկու գործընթացով` առաջացած պրոմեթեումի ռադիոակտիվ տրոհման և միջուկների անհետացման՝ նեյտրոնների ռադիացիոն զավթ­ման հետևանքով:

Ռեակտորի թունավորումը սամարիումով նման է քսենոնի թու­նավորմանը: Դի­տարկ­վում է երկու դեպք` ստացիոնար և ոչ ստացի­ոնար թունավորում:

Ռեակտիվության նվազումը, պայմա­նավոր­ված սամարիումի հավասարակշռված կոնցենտրացիայի աճով, կոչ­վում է սամարիումով ռեակտոի ստացիոնար թու­նավորում: ՋՋԷՌ-440 ռեակտւրի համար այն  Ստացիոնար թունա­վորումը բավականին տևական պրոցես է և հավասար է   արդյունավետ օրվա:

Նկ. 2.17–ում ներկայացված է թունավորման կորի փոփոխությունը` կախված ռեակտորի աշխատանքային արդյունավետ օրերի թվից:

 

Ռեակտորի կանգ առնելուց հետո, սամարիումի առաջանալու և նեյտրոններ կլանելու հետևանքով, պրոմեթեումի նվազելու հավասարակշռությունը խախտվում է:

Կուտակված պրոմեթեումը, ռեակտորը կանգնեցնելուց հե­տո, լրիվ տրոհվում է, և առաջանում է  Կոնցենտրացիան աճում է, և ռեակտիվությունը փոքրանում է էքս­պո­նենցիալ օրեն­քով: Այս պրոցեսի հետևանքով ռեակտիվության, հետևա­բար՝ նաև ռեակ­տի­վության պաշարի փոքրացումը կոչվում է ռեակտորի ոչ ստացոնար թունավորում սամարիումով: Ռեակ­տի­վու­թյան փոփոխությունը և բնույթը, կախված ժամանակից, նման է քսե­նոնի թունավորման պրոցեսին, իսկ ռեակտիվության անկման մա­սը, որը կոչվում է «պրոմեթեումի փոս», նման է «յոդային փո­սին»:

Նկ. 2.18 – ում ներկայացված են ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ոչ ստացոնար թու­­նա­վորման կորերը՝ կախված արդյունավետ օրերից, երբ ռեակ­տորի ջերմային հզորությունը փոփոխվում է 100% - ից մինչև 75, 50, 10 և 0 %:

Նկարից երևում է, որ պրոմեթեումի առավելագույն փոսը ստացվում է, երբ ռեակ­տորի հզորությունը 100 % - ից ընկնում է մինչև 0: Ընդ որում` առավելագույն թունավոր­ման արժեքին՝ հասնում է մոտավորապես 15-20 օր հետո: Ռեակտորի՝ սամարիումով թունավորմանը վերաբերում են հավելված 1-ի  9-րդ և 10-րդ խնդիրները:

>>

 

 

 

2.1.10.           Ռեակտիվության ջերմաստիճանային էֆեկտը

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ (հզորության պայմանում, կանգնեցման, թո­ղարկ­ման և վթարային ռեժիմներում) ակտիվ գոտու ջերմաստիճանը փոխվում է, հե­տևա­բար՝ փոխվում է նաև ակտիվ գոտին կազմող բոլոր բաղկացուցիչների (նյութերի) խտու­թյու­նը, այդ թվում՝ ջերմակիր-դանդաղարարի, վառելանյութի և այլն: Համապա­տաս­խա­նա­բար՝ փոխվում են նեյտրոնների բազմացման միջավայրի միջուկային բնութագրերը: Դա ազդում է բազմացման արդյունավետ գործակցի՝ K_էֆ –ի, հետևաբար և՝ ռեակտիվության վրա: Ջերմաստիճանից ռեակտիվության կախվածության բնույթն էապես ազդում է ռեակ­տորի կայուն աշխատանքի և անվտանգ կառավարման վրա:

Ռեակտիվության փոփոխությունը, կապված ակտիվ գոտու բոլոր բաղկացուցիչների ջերմաստիճանների փոփոխության հետ, կոչ­­վում է ռեակտիվության ջերմաստիճանային էֆեկտ՝ : Ռեակ­տո­րի շահագործման պրակտիկայում այդ էֆեկտը տարան­ջա­տում են խտու­թյան և հզորության ջերմաս­տի­ճա­նային էֆեկտների:

Խտության ջերմաստիճանային էֆեկտը պայմանավորված է ակ­տիվ գոտին կազմող նյութերի, առաջին հերթին՝ դան­դաղարարի խտության փոփոխությամբ, քանի որ բա­ժան­­վող և դանդաղեցնող նյութերը տաքանալիս ընդար­ձակ­վում են, իսկ դրանց խտու­թյունը փոքրանում է: Դա հանգեցնում է նեյ­տրոն­ների ար­տահոսքի հավանակա­նու­թյան մեծաց­մանը, այսինքն` նեյտ­րոն­նե­րի լրացուցիչ կորստին և հետևաբար՝ ռեակ­տի­վության նվազ­մա­նը:

Բացի դրանից, ջրի խտության փոփոխությունը հանգեցնում է դանդաղարարի միա­վոր ծավալում ատոմների թվի փոփոխությանը, որի հետևանքով ջրի դանդաղեցնող հատ­կու­թյունը փոխվում է (ջերմաստիճանը բարձրացնելիս դանդաղեցնող հատկությունը փոք­րա­նում է և հակառակը):

Այսպիսով` ջերմաստիճանի մեծացմանը զուգընթաց՝  փոք­­րանում է, հետևա­բար՝ փոք­րանում է ռեակ­տի­վու­թյու­նը:

Ջերմաստիճանային էֆեկտը կարող է լինել և՛ դրական, և՛ բա­ցա­­սական: Եթե ռեակ­տո­րը սառը վիճակից տաքացվում է մինչև աշխատանքային ջերմաստիճանը, և ռեակտի­վու­թյունը փոք­րա­նում է, ուրեմն ջեր­մաստիճանային էֆեկտը բացասական է, և հա­կա­ռակը, եթե ռեակ­տի­վու­թյու­նն աճում է, ապա այն դրական է:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ռեակտիվության կախումը ջեր­­­մատարի ջերմաստիճանից ներկայացված է նկ. 2.19-ում: Կորերը պատ­կե­­րում են ջերմաստիճանային էֆեկտի ազդե­ցու­թյունը ռեակտի­վու­­թյան վրա` ջերմակրում բորի տարբեր կոնցենտրացիաների դեպ­քում, ընդ որում` երեք կորերը նկարագրում են բացասական ջեր­­մաստիճանային էֆեկտը, իսկ մեկը` դրականը:

 

Նկարից երևում է, որ ռեակտիվության ջերմաստիճանային էֆեկտը մեծապես կախ­ված է ջերմակրում բորի կոնցեն­տրա­ցիայից, քանի որ բորը նեյտրոնների հիմ­նա­կան կլա­նիչն է:

Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց ջերմակրի խտու­թյունը փոքրանում է, հետևաբար՝ փոքրանում է բորի միջուկ­ների քանակը ակտիվ գոտու միավոր ծավալում: Ակ­տիվ գոտու բոլոր բաղկացուցիչներից նեյտրոնների կլանման ամե­նա­մեծ կտրվածքն ու­նի բորը, այդ պատճառով որքան մեծ լինի բորի սկզբ­նական կոնցենտրացիան, այնքան ռե­ակ­տիվության վրա ջերմա­կրի ջերմաստիճանի բարձրացումը քիչ ազդեցություն կու­նենա, քանի որ բորն ավելի քիչ նեյտրոններ կկլան­ի: Տեղի կունենա ռեակտիվության աճ, որը կփոխհատուցի ջեր­մա­կրի խտությամբ պայմանավորված ռեակտիվության անկումը: Մեծ կոնցենտրացիայի դեպքում ջերմակրի ջերմաստիճանի աճը կարող է հանգեցնել նույնիսկ ռեակտիվության աճին (նկ. 2.19-ի առա­ջին կորը): Ռեակտիվության փոփոխությունը, որը համա­պա­տաս­խանում է միջավայրի ջերմաստիճանի մեկ աստիճան փոփոխությանը, կոչվում է ռեակտիվության ջեր­մաս­տի­ճա­նային գործակից`  Այն շատ կարևոր բնու­թա­գիր է ռեակ­տո­րում ընթացող պրո­ցեսների տեսանկյունից և որոշում է նրա աշխատանքի կայունությունը:

Ռեակտորի շահագործման պրակտիկան պահանջում է, որ ռեակ­­տիվության ջեր­մաս­­տի­ճանային գործակիցը լինի փոքր և բացա­­սական (ջերմաստիճանի մեծացման հետ ռե­ակ­­տի­վու­­թյունը պետք է նվազի և հակառակը, այսինքն` կատարի հե­տա­­դարձ կապի դեր): Այդ դեպքում ռեակտորի ստացոնար ռե­ժի­մը պահ­պանվում է կարգավորող ձողերով, և ռեակ­­տորը գտնվում է կայուն վիճակում, չնայած ոչ մեծ ջեր­մաս­տի­­­ճա­­նային տատա­նում­ներին: Միայն բացասական ջերմաս­տի­ճա­­նային գոր­ծակցի դեպքում է հնարավոր ռեակ­տորի հզո­րու­թյան ինքնա­կառավարումը:

Ինքնակառավարման պրոցեսը կա­տար­­վում է հե­տևյալ կերպ: Երբ առաջին կոնտուրի ջերմակրի մի­­ջին ջեր­մաս­տի­ճանը բարձրանում է (նկ. 2.19. ներքևի երեք կո­րերը), ռեակ­տի­վությունը նվազում է, ինչը հանգեցնում է ռեակ­տո­րի հզորության, հետևաբար՝ նաև ջերմաստիճանի անկմանը մինչև նախ­նական արժեքը: Երբ ջերմաստիճանը նվա­զում է, ռեակ­տիվությունն աճում է, որը հանգեցնում է հզորության բարձ­­րացմանը, հետևա­բար՝ նաև ջերմաստիճանի աճին` մինչև նախ­նա­­կան արժեքի վերա­կանգնումը: Այսպիսով, ինք­նա­կա­ռա­վար­ման պրոցեսում ջեր­մակրի ջերմաստիճանը տատանվում է մի­ջին ջերմաս­տիճանի արժեքի շուրջը և կայունանում է:

Ռեակտիվության փոփոխությունը ջերմաստիճանային էֆեկտի հաշվին, երբ ջեր­մաս­տիճանը փոխվում է …, և ռեակտիվության ջերմաստիճանային գործակիցը հաս­տատուն է, a_t =const որոշվում է հետևյալ բանաձևով՝

որտեղ -ն չափվում է տոկոսներով, ^- -ը ակտիվ գոտում ջերմակրի միջին ջերմաս­տիճանների տարբերությունն է՝  

Աղ. 2.1-ում բերված են ՋՋԷՌ-440-ի ռեակտորի ռեակ­տի­վության ջերմաստիճանային գործակիցների արժեքները` կախ­ված ջերմակրի ջերմաստիճանից և բորաթթվի կոնցեն­տրա­ցիայից:

Աղյուսակից երևում է, որ բացասական ջերմաստիճանային գործակցի դեպքում կա­րե­լի է իջեցնել ջերմակրի ջերմաստիճանը և ստանալ լրացուցիչ դրական ռեակտիվություն: Օրինակ, եթե ընդունենք, որ ջերմակրի ջերմաստիճանը  -ից իջել է մինչև , -ն հաստատուն է և հավասար միջին արժեքին, այսինքն՝

ապա    չա­փով լրա­ցու­ցիչ դրական ռեակ­տի­վություն կանջատվի:

Այսպիսով, բացասական ջերմաստիճանային էֆեկտը հնա­րա­վո­­րություն է տա­լիս ստա­նալ լրացուցիչ էներգա­անջա­տում, դրական ռեակ­­տի­վություն, որը կարող է օգտա­գործվել ռեակտորի աշ­խա­տաշրջանի ավարտին` էներգառեսուրսի շահագործման տևո­ղու­թյունը մեծացնելու համար:

Ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ միշտ պետք է հաշվի առն­վի խտություն ջեր­մաս­­տի­ճանային էֆեկտի ազդդեցությունը, քանզի բորաթթվի փոքր կոնցենտրացիաների դեպ­քում ռեակ­տի­վության վրա բացա­սական ջերմաստիճանային էֆեկտի ազդեցությունը խիստ զգա­լի է: Ուստի յուրաքանչյուր գործողություն՝ կապված I և II կոնտուրների համա­կար­գերի հետ, որոնք հանգեցնում են ռեակտորի ջերմակրի ջերմաստիճանի փոփո­խու­թյանը (օրինակ՝ թարմ գոլորշու ծախսի մեծացումը, շոգեգեներատորների սնող ջրի ծախսի և ջերմաստիճանի փոփոխությունը և այլն), պետք է կատարվի միայն ռեակ­տորի օպերա­տո­րի հետ համաձայնեցված, քանի որ նա է կատարում այն գործողությունը, որը փոխհա­տու­ցում է ջերմաստիճանային ռեակտիվության էֆեկտը:

Հզորության ջերմաստիճանային էֆեկտը կամ ռեակտիվության հզո­­­րության էֆեկտը ռեակ­տի­վու­թյան փոփոխությունն է վառելիքի միջուկային բնութագրի փոփո­խության հետևանքով, երբ հզորության փոփոխությունը հանգեցնում է վառելիքի ջերմաստիճանի փոփոխությանը: Այդ երևույթը նման է ջերմաստիճանային էֆեկտին: Էությունն այն է, որ հզորության բարձրացումը հանգեցնում է վառելիքի ջերմաս­տի­ճանի աճին, որն էլ իր հերթին՝ ռեակ­տի­վու­թյան նվազմանը: Վառելիքի ջերմաստիճանի աճմանը զուգընթաց մեծանում է ²³⁸U-ի՝ նեյտրոններ կլանելու կտրվածքը: Հզորության անկումից իջնում է վառե­լիքի ջերմաստիճանը, ինչը հանգեցնում է ռեակտիվության աճին, այսինքն՝ կատարում է հետադարձ կապի դեր: Ռեակտիվության կախումը հզորությունից ամե­նաարագ գործոնն է ռեակտորի հզորության փոփո­խ­ման դեպքում:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորում օգտագործվող ուրանի երկօքսիդն ունի շատ վատ ջերմա­հա­ղոր­դականություն, որի պատ­ճա­ռով վառելիքի ջերմաստիճանի փոփոխությունը՝ հզորու­թյան փոփո­խության հետևանքով, շատ էական է: Այդ ռեակտորներում հզորության էֆեկտն ավելի մեծ է, քան խտության ջերմաս­տիճանային էֆեկտը:

Ռեակտիվության փոփոխությունը, որը համապա­տաս­խա­նում է միավոր հզորության փոփոխությանը, կոչվում է ռեակ­տի­­վու­թյան հզորության գործակից

-ն ունի բացասական արժեք և մեծացնում է ռեակտորի կա­յուն և անվտանգ աշ­խա­տանքը: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի համար նրա արժեքը հավասար է՝ a_N=-1,5 . 10^-5 1/ՄՎտ կամ -0,0015 % / ՄՎտ (1 ՄՎտ հզորությունն իջեցնելիս առաջանում է +0,0015 % դրական, իսկ նույն չափով մեծացնելիս՝ -0,0015% բա­ցա­սա­կան ռեակտի­վու­թյուն):

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի դեպքում հզորության էֆեկտը, խտու­թյան էֆեկտի համեմատ, պոտենցիալ ավելի մեծ ռեակտիվության պա­­շար կարող է անջատել՝ ռեակտորի հզորության իջեցման հաշ­­վին, երբ աշխատաշրջանի վերջում ռեակտիվության պա­շա­րը լրիվ ծախսվել է:

Այս թեմայի վերաբերյալ հավելված 1-ում լուծված է խնդիր 11-ը:

>>

 

 

2.1.11.           Ռեակտորի կառավարման սկզբունքը

Ինչպես արդեն նշվել է, ռեակտորի հզորությունը որոշվում է ակ­տիվ գոտում էներգա­ան­ջատմամբ, որը կախված է մեկ վայր­կյա­նում վառելիքի միջուկների բաժանման թվից և հետևաբար` ջեր­մային նեյտրոնների հոսքի խտությունից:

Ռեակտորի կառավարման հիմնական խնդիրն այն է, որ նախագծային կառա­վար­ման համակարգը պետք է ապա­­­հովի ռեակտորի բնականոն աշխատանքը ինչպես ստա­ցո­նար, այնպես էլ անցումային և վթարային ռեժիմներում:

Ռեակտորը կարգավորելիս կատարվում է ըստ մեկ պարամետրի` ջերմային նեյտ­րոն­ների հոսքի խտության, և իրագործվում է կառավարման և վթարային պաշտ­­­պա­­նության համակարգի կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) միջոցով:  Այդ համակարգի գործադիր օր­գանը նեյտ­րոններ կլանող մեխանիկական շարժվող ձողերն են` ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները (տե՛ս նկ. 2.2, 2.3, 2.10) :

Նեյտրոնների խտության փոփոխությունը կախված է -ից, քանի որ այդ գործա­կի­ցը ցույց է տալիս, թե նեյտրոնների քա­նա­կը մեկ սերնդից մյուսը քանի անգամ է փոխ­վում: Այն կախված է նաև նեյտրոնների մեկ սերնդի կյանքի տևողությունից, քանի որ վեր­ջինս բնութագրում է, թե որքան արագ է մեկ սերունդը փո­խա­րի­նում մյուսին: Կախված -ից` նեյտրոնների խտությունը կա­րող է կամ աճել, կամ նվազել:

Եթե , ապա ռեակտորի ակտիվ գոտում նեյտրոնների հա­­վասարակշռությունը խախտ­վում է: Ինչպես արդեն ասվել է, -ի տարբեր ար­ժեք­նե­րի դեպքում ռեակտորը կա­­­րող է գտնվել տարբեր վիճակ­նե­րում` ներ­կրիտիկական, եթե   կրի­­­տի­կա­կան, եթե    և վերկրիտիկական, եթե

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի հզորության փոփոխությունը հիմնականում կատարվում է ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները ակտիվ գոտու բարձրությամբ տեղաշարժելու միջոցով: Կասետները բարձ­րաց­նե­լիս ռեակտորի հզորությունն սկսում է աճել, իջեցնելիս` նվազել: Տեղի է ունենում անցողիկ պրոցես. փոխ­վում են ռեակտորի բոլոր պարամետրերը, և ռեակտորը կրիտի­կա­կան վիճակից անցնում է կամ վեր­կրի­տի­կա­կան, կամ ներկրի­տի­կա­կան վիճակի: Կասետների շարժումը դա­դարելուց հետո, հետադարձ կապերի շնորհիվ, անջատվում է լրա­ցուցիչ դրական կամ բացասական ռեակտիվություն, ընդ­հա­նուր ռեակ­տի­վու­թյու­նը դառնում է հավասար զրոյի, ռեակտորը վերա­դառնում է կրիտի­կա­կան վիճակին և սկսում է աշխատել նոր, հաստատուն հզո­րությամբ: Ռեակտորի հզորությունը կախ­ված է նաև առա­ջին և երկրորդ կոնտուրների պարամետրերից. դրանք կա­րող են աճել կամ նվազել:

Օրինակ` տուրբին մտնող գոլորշու ծախսի փոքրացումը, հետա­դարձ կապերի շնոր­հիվ, հանգեցնում է ռեակտորի ռեակ­տի­վու­թյան փոքրացմանը, և ռեակտորը մի կրի­տի­կական վիճակից անց­նում է մեկ այլ կրիտիկական վիճակի և սկսում է աշխատել ցածր հաս­տատուն հզորությամբ, այսինքն` կատարվում է ինք­նակարգավորման պրոցես, իհար­կե, նախկին ջեր­մա­տեխ­նի­կա­կան պարամետրերի շեղված արժեքների առկայությամբ (ակտիվ գոտու ջերմատարի ջերմաստիճանի անկումը փոքրանում է): Ռեակ­տորի հզո­րու­թյան կարգավորումը ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետներով կա­տար­վում է կամ օպերատորի կողմից, կամ ավտոմատ կառավարման համա­կար­գի միջոցով:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի հզորության կարգավորման համար օգ­տա­գործվում է նաև բո­րաթթվի լուծույթով կարգավորման համակարգը, որի միջոցով առաջին կոնտուրի ջեր­մա­տարի մեջ ներածվում կամ արտածվում է բորաթթու: Բորով նեյտ­րոն­­ների կլանման հե­տևանքով  փոխվում է, և հետևաբար՝ փոխ­­վում է նաև ռեակտորի հզորությունը: Այս­պի­սով, ռեակտորի հզո­­րության կարգավորման խնդիրը հանգում է նեյտրոնների հոս­­քի կարգավորման խնդրին:

Կարգավորման համակարգերը մշակելիս կատարվում են բազ­­­մաթիվ տեսական հաշ­­վարկ­ներ` նեյտրոնային հոսքը որո­շե­լու հա­մար, այսինքն` դիտարկվում է ռեակտորի վարքը, երբ նեյտ­­րոն­­ների հավասարակշռությունը խախտվում է: Հաշ­վար­կ­նե­րը կա­տար­վում են ռեակտիվության տարբեր արժեքների դեպ­քում, և ստաց­ված արդյունքների հիման վրա նախագծվում ու իրա­­­գոր­ծ­վում է ռեակտորի կառավարման համակարգը: Այս տե­սան­­կյունից շատ կարևոր է ուսումնասիրել նեյտրոնային կի­նե­տի­­կայի հավա­սա­րումները, ո­րոնք մաթեմատիկորեն ար­տա­հայ­տում են նեյտ­րո­նային հոսքի փոփոխու­թյունը ռեակ­տո­րում` կախ­ված ռեակ­տի­վու­թյու­նից:

Հայտնի աշխատություններում [8,9] լայնորեն ուսումնասիրված են նեյտրոնային կի­նե­տիկայի հավասարումները: Սույն դասագրքում դիտարկված են նեյտ­րո­նային կի­նե­տի­կայի պարզագույն հավասարումները և դրանց հետա­զոտ­ման արդյունքները:

>>

 

 

 

2.1.12.           Նեյտրոնային կինետիկայի պարզագույն հավասարումը

Դիտարկենք ռեակտորի վարքը նեյտրոնների հա­վա­սակ­շ­ռու­թյան խախտման դեպ­քում՝ առանց հաշվի առնելու ռեակտիվության փոփո­խու­թյան պատճառը: Ըն­դու­­նենք նաև, որ ռեակտիվության փոփոխու­թյու­նը տեղի է ունե­նում ամբողջ ռեակտորի ծա­վա­լով հավա­սա­րա­չափ, և նեյտ­րո­նային հոսքի փոփոխությունը կախված է միայն ժա­մանակից, այս­ինքն` տարածական բաշխումը հաշվի չի առնվում:

Նեյտրոնների միջին թիվը (թվաքանակը) ռեակտորի միավոր ծա­­վալում նշանակենք  Նեյտրոնների թվի աճը մեկ սերնդի ընթացքում կլինի`

 

միավոր ժամանակում կունենանք`

 

որտեղ   ավելցուկային ռեակտիվությունն է,-ն՝ նեյտրոնների մեկ սերնդի կյանքի տևողությունը, վ,    ընթացիկ ժամանակը, վ:

(2.19) հավասարումը ինտեգրելով՝ կստանանք.

 

որտեղ   նեյտրոնների թիվն է միավոր ծավալում սկզբնական՝   պահին:

Նեյտրոնների խտության և հոսքի միջև կապն արտա­հայտ­վում է հետևյալ տեսքով`

 

որտեղ -ն նեյտրոնների արագությունն է, սմ/վ, -ն՝ նեյտրոնների հոսքը,  

Հաշվի առնելով (2.21) հավասարումը, (2.20)-ը կարելի է գրել հետևյալ տեսքով.

 

որտեղ -ն նեյտրոնների հոսքն է սկզբնական պահին:

(2.22) հավասարումից երևում է, որ եթե  ապա նեյտրոնների հոսքը՝  և ժամանակից կախված չի փոխվում: Այդ դեպքում ռեակտորը հաստատ գտնվում է կրիտիկական վիճակում: Եթե   նեյտրոնային հոսքն աճում է, և ռեակտորը գտնվում է վեր­կրիտիկական վիճակում: Եթե    նեյտրոնային հոսքը նվա­զում է, և ռեակտորը գտնվում է ներկրիտիկական վիճակում: Կարևոր է նշել, որ ռեակտորի կրիտիկական վիճակը չի բնու­թագրվում նեյտրոնների հոսքի բացարձակ արժեքով: Դա նշա­նակում է, որ ռեակտորը կարող է գտնվել կրիտիկական վի­ճա­կում նեյտրոնների հոսքի ցանկացած արժեքի դեպքում (կամ հզորության ցանկացած մակարդակի դեպքում):

>>

 

 

2.1.13.           Ռեակտորի պարբերությունը

Ռեակտորի պարբերությունն այն ժամանակահատվածն է, որի ընթացքում նեյտ­րոն­նե­րի խտությունը (կամ ռեակտորի հզորությունը) փոխվում է «e» անգամ: Ռեակտորի պար­բե­րու­թյունը նրա նեյտրոնային կինետիկայի վիճակը բնութագրող պա­րա­մետրերից կա­րևորագույնն է, քանզի որոշում է անցողիկ պրո­ցե­սի ա­րա­­գու­թյունը:

-ով նշանակենք ռեակտորի պարբերությունը, ապա, ըստ վերը նշված սահ­ման­ման, (2.20)-ից կարելի է ստանալ.

(2.23) արտահայտությունը տեղադրելով (2.20) բանաձևի մեջ` կստանանք.

(2.23) բանաձևից երևում է, որ ռեակտորի պարբերությունը որոշվում է նեյտրոնների մեկ սերնդի կյանքի տևողությամբ և ավելցուկային ռեակտիվությամբ: Որքան l-ը փոքր է, այնքան շղթայական ռեակցիայի արագությունը մեծ է, և հետևաբար՝ մեծ է հզորության փոփոխությունը, և փոքր՝ պարբերությունը:

Նեյտրոնների յուրաքանչյուր սերունդ ընդգրկում է արագ և ուշացող նեյտրոններ: Ուստի տարանջատում են արագ նեյտրոնների կյանքի l_ար տևողությունը ուշացող նեյտ­րոնների կյանքի l_ուշ տևողությունից:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորում    իսկ ուշացող բոլոր նեյտրոնների 6 խմբերի կյանքի միջին տևողությունը՝  

Այժմ որոշենք ռեակտորի պարբերությունը, հաշվի առնելով միայն արագ նեյտ­րոն­նե­րով բազ­­մացումը: Ընդունենք՝ նեյտրոնների մեկ սերնդի կյանքի տևողությունը  վ  է, որը ջերմային նեյտրոններով աշ­խա­տող ռեակտորների դեպքում դրանց կյանքի առա­վելագույն տևո­ղու­թյունն է:

Եթե ընդունենք, որ ավելցուկային ռեակտիվությունը՝   ապա ռեակտորի պարբերությունը կլինի`

Այսինքն՝ նեյտրոնների խտությունը 0,33վ-ի ընթացքում կաճի «e» անգամ:

Համաձայն (2.20) բանաձևի՝ 1 վ-ում նեյտրոնների թիվը կաճի`

 

Այս օրինակից հետևում է, որ ռեակտորի կրիտիկական վի­ճա­կից ամենաչնչին շեղումն անգամ կհանգեցնի նեյտրոնների խտության աննախադեպ աճին, ռեակտորն ակնթար­թո­րեն կընթանա դեպի թափառք՝ դառնալով անկառավարելի: Եթե իրա­­կանում այդպես լի­ներ, ապա ռեակտորի կառավարումը գործ­­նականում հնարավոր չէր լինի: Բերված օրի­նա­կում հաշվի չէին առնված ուշացող նեյտրոնները, և ենթադ­ր­վում էր, որ բազ­մացումը կատարվում է միայն արագ նեյտ­րոն­ներով: Ուշացող նեյտրոնների առ­կա­յությունը էական ազ­դեցություն է գործում ռեակտորի կինետիկայի վրա: Ռեակ­տո­րի՝ դեպի ան­­կա­ռավարելի թափառք ընթանալու հնարավորությունն էապես փոք­րանում է, և այն դառնում է կառավարելի:

>>

 

 

 

2.1.14.           Ուշացող նեյտրոնների հաշվառումը

Բաժանման պրոցեսում առաջացող նեյտրոնների լրիվ քանակի    կազ­մում են ուշացող նեյտրոնները: Դրա շնորհիվ նեյտրոնների մեկ սերնդի կյանքի միջին արդյունավետ տևողությունը՝   հավասար կլինի.

(2.23) արտահայտության համաձայն՝ ռեակտորի պարբե­րու­թյու­նը պետք է գնահատվի ոչ որպես   եթե ընդունենք, ինչպես նախկի­նում,  Դա նշանակում է, որ նեյտրոնային հոսքը  անգամ մեծացնելու համար պահանջվում է մոտավորապես 33 վ, որը բավարար է ռեակտորի բնականոն կառավարումն ապահովելու համար:

>>

 

 

2.1.15.           Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումները

 ուշացող նեյտրոնների մեկ միջինացված խմբի դեպքում

Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումները զգալի չափով պար­­զեցվում են, եթե 6 խումբ ուշացող նեյտրոնների փոխարեն դի­­տարկվում է դրանց միջինացված մեկ խումբը: Այդ դեպքում 7 դիֆերենցիալ հավասարումներից մնում են միայն եր­­կուսը, որոնք համեմատաբար հեշտ լուծվում են և՛ անա­լի­տի­կո­­րեն, և՛ թվային մեթոդներով: Այդ հա­վա­սարումներն ունեն հե­տևյալ տեսքը [4].

 

որտեղ  -ը նեյտրոնների խտությունն է ռեակտորի միավոր ծա­վա­լում, նեյտրոն/սմ³      ուշացող 6 խումբ նեյտրոնների գու­մա­րա­յին չափաբաժինը՝ 0,0064, -ն՝ ուշացող նեյտրոններ արձակող բաժանման բե­կոր­նե­րի տրոհման հաստատունը (միջին արժեքն է   ուշացող նեյտրոններ արձակող բեկորների միջին կոն­ցենտրացիան, ռեակտորի ռեակտիվությունը; -ն՝ -րդ դան­դա­ղող նեյտրոններ արձակող բեկորների տրո­հման հաստատունը,    խմբի դան­դաղող նեյտրոնների չափաբաժինը:

 (2.26) հավասարումներն արտահայտում են ռեակտորում նեյտ­­­րոնների քանակի՝ ժամանակից կախված փոփոխությունը, այ­սինքն՝ նեյտրոնների քանակի հավասարա­կշռու­թյան հա­վա­սա­րում­­­ներն են ոչ ստացիոնար ռեժիմներում, երբ : Հա­վա­սար­­ման անդամներից յուրաքանչյուրն ունի հետևյալ ֆի­զի­կա­կան իմաստը.

 -ն նեյտրոնների խտության փոփոխության արագությունն է (նեյտրոնների քա­նա­կի աճը ռեակտորում միավոր ժա­մանակում),

 -ը՝ միջուկների բաժանումից միավոր ժամանակում արագ նեյտրոնների առա­ջա­ց­­ման արագությունը (արագ նեյտրոնների քանակի փոփո­խու­թյունը), նեյտրոն/սմ³.վ,

 -ը՝ դանդաղող նեյտրոնների առաջացման արագությունը, նեյտրոն/սմ³.վ,

 -ն՝ դանդաղող նեյտրոնների նվազման արագությունը ռա­դի­ո­ակ­­տիվ տրոհման շնորհիվ, նեյտրոն/սմ³.վ,

 -ն՝ միավոր ժամանակում դանդաղող նեյտրոններ արձակող բեկորների խտու­թյան փո­փոխությունը, :

(2.26) հավասարումները հարմար է ներկայացնել հարաբերական միա­վոր­­­ների մի­ջոցով: Դրա համար առա­­­ջին հավասարման բոլոր անդամները բաժանենք -ի վրա, կստանանք.

 (2.26) համակարգի երկրորդ հավասարման մեջ տեղադրելով   

(2.28)-ը տեղադրելով (2.26) հավասարման մեջ` կստանանք.

որտեղ   ուշացող նեյտրոններ արձակող բեկորների կոնցենտրացիան է` հարա­բերական միավորներով:

Այժմ (2.26) համակարգի երկրորդ հավասարումը բաժանենք -ի, կստանանք`

 (2.28)-ից գտնենք   և տեղադրենք (2.30)-ի մեջ, կրճատումներով կստա­նանք`

Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումնե­րը հարաբերական միավորներով վերջնա­կանապես ընդունում են հետևյալ տեսքը:

 

Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումների (2.32) լուծման առանձնահատկու­թյու­նը, անալիտիկ լուծումը և լուծման օրինակները (խնդիրներ 12,13,14) դիտարկված են հավելված 1-ում:

>>

 

 

2.1.16.           Կառավարման և պաշտպանության համակարգի ֆիզիկական բնութագրերը

Ինչպես նշվել է, ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի կառավարումը և անվ­­տանգության ապահո­վումն իրականացվում են տարբեր սկզբունքների վրա հիմնված երկու անկախ՝

1.             բորով կարգավորման համակարգի,

2.             կառավարման պաշտպանության համակարգի մեխանիկական (էլեկտրամեխա­նի­կական) օրգան­նե­րի համակարգի՝ ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետների միջոցով:

Բորով կարգավորման դեպքում հաշվի է առնվում, որ ռեակ­տիվության պաշարը կապ­­ված է վառելիքի այրման հետ, մաս­նակիորեն փոխհատուցվում է առաջին կոնտուրի ջեր­մա­կր­ի մեջ լուծված բորաթթվով՝ Ռեակտիվության պա­շա­րի ծախսին համ­ընթաց՝ բորաթթվի զանգվածային կոն­ցեն­տ­րա­ցիան նոսրացնում են և դրանով փոք­րաց­նում բորով կլանվող նեյտրոնների կո­րուստը: Ռեակտիվության արա­գության փոփո­խու­թյունը, երբ ջերմակրում փոփոխվում է բո­րի զանգվածային կոնցենտրացիան, բնութա­գրվում է, այս­պես կոչ­ված, ռեակտիվության բորային գործակցով`

 

որտեղ -ն ռեակտիվությունն է` հարաբերական միավորներով, -ը՝ ջերմակրում բորի զանգվածային կոն­ցեն­տ­րա­ցի­ան, գ/կգ:

Բորաթթվի զանգվածային կոնցենտրացիայի և բորի զան­գ­վա­ծային կոնցենտրացիայի առնչությունը հետևյալն է `

Ռեակտիվության բորային գործակիցը մեծ չափով կախված է ակ­տիվ գոտու ջեր­մա­կրի ջերմաստիճանից: Այդ կախվածության ֆի­­զիկական բացտրությունը տրված է 2.1.10 բաժնում:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի -ի արժեքները, կախված ջեր­մակրի տարբեր ջերմաստի­ճաններից, տրված են աղ. 2.2-ում:

 

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի շահագործման պրակտիկայում առա­ջին կոնտուրի ջերմակրի հաշ­­վարկները կատարելիս օգ­տագործվում է նաև ռեակ­տի­վու­թյան բո­րաթթվի զանգվածային գործա­կից հաս­կացությունը, կգ/գ.

որտեղ -ը ջերմակրում բորաթթվի զանգվածային կոն­ցենտրացիան է, գ/կգ:

ԱԷԿ-ում վառելիքի բեռնավորման նեյտրոնա-ֆիզիկական բնու­թագրերի ալբոմնե­րում բերվում են աղ. 2.2-ը կամ 2.3-ը:

 

Ռեակտիվության ամբողջ պաշարը հնարավոր չէ փոխ­հա­տու­ցել միայն հեղուկ կլա­նի­չով (բորաթթվով), քանի որ ռեակ­տո­րում ընթացող որոշակի պրոցեսներ պահանջում են ռեակ­տի­վու­թյան արագ փոխհատուցում կամ արձակում: Օրինակ, վթարների դեպքում ռեակ­տորն արագ կանգնեցնելիս, երբ անհրաժեշտ է ~1020 վ-ում հզորությունն իջեցնել մին­­չև զրո, ռեակտիվության պաշարի այդ մասը փոխ­հա­տուց­վում է շարժվող մեխանիկա­կան օրգանների համակարգով` ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կա­­սետ­­ներով: Վեջիններիս արդյունավետությունը կախված է նրանից, թե ակ­­տիվ գոտու որ մասում են դրանք գտնվում: Որքան նեյտ­րոն­նե­րի հոսքի խտությունը մեծ է, այնքան նեյտրոնների կլանիչն արդյունավետ է: ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետ­ների 1 սմ տեղաշարժի արդյունավետությունը՝ ըստ ակտիվ գոտու բարձրության, փոփո­խա­կան մեծություն է:

Ռեակտորի գործարկման հաշվարկների և այլ խնդիրների լուծման հա­մար ան­հրա­ժեշտ է իմանալ, թե ինչպես է կասետների խմբի դիր­քը կախ­ված ռեակտիվության պա­շարից: Այդ կապը որոշվում է ԱԿՓ (АРК)  կասետների դիֆերենցիալ և ինտե­գ­րալ արդ­յու­­նա­­վետ բնու­թագ­րե­րով:

Դիֆերենցիալ արդյունավետությունը՝   բնութագրվում է ԱԿՓ (АРК) կասետ­նե­րի խմբի միավոր երկարության արդյունավետությամբ (ներմուծված ռեակտիվությամբ)՝ կախ­ված ակտիվ գոտում դրանց դիր­քից: Այստեղ -ը կասետների խմբի բարձ­րու­թյունն է ակ­տիվ գոտում, -ն՝ ներմուծված ռեակտի­վությունը, -ը՝ ակտիվ գո­տու բարձ­րու­թյունը:

Կասետների խմբի ինտեգրալ արդյունավետության բնութագիրը՝  նկա­­րա­գրում է ռեակտիվության կախումը ակտիվ գո­­տու բարձրությունից, երբ խումբը տե­ղա­շարժվում է ակտիվ գո­­տու ամբողջ բարձրությամբ: Խմբի ինտեգրալ արդյունա­վե­տու­թյունը համապատասխանում է այն ռեակտիվությանը, որն արձակվում է, երբ խումբը ակ­տիվ գոտու ամենաստորին դիրքից բարձ­րաց­վում է ամենավերին դիր­­քը, կամ, որ նույնն է, ռեակտիվությանը, որը կլանվում է, երբ խումբն իջեցվում է ամե­նա­վեր­ին դիրքից մինչև վերջ: Հետևապես՝

որտեղ  H_վեր-ը և H_ստորին-ը կասետների խմբի դիրքն է (բարձ­րու­թյու­նը) ակտիվ գոտու ամենավերին և ամենաստորին մասերում, այ­սինքն՝ (H_վեր – H_ստորին) -ը՝ ակտիվ գոտու բարձրությունը:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորների աշխատաշրջանի սկզբում ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  բոլոր խմբերի կա­սետների ինտեգրալ արդյունավետությունը՝    հավասար է %-ի, երբ ջերմակրի ջերմա­ստիճանը`  (սառը վիճակ), և 23%-ի, երբ :

Երբ  խմբերի արդյունավետությունն աճում է, և ռեակտիվությունը համա­պա­տա­ս­­խանաբար 15,3% է,  և 23,4% ՝  դեպքերում:

ԱԿՓ (АРК)  բոլոր խմբերի կասետները վթարային ռեժիմների դեպքում ապահովում են բացասական ռեակտիվության մուտքը՝ վայր­կյանում % արագությամբ, և ռեակ­տի­վու­թյան արձակումը՝ վայրկյանում ոչ ավելի, քան 0,03% արա­գությամբ՝ ռեակտորի հզորության բարձրացման դեպքում (երբ բոլոր խմբերը 2 արագությամբ բարձրացվում են վեր):

Աավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  աշխատող խմբի (կարգավորող կասետների) բնու­թա­գի­րը որոշվում է, երբ մնացած բոլոր խմբերը գտնվում են ամե­նա­վերին մասում: Նկ. 2.20-ում ներկայացված է ՋՋԷՌ-440-ի ռեակտորի կարգավորող 6-րդ խմբի (7 կասետների) ինտեգրալ բնութագիրը: Նկարից երևում է, որ խմբի արդյունավետությունը, երբ մյուս բոլոր խմբերը բացակայում են ակտիվ գոտուց (բարձրացված են մինչև վերջ), կազմում է 1,93%:

Նշենք, որ բոլոր 6 խմբի (37 կասետների) գումարային արդյունավետությունը հա­վա­սար չէ առանձին խմբերի արդյունավետությունների գումարին:

Կառավարման և պաշտպանական համակարգին վերաբերող խնդիրները՝ 15,16,  լուծված են հավելված 1-ում:

 

Ստուգողական հարցեր

1.             Ո՞ր համակարգերով է իրականացվում ռեակ­տո­րի կառավարումը:

2.             Ի՞նչ են նշանակում ռեակտիվության բորային գործակից և ռեակ­տի­վության բորաթթվի զանգվածային գործակից հասկացությունները:

3.             Ի՞նչ առնչությամբ են կապված բորաթթվի զանգ­վա­ծային և բորի զանգվածային կոն­ցեն­տ­րա­ցիաները:

4.             Ի՞նչ է նկարագրում կառավարման և պաշտպանության համակարգերի( СУЗ) կասետների խմբի ին­տեգ­րալ արդյունավետությունը:

5.             Ո՞րն է կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) կասետների դիֆերենցիալ արդյունավետու­թյու­ը:

>>

 

 

2.1.17.           Բորաթթվի կոնցենտրացիայի հաշվարկը ռեակտորի փոփոխական աշխատանքային ռեժիմների դեպքում

Բորաթթվի կոնցենտրացիան առաջին կոնտուրի ջեր­մա­կ­րի մեջ նոսրացնելու համար ռեակտորի օպերատորը լրաս­նման պոմպերի (ПН) միջոցով մաքուր ջուր է մղում առաջին կոն­տուր, իսկ կոնցենտրացիան բարձրացնելու համար, հակառակը՝ բորաթթվի կոնցենտրիկ լուծույթ: Առա­ջին կոնտուրի ջերմակրի մակարդակը ճնշման փոխհա­տու­ցի­չում հաս­տա­տուն պահելու նպատակով օպեատորը լրասնմանը զուգը­նթաց կազմակերպում է արտա­փչում՝ լրասնման քանակին հավասար, այսինքն` առաջին կոնտուրի ջրի զանգվածը պա­հում է հաստատուն` փոխելով միայն որակը:

Ռեակտորը շահագործելիս հաճախ օպե­րա­տո­րին անհրաժեշտ է իմանալ, թե որքան ժամանակում բո­րաթթվի կոնցենտրացիան առաջին կոնտուրում կփոխվի տրված արժեքից մինչև պահանջվող արժեքը: Այդ խնդիրն առա­ջա­նում է հատկապես ռեակտորի գործարկ­ման ընթացքում, երբ անհ­րաժեշտ է գնահատել այդ ժամանակը:

Բորաթթվի կոնցենտրացիայի փոփոխությունը, կախված ժամա­նակից, մաթեմա­տի­կո­րեն արտահայտվում է I կոնտուրում կոնցե­նտրացիայի հաշվեկշռի հետևյալ դիֆերենցիալ հավասարմամբ [3].

որտեղ    I  կոնտուրում բորաթթվի կոնցենտրացիաներն են հա­մա­պատասխանաբար՝ կախված ժամանակից և ստացոնար ռեժի­մում, գ/կգ, -ը՝ բորաթթվի կոն­ցեն­տրացիան լրասնման ջրում, գ/կգ , -ն՝ արտափչման ջրի ծախսը I կոնտուրից, տ/ժ, - ը՝ I կոնտուրի ջրի զանգվածը, տ, -ն՝ I կոնտուրը սնող ջրի կամ սնող պոմպերի աշխատանքի ժամանակը (ընթացիկ ժա­մանակը), ժ:

(2.34) արտահայտությունը մաթեմատիկորեն նկարագրում է I կոնտուրում բորա­թթվի կոնցենտրացիայի փոփոխությունը` կախված լրասնման պոմպերի (ПН)  աշխա­տա­ժա­մերից , երբ կոնտուրը լրասնվում է կոնցենտրիկ բորաթթվի լուծույթով կամ մաքուր ջրով:

Երբ լրասնումը կատարվում է մաքուր ջրով , (2.34)-ը պարզեցվում է`

Եթե I կոնտուրի ջերմակրում բորաթթվի կոն­ցեն­տ­րա­ցիան  (I կոնտու­րում մաքուր ջուր է), ապա (2.34) հա­վա­սարումը կգրվի հետևյալ տեսքով`

Բորաթթվի կոնցենտրացիայի հաշվարկի հավասարումներն օգտագործվել են հա­վելված 1-ում գործնական խնդիրների (17, 18) լուծման համար:

>>

 

 

 

2.1.18.           Ռեակտորի ջերմային հզորության հաշվարկը

Ռեակտորի անվտանգ շահագործման և ջերմանջատիչ տարր (ТВЭЛ) հուսալի աշխատանքի գնա­հա­տ­ման կարևորագույն բնութագրիչներից է ռեակտորի ջերմային հզորությունը, որն անհրա­ժեշտ է ճշգրտորեն որոշել ռեակտորի շահագործման ցանկացած պահին: ՋՋԷՌ-440 էներ­գա­բլոկների համար նախագծով նա­խա­տեսված չեն ջերմային հզորության հաստիքային չափիչ սարքեր:

Օպերատիվ անձնակազմը ռեակտորի ջերմային հզորությունը արագորեն և մո­տա­վոր կերպով որոշում է՝ ելնելով տվյալ պահին առկա նեյտրոնային հզորությունից, որի մե­ծու­­թյու­նը գրանցվում է նեյտրոնային հոսքի չափիչ սարքերով կամ ակտիվ գոտում ջեր­մա­կրի ջերմաստիճանի անկման t արժեքից, ընդունելով, որ ակտիվ գոտով անցնող ջեր­մա­կրի ծախսը հաստատուն է: Հիշեցնենք, որ նեյտրոնային հոսքի չափիչ սարքերի տվիչներն են իոնացնող խցիկները, որոնք գտնվում են ռեակտորի իրանից դուրս: Ռեակ­տորի ջեր­մա­յին հզորությունը ուղիղ համեմատական է նեյտրոնային հզորությանը կամ ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկմանը: Սակայն ուղիղ համեմատականության այդ գործա­կից­ները հաստատուն չեն, և ռեակտորի հզորությունը գնահատվում է մոտավոր ճշտու­թյամբ: Այդ գործակիցների փոփոխության պատճառները բազմազան են, որոնցից են, օրի­նակ, իոնաց­նող խցիկների գրանցվող ցուցմունքների ճշգրտության աստիճանի նվա­զու­մը՝ կախված ժամանակից (մաշվածությունը), ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետների և խցիկների փոխա­դարձ դիր­քը, ակտիվ գոտում ջերմակրի ծախսի փոփոխական լինելը՝ կախված ջերմաստի­ճա­նից, ցանցի հաճա­խականությունը և այլն:

Էներգաբլոկի էլեկտրական հզորության և ռեակտորի ջերմային հզորության ուղիղ հա­մե­մատականության հաշվարկը նույնպես ճիշտ արդյունքներ չի տալիս (այն ևս մոտա­վոր է), քանի որ էներգաբլոկի օ.գ.գ.-ն հաստատուն չէ և կարող է փոխվել՝ կախված բազ­մա­թիվ գործոններից, օրինակ` շրջանառու ջրի ջերմաստիճանից, կոնդենսատորի նվազման մա­­կե­րևույթի խողովակների աղտոտվածության աստիճանից և այլն: Այդ պատճառով ռեակ­տորի ջերմային հզորությունը որոշվում է առաջին կամ երկրորդ կոնտուրների ջեր­մա­տեխ­նիկական պարամետրերի տվյալների հիման վրա, ինչն ապահովում է ~ 2% ճշտություն:

Ջերմային հզորությունը որոշվում է հաշվարկային եղանակով՝ օգտագործելով ջեր­մա­յին հաշվեկշռի հավասարումները [3,10]: Այդ մեթոդիկան և հավասարումները ծրա­գրված են էներգաբլոկի տեղեկատվական-հաշվողական համակարգում, և ցանկացած պա­հին օպերատորը կարող է օգտվել ու տեսնել ռեակտորի ջերմային հզորության արժեքը:

Այնուամենայնիվ, օպերատորը հերթափոխի ընթացքում առնվազն մեկ անգամ հաշ­վում է ռեակտորի ջերմային հզորությունը, ինչը նրա պարտականությունների ցանկում է:

Ռեակտորի ջերմային հզորությունը հաշվելու համար օգտագործում են երեք եղա­նակ.

1. Հաշվարկը կատարվում է ըստ առաջին կոնտուրի պարամետրերի: Առաջին կոն­տուրի համար ջերմային հաշվեկշռի հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

 

որտեղ N-ը ռեակտորի հզորությունն է, ՄՎտ, գործակից, որով հնարավոր է ստանալ N-ի արժեքը ՄՎտ-երով, C_P- ն՝ առաջին կոնտուրի ջերմակրի տեսակարար ջեր­մա­կայունությունը, որը որոշվում է ըստ ջերմակրի միջին ջերմաստիճանի և ճնշման, կկալ/կգ   ջերմակրի խտությունը, որը նույնպես որոշվում է ըստ ջերմակրի միջին ջերմաստիճանի և ճնշման, կգ/մ ³;-ը՝ ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը՝ ջերմատարի ելքի և մուտքի ջերմաստիճանների տարբերությունըi-րդ օղակում ջերմակրի ծավալային ծախսը, մ ³/ժ; n- ը՝ աշխատող օղակների քանակը:

Ջերմակրի ծախսը առաջին կոնտուրի i-երորդ օղակով, երբ տվյալ օղակում գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) աշխատանքի մեջ է, որոշվում է գլխավոր շրջանառության պոմպերի էջքա-ծախսային   բնութագրից, որը տրված է լինում գործարանային ձևաթերթերում: Օպերատորը, չափիչ սարքով գրանցելով   արժեքը բնութագրից (գրաֆիկից,տես նկ.2.30), գտնում է - ն: (2.37) բանաձևում հաշվի չեն առնված գլխավոր շրջանառության պոմպերի ներմուծած հզորությունը և արտափչման հետ կապված հզորության կորուստը: Վերլուծությունը ցույց է տվել, որ դրանք հավասար են  և 3 ՄՎտ  հզորության:

2. Հաշվարկը կատարվում է ըստ երկրորդ կոնտուրի սնող ջրի պարամետրերի: Երկրորդ կոնտուրի ջերմային հաշվեկշռի հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

 

Որտեղ  սնող ջրի ծախսն է առաջին տուրբինի ԲՃՏ-ից հետո առաջին կիսա­կոլեկ­տոր­ներից դեպի շոգեգեներատորներ, մ³/ժ,  սնող ջրի ծախսը երկրորդ տուրբինի ԲՃՏ-ից հետո երկրորդ կիսակոլեկտորներից դեպի շոգեգեներատորներ (,  մ³/ժ,–ը՝ գլխավոր շոգետարում թարմ շո­գու էնթալպիան, Կկալ/կգ, ,   սնող ջրի էնթալպիան համապատասխանաբար առաջին և երկրորդ կիսակոլեկտորներից դեպի շոգեգեներատորներ ,  Կկալ/կգ,   սնող ջրի խտությունը առաջին և երկրորդ կիսակոլեկտորներում, կգ/մ³ :

Նշենք, որ (2.38) բանաձևում պետք է հաշվի առնվեն գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) ներմուծած հզորու­թյու­նը  և  շոգեգեներատորներից  ջերմային կորուստները  ինչը կապված է արտափչման հետ: Հաշվարկների արդյունքից պետք է հանվի  արժեքը և գումարվի    արժեքը:

3. Հաշվարկը կատարվում է ըստ երկրորդ կոնտուրի թարմ շոգու պարամետրերի: Երկրորդ կոնտուրի ջերմային հաշվեկշռի հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

Որտեղ շոգեգեներատորներից դուրս եկող թարմ շոգու ծախսն է,շոգե­գե­ներատորից դուրս եկող շոգու էնթալպիան, Կկալ/կգ,  շոգեգեներատորներ տրվող սնող ջրի էնթալպիան, Կկալ/կգ:

(2.39) հավասարման արդյունքներն ապահովում են ամենացածր ճշտություն, քանի որ գոլորշու ծախսի չափման ճշգրտությունը փոքր է, և այս մեթոդը գրեթե չի կիրառվում:

Ռեակտորի հզորության հաշվարկի օրինակ (խնդիր 19) բերված է հավելված 1-ում:

>>

 

 

2.1.19.           Ռեակտորի մնացորդային ջերմանջատման հաշվարկը

Ցանկացած միջուկային ռեակտորում, մի քանի րոպե կանգառից հետո, ջերմային հզո­րության հիմնական աղբյուրը բաժանման բե­կոր­ների՝ տևական ժամանակ ռադիոակտիվ տրոհումից առաջացած  ճառա­գայ­թումն է: Ռեակտորի կանգառից հետո ռադիոակ­տիվ տրոհման հաշ­վին առաջացած ջերմային էներգիան ընդունված է անվանել մնա­ցոր­դային ջերմանջատում:

Առաջին մի քանի վայրկյանի ընթացքում, նախքան անջատումը, մնացորդային ջեր­ման­ջատման հզորությունը կազմում է ռեակ­տորի զարգացրած հզորության ~6...7% -ը: Ռադիոակտիվ տրոհ­­մանը զուգընթաց մնացորդային ջերմանջատումը ժամա­նա­կի ընթաց­քում նվազում է: Մնացորդային ջերմանջատման հզորությունը հաշվելու հա­մար օգտա­գոր­ծում են Վիգների և Վեյի էմպիրիկ բանաձևը [2,3,4].

որտեղ - ն ռեակտորի մնացորդային ջերմանջատման հզո­րու­թյուն­ն է կանգնելուց հե­տո, ՄՎտ, -ը՝ ռեակտորի ջերմային հզորությունը կանգնելուց առաջ, ՄՎտ,-ը՝ ռեակ­­տորի անցած ժամանակը կանգնելուց հետո, օր, -ն՝ ռեակտորի աշխատած ժա­մա­նակը մինչև կանգնելը, օր:

 ( 2.40) բանաձևով հավելված 1-ում լուծված է խնդիր 20-ը:

>>

 

 

2.2.   ՇՈԳԵԳԵՆԵՐԱՏՈՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ԱՇԽԱՏԱՆՔԱՅԻՆ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

ՋՋԷՌ-440 և ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորներով ռեակտորային տեղակայանքներում կիրառ­վում են աշխատող մարմնի բնական շրջանառությամբ շոգեգեներատորներ: Շոգեգենե­րա­տորներում առաջին կոնտուրի ջուրը, ջերմությունը հաղորդելով երկրորդ կոնտուրի ջրին, հովանում է, և այդ ջերմության հաշվին երկրորդ կոնտուրի ջուրը տաքանում է մինչև եռ­ման ջերմաստիճան ու գոլորշիանում: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի շրջանառության վեց օղակ­նե­րից յուրաքանչյուրում տեղադրվում է մեկական շոգեգեներատոր:

Նկ. 2.21-ում ներկայացված է ՀԱԷԿ-ի առաջին կոնտուրի 4-րդ շրջանառության օղակի տեխ­նոլոգիական սխեման: Ցույց են տրված վերահսկվող պարամետրերն իրենց արժեքներով՝ ճնշումը՝ շոգեգեներատորներում  P=46,6կգ/սմ, շոգու արտադրողականությունը շոգեգեներատորներից   գնացող շոգեխողովակում՝ Q=376,8 տ/ժ, ջերմաստիճանը՝ T=257,5⁰C, ակտիվությունը՝  շոգեգեներատոր  մտնող սնող ջրի ծախսը՝ G=379,5մ³/ժ, ջերմաստիճանը՝ T=215,5 ⁰C, կաթ­սա­յա­կան ջրի ընդ­հանուր մակարդակը՝ H_обш=1808մմ, կարգավորվող մակարդակը՝ H_рег=-160մմ, ռեակ­­տո­րից եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը՝ T=291,1⁰C,  շոգեգեներատորի իրանի ջերմաստիճանները վերին մա­սում՝ 249,7⁰C, 251,9⁰C, 248,7⁰C, 235,6⁰C և ստորին մասում՝ 243,9⁰C: Ցույց են տրված նաև արմատուրները՝ բաց և փակ վիճակերում:

Ռեակտորն աշխատում է 92% հզո­րությամբ (շոգեգեներատորների, գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) և մյուս օժանդակ սար­քա­վորումների նկարագրությունը տրված է հաջորդ՝ 2.4 բաժնում):

 

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով էներգաբլոկների շոգեգեներատորները հորիզոնական միա­­իրան երկկոնտուրային ջերմափոխանակության ապարատներ են՝ ջեր­մա­փոխանա­կության խորասուզված մակերևույթով (խողովակափնջով), ներդրված զատիչային տեղա­կա­յան­քով և աշխատող մարմնի բնական շրջանառությամբ:

Շոգեգեներատորներում արտաքին տեսքը կտրվածքով պատկերված է նկ. 2.22-ում:

Նկարում երևում են  շոգեգեներատորների ջերմակրի մուտքի և ելքի կոլեկտորները, ինչպես նաև տուր­բին գնացող թարմ գոլորշու ելքը: Շոգեգեներատորների  երկարությունը   տրամագիծը՝  

Շոգեգեներատորների կառուցվածքը ցույց է տրված նկ. 2.23-ում: Այն կազմված է հե­տևյալ հիմնական հանգույցներից. հորիզոնական թմբուկի տեսքով 22K ածխածնային պողպատից պատրաստված իրանից՝ 1, որն ունի առաջին կոնտուրի ջերմակրի մուտքի և ելքի ուղղա­ձիգ խողովակային կոլեկտորներ՝ 2, որոնց ամրացված են 08X18H10T աուս­տե­նի­տային չժան­գոտվող պողպատից պատրաստված 16x1,4 մմ տրամագծով U-աձև խո­ղո­վակներ՝ 5, որոնք կազմում են երկու հորիզոնական միջանցքային խողովակափնջեր: Շոգեգեներատորների միջխողո­վակային տարածությունում, որտեղով շարժվում է կոնտուրի ջերմակիրը, տեղի է ունենում երկրորդ կոնտուրի ջրի (շոգեջրային խառնուրդի) բնական շրջանառությունը:

Երկրորդ կոնտուրի խողովակները, ջրի նկատմամբ բարձր հերմետիկության ապա­հովելու համար, մանրակրկիտ գրտնակվում են, իսկ կողաճակատները՝ շրջաեռակցվում: Ուղղաձիգ կոլեկտորների վերին մասում կա կցաշուրթային անջատատեղ, որով կարելի է դիտել գրտնակված և շրջաեռակցված մասերը և, անհրաժեշտության դեպքում, խցափակել ոչ հերմետիկ խողովակները: Առաջին կոնտուրի ջերմակիրը շոգեգեներատորների   ուղղաձիգ կոլեկտոր է մտնում ներքևից: Շոգեգեներատորների վերին մասում շոգու հեռացման համար դասավորված են հինգ կար­ճախողովակներ, որոնք միավորվում են հորիզոնական շոգեկոլեկտորով՝ 11:

Շոգեգեներատորների      հորիզոնական հարմարադասավորումն ապահովում է գոլոր­շիաց­ման մեծ մակերես, որը հեշտացնում է շոգուց խոնավության զատումը, իսկ աշխատող մարմ­նի բնական շրջանառությունը բարձրացնում է տեղակայանքի աշխատաքի հու­սա­լիու­թյունը, չնայած հանգեցնում է շոգեգեներատորների     որոշակի չափերով մեծացման:

 

Շոգեգեներատորներում   շոգու զատումն իրականացվում է երկու հաջորդական փուլերով` գրավի­տա­ցիոն՝ շոգեծավալում շոգու նստվածքային զատում, հետագայում՝ շերտա­փեղ­կային զա­տում: Շերտափեղկային զատիչը՝ 9 անցքավոր թերթերով շերտափեղկերի փաթեթների հա­­վա­քածու է: Երկրորդ կոնտուրի սնող ջուրը շոգեգեներատորներ է մատուցվում բաշխիչ կոլեկտորով՝  խո­­ղովակափնջի՝ 8 տաք կողմից, ինչը հնարավորություն է տալիս հավասարեցնելու գո­լոր­­շիաց­ման հայելու շոգեբեռնվածությունը:

Այսպիսով, շոգեգեներատորի ջերմատեխնիկական սխեման իրականացված է առանց գերտա­քա­ցուցչի և ջրային էկոնոմայզերի: Վերջինիս բացակայությունը փոքրացնում է շոգեգեներատորի արժեքը և գաբարիտային չափերը: Սնող ջրի տաքացումը՝ մինչև շոգեգեներատորներում եղած ճնշմանը համապա­տաս­խանող հագեցման ջերմաստիճանը՝ t_հ.ջ, տեղի է ունենում գոլորշիացման գոտում շո­գու որոշ քանակությամբ կոնդենսացման հետևանքով:

Շոգեգեներատորներում    ջրի քիմիական ռեժիմի պահպանման համար նախատեսված են անընդհատ և պար­բերական փչամաքրումներ՝ 20,21: Այդ նպատակով շոգեգեներատորի    իրանի ներքևի մասում` խո­­ղո­վակափնջի տակ, կա արտափչման ջրի հեռացման կոլեկտոր՝ 19: Շոգեգեներա­տոր­ներն ունեն անհրաժեշտ խողովակապտուկներ` նախատեսված հսկիչ-չափիչ սարքերի իմպուլ­սային խողովակների համար՝ 23: Առաջին կոնտուրի խողովակների շոգեգեներատորների կոլեկ­տոր­ներում ամ­րակցման կիպության հսկումը՝ 17 իրականացվում է ըստ փչամաքրման ջրի և արտա­դրվող շոգու ակտիվության: Ակտիվության անգամ չնչին աճի դեպքում շոգե­գե­ներատորն անջատվում է, հովացվում և վերանորոգվում: Արատավոր խողովակների փնտրումը և դրանց եռակցումը կամ խցանումն իրականացվում են հեռակառավարման հանգույց ունե­ցող հատուկ մեքենայով:

Շոգեգեներատորի կարգավորման համակարգը պահպանում է սնող ջրի հաս­տա­տուն մա­կարդակը և գեներատորի սեղմակների վրա էլեկտրական հզորության արտադրո­ղա­կանության համապատասխանությունը:

Կաթսայական ջրի մակարդակը կարգավորվում է եռաիմպուլս կարգավորիչի մի­ջո­ցով (РУПГ), որը կարևորագույն կարգավորիչներից մեկն է ՋՋԷՌ-440 տիպի էներգաբլոկ­նե­րում: Կարգավորիչը տվիչներից ստանում է երեք (սնող ջրի ծախսի, շոգու ծախսի, ջրի մակարդակի) ազդանշան և որոշակի ալգորիթմով բարձր խողովակաշարից կարգավորում է ջրի մակարդակը՝ պահպանելով ջրի անվանական մակարդակը՝ 157 սմ: Սնող ջրի ծախսը չափվում է մ ³/ժ-ով, իսկ շոգու ծախսը՝ տ/ժ-ով:

Մակարդակի կարգավորիչը հարկադրաբար փակվում է, երբ ջրի մակարդակը (H_ПГ) անվանականից բարձրանում է +75մմ, բացվում է և սկսում կարգավորել, երբ մակարդակն անվանականից իջնում է +75մմ : Երբ ջրի մակարդակը (H_ПГ) անվանականից բարձրանում է +125մմ-ով, սնող ջրի փականը (ВП-9) լրիվ փակվում է: Բացվում է, երբ ջրի մակարդակն անվանականից իջնում է +100մմ: Երբ մակարդակն անվանականից փոփոխվում է ±50մմ-ով, տրվում է նախազգուշացման ազդանշան: Երբ ջրի մակարդակը անվանականից բարձ­րանում է +200մմ-ով, գլխավոր շրջանառության պոմպն (ГЦН) անջատվում է, +300 մմ-ով բարձրանալիս տուրբիններն անջատվում են:

Յուրաքանչյուր շոգեգեներատոր  վրա տեղակայված են իմպուլսային ճնշման երկու ապահովիչ փա­կաններ՝ ПК-А4, ПК-Б4, որոնք նախատեսված են շոգեգեներատորը բարձր ճնշումներից պաշտ­պա­նելու համար: Առաջին փականը՝ ПК-А4 աշխատում է, երբ ճնշումը շոգեգեներատորում        55,6կգ/սմ   ²  է, իսկ երկրորդը՝ ПК-Б4, երբ 56,7կգ/սմ ² է: Փակվում են, երբ 52,7կգ/սմ ² և 54կգ/սմ ² է:

Յուրաքանչյուր ապահովիչ փականի (ПК) ծախսը բաց վիճակում ~250տ/ժ է: Շոգեգեներատորից գնա­ցող շոգեխողովակի վրա դրված է 24П-1 արագագործ փակիչ փականը: Այն 5 վրկ-ում փակվում է, երբ շոգեգեներատորում  ճնշումն իջնում է մինչև 35կգ/սմ ² , և գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) և շոգեգեներատորի,  ճնշումների տարբերությունը՝   դառնում է մեծ 5կգ/սմ ²- ից, այսինքն, երբ տեղի է ունենում ՇԳԿ-ի պատռում: Շոգեգեներատորի կոլեկտորներից օդահեռացման համար նախատեսված է խողովակագիծ դեպի բար­բո­տա­ժա­յին բաքում (ББ), որի վրա դրված է  փականը:

Շոգեգեներատորներն ամրացվում են չորս կախոցների վրա, որոնք կազմում են հո­դակապային համակարգ` բաղկացած շինության առաստաղին ամրացված ժապավենից, հո­դա­կապերի համակարգից, կարգավորող սարքավորումներից և ստորին հե­նարան­նե­րից: Կախոցների երկարությունը կարգավորվում է ձգասարքով:

Շոգեգեներատորի  ջերմատեխնիկական և կառուցվածքային հիմնական բնութագրերը տրված են աղ. 2.4-ում: Կառուցվածքային բնութագրերն ավելի մանրամասն տրված են հավելված 1-ում (նկ.հ1.11): Դրանք կարող են օգտագործվել շոգեգեներատորի    և ընդհանրապես էներգաբլոկի դի­նա­միկ ռեժիմների հաշվարկները կատարելիս:

>>

 

2.3.   ՃՆՇՄԱՆ ՓՈԽՀԱՏՈՒՑՄԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԸ ԵՎ ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

 

Ճնշման (ծավալի) փոխհատուցման համակարգը ծառայում է առաջին կոնտուրում ճնշում ստեղծելու, ռեակտորի բնականոն շահագործման ժամանակ այդտեղ ճնշումը հաս­տա­տուն պահելու և ջերմաստիճանային փոփոխությամբ պայմանավորված՝ ճնշման փո­փո­խությունը կարգավորելու համար: Առաջին կոնտուրում ճնշումը հաստատուն պա­հելը շատ կարևոր է, քանի որ ճնշման` չափից ավելի փոք­րա­ցումը կարող է հանգեցնել ջեր­մակրի եռմանը, եռման ճգնաժամի առաջ գալուն և ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) շարքից դուրս գալուն, իսկ ան­վանականից բարձր ճնշման աճը, ըստ առաջին կոն­տուրի սարքավորումների ամ­րու­թյան պայմանի, անթույլատրելի է: Բացի այդ, ճնշման տա­տանումները բացասաբար են ազ­դում ռեակտորի աշխատանքի կայունության վրա:

ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկի առաջին կոնտուրում ճնշման փոխհատուցման համակարգի սկզբունքային սխեման ներկայացված է նկ. 2.24-ում:

Նկարում պատկերված են ճնշման փոխհատուցիչը և բարբոտաժային բաքը (ББ), ապա­հո­վիչ կափույրները՝  արմատուրները, խողո­վա­կա­գծերը և վերահսկվող պարամետրերը, որոնց արժեքները համապատասխանում են էներ­գաբլոկի 92% աշխատանքային հզորությանը:

Վերահսկվում են հետևյալ պարամետրերը` ճնշման փոխհատուցիչում (КД) ջրի մակարդակը՝ H=3055մմ, մա­կար­դակի փոփոխությունը՝ և գոլորշու՝  ջեր­մաս­տի­ճանները, ճնշումը՝  ճնշման փոխհատուցիչն առաջին կոնտուրի տաք գծին միացնող խո­ղո­վակագծերում ջրի ջերմաստիճանները՝ T=265⁰C,, T=266⁰C, առաջին կոնտուրի սառը և տաք խողովակագծերի ջերմաստիճանները՝ T=264,1 ⁰C, T=290,8⁰C, ճնշման փոխհատուցիչի իրանի մետաղի ջեր­մաս­տիճանները, բար­բո­տա­ժա­յին բաքում (ББ)  Ճնշումը՝ P=1,6կգ/սմ  ², ջրի մակարդակը՝ H=1178մմ  և ջերմաստի­ճա­նը՝ T=40,9⁰C, ինչպես նաև ապահովիչ կափույրները բար­բո­տա­ժա­յին բաքին (ББ)  միացնող խողովակագծի միջավայրի ջերմաստիճանը՝ T=44,5⁰C:

Հիշենք, կարմիր գույնը նշանակում է՝ արմատուրը բաց է, իսկ կանաչը` փակ է:

Համակարգի հիմնական սարքավորումը ճնշման փոխհատուցիչն (ճնշման փոխհատուցիչ) է, որը պեռ­լի­տա­յին պողպատից պատրաստված, ներքին մակերևույթները աուստենիտային չժան­գոտ­վող պողպատով մակապատված, ուղղաձիգ դասավորված բարձր ճնշման անոթ է: Նկ. 2.25-ում պատկերված է ճնշման փոխհատուցիչի (КД) արտաքին տեսքը:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ճնշման փոխհատուցիչի հիմնական տեխնիկական բնութագրերը հետևյալն են. աշխատանքային ճնշումը՝ 12,5ՄՊա, աշխատանքային ջերմաստիճանը՝ 325⁰C, հաշվար­կային հիդրոփորձարկման ճնշումը՝ 14,0 ՄՊա, իսկ հիդրոփորձարկման ճնշումը՝ 17,5 ՄՊա, շոգու ծավալը անվանական ռեժիմում՝ 16մ ³, չոր փոխհատուցչի զանգվածը՝ 130տ, է­լեկտրատաքացուցիչների ընդհանուր հզորությունը՝ 1620 ԿՎտ, գաբարիտային չափերը՝ բարձ­րությունը՝ 11մ, ամենամեծ տրամագիծը՝ 3,5մ:

Նկ. 2.26-ում ներկայացված են ՋՋԷՌ-440 ռեակտորով էներգաբլոկի ճնշման փոխհատուցիչի (КД)  կառուց­վածքը և չափերը մմ-ով: Աշխատանքային վիճակում ճնշման փոխհատուցիչ (КД) ճնշման փոխհատուցիչն մինչև անվանական մակար­դա­կը (5120 մմ հատակից) լցվում է ջրով, իսկ այդ մակարդակից վերև` շոգիով, որը ջրի հետ թեր­մոդինամիկորեն հավասարակշռված վիճակում է: Հագեցման ջերմաստիճանը որոշ­վում է ըստ գլխավոր շրջանառության կոնտուրում ջերմակրի ճնշման:

Տաքացումը, գոլորշիացումը և ճնշման ստեղծումն իրականացվում են ճնշման փոխ­հա­տուցչի ներսում տեղադրված էլեկտրական տաքացուցիչների աշխատանքի շնորհիվ, ո­րոնց ընդհանուր հզորությունը 1620 ԿՎտ է: Դրանք միավորված են 108 հավաքածուներում, որոնցից յուրաքանչյուրի հզորությունը 15ԿՎտ է: Էլեկտրատաքացուցիչների կառավա­րումն իրականացվում է օպերատորի կողմից կամ ճնշման ավտոմատ կարգավորիչով: Էներգաբլոկի բնականոն աշխատանքի ընթացքում դրանք ավտոմատ միանում են, երբ առաջին կոնտուրում ճնշումն ընկնում է, և անջատվում են, երբ ճնշումը բարձրանում է:

Էլեկտրական տաքացուցիչները բաժանվում են երեք խմբի` 1. գործարկման, 2. կար­գա­վորող, 3. աշխատանքային: Բնականոն աշխատանքի դեպքում գործարկման և կարգա­վորող տաքացուցիչներն անջատված են, իսկ աշխատանքայինները՝ միացված և ճնշումը ճնշման փոխհատուցիչում (КД) պահում են հաստատուն: Երբ առաջին կոնտուրում ճնշումն ընկնում է մինչև 122կգ/սմ ² , կարգավորող տաքացուցիչները միանում են, և    ճնշումը բարձ­րա­նում է 1կգ/սմ ² –ով: Անջատվում են, երբ ճնշումը բարձրանում է մինչև 126կգ/սմ ²: Երբ առա­ջին կոնտուրում ճնշումն իջնում է մինչև 120կգ/սմ ² , միանում են նաև գործարկման տաքա­ցուցիչները, և անջատվում են, երբ ճնշումը բարձրանում է մինչև 124կգ/սմ ²:

Աշխատանքային տաքացուցիչներն անջատվում են, երբ առաջին կոնտուրում ճնշումը բարձրանում է մինչև 128կգ/սմ ² և իջնում 1կգ/սմ ²-ով: Միանում են, երբ օպե­րա­­տորը ձեռքով միացնում է: Ծավալի վերին շոգեմասում գտնվում է հագեցման ջեր­մաս­տի­ճանից ցածր ջերմաստիճան ունեցող ջերմակրի ներցայտման կոլեկտորը, որը խողո­վակագծով միացված է առաջին կոնտուրի սառը գծին (տե՛ս նկ. 2.24): Շոգեծավալում սառը ջրի ներցայտումը հնարավորություն է տալիս կոնդենսացնելու շոգու մի մասը, ինչ­պես և առաջացնում է դրական խոտորումներ, այսինքն` ջերմակրի՝ փոխհատուցիչ մուտ­քի դեպ­քում սահմանափակելու ճնշման բարձրացումը, օպերատիվ կերպով կառա­վա­րելու ճնշման փոփոխությունը, օրինակ, ռեակտորի հովացման դեպքում: Եթե ներ­ցայտման համա­կարգի աշխատանքային կամ դրա խափանման դեպքերում ճնշումը շա­րու­նակում է ա­ճել և հասնում է սահմանային արժեքին, ապա իրականացվում է շոգու արտանետում բարբոտաժային բաք՝ վթարային արտահոսման խողովակի և ապահովիչ սարքավո­րում­նե­րի միջոցով:

 

Ջերմակրի՝ ճնշման փոխհատուցչից առաջին կոնտուր արտահոսման, այսինքն` բա­ցա­սական խոտորումների դեպքում շոգեծավալում շոգու ընդարձակումը դանդաղում է՝ մինչ հագեցման ջերմաստիճանը տաքացած ջրի եռալու և շոգու լրացուցիչ քա­նա­կության առաջացման արդյունքում: Էլեկտրական տաքացուցիչների ավտոմատ միանալը դանդա­ղեց­նում է ճնշման նվազումը անցողիկ ռեժիմում և հետագայում հանգեցնում է դրա անվա­նական արժեքի վերականգնմանը:

Էներգաբլոկի՝ շահագործման բոլոր բնականոն ռեժիմներով աշխատելու պայման­նե­րում ճնշման փոխհատուցման համակարգը կանխարգելում է ճնշման նվազման դեպքում առաջին կոնտուրի ամենատաք մասերում ջերմակրի եռալը և ճնշման բարձրացման դեպ­քում ապահովիչ կափույրների աշխատանքը:

Ճնշման կարգավորիչի ներքևի` ջրով լցված մասը, 200մմ տրամագծով երկու խողո­վա­կա­գծով միացված է գլխավոր շրջանառության կոնտուրի չանջատվող տաք գծի առաջին օղակին (տես նկ. 2.24): Խողովակների միջոցով առաջին կոնտուրի ջերմաստիճանային տատանումներից առաջացած ջերմակրի ծավալային ընդարձակումները կամ սեղմվա­ծու­թյունը ջրի հոսք են ապահովում առաջին կոնտուրի և ճնշման փոխհատուցիչի (КД) միջև, և ջրի ծավալը առաջին կոն­տուրում մնում է հաստատուն, իսկ ճնշման փոխհատուցիչում փոխվում է: Այսինքն՝ ճնշման փոխհատուցիչով են կա­տար­վում ծավալային փոփոխությունները: Ակնհայտ է, որ այդպիսի փոփոխությունների դեպ­քում ջրի մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում փոփոխվում է, քանի որ առաջին կոնտուրից ջուրը կամ բարձ­րանում է ճնշման փոխհատուցիչ (КД), կամ այդտեղից անցնում է առաջին կոնտուր: Այսպես, եթե առաջին կոն­տուրում ջերմակրի ջերմաստիճանը բարձրանում է 1⁰C-ով, ապա ճնշման փոխհատուցիչում ջրի մա­կար­դակը բարձրանում է   եթե նվազում է 1⁰C-ով, ապա իջնում է 10սմ-ով:

Ճնշման փոխհատուցիչի վերին շոգեմասը 100մմ տրամագծով խողովակագծով միացված է շրջանա­ռու­թյան երկրորդ օղակի սառը գծի չանջատվող մասին (տես նկ. 2.24): Խողովակագծի վրա տեղադրված են 2P-22, 2P-3A փականները և 2P-3 ներցայտման կափույրը: Էներգաբլոկի բնականոն աշխատանքի ժամանակ 2P-22 և 2P-3A փականները բաց են, իսկ 2P-3-ը՝ փակ:

2P-3A փականի  միջով առաջին կոնտուրի սառը գծից, չնչին ծախսով   ան­ընդ­հատ ջուր է ներցայտում ճնշման փոխհատուցիչ (КД): Ներցայտման ծախսը փոքր է, քանի որ 2P-3A փա­կանից հե­տո դրված է 2.8մմ տրամագծով տափօղակ: Ջրի ծախսը սառը գծից դեպի ճնշման փոխհատուցիչ (КД) ապա­հով­վում է գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) զարգացրած 4կգ/սմ ² էջքի հաշվին:

Ներցայտման ջրի միջոցով ճնշման փոխհատուցիչում ջուրը խառնվում է առաջին կոնտուրի ջերմա­կրին, և նրանց միջև բորի կոնցենտրացիաների տարբերությունը նվազում է:

Բացի դրանից, 2P-3A-ից մինչև 2P-22 խողովակագծի հատվածը միշտ մնում է տաք վի­ճակում, չի սառչում, այլապես 2P-3-ը բացելու ժամանակ, ջերմաստիճանային մեծ անկ­ման պատճառով, կարող է վնասվել:

2P-3 կափույրը նախատեսված է ճնշման փոխհատուցիչում ճնշումն արագ իջեցնելու համար: Անհրա­ժեշ­­տության դեպքում օպերատորը զգուշությամբ, հսկելով կափույրի բացվածության չա­փը, ձեռքով բացում է այն, և ճնշումն արագ իջնում է: Նշենք, որ կափույրի արդյունա­վե­տու­­թյունն այնքան մեծ է, որ նույնիսկ շատ չնչին բացվածքի դեպքում էլ ճնշումը կտրուկ ընկ­նում է: Ուստի օպերատորն այդ գործողությունը կատարում է ծայրահեղ անհրա­ժեշ­տության դեպքում և շատ զգույշ: 2P-3 կափույրն օգտագործվում է նաև գոր­ծարկման ռե­ժիմներում՝ առաջին կոնտուրի ջերմակիրը և ճնշման փոխհատուցիչի ջուրը խառնելու համար:

Ճնշման փոխհատուցչի վերևի մասի ջերմակրի վթարային արտահոսման խողո­վա­կին, որի տրամագիծը 100մմ է, զուգահեռ միացված են թվով 2 ապահովիչ կափույրները՝ 2 , P17-2/А, 2P17-2/Б և , 2P17-1/ А , 2P17-1/ Б (տես նկ. 2.24): Հենց որ դրանք բացվում են, ար­տանետվող շոգին 150մմ  խողովակագծով լցվում է բար­բո­տա­ժա­յին բաքը (ББ):

Ապահովիչ կափույրները տանդեմ տիպի են, որոնցից յուրաքանչյուրը կազմված է գլխա­վոր 2P17-1/А, 2P17-2/ А և պաշտպանիչ 2P17-1/Б, 2P17-2/Б փականներից: Նկ. 2.27-ում ներկայացված է տանդեմ տիպի կափույրի աշխատանքի սկզբունքը: Պաշտ­պա­նիչ կա­փույ­րի կառուցվածքը ներկայացված է հավելված 1-ի նկ.հ1.12-ում:

 

Կափույրի աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն է: Առաջին՝ բնականոն աշխատան­քա­յին դիրքում գլխավոր կափույրը փակ է, պաշտպանիչ կափույրը՝ բաց: Երկրորդ դիրքում, երբ ճնշումը՝ P_I առաջին կոնտուրում բարձրանում է «վերևի» դրվածքից ավելի մեծ կամ հավասար  գլխավոր կափույրը բացվում է, և գոլորշին արտահոսում է բար­բո­տա­ժա­յին բաք (ББ): Երրորդ դիրքում, երբ ճնշումն առաջին կոնտուրում իջնում է մինչև «ներքևի» դրվածքը  գլխավոր կափույրը փակվում է: Չորրորդ դիրքում, գլխավոր կափույրի խա­փանվելու դեպքում, պաշտպանիչ կափույրը փակվում է՝ սկսած իր դրվածքային արժեքից  Այսպիսով, պաշտպանիչ կափույրը ապահովիչի դեր է կատարում, և նրա մերժի հավանականությունը ձգտում է նվազագույնի: Նշենք, որ ԱՄՆ-ում, Թրի-Մայլ-Այլենդ ԱԷԿ-ում վթարը (1979թ.) տեղի է ունեցել հենց այն պատճառով, որ ապահովիչ կափույրը բացվել և չի փակվել: Այնտեղ կիրառված էին հին, ավելի պարզ տիպի ապա­հո­վիչ կափույրներ: Իսկ տանդեմ տիպի կափույրները, որոնք մշակվել են վերջերս, բավա­կա­նա­չափ հուսալի են:

Երկրորդ ապահովիչ կափույրի 2P-17-2/А, 2P17-2/Б աշխատանքը նման է առաջինին, այն տարբերությամբ միայն, որ գլխավոր կափույրը բացվում է, երբ ճնշումը բարձրանում է մինչև  Նշենք, որ երբ գլխավոր կափույրը լրիվ բաց է, գոլորշու ծախսը նրա միջով կազմում է 108տ/ժ, իսկ ջրային ռեժիմում՝  

Առաջին կոնտուրի գործարկման ռեժիմում, սկզբնական ճնշում ստեղծելու համար, օգտագործվում է ազոտ, որը ճնշման փոխհատուցիչ (КД) տրվում է համակայանային ազոտի համակարգից՝ բա­ցե­լով 2P-21 և 2А-5 փականները (տե՛ս նկ. 2.24): ճնշման փոխհատուցիչում ազոտից գոլորշու անցնելու համար բացում են 2P-5А, 2P-5, 2P-4 փականները, և շոգեգազային խառնուրդը լցվում է բար­բո­տա­ժա­յին բաքում (ББ):

Բարբոտաժային բաքն ներկայացնում է հորիզոնական հարմարադասավորված մետաղյա գլանաձև փակ անոթ, որի երկարությունը 5,4մ  է, տրամագիծը՝ 2մ  և չոր վիճակում կշռում է   

Բարբոտաժային բաք ի կոնստրուկտիվ կառուցվածքը բերված է հավելված 1-ի նկ. հ.1.13- ում:

ԲԲ-ն ծառայում է առաջին կոնտուրի գործարկման ժամանակ ճնշման փոխհատուցիչից շոգեգազային խառնուրդ, իսկ ապահովիչ կափույրների բացման դեպքում` շոգի (ջուր) ընդունելուն: Գո­լոր­շին բարբոտաժային բաք (ББ) մտնում է նրա հատակում տեղադրված երկու կոլեկտորների միջով, որոնց վերևի մասում մոնտաժված է միջանկյալ կոնտուրի ջրով հովացվող խողովակաշարը` իր մուտքի ու ելքի կոլեկտորներով:

Բարբոտաժային բաքը լցվում է մաքուր կոնդենսատով՝    բարձրությամբ, որը ծածկում է միջանկ­յալ կոնտուրի ջերմափոխանակության խողովակաշարը: Ջերմափոխանակության մակե­րեսը 12,5մ ² է, հովացնող ջրի ծախսը՝ մինչև 30մ ³/ժ: Մաքուր կոնդենսատի գծի վրա տե­ղա­դրված է 2K-23 փականը, իսկ ցամաքուրդի խողովակաշարի գծերի վրա՝ 2P-36 և 2P-37 փականները:

Բար­բո­տա­ժա­յին բաքում (ББ)  վերին մասը 2P-19 փականի միջոցով միացված է հատուկ գազամաքրման հա­մակարգին՝ միջանկյալ գազերը հեռացնելու և նոսրացում ստեղծելու համար (նկ. 2.24-ում բարբոտաժային բաքի ճնշումը՝ P=1,6կգ/սմ ^{2 ,} իրականը չէ, այնտեղ  սնդիկի սյան նոսրացում է, իսկ այդ ճնշումը չափիչ սարքի ստատիկ ճնշումն է): Երբ ճնշումը բարբոտաժային բաքում բարձրանում է մինչև 1,2 կգ/սմ ² , 2P-19 փականը փակվում է:

Բարբոտաժային բաքի խողովակագծին միացված են նաև Շոգեգեներատորների առաջին կոնտուրի կոլեկտորները, որոնց խողովակագծերին դրված են փականները: Դրանք նախատեսված են կոլեկտորներից օդը հեռացնելու համար:

Բարբոտաժային բաք (ББ) իրանը վնասվելուց պաշտպանելու նպատակով տեղադրված են պայթա­պաշտ­պան մեմբրաններ, որոնք պատռվում են բարբոտաժային բաքում  վթարային ճնշման բարձրացման դեպքում: Դրանք աշխատում են, երբ բարբոտաժային բաքի բաքում ճնշումը բարձրանում է 5կգ/սմ  ²-ից:

>>

 

2.4.   ԳԼԽԱՎՈՐ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅԱՆ ՊՈՄՊԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

 Առաջին կոնտուրում ջերմակրի շարժումն ապահովվում է գլխավոր շրջանառու պոմ­պերի (ГЦН) միջոցով, որոնք ԱԷԿ-ների կարևորագույն ագրեգատներից են, քանի որ ա­պա­հովում են ռեակտորի ակտիվ գոտու ջերմանջատող հավաքվածքներից բնականոն ջեր­մա­հեռացումը:Գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) անխափան և հուսալի աշխատանքով է պայմանավորված ԱԷԿ-ի էներգաբլոկի անխափան աշխատանքը: Գլխավոր շրջանառության պոմպերը պատրաստման առումով թանկ են, շահագործման առումով` բարդ: Ջերմակրի ճառագայթաակտիվությունը, բարձր ջեր­մաս­տի­ճանը և ճնշումը պայմանավորում են գլխավոր շրջանառության պոմպերի կառուցվածքին և հուսալիությանը ներ­կա­յացվող հատուկ պահանջները: Դրանք են. 1. բարձր հուսալիությունը, քանի որ աշ­խատող ռեակտորի դեպքում ջերմակրի շրջանառության դադարելը հանգեցնում է ակտիվ գոտուց ջերմահեռացման կտրուկ նվազմանը և հետևաբար՝ ջերմանջատող տարրերի զանգվա­ծա­բար շարքից դուրս գալուն, 2. ջերմակրի հոսակորուստների բացա­կայությունը կամ դրանք նվա­զագույն, հսկելի մակարդակի հասցնելը, քանի որ մղվող միջավայրը ճա­ռագայ­թա­ակ­տիվ է, այստեղից պահանջը` վերանորոգման պարզություն և հեռա­կա­ռա­վար­ման հնարա­վորություն, 3. շահագործման ընթացքում այն տարրերի արագ ապա­մոն­տաժման հնարա­վո­րությունը, որոնցում հնարավոր է վնասվածքների առաջ գալը, 4. վերա­նո­րոգման ժամա­նակ ճառագայթաակտիվության փոքրացման նպատակով արագ լվաց­ման և ակտիվա­զերծ­ման հնարավորությունը, այսինքն՝ նեղ ճաքերի և փակուղային խոռոչ­ների բացա­կա­յություն, 5. պոմպի հաղորդակի անակնկալ հոսանքազրկման դեպքում թա­փա­շարժի մեծ ժամանակը, որը հեշտացնում է ռեակտորի ակտիվ գոտու հովացումը:

Նկ. 2.21-ում պատկերված է նաև գլխավոր շրջանառու պոմ­պերի (ГЦН) հանգույցի տեխնոլոգիական սխեման, որում երևում են 4-րդ գլխավոր շրջանառության պոմպերն (ГЦН), ավտոնոմ պոմպը, հիդրոցիկլոնը, միջանկյալ կոնտուրով հովաց­վող սարքավորումները՝ ջերմափոխանակիչների տեսքով, արմատուրները և հսկվող պա­րա­մետրերը:

Դիտարկենք գլխավոր շրջանառու պոմ­պերի (ГЦН) կառուցվածքը՝ միաժամանակ զուգահեռ անդրադառնալով տեխ­նո­լոգիական սխեմային և հսկվող պարամետրերին:

Ջրա-ջրային ռեակտորներով ԱԷԿ-ներում օգտագործվում են երկու տիպի գլխավոր շրջանառության պոմպեր (ГЦН) ՝ կենտրոնախույս` հերմետիկ (անխցուկային) և լիսեռի հիդրոմեխանիկական կիպացմամբ ու լիսեռի վրա տեղադրված թափանվով:

Հերմետիկ պոմպերը չունեն թափանիվ, և ներկայումս դրանք փոխարինվում են թա­փանիվ ունեցող, դուրս բերված էլեկտրաշարժիչով գլխավոր շրջանառության պոմպերով: ՀԱԷԿ-ում բոլոր պոմպերը փոխարինված են գլխավոր շրջանառության պոմպ-317 մակնիշի թափանիվ ունեցող պոմպերով և արդեն երկար տա­րի­ներ հաջողությամբ շահագործվում են: Նկ. 2.28-ում և 2.29-ում բերված են գլխավոր շրջանառության պոմպ -317-ի արտաքին տեսքը և սխեմատիկական կտրվածքը:

Պոմպերի կառուցվածքը շարժի­չով, գաբարիտային չափերը և օժանդակ սարքա­վո­րումների խողովակագծերը ցույց են տրված հավելված 1-ի նկ.հ1.14 և հ1.15-ում:

 

 

Գլխավոր շրջանառության պոմպ-317-ը լիսեռի հիդրոմեխանիկական կիպացմամբ բարձակային աշխատան­քա­յին անվով, դուրս բերված էլեկտրաշարժիչով և պոմպի բնականոն աշխատանքն ապա­հովող օժանդակ համակարգերով ուղղաձիգ, կենտրոնախույս միաստիճանային պոմպ է, որի բարձրությունը շարժիչով 9,3մ  է, քաշը՝  

Պոմպի որմնային կրող կոնստրուկցիան եռակցված հենաթաթային շրջանակն է, (տե՛ս հավելված 1-ի նկ.հ.1.14, հ.1.15), որը հենվում է երեք գնդային հենարանների վրա՝ 6, ինչը հնա­րավորություն է տալիս առաջին կոնտուրի խողովակագծերի ջերմաստիճանային ըն­դարձակման՝ պոմպի տեղափոխվելու շնորհիվ: Պոմպի հիմնական հանգույցները ներ­կա­յաց­ված են նկ. 2.28 և 2.29-ում:

Աշխատանքային անիվը կոշտ ամրացված է լիսեռին, որը պտտվում է առանց­քա­կալային հանգույցներում՝ 7,9,21: Պոմպի լիսեռը կցորդիչով միացվում է էլեկտրաշարժիչին: Ներքևի շառավղային առանցքակալը՝ 7 հովացվում է ինքնավար կոնտուրի ջրով: Գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН)   աշխատանքի ընթացքում ինքնավար կոնտուրի ջրի շրջանառությունն ապահովվում է օժանդակ անվով, իսկ գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) կանգնած ժամանակ՝ օժանդակ ինքնավար պոմպով (տե՛ս նկ. 2.21), որն աշխատում է էլեկտրաշարժիչով: Օժանդակ անիվը առաջին կոնտուրի ջուրը (ջերմակիրը) վերցնում մղում է ինքնավար կոնտուրի սառնարան (տե՛ս հավելված 1-ի նկ.հ.1.14, հ.1.15 ), որտեղ այն միջանկյալ կոնտուրի ջրով հովանում է մինչև 52,1-80⁰C, և տրվում է առանցքակալին: Ջուրը առանցքակալը հովացնում է, ողողում և կրկին մղվում է սառնարան: Նկ. 2.21-ում պատկերված է ինքնավար կոնտուրի հիշասխեման, պոմպը (կա­նաչ գույնը չի աշխատում), սառնարանը` ջերմափոխանակչի տեսքով և առանցքակալ մտնող ջրի ջերմաստիճանը՝ T=52,1⁰C, որը հսկվում է:

Երբ Գլխավոր շրջանառության պոմպն անջատվում է, միանում է ինքնավար պոմպը, և հովացման պրոցեսը կատարվում է վերջինիս միջոցով: Պոմպի էլեկտրական հզորությունը 2,5 ԿՎտ է, ծախսը՝ 6մ ³/ժ, զարգացրած էջքը՝ 1,85կգ/սմ ², ծծող մասի ճնշումը՝ 140կգ/սմ ², իսկ ջրի ջերմաստի­ճանը՝ 120⁰C :

Առանցքային և շառավղային ուժերը, որոնք ազդում են գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) լիսեռի վրա, իր վրա է կրում հենարանային առանցքակալը՝ 9, որն աշխատում է յուղի մեջ՝ սնվելով գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН)  յուղի համակարգից:

Նկ. 2.28-ում, 2.29- ում և հավելված 1-ի նկ.հ.1.14 և հ1.15 -ում կարմիր գույնով ցույց են տրված գլխավոր շրջանառության պոմպ մատակարարվող յուղի մուտքի և ելքի խողովակագծերը: Յուղի համակարգից յուղը, 2,3կգ/սմ ² ճնշման տակ, 150մմ տրամագծով խողովակագծով, որի վրա դրված է 2MP-6/4 փականը (տե՛ս նկ. 2.21), մղվում է գլխավոր շրջանառության պոմպ, դրոսելվում է մինչև մթնոլորտային ճնշումը, մտնում է առանցքակալի փակ խոռոչը, զուգահեռաբար մտնելով նաև շարժիչի վերևի մա­սում դրված դատարկման տակառիկի մեջ, վերադառնում է յուղային համակարգ: Այդտեղ յուղը հովանում է տեխնիկական ջրով և կրկին մղվում գլխավոր շրջանառության պոմպ: Տակառիկի կա­ռուց­վածքն այնպիսին է, որ թույլ է տալիս առանցքակալը սնել, երբ յուղի պոմպերը վթարային ան­ջատ­վում են: Նրա մեջ հավաքվում է 40լ  յուղի պաշար, որը 15 վրկ-ում ապահովում է յուղի մատուցումը առանցքակալներին:

Էլեկտրական շարժիչի վերին և ստորին առանցքակալները նույնպես աշխատում են յուղի մեջ, սնվում են յուղի խողովակագծերից և կապված են տակառիկի հետ: Յուղը շար­ժիչի առանցքակալներից ևս վերադառնում է յուղի համակարգ, որտեղ հովանում է և կրկին մղվում շարժիչի առանցքակալ:

Այսպիսով, յուղը կատարում է շրջանառություն, յուղում և հովացնում է ինչպես շար­ժիչի, այնպես էլ գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН)  երկու առանցքակալները: Առանցքակալ մտնող յուղի ջերմաս­տի­ճանը  ծախսը` 15մ ³/ժ, ճնշումը մուտքում անվանական ռեժիմում՝ 0,7 կգ/սմ ²: Նշված պարամետրերը հսկվում են օպերատորի կողմից:

Ներքևի շառավղային առանցքակալի՝ 7 վրա դասավորված են կիպացման հանգույցը՝ 8, որը նախատեսված է առաջին կոնտուրի ջերմատարի՝ լիսեռի անցուղիով ծորանցումը դեպի պոմպ կանխարգելելու համար:

Ճառագայթաակտիվ միջավայրի ծորանցումն ամբողջությամբ բացառելու համար կի­պացումներին տրվում է կիպացման հակաճնշումային ջուր, որի ճնշումն ավելի մեծ է, քան առաջին կոնտուրի ճնշումը: Կիպացման ջուրը տրվում է վթարային սնման համա­կարգից կիպացման պոմպի միջոցով (տե՛ս նկ. 2.21, 2.28):

Ջուրը համակարգից 57մմ տրամագծով խողովակով, որի վրա դրված է 2П-29/4 փա­կանը (նկ. 2.21), 1,83մ ³/ժ ծախսով մտնում է հիդրոցիկլոն, պտտվում է, կենտրոնախույս ուժերի շնորհիվ մաքրվում է նստվածքներից, դուրս է գալիս, մտնում կիպացման ջրի հո­վացուցիչ, որտեղ միջանկյալ կոնտուրի ջրով հովանում է մինչև 42,2⁰C և 151,1 կգ/սմ ² ճնշման տակ, 1,44մ ³/ժ  ծախսով մտնում է կիպացման հանգույց:

Հիդրոցիկլոնից նստվածքներով ջուրը՝ ծախսով, 18մմ տրամագծով խողո­վա­կագծով, որի վրա դրված են 2P-51/4, 2P-52/3 բաց փականները, գնում է դեպի հատուկ ջրամատակարարման համակարգ: Անհրաժեշտության դեպքում այդ ջուրը կարող է ու­ղարկ­վել նաև լրասնման համակարգ:

Կիպացման հանգույցում ջուրը ստեղծում է հակաճնշում, 42,2⁰C-ից տաքանում է մինչև 51,5⁰C, որոշ մասը  ծախսով մտնում է առաջին կոնտուր, իսկ մնացածը 1,44 - 0,22 =1,22 մ ³/ժ  ծախսով դուրս է գալիս և 32մմ տրամագիծ ունեցող խողովակով, որի վրա դրված է 2П-30/4 փականը, վերադառնում է լրասնման համակարգ (կազմակերպված հոս­քե­րի հեռացման կոլեկտորով) և կրկին կատարում է շրջանառություն: Կիպացման ջրի մուտքի և ելքի խողովակագծերը ցույց են տրված նկ. 2.21-ում: Միջանկյալ կոնտուրի ջրի ծախսը, որը հովացնում է կիպացման ջուրը և ինքնավար կոնտուրի ջուրը, կազմում է 51,99 մ ³/ժ, իսկ հովացնելուց հետո գնացող ջրի ջերմաստիճանը՝ 43,3⁰C :

Գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) հակադարձ պտտվելը բացառելու համար, երբ վերջինիս աշխատանքը բնա­կանոն կամ վթարային կարգով դադարեցվում է, նախատեսված է սևեռակայիչ սարքը՝ 7 (տե՛ս նկ. 2.28, 2.29): Հենց որ պոմպը կանգնում է, և ջերմակիրը առաջին կոնտուրի օղակի միջով սկսում է հակառակ ուղղությամբ պտտվել, սարքը արգելակում է պոմպի լիսեռի հակադարձ պտտվելը:

Լիսեռի վրա առանցքային ուղղությամբ դեպի վերև ազդող ուժը թուլացնելու համար նախատեսված է էլեկտրամագնիսական բեռնաթափման սարքը՝ 10 (տե՛ս նկ. 2.28, 2.29), որը լիսեռի վրա առաջացնում է դեպի ներքև ուղղված  հակակշիռ ուժ: Սարքը բաղկացած է էլեկտրական կոճերից և մի շարք այլ մասերից, սնվում է 220 Վ հաստատուն հոսանքով, հզորությունը՝ 1,7 ԿՎտ: Երբ առաջին կոնտուրում ճնշումը դառնում է հավա­սար և մեծ 80կգ/սմ²-ից, սարքը միացվում է օպերատորի կողմից: Այն հովանում է միջանկ­յալ կոնտուրից եկող շրջանառու ջրով:

Գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) էլեկտրաշարժիչի ներքևի մասում, լիսեռին հպված, տեղադրված է 2,5 տ քա­շով թա­փանիվը (նկ. 2.28), որը շարժիչի ռոտորի հետ միասին պտտվում է: Շարժիչի ան­ջատ­­վե­լուց հետո այն երկար ժամանակ ապահովում է պոմպի իներցիայով պտտվելը: Այս­պես, 6 գլխավոր շրջանառության պոմպերը, միաժամանակ կանգնելուց հետո, իներցիայով դեռևս պտտվում են, և 30 վ հետո նրանց պտուտաթվերը 1500պտ/ր-ից իջնում են մինչև 600պտ/ր, իսկ յուրա­քանչ­յուրի ծախսը լինում է 2800մ ³/ժ:

Ըստ գործարանային տվյալների՝ էլեկտրաշարժիչի հզորությունը 1600 ԿՎտ է, պտտման արագությունը բնականոն ռեժիմում՝ 1500պտ/ր, ծախսը՝ 7100մ ³/ժ, զար­գացրած էջքը՝  

Շարժիչի ստատորը նույնպես հովանում է միջանկյալ կոնտուրի ջրով, որը հո­վաց­նում է ստատորի փաթույթները հովացնող օդը:

ՀԱԷԿ-ի գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН) իրական բնութագրերը՝ ջերմակրի սառը և տաք վիճակներում աշխա­տելու պայմաններում, ներկայացված են նկ. 2.30 և 2.31-ում:

 

Նկարներից երևում է, որ անվանական ռեժիմում, երբ գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН)

 զարգացրած էջքը  ծախսը կազմում է 7500 մ ³/ժ, հզորությունը՝ N=1150ԿՎտ, իսկ օ.գ.գ.-ն՝ 70%:

Գլխավոր շրջանառության պոմպի(ГЦН) հիմնական պաշտպանական բլակավորումները հետևյալն են.

1.             Գլխավոր շրջանառության պոմպն անջատվում է, երբ.

ü  Գլխավոր շրջանառության պոմպի միջանկյալ կոնտուրի ջրի ծախսը նվազում է մինչև 15 մ ³/ժ, 60 վ պա­հա­ժամով .

ü  առանցքակալներ մտնող յուղի ճնշումն ընկնում է մինչև 0,45 կգ/սմ ², 15վ պահա­ժա­մով.

ü  ԳՇԿ-ի և շոգեգեներատորի ճնշումների տարբերությունը՝   մեծանում է 5 կգ/սմ ², և շոգեգեներատորում ճնշումն իջնում է մինչև 35 կգ/սմ ², 2վ պահաժամով շոգեգեներատորի և ԳՇԿ-ի միջև շոգե­խո­ղո­վակագծի պատռում).

ü ԳՇԿ-ի առաջին կամ երկրորդ կիսակոլեկտորներում ճնշումն ընկնում է մինչև 30 կգ/սմ ² , այդ կոլեկտորին համապատասխան բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպերն անջատվում են.

ü ցանկացած շոգեգեներատորում  մակարդակը՝ H անվանականից բարձրանում է 200մմ-ով:

2.             Գլխավոր շրջանառության պոմպ միացնելիս ինքնավար պոմպն ավտոմատ անջատվում է, անջատելիս ավտոմատ միանում է:

3.             Գլխավոր շրջանառության պոմպի միացման վրա դրվում է արգելք, եթե՝

ü յուղի հովացուցիչից հետո յուղի ջերմաստիճանը փոքր է 30⁰C-ից,

ü առանցքակալներ մտնող յուղի ճնշումը փոքր է 0,45 կգ/սմ ²-ից:

4.             Գլխավոր շրջանառության պոմպի  անջատվելիս էլեկտրամագնիսն ավտոմատ անջատվում է:

>>

 

2.5.   ԱՐՄԱՏՈՒՐ ԵՎ ԳԼԽԱՎՈՐ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅԱՆ ԽՈՂՈՎԱԿԱԳԾԵՐ

ԱԷԿ-ի առաջին կոնտուրի արմատուրը պետք է բավարարի հետևյալ հիմնական պա­հանջները.

1.             կոնտուրը, ցանկացած ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում, լինի հերմետիկ ինչ­պես իր անջատված մասի, այնպես էլ արտաքին միջավայրի նկատմամբ,

2.             ունենա բավարար արագագործություն, վթարային իրավիճակներում ավտոմատ և հեռակառավարման հնարավորություն,

3.             լինի հնարավորինս նվազագույն չափերով և զանգվածով,

4.             նրա շարժուն տարրերի տեղափոխումը կատարվի նվազագույն ճիգերով:

Ըստ աշխատանքի գործառական առանձնահատկության՝ արմատուրները երեք տի­պի են` փակող, կարգավորող և պաշտպանական:

Փակող արմատուր. դրանք են սողնակները, փականները, որոնք իրենց փակող օր­գա­նի դիրքի փո­փոխ­ման ճանապարհով ապահովում են ջերմակրի հոսքի լրիվ բացթո­ղու­մը կամ լրիվ դադարեցումը:

Կարգավորող արմատուր. ծառայում են հիդրավլիկական համակարգերում կամ ա­նոթ­­նե­րում աշխատանքային միջավայրի տրված պարամետրերի և դրանց ծախսի փոփոխ­մա­նը կամ պահպանմանը: Դրանք են կարգավորիչ դրոսելային կափույրները և փական­ները, մակարդակի, շոգեհովացուցչի կարգավորիչները, ռեդուկցիոն և ռե­դուկ­ցիոն-հովաց­ման տեղակայանքների դրոսելային սարքավորումները: Փակիչ և կարգա­վո­րիչ արմա­տու­րը կարող է ունենալ ձեռքի, էլեկտրամեխանիկական և հիդրավլիկական շար­ժաբերներ:

Պաշտպանական արմատուր. ապահովում են հիդրավլիկական համակարգերի և ա­նոթ­­ների պաշտպանությունը՝ դրանցում ճնշման կամ մակարդակի գերազանցումից, ինչ­պես նաև վթարային իրավիճակներում պաշտպանում են սարքավորումները աշխա­տան­քա­յին մարմնի հակադարձ հոսքից: Դրանք են` ապահովող կափույրները, իմ­պուլսային ա­պա­հովող սարքավորումները, մակարդակի կարգավորիչները և հետադարձ կա­փույրները:

ՋՋԷՌ տիպի տեղակայանքների շրջանառության կոնտուրներում՝ սնող ջրի տրակ­տում, որպես փակող օրգաններ ծառայում են սողնակները: Սողնակների պայմանական անցքն ունի 100 մինչև 500 մմ տրամագիծ: Սողնակները կարող են գործարկվել ներդրված կամ հեռավար հաղորդակով:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորային տեղակայանքի առաջին կոնտուրի 500 մմ պայմանական տրամագծով անցք ունեցող գլխավոր փակող սողնակի (ГЗЗ) կառուցվածքը ներկայացված է նկ. 2.32-ում:

Սողնակը, առանց կոնտուրը բացելու և սառեցնելու, ամրացվում է խողովակագծին` առաջին կոնտուրի օղակներն անջատելու և փոքր վերանորոգում կատարելու համար: Սողնակի բարձրությունը  է, լայնությունը՝   Շրջանառության համար տաք և սա­ռը խողովակագծերի վրա այդ սողնակները տեղադրվում են` իլը՝ 9 վերև դասավորված: Սող­նակները տեղադրվում են սպասարկման և վերանորգման համար հարմար տեղերում և պետք է աշխատեն լրիվ բաց կամ լրիվ փակ վիճակում: Սողնակով միջավայրի դրոսե­լումը չի թույլատրվում: Փակ վիճակում սողնակը հաշվարկված է փականի՝ 14 ՄՊա ճնշման անկման համար՝ երկարատև ժամանակամիջոցում, կամ՝ 19,5 ՄՊա, կարճ ժամա­նակամիջոցում (մինչև 60 ր):

Սողնակով կառավարումն իրականացվում է փակման 78 վ ժամանակամիջոց ունե­ցող էլեկտրահաղորդակով՝ կառավարման վահանակից կամ ձեռքով: Փականի փակ լի­նե­լու դեպքում, կոնտուրում աշխատանքային պարամետրերի պայմաններում, փականի վրա նվազագույն և առավելագույն ճնշման անկման առկայությամբ, փականով հոսքը 60 սմ ³/ր-ից ավելի չէ:

Փականի բացումը և փակումը պետք է իրականացնել փականի վրա մինչև 1,0 ՄՊա (10կգ/սմ ²) ճնշման անկման դեպքում: Բացառիկ դեպքերում թույլատրվում է սողնակի գոր­ծար­կումը 13,0 ՄՊա (130կգ/սմ ²) անկման դեպքում. այդպիսի գործարկումից հետո ան­հրա­ժեշտ է իրականացնել փականի ստուգում և, անհրաժեշտության դեպքում, կատարել կիպացնող մակերևույթների վերականգնում:

Սողնակը կազմված է իրանից՝1, սեպային փականի հանգույցից՝ 3, իլից՝ 4, օղա­կա­պով կափարիչից՝ 2, էլեկտրահաղորդակից՝ 24 և ափսեներից՝ 5, 8 (նկ. 2.32):

Սողնակում ջրի հոսքը դադարեցվում է երկու ափսեներով, որոնք սեղմվում են իրա­նի թամբին: Ափսեի և թամբի մակերևույթները կիպահղկված են: Ափսեները միմյանց միաց­ված են պահունակով, որը փականի՝ իլով տեղափոխման դեպքում սահում է սող­նա­կի իրանի ուղղորդող կողերով: Տարահրման ճիգերը իլից երկու սնկիկների միջոցով հա­ղորդվում են ափսեներին: Իլին հաղորդվում է պտտական շարժում էլեկտրաշարժիչով, որն ունի հեռահար կառավարում: Իլի շարժվող հանգույցը գտնվում է օղակապի վերին մա­սում: Իլը պտտվում է բրոնզե ականոցում: Շփման հանգույցը քսայուղվում է թանձր քսու­քով՝ յուղիչի միջոցով: Պտտվող իլը տեղափոխվում է` կախված պտտման ուղղությունից՝ վերև կամ ներքև, քանի որ օղակապի գլխույկի ներքևի մասում այն անցնում է սեղանաձև պարուրակով ականոցով:

Իրանը կափարիչին կիպացվում է բազմակի օգտագործման մետաղական երկու տակ­դիրներով: Տակդիրների միջև միջավայրի հոսքի դեպքում, որի մասին կարելի է իմա­նալ ըստ դրանց միջև եղած տարածքում ճնշման բարձրացման, հնարավոր է անջա­տա­տե­ղի կիպացումը՝ միացման կոնտուրի եռալցումով: Իլը կիպացվում է կափարիչում մամլված ասբեստագրաֆիտային АГ-50 օղակներով խցուկի միջոցով:

Սողնակն ապահովում է անընդհատ հուսալի աշխատանք ոչ պակաս, քան 20 հազ. ժ, երբ ցիկլերի թիվը 36-ից ավելի չէ, յուրաքանչյուր 20 հազ.ժ-ից հետո անհրաժեշտ է պրո­ֆի­լակ­տիկ վերանորոգում: Սողնակի ծառայության ժամկետը, մինչև կապիտալ վերա­նորոգումը, 5 տարի է: Սողնակը հնարավորություն է տալիս հանվող մասերի փոխարի­նու­մը և կազ­մա­տումն իրականացնել՝ առանց դրանք խողովակագծից կտրելու:

Գլխավոր շրջանառության խողովակագծեր: Ջերմակիրը մատուցվում է ակտիվ գոտի և հեռացվում է մեծ տրամագծով խողովակագծերով, որոնք կոչվում են գլխավոր շրջանա­ռու­­թյան խողովակագծեր: Դրանց ներքին տրամագիծը որոշվում է ջրի անհրաժեշտ ծախ­սով, իսկ պատի հաստությունը և համապատասխանաբար արտաքին տրամագիծը` ամ­րության անհրաժեշտ պաշարով:

Գլխավոր շրջանառության կոնտուրի խողովակագծերը, որոնց արտաքին տրա­մա­գիծը 560մմ է, պատի հաստությունը՝ 34մմ, և միմյանց են միացնում առաջին կոնտուրի հիմնական սար­քավորումները, ռեակտորը, շոգեգեներատորները, գլխավոր շրջանառության պոմպերը, պատրաստ­վում են աուս­տե­նիտային դասի 0X18H10T մակնիշի չժանգոտվող պողպատներից՝ կոռո­զիոն բարձր ամ­րա­կայունությամբ: Դրա հետևանքով զգալիորեն թանկանում են սարքա­վորումները, սակայն ա­պա­հովվում է ջերմակրի կոռոզիայի հետևանքով արգասիքների ցածր կոնցենտրացիայի պահ­պանումը, և կանխարգելվում է ակտիվ գոտում, մասնա­վո­րա­պես՝ Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) մակերևույթին, վտանգավոր նստվածքների առաջացումը:

Առաջին կոնտուրում խողովակագծի առանձին տեղամասերի միմյանց, արմատուրի և առանձին ագրեգատների հետ միացումներն իրականացվում են արգոնաաղեղային զո­դու­մով:

Հոսաթողումներ առաջանալու հավանականությունը փոքրացնելու նպատակով ա­ռա­ջին կոնտուրի չանջատվող մասում, ռեակտորից մինչև գլխավոր սողնակ տեղամասում, նվա­­զա­գույնի են հասցված գլխավոր խողովակագծին ավելի փոքր տրամագծով խողո­վակ­ների միա­ցումները: Հատուկ ուշադրություն է դարձվում նաև գլխավոր շրջանառության խողովակագծի մայրուղու պարզությանը և հնարավոր նվազագույն երկարությանը:

Խողովակագծի ուրվագիծը և հենարանների դասավորումն իրականացվում է այն­պես, որ ապահովված լինեն ջերմաստիճանային ընդարձակումների ինքնափոխ­հա­տու­ցու­մը և ռեակ­տո­րի աշխատանքի դեպքում՝ տատանումների փոքրացումը: Խողովակագծի ազատ տեղա­փո­խությունն ապահովվում է հատուկ յուղային փոխհատուցիչներով, որոնք ա­պա­հովում են ջերմաստիճանային ընդարձակումների փոխհատուցումը և տատա­նում­ների փոքրացումը աշխատանքի ընթացքում:

Հովացման ռեժիմում և վթարային իրավիճակներում առաջին կոնտուրի խողովա­կագծե­րով իրականացվում է ջերմակրի բնական շրջանառությունը, որը պահանջում է ուղ­ղա­ձիգ իջուցիկ տեղամասերի և հորիզոնական թեքությունների բա­ցա­կա­յու­թյուն:

>>

 

 

2.6.   ՌԵԱԿՏՈՐԱՅԻՆ ՏԵՂԱԿԱՅԱՆՔԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԻ ՀԱՐՄԱՐԱԴԱՍԱՎՈՐՈՒՄԸ

Առաջին կոնտուրի հիմնական տեխնոլոգիական սարքավորումները և օժանդակ հա­մա­կարգերը լցված են բարձր ճառագայթաակտիվ ջերմակրով, որը պահանջում է այդ սար­քա­վորումների տեղադրման կոմպակտություն և խողովակագծերի կարճացում: Առաջին կոնտուրի սահմաններից դուրս ջերմակրի ելքով հնարավոր վթարների դեպքում ճառա­գայ­թաակտիվության տեղայնացումն ապահովող անվտանգության համակարգում խիստ կարևոր խնդիր է սարքավորումների տեղավորումը զետեղարանում:

Նկ. 2.33-ում պատկերված է ռեակտորային տեղակայանքի շինության (շենքի) երկայ­նա­կան կտրվածքը և հիմնական սարքավորումների հարմարադասավորման սխեման, իսկ նկ. 2.34-ում՝ այդ նույն շենքի ընդլայնական կտրվածքը՝ 6մ բարձրության նիշի մակար­դակով:

 

Նկ.2.35- ում ցույց է տրված ՀԱԷԿ-ի ռեակտորային տեղակայանքի կենտրոնական սրահի ընդհանուր տեսքը: Մեկ ռեակտորի թասակը հանված է, հեռվում երևում է երկրորդ ռեակտորի թասակը: Մարդիկ կանգնած են 11,8մ  նիշի մակարդակում:

Նկարներում երևում է հիմնական սարքավորումների տեղաբաշխումը զետեղարան­նե­րում, իրար նկատմամբ հարմարադասավորությունն ըստ բարձրության, առաջին կոն­տու­րի խողովակագծերի միացումները հիմնական սարքավորումներին (ռեակտոր, շոգեգեներատոր, գլխավոր շրջանառության պոմպ գլխավոր փակող սողնակներ, ճնշման փոխհատուցիչ):

Ռեակտորային տեղակայանքի շենքի երկարությունը 42 մ է, բարձրությունը` մինչև կենտ­­րոնական սրահը՝ 10,5մ: Ռեակտորը տեղավորված է հորանում, որի խորությունը, զրո­յական նիշից հաշված, -7,7 մ  է, լայնությունը՝  

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով ԱԷԿ-ներում առաջին կոնտուրի հիմնական տեխնո­լո­գիա­­կան սարքավորումների դասավորության համար կիրառվում է հերմետիկ զետեղա­րան­ների հա­մակարգը: Ռեակտորը հավաք վիճակում տեղավորվում է հորանում, որը վերևից ներքև, ըստ նիշերի, բաժանվում է երեք ինքնուրույն զետեղարանների:

Նկ. 2.36-ում ցույց է տրված՝ ինչպես են Չեխիայի Տեվելին ԱԷԿ- ում ռեակտորի իրանը իջեցնում հորանը, մարդիկ ներքևում կանգնած են 3,6 մ նիշի մակարդակում՝ վերաբեռն­ման ավազանի հատակին:

Առաջին վերին զետեղարանը (ենթաթասակային տարածությունը) վերևից սահմա­նա­­փակված է թասակով, որը տեղադրվում և ամրացվում է ռեակտորի պատվանդան կոչվող 11,8մ  նիշում (նկ.2.33, 2.35): Ենթաթասակային տարածությունը ներքևից սահմա­նա­փակ­ված է ռեակտորի հեծան կոչվող նիշով՝ 3,8 մ, որտեղ մեմբրաններով փակված անց­քերն են: Ենթա­թասակային տարածությունում տեղակայված սարքավորումների կիպու­թյան խախտ­ման դեպքում վթարային իրավիճակներում ճառագայթաակտիվ շոգեօդային խառ­նուր­դի արտանետում կենտրոնական սրահ տեղի չի ունենում. այն արտանետվում է շոգեգեներատոր և գլխավոր շրջանառության պոմպ  (ГЦН)հերմետիկ սրահի (բոքսի) զետեղարան:

Ռեակտորի հեծանի տակ ռեակտորին կից II տարածությունն է, որը կոչվում է նաև բեռնման ավազան: Վերաբեռնման ժամանակ այդ տարածքը մինչև կենտրոնական սրահի հատակը (10,55 մ  նիշից ներքև) լցվում է ջրով: Ջրի մակարդակը հավասարեցվում է պահ­պան­ման ավազանի մակարդակին, և վերաբեռնման մեքենայով, ջրի միջով, աշխատած վառելիքը ռեակտորից տեղափոխվում է պահպանման ավազան, իսկ թարմ վառելիքը տեղադրվում է ակտիվ գոտում: Նկ. 2.36-ում ցույց է տրված այդ տարածքը. ներքևում մար­դիկ կանգնած են վերաբեռնման ավազանի հատակին` 3,6 մ  նիշի մակարդակում:

Ռեակտորի վերաբեռնում իրականացնելու համար թասակը և վերին բլոկը կափարի­չով հանվում են: Վերին բլոկի հանելուց առաջ հատուկ հարմարանքներով կատարվում է ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կա­սետների հաղորդակի ձողաքանոնների անջատում միջանկյալ ձողերից: Ակտիվ գո­տում ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) վերադասավորման և փոխարինման ժամանակ հանվում է նաև պաշտ­պանական խողովակների բլոկը (БЗТ): Նախքան պաշտ­պանական խողովակների բլոկի (БЗТ) հանելը՝ վերաբեռնման մեքենա­յով կատարվում է միջանկյալ ձողերի անջատում ԱԿՓ (АРК)  կասետների ջերմանջատիչ հավաքածուներից (ТВС), իսկ միջ­անկ­յալ ձողերը տե­ղափոխվում են պաշտպանական խողովակներ և դուրս են հանվում դրանց հետ:

 Նկ. 2.37-ում ցույց է տրված՝ ինչպես են թարմ վառելիքը բեռնավորում ռեակտորի (ՋՋԷՌ-1000) ակտիվ գոտում. ռեակտորը նոր է գործարկվում:

Ռեակտորին կից III տարածությունը, 3,9մ  նիշից ներքև մինչև -7,7մ , շոգեգեներատորը  և գլխավոր շրջանառության պոմպը (ГЦН) բոքսի զե­տեղարանին միացված է անցքերով, որոնց միջով անցնում են շրջանառության գլխավոր կոնտուրի խողովակները (տե՛ս նկ. 2.33):

Բոքսը հերմետիկ փակ տարածք է, որտեղ դասավորված են հիմնական սարքա­վորում­ները՝ գլխավոր շրջանառության պոմպն, շոգեգեներատորն, գլխավոր փակող սողնակներն, ճնշման փոխհատուցիչն և առաջին կոնտուրի խողովակագծերը: Բոքսի հատա­կագիծը ներկայացնում է   կողմերով քառակուսի: Բոքսի հատակը -1,5մ նիշի մակարդակում է, իսկ առաստաղը հանդիսանում է կենտրոնական սրահի հատակը (10,5մ նիշը):

Բոքսի օդային ծավալը կազմում է որտեղ բլոկի բնականոն աշխատանքի ժա­մա­նակ օդահեռուցիչների միջոցով ստեղծվում է -15 մմ.ջ.ս. նոսրացում կամ 0,99 կգ/սմ² բա­ցար­ձակ ճնշում: Ակտիվությունը 2X10^-8կ/լ է, ջերմաստիճանը՝ իսկ ռա­դիա­ցիոն ճա­ռագայթումը ռեակտորի աշխատանքի ժամանակ՝  Բնա­կա­նա­բար, ռեակտորի բնականոն աշխատանքի ժամանակ բոքս մտնել չի թույլատրվում: Այդ սրահը համարվում է չայցելվող, չսպասարկվող:

Բոքսի զետեղարանի անկյուններից մեկում տեղադրված է ճնշման փոխհատուցիչը (նկ. 2.34), որը նախատեսված է առաջին կոնտուրի ջերմակրի ջերմաստիճանային ընդար­ձա­­կում­ների փոխհատուցման և ճնշման կայունացման համար: Ճնշման փոխհատուցչի կողքին տեղադրված է բարբոտաժային բաքը, որտեղ ճնշման փոխհատուցչից շպրտվում է ջերմա­կի­րը՝ առաջին կոնտուրում ճնշման զգալի բարձրացման դեպքում: Բարբո­տա­ժա­յին բաքի նշված զետեղարանում տեղադրված են նաև ճնշման փոխհատուցչի ապահովիչ փականները(ПК):

Բարբոտաժային բաքի և ճնշման փոխհատուցչի զետեղարանները,շոգեգեներատորների   և գլխավոր շրջանառության պոմպի (ГЦН)  բոքսը միացված են միմյանց օդային որմնանցքներով և ներկայացնում են մեկ ամբողջություն: Բոք­սի սահմաններում բոլոր շոգեգեներատորներներն ունեն շոգու հեռացման խողովակագծի տարբեր եր­կարու­թյուն­ներ: Առավելագույն երկարություն ունեն N3, 4  շոգեգեներատորների խողովակագծերը, իսկ նվազա­գույնը՝ N1, 6 շոգեգեներատորների խողովակագծերը:

Բոքսի առաստաղին տեղադրված են ապահովիչ փականներ(ПК), որոնք նախա­տես­ված են բոքսից, առաջին կոնտուրի հերմետիկության խախտման դեպքում, փոքր ակտի­վու­թյամբ շոգեօդային խառնուրդը շրջակա միջավայր արտանետելու համար:

Գլխավոր շրջանառության պոմպի հանվող մասերը (էլեկտրաշարժիչ, օժանդակ սարքեր), ինչպես նաև գլխավոր փակող սողնակները (ГЗЗ) սպա­­սարկ­վող մասը (էլեկտրաշարժիչ, ռեդուկտոր) տեղադրված են գլխավոր շրջանառության պոմպի և գլխավոր փակող սողնակների  ( հա­ղոր­դակ­ների սպասարկման հատուկ զետեղարանում (տե՛ս նկ. 2.33): Զետեղարանի հա­տակը գտնվում է 2,7մ բարձրության վրա, իսկ առաստաղի դերը կատարում է կենտրո­նական սրահի հատակը (10,5մ նիշը): Այդ զետեղարանից դեպի  շոգեգեներատորի և գլխավոր շրջանառության պոմպի բոքս եղած օղակային որմնանցքերը, որոնց միջով անցնում են գլխավոր շրջանառության պոմպի և գլխավոր փակող սողնակի(ГЗЗ)  կառուցվածքային տարրերը, հատուկ էլաստիկ նյութերով հերմետիկացված են:

-8,2մ  նիշում գտնվում է զետեղարանը, որը կոչվում է «բորային հանգույց», որտեղ դա­սավորված են թվով 6 վթարային լրասնման պոմպերը (АПН),   , 3 ցայտաջրմուղային պոմպերը, 2-ա­կան վթարային և սեյսմիկ կոնդենսատային պոմպերը, բորաթթվի լուծույթի վթարային պա­շարի տարողությունը (բաքը՝ Б-8/2) և այլն: Բաքի տարողության լրիվ ծավալը կազմում է 1054մ ³, որում պահվում է 800 մ ³ բորաթթվի լուծույթը: Բոքսի հատակը կապված է բաքի հետ, և վթարի դեպքում ջերմակիրը կարող է անցնել զատիչի միջով և լցվել տարողության մեջ:

Զետեղարանը պարբերաբար սպասարկվում է, և օպերատորը հերթափոխի ընթաց­քում առնվազն մեկ անգամ մտնում է զետեղարան՝ սարքավորումների աշխատու­նա­կու­թյունը և վիճակը ուսումնասիրելու և գնահատելու, անհրաժեշտության դեպքում՝ ի հայտ եկած թերու­թյուն­ները վերացնելու համար:

Հայաստանում նախատեսված է կառուցել ԱԷԿ՝ ՋՋԷՌ-1000 էներգաբլոկներով, որոնց ա­ռաջին կոնտուրի սարքավորումների հարմարադասավորումը շատ նման է ՋՋԷՌ-440 էներ­գաբլոկին:

Նկ. 2.38-ում որպես օրինակ պատկերված է ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորային տեղա­կայան­քի հիմնական սարքավորումների հարմարադասավորման սխեման՝ տարածական տես­քով:

Ի տարբերություն ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով էներգաբլոկի՝ ՋՋԷՌ-1000 ռեակտո­րա­յին տեղակայանքի օղակները, շոգեգեներատորները, գլխավոր շրջանառության պոմպերը (ГЦН) չորսն են, և լրացուցիչ տեղա­դրված են թվով 4 վթարային հովացման տարողություններ (բաքեր)՝ ակտիվ գոտին հո­վացնելու հա­մար: Դրանք աշխատում են, երբ ճնշումն առաջին կոնտուրում կտրուկ իջնում է մինչև 60կգ/սմ ², այսինքն՝ տեղի է ունենում առաջին կոնտուրի ապահեր­մե­տի­կացում (պատռ­վածք), և բա­քե­րից բորաթթվի լուծույթ է մատակարարվում ռեակտոր: Այս տեղա­կայանք­ներում գլխավոր փակող սողնակները (ГЗЗ)  բացա­կա­յում են:

>>

 

 

 

ԳԼՈՒԽ 3. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ԵՐԿՐՈՐԴ ԿՈՆՏՈՒՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ

ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ ԱՇԽԱՏԱՆՔԱՅԻՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

Երկրորդ կոնտուրի տեխնոլոգիական սխեման ներկայացնում է էլեկտրական հզո­րու­­թյան՝ թերմոդինամիկական ցիկլի հիմքով արտադրման տեխնոլոգիական բոլոր պրո­ցես­­ների հաջորդականությունը:

ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի II կոնտուրը ներառում է  տիպի երկու տուր­­բո­ա­գրեգատներ, որոնցից յուրաքանչյուրի անվանական հզորությունը 220ՄՎտ է: Թարմ, չոր հագեցած շոգու ճնշումը տուրբինից առաջ է, ջերմաստիճանը՝ , ծախսը՝ 1438 տ/ժ: Նկ.3.1-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի II կոնտուրի տեխնոլոգիական սխե­­ման: Ռեակտորն աշխատում է 92% ջերմային հզորությամբ:

 

Առաջին և երկրորդ կոնտուրների տեխնոլոգիական կապն իրականացվում է շոգե­գե­նե­­րա­տորի՝ 14 միջոցով, որտեղ ջերմակիրը ջերմությունը հաղորդում է աշխատող մարմ­­նին: Շոգեգեներատորները միմյանց կապված են շոգու գլխավոր կոլեկտորով (ՇԳԿ), որ­տեղ ճնշումը 45±1 կգ/սմ ² է: Վերջինս բաղկացած է երկու մասից, որոնք կարող են ան­ջատվել փա­կաններով կամ արագագործ պաշտպանիչ-անջատիչ կափույրներով (БЗОК)՝ 12:

Թարմ գոլորշին ՇԳԿ-ից և շոգեգեներատորներից  ուղղվում է տուրբիններ և անցնելով տուրբինի կանգառային-կարգավորող փականներով՝ մտնում է տուրբինի բարձր ճնշման գլան (ЦВД): Բարձր ճնշման գլանում աշխատելուց հետո անցնում է ԶՇԳ՝ 2, որտեղ նրանից զատվում է ջրային մասը, ապա գերտաքացվում է մակերևութային միջանկյալ գերտաքացուցիչներում և    ճնշման պայմանում մտնում տուրբինի ցածր ճնշման գլան (ЦНД): Ընդարձակվելուց հետո անց­նում է կոնդենսատոր՝ 3, որտեղ և կոնդենսանում է: Հիմնական կոնդենսատը կոնդեն­սա­տորից կոնդենսատորային պոմպով (КЭН) ՝ 8, ՑՃՏ-ների միջով՝ 4, մղվում է գազազրկիչ՝ 5, որտեղ տեղի է ունե­նում ջրի գա­զազրկումը: Գազազրկիչից սնող էլեկտրապոմպերով(ПЭН)՝ 7 տրվող սնող ջուրը, անցնելով ԲՃՏ-ների՝ 6 միջով, տրվում է շոգեգեներատորներ  ՝ 14:

Վթարային իրադրություններում, որոնք ուղեկցվում են սնող էլեկտրապոմպերի (ПЭН)՝ կանգառմամբ, միաց­­վում են վթարային սնող էլեկտրապոմպերը (АЭПН)՝ 9:

Կոնդենսատի մակարդակի կարգավորիչը՝ 16 կարգավորում է նրա մակարդակը կոնդեն­սա­տորում, իսկ ՇՄԿ-ն՝ 13,  շոգեգեներատորներում : Երկրորդ կոնտուրի հիմնական պարամետրերը հսկվում են բլոկի ղեկավարման վահանակից (БЩУ) (տե՛ս հավելված 2-ի նկ.հ.2.1):

Հսկվում են հետևյալ պարամետրերը (տե՛ս.նկ.3.1).շոգու ճնշումը գլխավոր կոլեկտորում` տուրբոգեներատորների և դրանց գումարային հզորությունը՝ N=361ՄՎտ (N_тгз=174ՄՎտ, N_тг4=187ՄՎտ), պտու­տա­թվերը՝ n=3000 պտ/ր, հաճախականությունը՝ F=50Հց, ռեակտորի ակտիվ գոտում ջեր­մաս­տիճանային ան­կումը՝  շոգեգեներատորներում ճնշումները՝  կաթսա­յա­կան ջրի մակարդակի շեղումը անվանականից՝ մմ, շոգեգեներատոր  մտնող սնող ջրի ծախսը՝ մ³/ժ,  շոգեգեներատորներից դուրս եկող գոլորշու ծախսը՝ 3տ/ժ, տուրբինի կար­գավորող աստի­ճա­նից հետո շոգու ճնշումը՝ P=22,0կգ/սմ ², ԲՃԳ-ից հետո շոգու ճնշումը՝ P=2կգ/սմ ², ՑՃԳ մտնող շոգու ջերմաստիճանները՝ T=229⁰C -232⁰C, զատիչ-շոգեգեր­տա­քա­ցուցիչում զտիչի կոնդեն­սա­տի մակարդակը՝ H=160 մմ, առաջին և երկրորդ աստիճանի շոգեգերտա­քացուցիչ­ների կոն­դեն­սատի մակարդակները՝     կոնդենսատորներում վա­կուումը՝ W=602մմսն.ս., կոնդեն­սա­տի մա­կար­դակը՝ H=1224մմ, շրջանառու ջրի ջերմաստի­ճանը՝ C, կոնդեն­սա­տա­յին պոմ­պերի ճնշումը մղման էջ­քային կոլեկտորում՝ P=15,7 կգ/սմ², ՑՃՏ-երում ցա­մա­քուրդների մակարդակները՝ H=598;451;569;541մմ, դրանցից դուրս եկող կոնդենսատի ծախսը՝ Q=1138մ ³/ժ, ջերմաս­տի­ճանը՝ T=130.7⁰C, գազազրկիչում ճնշումը՝ P=4,5կգ/սմ ², մա­կար­դակը՝ H=2364մմ, ԲՃՏ-ում ցա­մաքուրդների մակարդակները՝ H=1321;1319;1320մմ, դրան­ցից դուրս եկող սնող ջրի ճնշումը՝ P=67 կգ/սմ ², ջերմաստիճանը՝ T=213.9 ⁰C, ծախսը՝ Q=1193մ ³/ժ, վթարային լրա­սնման էլեկտրապոմպերի ծախսը (յուրա­քանչ­յուրինը, եթե միացված են)՝ 65 մ ³/ժ, ճնշումը՝ P=60 կգ/սմ ²:

Նշենք, որ նկ. 3.1-ում բերված պարամետրերի արժեքները տարբերվում են անվա­նա­կան ռեժիմի պարամետրերից, քանի որ նկարում պարամետրերը համապատասխանում են 92% հզորությանը:

>>

 

 

3.1.   ՏՈՒՐԲԻՆԱՅԻՆ ՏԵՂԱԿԱՅԱՆՔԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԱՅԻՆ ՍԽԵՄԱՆ ԵՎ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

Նկ. 3.2-ում պատկերված է K-220-44/3000 տուրբոտեղակայանքի ջերմային սկզբուն­քա­յին սխեման՝ շոգեխողովակագծերի, սնող ջրի խողովակների, ինչպես նաև սար­քա­վո­րում­ների տեխնոլոգիական փոխկապակցության և համապատասխան միացումների ման­րա­մասն ներ­կա­յացմամբ:

Տուրբոտեղակայանքի գործարանային հաշ­վարկային ջերմային սխեման անվանա­կան ռեժիմում ներկայացված է հավելված 2-ի նկ.հ.2.2-ում:

 

Տուրբինը բաղկացած է մեկ ԲՃԳ-ից և երկու երկհոսք ՑՃԳ-ներից: ԲՃԳ-ն բաղկացած է վեց աստիճաններից`

·               մեկ կարգավորող,

·               հինգ ճնշման:

ՑՃԳ-ն երկհոսք է, և յուրաքանչյուր հոսք ունի հինգ աստիճան:

Տուրբինի բոլոր երեք ռոտորները և գեներատորի ռոտորը միմյանց միացված են կոշտ կցորդիչով: Տուրբինի թիակային համակարգը հաշվարկված և կարգաբերված է ցանցի 50Հց (3000 պտ/ր) հաճախականությամբ աշխատանքի համար:

Տուրբինն ունի թվով 8 ոչ կարգավորվող առումներ (5-ը՝ ԲՃԳ-ից և 3-ը՝ ՑՃԳ-ից)՝ նա­խա­տեսված կոնդենսատի, սնող ջրի, շոգեգերտաքացուցչի երկրորդ աստիճանի տա­քաց­ման, ինչպես նաև սեփական կարիքների սնման համար: Տուրբինի կառավարման հա­մակարգի մեջ մտնում են նաև տուրբինի վթարային անջատման սարքավորումները:

Կառավարման համակարգի հիմնական մեխանիզմը արագության կարգավորիչն է, որի միջոցով փոխվում է Տուրբոգեներատորների (ТГ) ջերմային և էլեկտրական բեռը: Արագության կար­գա­վո­րի­չը գործում է տուրբինի կառավարման մեխանիզմի (МУТ) միջոցով, որը կարող է գոր­ծարկվել`

1.             անմիջականորեն տուրբինի մոտից՝ ձեռքով,

2.             Բլոկային ղեկավարման վահանակից (БЩУ)  հեռակառավարմամբ՝ տուրբինի կառա­վար­ման մեխանիզմին (МУТ)  բանալու միջոցով:

Կարգավորումը կատարվում է նաև ճնշման «մինչև իրեն» կարգավորիչի միջոցով, աշխա­տանքային երեք ռեժիմներով`

1.             “A”- (ավտոմատ ռեժիմ). կարգավորիչը բեռնաթափում կամ բեռնավորում է Տուրբոգեներատորներն, երբ ՇԳԿ-ում ճնշումը անվանականից իջնում կամ բարձրանում է ±0.5 կգ/սմ ² –ով:

2.             “Р”- (հեռակառավարման ռեժիմ). կարգավորիչը կառավարվում է «փոքր է» կամ «մեծ է» կոճակներով կամ՝ տուրբինի կառավարման մեխանիզմի (МУТ) բանալիով:

3.             “В”- («հսկման» ռեժիմ). կարգավորիչը բեռնաթափում է Տուրբոգեներատորներն, երբ ՇԳԿ-ի ճնշումն անվանականից իջնում է 1.5կգ/սմ²-ով, մինչև որ դառնա ավելի բարձր, քան իր գործարկման արժեքն է:

Տուրբինի կարգավորման համակարգի առավել մանրամասն նկարագրությունը տրված է գլուխ 4-ում:

Տուրբինն ունի հետևյալ բնութագրերը.

· երկարությունը գեներատորի հետ՝ 32.22մ , առանց գեներատորի՝ 23.65մ,

· անվանական հզորությունը՝ 0.052մթն., վակուումի դեպքում՝ 220ՄՎտ,

· առավելագույն հզորությունը՝ 0.052մթն., վակուումի դեպքում՝ 232ՄՎտ,

· անվանական հզորությունը՝ 0.03մթն., վակուումի դեպքում՝ 230ՄՎտ,

· առավելագույն հզորությունը՝ 0.03մթն., վակուումի դեպքում՝ 240ՄՎտ,

· տուրբին մտնող գոլորշու առավելագույն ծախսը՝ 1445.4տ/ժ,

· պտտման արագությունը՝ 3000պտ./ր,

· ընդհանուր զանգվածը՝ 750տ:

Մյուս բոլոր պարամետրերը անվանական ռեժիմում ներկայացված են հավելված 2-ի նկ.հ2.2-ում (տուրբոտեղակայման գործարանային հաշվարկային ջերմային սխեման):

Նկ. 3.3-ում ցույց է տրված տուրբինի արտաքին տեսքը, նկ.3.4-ում՝ տուրբինի կոնստրուկտիվ կառուցվածքը: Տուրբինը բաց վիճակում, որտեղ պարզ երևում են ԲՃԳ-ի և ՑՃԳ-ի վերջին թիակները, ցույց է տրված հավելված 2-ի նկ.հ.2.3-ում:

 

 

 

Տուրբոտեղակայանքի ջերմային սխեման ընդգրկում է տուրբինը, թվով հինգ ՑՃՏ-ները, երեք ԲՃՏ-ները, գազազրկիչը, կոնդենսատորը, հիմնական էժեկտորները, կիպաց­ման էժեկ­տո­րը և զատիչ-շոգեգերտաքացուցիչը (տե՛ս նկ. 3.2):

Շոգեգեներատորներից   թարմ շոգին, որի ճնշումը տուրբինից առաջ 44 կգ/սմ ² է, անցնելով գլխա­վոր կան­գառային փականով՝ 1 և կարգավորող փականով՝ 2, մտնում է տուրբինի ԲՃԳ: Տուր­­բինում շոգու ծախսը 1438 տ/ժ է, ռոտորի պտտման հաճախությունը՝ 50 1/վ (3000 պտ/ր):

Տուրբինի հոսքային մասում շոգու ճնշումը և ջերմաստիճանն աստիճանաբար նվա­զում են, ջերմային էներգիան ձևափոխվում է տուրբինի ռոտորի մեխանիկական էներգիա­յի: Քանի որ տուրբինի ռոտորը իր հերթին միացված է տուրբոգեներատորի՝ 7, ռոտորին, ա­պա տեղի է ունենում մեխանիկական էներգիայի ձևափոխում էլեկտրականի:

ԲՃԳ-ն ունի շոգու 5 առում, որոնց ճնշումները համապատասխանաբար հավասար են՝  , գոլորշու ընդ­հանուր ծախսը՝    (տե՛ս հավելված 2-ի նկ.հ.2.2), էլեկտրական հզորությունը՝

Ելնելով շոգու աշխատունակության և տնտեսական արդյունավետության պայ­մա­նից, ինչ­պես նաև խուսափելու համար մի շարք անցանկալի երևույթներից, նրա խոնա­վությունը տուրբինի հոսքային մասում չպետք է գերազանցի որոշակի սահմանային ար­ժե­քը (որը կախված է տուրբինի թիակների պտտման գծային արագությունից և սո­վորաբար կազմում է 12….14%): Այդ պատճառով ԲՃԳ-ից հետո շոգին ուղարկվում է զատիչ՝ 3, որտեղ նրանից անջատվում է ջրային մասը, որն ուղղվում է սնող ջրի ռեգենե­րա­տիվ տաքացման համակարգ:

Շոգու ճնշումը ԲՃԳ-ի ելքում 3 կգ/սմ ² է, ծախսը՝ 930 տ/ժ: Շոգու նման պարա­մետ­րերի դեպքում նրա միայն զատումը դեռևս բավարար չէ, որ ՑՃԳ-ում խոնավությունը չգերազանցի թույլատրելի արժեքը: Այդ պատճառով զատումից հետո շոգին գեր­տա­քացվում է մակերևու­թա­յին միջանկյալ գերտաքացուցիչներում՝ 4, 5: Դրանցից առաջինում գեր­տա­քացումն իրա­­կա­նացվում է ԲՃԳ-ի II առումից վերցվող  կգ/սմ ² ճնշմամբ գոլորշու, իսկ երկրորդում՝ 43կգ/սմ ² ճնշմամբ թարմ գոլորշու հաշվին: Շոգու գեր­տա­քա­ցումն իրա­կանացվում է մինչև 241⁰C, որի դեպքում ՑՃԳ-ի մուտքում շոգու ճնշումը դառնում է 2,82 կգ/սմ ², իսկ ընդհանուր ծախսը՝    Շոգու նման պարամետրերն ապահո­վում են վերջին աստիճանում գոլորշու վերջնական խոնավապարունակությունը    սահ­ման­ներում: Շոգին, ցածր ճնշման գլանում ընդարձակվելուց հետո, անցնում է կոնդեն­սա­տոր՝ 8, որում հովացնող ջրի հաշվարկային 22⁰C ջերմաստիճանի դեպքում ճնշումը կազմում է 0,052 կգ/սմ ²: Շոգու ծախսը դեպի կոնդենսատոր կազմում է    այսինքն՝ կոն­դեն­սատորն աշխատում է բա­վա­կանին խոր նոսրացման պայմաններում: Նոս­րացումը նրանում ստացվում է բանած շոգու լրիվ կոնդենսացման (շոգու ծավալի կտրուկ փոքրաց­ման) հետևանքով:

Կոնդենսացման ժամանակ անջատված ջերմությունը հեռացվում է կոնդենսատորի ջեր­­մա­­փոխանակության մակերևույթները հովացնող շրջանառու ջրի միջոցով: Շրջա­նա­ռու­թյուն կատարող հովացնող ջուրը կոնդենսատորից ուղղվում է դատարկման ջրատար, որ­տեղից էլ շրջանառության պոմպի միջոցով մղվում է հովացման աշտարակ: Աշտարա­կա­­հովա­ցուց­չում հովացվելուց հետո ջուրը կուտակվում է մատակարարող ջրատարում, որտեղից էլ ինքնահոսով (քանի որ ջրատարի տեղակայման նիշը կոնդենսատորից բարձր է) անցնում է կոնդենսատոր: Նոսրացումը կոնդենսատորում պահպանվում է հիմնական շոգեէժեկտորով՝ 12, որի միջոցով արտածծվում են չկոնդենսացվող գազերը և համակարգի անկիպություն­նե­րից կոնդենսատոր ներթափանցած օդը:

Կոնդենսատը կոնդենսատորից առաջին մղման կոնդենսատային պոմպերով՝ 9 տրվում է ջրաջեռուցիչ տեղակայանք՝ 10, որտեղից տրվում է բլոկային աղազրկիչ (ԲԱՏ)՝ 30, և աղա­զրկված կոնդենսատը երկրորդ մղման կոնդենսատային պոմպերով՝ 11 տրվում է շոգե­տուր­բի­նային տեղակայանքի ջրի ռեգեներատիվ տաքացման համակարգ: Բլոկային աղազրկիչ տեղակայանքն ունի շրջանցող գիծ, որը բացվում է այն դեպքում, երբ կոնդեն­սա­տի մաքրու­թյան աստիճանը համապատասխանում է չափորոշչին կամ՝ ԲԱՏ-ի ան­սար­քության դեպ­քում:

Հիմնական կոնդենսատը երկրորդ մղման կոնդենսատային պոմպի միջոցով անցնում է հիմնական էժեկտորի՝ 12, կիպացումների էժեկտորների՝ 13 կոնդենսատորներով և ցածր ճնշման տաքացուցիչներով՝ 15, տրվում է գազազրկիչ սարք՝ 17, որտեղ և տեղի է ունենում ջրի գազազրկումը: Գազազրկիչ մտնող սնող ջրի ճնշումը    ծախսը՝ 1110 տ/ժ: Գազազրկիչում հավաքվում է շոգեգեներատորի սնման համար անհրաժեշտ ամբողջ ջու­րը: Ճնշումը գազազրկիչում 5 կգ/սմ ² է: Դրանում ջրի տաքացումը մինչև 158 ⁰C (5 կգ/սմ² ճնշմանը համապատասխան հագեցման ջերմաստիճանը) կատարվում է տուր­բինի առու­մից վերցրած գոլորշու հաշվին: Կոնդենսատային պոմպերի արտադրողա­կա­նու­թյունը մոտավորապես հա­վա­սար է տուրբինի արտածման խողովակում շոգու ծախ­սին՝ G=786 տ/ժ, ընդ որում, այդ պոմ­պերն աշխատում են ոչ բարձր ջերմաստիճանների (25….40⁰C) պայ­մաններում և ստեղ­ծում ոչ մեծ էջքեր՝ P=26 կգ/սմ ², ինչը անհրաժեշտ է կոնդենսատը կոն­դենսատորում եղած ճնշումից մինչև գազազրկիչում առկա ճնշումը բարձրացնելու և ցածր ճնշման տա­քա­ցու­ցիչ­ների համակարգի հիդրավլիկական դիմա­դրու­­թյունը հաղ­թա­հարելու համար: Պոմպի ելքում տե­ղադրված է հետադարձ փական, որը կոնդենսատային պոմպերի անջատման դեպքում կան­խում է ջրի հետադարձ ընթացքը: Կոնդենսատային պոմպերի մուտքում և ելքում տեղա­դրված են փականներ:

ՑՃՏ-ները ծառայում են հիմնական կոնդենսատի գազազրկիչում եղած ջրի ջեր­մաս­տի­­ճա­նից մի քանի աստիճանով ավելի ցածր ջերմաստիճանով տաքացնելու համար: Այդ նպա­­տա­կով տուրբինից ընդարձակման պրոցեսում վերցվում է շոգու մի մասը և ուղղվում համա­պա­տասխան ՑՃՏ: Առումների I-VIII հաջորդականության համարակա­լու­մը կա­տար­­վում է ըստ շոգու շարժման: Կոնդենսատային պոմպերից հետո ջրի՝ հիմնական կոն­դեն­սատի (ՀԿ) տա­քացումը կատարվում է առումներից վերցրած շոգու կոնդենսացման հաշ­վին: Տաքացու­ցիչ­ների համարակալումը կատարվում է ըստ սնող ջրի շարժման ուղ­ղու­թյան: Տաքացնող շոգու ցամաքուրդները տաքացուցիչներում եղած ճնշումների տար­բե­րու­թյան հաշվին աստիճանա­բար կասկադային եղանակով հավաքվում են կոնդեն­սա­տորում: ՑՃՏ-5-ից տաքացնող շոգու ցամաքուրդը թափվում է ՑՃՏ-4: ՑՃՏ-4-ից ՑՃՏ-5-ի և ՑՃՏ-4-ի տաքացնող շոգու ցամա­քուրդ­ները ցամաքուրդային պոմպի՝ 16 միջոցով, նրա անջատման դեպքում, մղվում են հիմնական կոնդենսատի գիծ՝ ՑՃՏ-5-ի և ՑՃՏ-4-ի միջև, կամ՝ կոնդենսատոր: ՑՃՏ-5-ը և ՑՃՏ-4-ը սնվում են են տուրբինի ԲՃԳ-ի առումից վերցրած շոգու հաշվին: ՑՃՏ-3-ի ցամաքուրդը, թափվելով ՑՃՏ՝ 2, ցամաքուրդային պոմպի՝ 16 միջոցով, նրա անջատման դեպքում, տրվում է ՀԿ գիծ՝ ՑՃՏ-3-ի և ՑՃՏ-2-ի միջև, կամ՝ կոն­դեն­սատոր: ՑՃՏ-1-ի ցամաքուրդը թափվում է տուրբինի կոնդեն­սա­տոր:

Հիմնական կոնդենսատը, ՑՃՏ-ների խմբում տաքանալուց հետո, տրվում է գազա­զրկիչ: Գա­զազրկիչ են տրվում նաև կասկադային եղանակով միացված ՑՃՏ-ների խմբի ցամա­քուրդ­ները և շոգեգերտաքացուցչի առաջին աստիճանի տաքացուցիչի ցամաքուրդը:

Գազազրկիչում գազազրկվող ջուրը տաքացվում է տուրբինի ԲՃԳ-ից վերցրած շոգու միջոցով: Տաքացված և գազազրկված ջուրը գազազրկիչից անցնում է սնող ջրի բաք:

Ջուրը, բարձր ճնշման տաքացուցիչների ԲՃՏ համակարգի՝ 19 միջոցով տաքանալով մինչև 225 ⁰C, սնող ջրի բաքից սնող պոմպերով՝ 18 տրվում է շոգեգեներատոր: ԲՃՏ-ներում ջրի տաքացումը կատարվում է տուրբինի ԲՃԳ-ից բարձր ճնշման շոգու համապա­տաս­խան առումների հաշվին: Սնող ջրի ռեգեներատիվ տաքացումը հանգեցնում է ցիկլի օ.գ.գ.-ի մե­ծաց­մանը: ԲՃՏ-ների համարակալումը կատարվում (շարունակվում) է ըստ ՑՃՏ-ի համա­րա­կալ­ման: ԲՃՏ-ներից ցամաքուրդը աստիճանաբար, ճնշումների տարբերության հաշվին, լցվում է գազազրկիչ: Սնող պոմպն ապահովում է գազազրկիչի 5 կգ/սմ ² ճնշման բարձ­րա­ցումը մինչև շոգեգեներատորի մուտքում 63 կգ/սմ ² ճնշումը, ինչպես նաև ԲՃՏ-ների հիդրավ­լի­կական դիմադրության և շոգեգեներատորների բարձրության հաղթահարումը: Առավե­լա­գույն ճնշումը պոմ­պի ելքում 85կգ/սմ ² է: Զուգահեռ տեղադրված են հինգ սնող պոմպեր: Սնող պոմպերը, հա­մե­մատած առավելագույն շոգեարտադրողականությանը, ապահովում են  պաշար: Երեք շոգեգեներատորների սնող ջրի ծախսը կազմում է   

Վթարի դեպքում, երբ դադարում է սնող ջրի մատուցումը շոգեգեներատոր, նախա­տես­ված է վթարային սնման պոմպը՝ 9 (տե՛ս նկ. 3.1), որը զուգահեռ միացված է սնող պոմ­պերին և շրջանցելով ԲՃՏ-ները՝ սնող ջուրն անմիջականորեն գազազրկիչից մղում է  շոգեգեներատորների սնող կոլեկ­տոր: Հուսալիության պայմանից ելնելով՝ պետք է տեղադրվի վթարային սնման ոչ պակաս, քան երկու պոմպ:

Սնող պոմպից հետո տեղադրված տաքացուցիչները՝ ԲՃՏ-ները, աշխատում են բարձր ճնշման տակ գտնվող սնող ջրով: Սնող պոմպերից առաջ և հետո տեղադրվում են փականներ: Յուրաքանչյուր շոգեգեներատորի գլխավոր շոգետարի վրա տեղադրված են ապահովիչ փականներ (ПК)՝ դեպի մթնոլորտ արտանետմամբ՝ 17 (տե՛ս նկ. 3.1) :

Շոգու գլխավոր կոլեկտորին միացված է արագագործ ռեդուկցիոն տեղակայանքը՝ (ԱՌՏ-Կ)՝ 10, որը հնարավորություն է տալիս, տուրբինը շրջանցելով, շոգին արտանետել կոնդեն­սա­տոր: Այս անհրաժեշտությունը ծագում է տուրբինի անակնկալ անջատվելու, ինչպես նաև ՇԳԿ-ում ճնշումը թույլատրելիից ավելի բարձրանալու, գործարկման և կանգի դեպքերում, երբ շոգու քանակությունը և որակը չեն ապահովում տուրբինի պարապ ըն­թաց­քի կայուն հաճախության պտուտաթվերը:

Շոգու գլխավոր կոլեկտորին միացված է նաև ԱՌՏ-Մ՝ 11 (ԱՌՏ-ն ուղղված մթնո­­լորտ), որը գործարկվում է շոգու գլխավոր կոլեկտորում ճնշման չափից ավելի բարձ­րա­նալու դեպքում, ինչպես նաև, գոծարկման և կանգի ժամանակ, երբ շոգու քանա­կու­թյունը և որա­կը չեն ապահովում տուրբինի պարապ ընթացքի կայուն հաճախության պտու­տա­թվերը: Մեկ ԱՌՏ-Կ-ի, ինչպես նաև մեկ ԱՌՏ-Մ-ի լրիվ բացվելու ժամանակ շոգու ծախսը կազ­մում է 440 տ/ժ:

Երկրորդ կոնտուրի բոլոր սարքավորումները բնականոն աշխատանքի դեպքում աշ­խա­­տում են մաքուր, ոչ ճառագայթաակտիվ աշխատող մարմնով: Այդ իմաստով տե­ղա­կա­յանքի աշխատանքային պայմանները չեն տարբերվում օրգանական վառելիքով ավան­դական տե­ղա­կայանքի սարքավորումների աշխատանքային պայմաններից: Տարբեր են աշխատանքային պարամետրերը (համեմատաբար ոչ մեծ ճնշումներ, աշխատող մարմնի գերտաքացման բացակայություն):

>>

 

 

 

3.2.   ՏՈՒՐԲԻՆԱՅԻՆ ՏԵՂԱԿԱՅԱՆՔԻ ԹԵՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱԿԱՆ ՑԻԿԼԸ T-S ԴԻԱԳՐԱՄՈՒՄ

Ինչպես հայտնի է, ՋՋԷՌ-տիպի ռեակտորով աշխատող ԱԷԿ-ում իրագործվում է Ռեն­կի­նի թերմոդինամիկական ցիկլը: Դիտարկենք K-220-44 տուրբոտեղակայանքի ա­ռանց ռե­գե­նե­րատիվ տաքացման թերմոդինամիկական իդեալական ցիկլը T-S դիագրա­մում, որն իրա­գործվում է հագեցած գոլորշիով (նկ. 3.5):

 

Նկարում ցույց են տրված ցիկլի առանձին պրոցեսները.  - սնող ջրի ճնշման և ջերմաստիճանի իզոէնտրոպ բարձրացումն է կոնդենսատային և սնման պոմպերով,, սնող ջրի տաքացման պրոցեսն է  շոգեգեներատորում, - ջրի եռման – գոլորշիացման իզոթերմ պրոցեսն շոգեգեներատորում, - չոր հագեցած շոգու ադիաբար ընդարձակման պրոցեսն է տուրբինի ԲՃԳ-ում,  - խոնավությունից գոլորշու միջանկյալ զատման իզոթերմ պրոցեսն է ԶՇԳ-ում, 4-5 - շոգու միջանկյալ գերտաքացման իզոբար պրոցեսն է ԶՇԳ-ում, - շոգու կոնդենսացման իզոթերմ պրոցեսն է կոնդենսատորում:

Այսպիսով, նկարում պատկերված է երեք ցիկլ՝

1.             -ցիկլ, երբ չոր հագեցած գոլորշին ընդարձակվում է տուրբի­նում՝ առանց խոնավությունից գոլորշու զատման և գերտաքացման:

2.              ցիկլ, երբ գոլորշին ԲՃԳ-ում աշխատելուց հետո զատ­վում է խոնավությունից և հետագայում ընդարձակվում ՑՃԳ-ում:

3.              ցիկլ, երբ գոլորշին ԲՃԳ-ում աշխատելուց հետո զատ­վում է խոնավությունից, գերտաքացվում և ընդարձակվում է ՑՃԳ-ում:

Ինչպես հայտնի է թերմոդինամիկայից, ըստ T-S դիագրամի՝ ցիկլի ջերմային օ.գ.գ.-ն օգ­տակար աշխատանքի ջերմաքանակը պատկերող և մատուցված ջերմաքանակը պատկե­րող մակերեսների հարաբերությունն է:

Առաջին ցիկլի օ.գ.գ.-ն՝

Երկրորդ ցիկլի օ.գ.գ.-ն՝

Երրորդ ցիկլի օ.գ.գ.-ն՝

Առաջին և երկրորդ ցիկլերի օ.գ.գ.-ները համեմատելիս պարզ երևում է, որ առաջին ցիկլի օ.գ.գ.-ն ավելի մեծ է երկրորդից՝

Այսինքն՝ ցիկլը, առանց շոգու խոնավության զատման, ավելի շահավետ է: Սակայն առանց խոնավության զատման ցիկլը ունի այն հիմնական թերությունը, որ խոնավության աստիճանը տուրբինի վերջին աստիճաններում (տուրբինի ելքում) ստացվում է բա­վա­կանին մեծ՝    ինչը գերազանցում է թույլատրելիի սահմանը՝ 13% (տե՛ս նկ. 3.5):

Երկրորդ ցիկլում, երբ ԲՃԳ-ից հետո իրագործվում է միայն խոնավության զատում, գոլոր­շու խոնավության աստիճանը տուրբինի վերջին աստիճաններում ստացվում է    որը մոտ է թույլատրելիի սահմանին, բայց բավարար չէ:

Այդ պատճառով, բացի խոնավության զատումից, իրագործվում է երրորդ՝ աշխատած գո­լոր­շու գերտաքացման ցիկլը, որը հանգեցնում է ոչ միայն տուրբինի վերջին աստիճան­նե­րում աշխատող շոգու խոնավության (x=0,9, 10%) նվազմանը, այլև օ.գ.գ-ի բարձրաց­մանը՝ համեմատած միայն խոնավությունից շոգու զատման ցիկլի հետ: Այսինքն՝ :

Քննարկված երեք ցիկլերից ամենաշահավետը առաջինն է.

որը, ինչպես նշեցինք, ամենաշատ խոնավություն պարունակող գոլորշով աշխատող ցիկլն է:

Նկ. 3.5-ում պատկերված երեք ցիկլերի թվային արժեքներով հաշվարկների արդ­յունք­­նե­րը հետևյալն են.

Օ.գ.գ-ների այդպիսի բարձր արժեքները բացատրվում է նրանով, որ ցիկլերը դի­տարկ­­ված են որպես իդեալական: Իրականում ԱԷԿ-ի օ.գ.գ.-ները չեն գերազանցում 0,3-ից (30%-ից):

Այսպիսով, ՋՋԷՌ – 440 տիպի էներգաբլոկներում, որոնք կահավորված են K-220-44 տի­­պի տուրբոտեղակայանքներով, գոլորշու միջանկյալ զատումը խոնավությունից և շոգե­գեր­տա­քացումը (3-րդ ցիկլ) անհրաժեշտ պայմաններ են և բլոկը շահագործելիս անվերա­պահորեն իրագործվում են:

>>

 

 

3.3.   ՋՋԷՌ-440 ՌԵԱԿՏՈՐՈՎ ԿԱՀԱՎՈՐՎԱԾ ԱԷԿ-ՈՒՄ ՇՈԳՈՒ ՍԿԶԲՆԱԿԱՆ

ԵՎ ՎԵՐՋՆԱԿԱՆ ՋԵՐՄԱՍՏԻՃԱՆՆԵՐԻ ԸՆՏՐՈՒԹՅՈՒՆԸ

Ինչպես հայտնի է, Ռենկինի իդեալական ջերմային ցիկլի օ.գ.գ-ն հնարավոր է մեծաց­նել՝ բարձրացնելով հագեցած գոլորշու (P₀, t₀) սկզբնական կամ նվազեցնելով ընդարձակ­վող գո­լոր­շու (P_կ, t_կ) վերջնական պարամետրերը:

Այժմ դիտարկենք այն սահմանափակումները, որոնք խոչընդոտում են հագեցած գոլորշու սկզբնական ճնշման (ջերմաստիճանի) բարձրացմանը: Նկ. 3.6-ում պատկերված է Ռենկինի ի­դեա­լական ջերմային ցիկլի օ.գ.գ-ի կախվածությունը հագեցած գոլորշու սկզբնա­կան պա­րա­մետրերից, տուրբինի ելքում հաստատուն ճնշման (0,004 ՄՊա) դեպ­քում:

Ինչպես երևում է նկարում բերված կորից, η_t-ի կախվածությունը հագեցած գոլորշու սկզբնական ճնշումից՝ P միանշանակ չէ: Այն իր առավելագույն արժեքն ընդունում է ճնշման 14, և այնուհետև, ճնշման աճման զուգընթաց, օ.գ.գ-ն նվա­զում է: Դա պայմանավորված է հագեցման վերին սահմանային կորի վրա գոլորշու հատկությամբ: Հա­գեցած գոլորշու էնթալպիան՝ սկսած ճնշման 14 16 ՄՊա արժեքներից, սկսում է նվազել, որի հետևանքով տուրբինում գոլորշու ընդարձակման աշխատանքը նույն վերջնական պարա­մետ­րերի դեպքում նվազում է (ջերմանկումը փոքրանում է):

Ցիկլի ջերմային օ.գ.գ.-ն արագ աճում է մինչև 10 ՄՊա ճնշումը (օրինակ՝ գոլորշու սկզբնա­կան (P) ճնշման աճը՝ 5 ՄՊա –ից մինչև 10 ՄՊա, հանգեցնում է օ.գ.գ.-ի () 3,5% ա­ճին, իսկ (P)-ի աճը՝ 10 ՄՊա-ից մինչև 12,5 ՄՊա, օ.գ.գ.-ի () 0,6% աճին):

Ելնելով ցիկլի ջերմային շահավետությունից՝ նպատակահարմար է ընտրել գոլորշու սկզբնական (P) այնպիսի ճնշում, որին կհամապատասխանի ջերմային ցիկլի օ.գ.գ.-ի () առավելագույն արժեքը: Սակայն հագեցած գոլորշու ճնշման բարձրացումն առաջացնում է որոշակի դժվարություններ՝ կապված միջուկային էներգաբլոկի ռեակտորային արտադրա­մա­սի սարքավորումների պատրաստման և շահագործման հետ, և հնարավոր է, որ հագե­ցած գոլորշու սկզբնական (P) ճնշման բարձրացման հետևանքով օ.գ.գ.-ի աճը չփոխ­հա­տու­ցի միջուկային էներգաբլոկի սարքավորումների լրացուցիչ ծախսերը:

Այսպիսով, օ.գ.գ.-ի առավելագույն արժեքի տեսակետից հագեցած գոլորշու ճնշումը պետք է ընդունվի 10 15 ՄՊա, սակայն այս պայմաններում, հագեցած գոլորշու ընդար­ձակ­­ման ժամանակ խոնավության թույլատրելի մակարդակն ապահովելու համար, կպա­հանջ­վի բազմակի անգամ իրականացնել գոլորշուց խոնավության զատումը, ինչը զգա­լիո­րեն կբար­դացնի տուրբատեղակայանքի տեխնոլոգիական սխեման: Կան նաև այլ պատ­ճառներ, որոնք սահմանափակում են հագեցած գոլորշու սկզբնական ճնշման բարձ­րա­ցումը մինչև վերը նշված մակարդակը: Դրանցից ամենակարևորն այն է, որ հագեցած շոգու սկզբնական ճնշումն ուղիղ կապի մեջ է ջրային ջերմակրով հովացվող ռեակտոր մտնող ջերմակրի ճնշման և շրջա­նառ­վող ջերմակրի ճնշման բարձրացման հետ, որը ժամանա­կա­կից ՋՋԷՌ տեսակի ռեակ­տորների պարագայում, ըստ էության, հասել է իր առավելագույն թույլատրելի սահմանին:

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով ԱԷԿ-ներում ջերմակրի ճնշումը ռեակտորի մուտքում սովորաբար լինում է  Դա այն սահմանային ճնշումն է, որի դեպքում հնարավոր է պատրաստել ռեակտորի կայուն իրան, որը ներկայիս պայմաններում հնարավոր է տեղա­փո­խել երկաթուղով: Ջերմակրի ջերմաստիճանը ՋՋԷՌ տեսակի ռեակտորում անհրաժեշտ է պա­հել ավելի ցածր, քան ռեակտորում ջերմակրի ճնշմանը համապատասխանող հագեցման ջերմաստիճանն է: ՋՋԷՌ-440 տեսակի ռեակտորներում ջերմակրի ջերմաստի­ճանը ռեակ­տո­րի ելքում հասնում է մինչև 300 ⁰C: Սովորաբար շոգեգեներատորում ջերմա­կիրը հովանում է    (սա նույնպես պայմանավորված է ռեակտորի մուտ­քում ջերմակրի եռումը կան­խարգելելու անհրաժեշտությամբ):

Հայկական ԱԷԿ-ում ջերմակրի ճնշումը ռեակտորում  իսկ ջերմաստի­ճանը ռեակտորի ելքում՝ 300 ⁰C, որին համապատասխանում է աշխատող մարմնի 258 ⁰C հագեցման ջերմաստիճանը, և համապատասխանաբար գոլորշու հագեցման ճնշումը շո­գե­գեներա­տո­րում կազմում է    իսկ հագեցած գոլորշու ճնշումը տուրբինի մուտ­քում՝ 4,4 ՄՊա:

Այսպիսով, ՋՋԷՌ տեսակի ռեակտորներով կահավորված ԱԷԿ-ներում թարմ գոլոր­շու ճնշումը տուրբինի մուտքում ավելի ցածր է, քան օ.գ.գ.-ի () առավելագույն արժեքին համա­պատասխանող ճնշման արժեքները (նկ.3.6): Այս հանգամանքով է պայմանավորված այն, որ ԱԷԿ-ներում գոլորշու ծախսը 1,5  1,7 անգամ ավելի մեծ է, քան նույն հզորությամբ գերտաք գոլորշու գերկրիտիկական պարամետրերով աշխատող ՋԷԿ-երում: Այս հան­գամանքն արտացոլվում է տուրբինի և նրա օժանդակ սարքավորումների չափսերի վրա:

Տուրբինում գերտաք գոլորշու օգտագործումը զգալիորեն բարձրացնում է ցիկլի ջեր­մային օ.գ.գ.-ն (նկ. 3.6), սակայն ՋՋԷՌ տեսակի ռեակտորներով ԱԷԿ-ներում հնարա­վոր չէ իրա­կա­նացնել թարմ գոլորշու գերտաքացումը: Դա հնարավոր է իրականացնել կանա­լային տեսակի ռեակտորներով կահավորված ԱԷԿ-ներում: Նման մոտեցում իրակա­նաց­վել էր Բելոյարսկի ԱԷԿ-ի I և II էներգաբլոկներում (ՌԴ), սակայն ներկայումս այդ երկու էներգաբլոկները հան­ված են շահագործումից:

Տուրբոտեղակայման ջերմային շահավետությունը զգալի կերպով կախված է նաև աշ­խա­տած գոլորշու վերջնական պարամետրերից, այնուհետև՝ կոնդենսատորում պահվող P_կ ճնշու­մից: Ջրային գոլորշու հատկությունն այնպիսին է, որ երբ գոլորշին տուրբինում ընդար­ձակվում է մթնոլորտային ճնշումից շատ ցածր ճնշմամբ, ապա տուրբինում գոլոր­շու ընդար­ձակ­ման ջերմանկումը զգալիորեն աճում է, որի հետևանքով աճում է նաև Ռենկինի իդեա­լա­կան ցիկլի ջերմային () օ.գ.գ.-ն: Օրինակ, եթե ընդարձակվող գոլորշու վերջնական ճնշումը 0,004 ՄՊա-ից իջեցվի մինչև 0,003 ՄՊա, ապա ցիկլի ջերմային() օ.գ.գ.-ն կմեծանա 2%-ով (նկ. 3.7):Սակայն կոնդենսատորում ճնշման (P_կ) նվազմանը զուգընթաց զգալիորեն մեծանում են աշխատած գոլորշու տեսակարար ծավալը և խոնա­վու­թյունը (նկ.3.8): Քանի որ հագե­ցած գոլորշիով աշխատող տուրբիններում թարմ գոլոր­շու ծախսը 1,5… 1,7 անգամ ավելի մեծ է, քան նույն հզորությամբ գերտաք գոլորշիով աշ­խա­տող տուրբիններում, հետևաբար՝ ԱԷԿ-ների կոնդենսատորներում ճնշումը պահ­վում է ավելի բարձր, քան ՋԷԿ-երի կոն­դեն­սա­տորներում:

Այսպիսով, եթե Ջէկ-երի կոնդենսատորներում ճնշումը (P_կ) պահվում է 0,0034 ՄՊա, ապա ԱԷԿ-ների կոնդենսատորներում՝ 0,004 ՄՊա սահմաններում:

>>

 

 

 

3.4.   ԶԱՏԻՉ-ՇՈԳԵԳԵՐՏԱՔԱՑՈՒՑՉԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՏԵԽՆԻԿԱԿԱՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

Զատիչ-շոգեգերտաքացուցիչը (ԶՇԳ) տուրբոտեղակայանքի կարևորագույն սարքա­վո­րում­ներից մեկն է: Ինչպես արդեն նշվել է, ԶՇԳ-ն նախատեսված է տուրբինի ԲՃԳ-ից դուրս եկող գոլորշին խոնավությունից զատելու և գերտաքացնելու համար: Յուրաքանչյուր K-220-44 տուրբոտեղակայանքի համար նախատեսված է երկու ԶՇԳ: Նկ. 3.9-ում և 3.10-ում բերված են ԶՇԳ-220-ի արտաքին տեսքը կտրվածքով և կառուցվածքային սխեման:

 

        

Սարքավորման վերևի մասում տեղադրված է զատիչը, որը ներկայացնում է մետաղ­յա շերտափեղկային փաթույթներ, որոնցով անցնելով գոլորշին զատվում է խոնա­վու­թյունից և ուղղվում է ներքևի մասը, որտեղ տեղադրված են I և II աստիճանների գերտա­քա­ցուցիչ­նե­րը: Դրանք ներկայացնում են ուղղահայաց դասավորված, 14 մմ տրամագծով խողո­վակ­նե­րից կազմված կասետներ (հավաքածու), որոնց միջով անցնում է տաքացնող գոլորշին: Յու­րա­քանչյուր հավաքածուի խողովակների քանակը 10 – ն է (տե՛ս նկ. 3.9):

I աստիճանի գերտաքացուցիչը կազմված է թվով 60 հավաքածուներից, իսկ երկ­րոր­դը՝ 70: Գոլորշին, զատվելուց հետո, անցնում է I աստիճանի հավաքածուների միջխողո­վա­կա­յին տարածության միջով, տաքանում 2-րդ առումից վերցրած գոլորշիով (որը անցնում է խո­ղո­վակների միջով), ջերմաստիճանը  բարձրանալուց հետո ուղղությունը փոխում բարձրանում է վերև և մտնում II աստիճանի տաքացուցիչ: Անցնում է II աստի­ճա­նի միջխողովակային տարածության միջով, տաքանում է թարմ շոգիով, ջերմաստիճանը    բարձրանալուց հետո ուղղվում է ՑՃԳ:

Զատվածքը հեռացվում է զատիչից նրա ներքևի մասում ամրացված խողովակով և լցվում ԶՇԳ-ից դուրս տեղադրված զատվածքահավաքիչում, որտեղ զատվածքի մակար­դակը հսկվում և կարգավորվում է կարգավորիչի միջոցով:

I և II աստիճանների շոգեգերտաքացուցիչներից դուրս եկող կոնդենսատը հեռաց­վում է ԶՇԳ-ի ներքևի մասից (նկ.3.9, 3.10): Այն հավաքվում է կոնդենսատահավաքիչում, որտեղ կոնդենսատի մակարդակը նույնպես հսկվում և կարգավորվում է կարգավորիչների միջո­ցով:

ԶՇԳ-ի տեխնիկական տվյալները հետևյալն են.

հիմնական գոլորշու ծախսը՝ 462,4 տ/ժամ, I աստիճանի տաքացնող գոլորշու ծախսը՝ 32տ/ժ, ճնշումը՝ 19 կգ/սմ ², ջերմաստիճանը՝ 208 ⁰C, II աստիճանի ծախսը՝ 29 տ/ժամ, ճնշու­մը՝ 42 կգ/սմ ², ջերմաստիճանը՝ 254,0 ⁰C, ԶՇԳ-ից դուրս եկող գոլորշու ճնշումը՝ 3 կգ/սմ ², ջեր­մաստիճանը՝ 241 ⁰C, զատման ծախսը՝ 65 տ/ժամ, ԶՇԳ-ի ընդհանուր քաշը՝ 90 տ:

Նկ. 3.11–ում բերված է ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկի չորրորդ տուրբոտե­ղա­կա­յան­քի ԶՇԳ-ի տեխնոլոգիական սխեման՝ հսկվող և կարգավորվող պարամետրերով: Էներգա­բլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ:

Հսկվում են տաքացնող թարմ շոգու ճնշումը՝ P=41,9 կգ/սմ ², երկրորդ առումից եկող շո­գու ճնշումը՝ 14,5 կգ/սմ ², ԲՃԳ-ից դուրս եկող գոլորշու ջերմաստիճանը՝ T=126,0 ⁰C, ճնշու­մը՝ 2 կգ/սմ ², ՑՃԳ գնացող գոլորշու ճնշումները՝ P=1,8 -1,9կգ/սմ ², ջերմաստի­ճան­ները՝ T=233,4⁰C, T=238,1⁰C, ինչպես նաև զատվածքահավաքիչում զատվածքի և I, II աստի­ճան­ների շոգեգերտաքացուցիչների կոնդենսատահավաքիչներում կոնդենսատի մակար­դակ­ները՝ H=236մմ, 121մմ, 164մմ, որոնք կարգավորվում են ավտոմատ կարգավորիչներով:

Ըստ բլոկի աշխատած ռեժիմի՝ կոնդենսատն ուղարկվում է կամ կոնդենսատոր, կամ գազազրկիչ, կամ ԲՃՏ և ՑՃՏ, բացելով և փակելով համապատասխան փականները՝ 24 КС-1, 24 КС – 2, 24 КС-4, 24 КС-5, 24 КС -7, 24 КС -9, 24 КС-10:

Բնականոն ռեժիմում գերտաքացման II աստիճանից կոնդենսատն անցնում է ԲՃՏ-8 (24 КС-1-ը բաց է, 24 КС – 2-ը՝ փակ), I աստիճանից՝ գազազրկիչ (24 КС-4-ը բաց է, 24 КС – 5-ը՝ փակ), իսկ զատվածքահավաքիչից զատվածքն ուղարկվում է ՑՃՏ (24 КС-10-ը փակ է, 24 КС – 9-ը՝ բաց): Նախատեսված են ցամաքուրդային փականներ՝ 24ДСК-3 և 24ДСПП, որոնք փակ են:

>>

 

 

3.5.   ԿՈՆԴԵՆՍԱՑԻՈՆ ՏԵՂԱԿԱՅԱՆՔԻ ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ՍԿԶԲՈՒՆՔԸ ԵՎ ԿՈՆԴԵՆՍԱՏՈՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

ԱԷԿ-ում կոնդենսացիոն տեղակայանքի հիմնական նշանակությունը հովացնող ջրի շրջանառության միջոցով տուրբինում աշխատած գոլորշու կոնդենսացումը, կոնդենսա­տո­րում անհրաժեշտ մակարդակի նոսրացման ստեղծումը (մթնոլորտայինից ցածր ճնշում) և վերջինս այդ մակարդակի վրա պահելն է: Բացի վերը նշվածից, վթարային իրավիճակ­նե­րում կոնդենսատորը նաև թարմ գոլորշու ընդունիչ տարողություն է: Գոլորշին, վթարային իրավիճակներում շրջանցելով տուրբինը, ռեդուկցիոն հովացնող սարքի միջոցով տրվում է կոնդենսատոր: Կոնդենսատոր են տրվում նաև տուրբոտեղակայանքի գոլորշու և կոնդեն­սա­տի տարբեր հոսքերը և լրասնման ջուրը: Կոնդենսատորը տուրբոտեղակայանքի ջեր­մա­յին սխեմայի կարևոր հանգույց է, որտեղից էժեկտորների (արտարկիչների) համակար­գի միջոցով հեռացվում են կոնդենսատային տրակտի չկոնդենսացող գազերը:

Նկ. 3.12-ում ներկայացված է կոնդենսացիոն տեղակայանքի սկզբունքային սխեման:

 

Տուրբինում աշխատած գոլորշին խողովակագծով՝ 1 մատուցվում է կոնդենսատոր՝ 2: Կոնդենսատորում աշխատած գոլորշին կոնդենսանում է հովացնող տեխնիկական ջրի՝ 3 շնորհիվ: Կոնդենսատորում չկոնդենսացված գազերը արտարկիչի՝ 7 միջոցով խողո­վակա­գծով՝ 8 դուրս են բերվում կոնդենսատորից և խողովակագծով՝ 10 (երկկոնտուր ԱԷԿ-նե­րում) արտանետվում են մթնոլորտ: Միակոնտուր ԱԷԿ-ներում կոնդենսատորից դուրս բեր­վող գազերը պարտադիր ուղարկվում են ջրածնի այրման տեղակայանք, այնուհետև՝ ապա­ակտիվացման համակարգ: Կոնդենսատորում գոյացած կոնդենսատը կոնդեն­սա­տային պոմպերի՝ 5 միջոցով մղվում է սնող ջրի ռեգեներատիվ տաքացման համակարգ: Կոն­դենսատորից դուրս բերվող շոգեգազային խառնուրդում եղած ջրային գոլորշին և արտարկիչն աշխատեցնող գոլորշին՝ 9 կոնդենսանում են արտարկիչի հովացուցիչում՝ 6, իսկ առաջացած կոնդենսատը խողովակագծով՝ 4 վերադարձվում է կոնդենսատոր:

K-220-44 տուրբոտեղակայման կոնդենսատորի արտաքին տեսքը և կառուցվածքը ներ­կայացված են նկ. 3.13-ում:

Կոնդենսատորը, ըստ հովացնող տեխնիկական ջրի, երկքայլանի է, այսինքն՝ ջրի մա­տու­ցումը և հեռացումը կատարվում է կոնդենսատորի նույն մասից (Դ,Ե):

Տուրբինի գործարկման և վթարային ռեժիմներում՝ կապված տուրբին մտնող գոլոր­շու կտրուկ նվազման հետ, թարմ գոլորշին, շրջանցելով տուրբինը, տրվում է կոնդեն­սա­տոր: Այդ նպատակով կոնդենսատորի անցողիկ կցախողովակներում՝ 13 տեղադրվում է ըն­դուն­ման և արտանետման սարք (ԱՌՏ-Կ):

 

Կոնդենսատորի ներքևի մասում տեղադրվում են հատուկ կոնդենսա­տահա­վաքիչ­ներ՝ 9, որոնք կահավորված են գազահեռացման սարքերով: Գազահեռացման այդ սար­քերը ծա­ռայում են կոնդենսատում լուծված գազերի, հիմնականում՝ թթվածնի, հեռացման հա­մար: Կոնդենսատորում ջերմափոխանցման պրոցեսն ինտենսիվացնելու և կոնդեն­սա­տի հոսքը բարելավելու նպատակով կոնդենսատորում խողովակափունջը տեղադրվում է բազմակի անգամ փաթաթված ժապավենի տեսքով (նկ. 3.13): Կոնդենսատորի աշխա­տան­քը մթնո­լոր­տային ճնշումից ցածր ճնշման պայմաններում հանգեցնում է կոնդենսատի մեջ ոչ միայն օդի, այլև հովացնող (տեխնիկական) ջրի ներթափանցմանը: Հովացնող տեխ­նի­կա­կան ջուրը կոնդենսատի մեջ կարող է ներթափանցել կոնդենսատորի ջերմափո­խանց­ման խողովակները խողովակատախտա­կին միացնող հանգույցների միջոցով: Այդ ջրի քանակը փոքրացնելու նպատակով միացնող հանգույցներն ամրացվում և հերմետի­կաց­վում են հատուկ տեսակի քսուքներով:

Միանգամայն կիպ կոնդենսատորների ստեղծումը, որոնցում հովացնող (տեխնիկա­կան) ջուրը բացարձակապես չի ներթափանցում կոնդենսատի մեջ, առայժմ չի հաջողվել, քանի որ կոնդենսատորի աշխատանքի ընթացքում կոռոզիայի և քայքայամաշման պրո­ցես­ների հետևանքով խախտվում է ջերմափոխանցման խողովակների՝ խողովա­կա­տախ­տա­կին ամրացման կիպությունը: Շահագործման ընթացքում աճում է հովացնող (տեխնի­կա­կան) կոնդենսատի մեջ ջրի ներթափանցումների քանակը, և վերջինիս պարունա­կու­թյունը կոնդենսատում կազմում է թարմ գոլորշու 0,002-0,05%-ը: Տեխնիկական ջրի ներթա­փանցումների այդպիսի քանակը չի ազդում տուրբինի նյութական հաշվեկշռի վրա, սա­կայն այդ ներթափանցումներով է որոշվում ցիկլի աղային հաշվեկշիռը: Հովացնող (տեխ­նի­կական) ջրի ներթափանցումների բացասական ազդեցությունը չեզոքացնելու նպա­տա­կով ԱԷԿ-ներում տեղադրվում են կոնդենսատի՝ իոնափոխանակման եղանակով մաքրման տեղակայանքներ, որոնցում իրականացվում է կոնդենսատի ամբողջ քանակի աղա­զրկումը: Այն ԱԷԿ-ներում (ինչպես միակոնտուր, այնպես էլ երկկոնտուր), որոնց կոն­դենսատորները հովացվում են ծովի կամ գետի ջրով, կոնդենսատի աղազրկման տեղա­կա­յանքը ջերմային սխեմաների պարտադիր հանգույցն է: Կոնդենսատորները, որպես կանոն, տեղադրվում են տուրբինի տակ՝ հիմքի բացվածքում:

Նկ. 3.14-ում ներկայացված է ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկի հիմնական կոնդեն­սա­տի տեխնոլոգիական սխեման, որտեղ ցույց են տրված կոնդենսատորը, կոնդենսատային պոմ­պերը, ՑՃՏ-ը հիմնական և կիպացման արտարկիչները, արմատուրը, կոնդենսատորի ջրի մա­կարդակի կարգավորիչը, հսկվող և կարգավորվող պարամետրերը: Էներգաբլոկն աշ­խա­տում է 92% հզորությամբ:

Օպերատորի կողմից հսկվում են հետևյալ պարամետրերը.

ճնշումը կոնդենսատորում՝ P=610,1 մմ ս.ս, կոնդենսատի մակարդակը՝ H=1295 մմ, ջերմաստիճանը՝ T=51 ⁰C, ճնշումները կոնդենսատային պոմպերի ելքում՝ P=9,90կգ/սմ ², P=19,0կգ/սմ ², ՑՃՏ-ից հետո կոնդենսատի ծախսը՝ Q=1120,9մ³/ժ, ջերմաստիճանը՝ T=132,1 ⁰C, ինչպես նաև տուրբինի արտածման մասի մետաղի ջերմաստիճանը՝ T=52 ⁰C:

Կոնդենսատորում կոնդենսատի մակարդակը կարգավորվում է մակարդակի ավտո­մատ կարգավորիչի միջոցով (դրված է 23К-23 - ի և 23К-27– ի փականների միջև), որը եռա­իմուլսային է, այսինքն՝ միաժամանակ կարգավորում է մակարդակը և կոնդենսատորում, և գազազրկիչում: Կոնդենսատորի և գազազրկիչի մակարդակները փոխկաապված են, ո­րովհետև կոնդենսատը մղվում է դեպի գազազրկիչ: Կարգավորիչի բացման աստիճանը մե­­ծացնելիս կոնդենսատորում կոնդենսատի մակարդակն իջնում է, իսկ գազազրկիչի մա­կար­դակը՝ բարձրանում, բացվածության աստիճանը փոքրացնելիս տեղի է ունենում հա­կա­ռակ պրոցեսը:

Բնականոն ռեժիմում աշխատում են I աստիճանի երկու պոմպերը՝ 2КЭН -3Е, 2КЭН-3Д, երրորդը՝ 3КЭН-3Г-պահուստային է, և II աստիճանի ևս երկու պոմպերը՝ 2КЭН-3А, 2КЭН-3Б, երրորդը 2КЭН-3В պահուստային է: Բոլոր փականները բաց են, բացի 23К-24, 23К-26 և 23К-52 փականներից (ներկայումս ՀԱԷԿ-ում տեխնոլոգիական սխեման փոխված է, իրականացված է միաստիճան կոնդենսատային տրակտ):

>>

 

 

3.6.       ՌԵԳԵՆԵՐԱՏԻՎ ՏԱՔԱՑՈՒՑԻՉՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՍԽԵՄԱՆԵՐԸ

Սովորաբար ԱԷԿ-ներում կիրառվող մակերևութային ռեգեներատիվ տաքացուցիչ­ներն ունեն ուղղաձիգ կառուցվածք: Ուղղաձիգ տաքացուցիչների տեղադրումն ԱԷԿ-ի մեքենայական սրահում ավելի հարմար է, քանի որ դրանք զբաղեցնում են համեմատաբար փոքր մակերես: Բացի այդ, ուղղաձիգ տաքացուցիչների ջերմափոխանցման մակերևույթից ավելի հեշտ է կազմակերպել կոնդենսատի շերտի հեռացումը, ինչը նպաստում է ջեր­մա­փոխանցման պրոցեսի ինտենսիվացմանը և մեծացնում է տաքացուցիչում ջերմափո­խանց­ման գործակիցը, որը հանգեցնում է ջերմափոխանցման մակերևույթի մակերեսի կրճատ­մանը:

ԱԷԿ-ներում ԲՃՏ-ները և ՑՃՏ-ներն աշխատում են տարբեր ճնշման և ջեր­մաս­տի­ճան­ների պայմաններում: ՑՃՏ-ները, որոնք տեղադրված են կոնդենսատային տրակտում, աշ­խա­տում են համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանային պայմաններում, որոնց խողովա­կա­շարային տրակտում (կոնդենսատորից մինչև գազազրկիչ) կոռոզիոն ագրեսիվ գազերի (թթվածին և ածխաթթու գազ) պարունակությունը բավականին մեծ է, ինչը հագեցնում է կոռոզիոն պրոցեսների ինտենսիվության ավելի մեծացմանը: Այդ պատճառով ՑՃՏ-ների ջերմափոխանցման մակերևույթները պատրաստվում են կոռոզիոն կայուն մետաղներից՝ արույր, աուստենիտային չժանգոտվող պողպատ և այլն:

Մակերևութային ռեգեներատիվ ջերմափոխանակիչների կառուցվածքին ներկայաց­վում են հետևյալ պահանջները.

1.             Պետք է ապահովվի ջերմափոխանցման մակերևույթների վերանորոգման և զննման գործընթացի հասանելիությունը, ուստի նախատեսվում է ջերմափո­խա­նակ­չի խողովակային համակարգի տաքացուցչի՝ իրանից դուրսբերման հնա­րա­վորությունը:

2.             Մետաղատարության, հետևաբար՝ նաև ռեգեներատիվ տաքացուցչի արժեքի փոք­րացման նպատակով (ինչը հանգեցնում է ռեգեներատիվ տաքացուցչի գնի փոք­րաց­մանը) ցածր ճնշման միջավայրը (տաքացնող գոլորշին) տրվում է միջխո­ղո­վակային տարածք, իսկ տաքացվող միջավայրը (կոնդենսատը կամ սնող ջուրը)՝ խողովակային տարածություն:

3.             Ջերմափոխանակիչում առաջացած կոնդենսատի հեռացումը և նրանում կուտակ­ված գազերի արտածումը հեշտացնելու նպատակով տաքացնող գոլորշին ջերմա­փոխանակիչ է տրվում վերից վար: Գոլորշու շարժումը կազմակերպվում է առանց մեռյալ գոտիների, հակառակ դեպքում՝ դրանցում կկուտակվեն գազեր, որոնք կվատացնեն ջերմափոխանցման պրոցեսը:

4.             Գազախողովակային մակերևույթը պատրաստվում է հնարավորինս կոմպակտ:

Նկ. 3.15-ում պատկերված են ցամաքուրդի հովացման ներսարքավորված համա­կար­գով ՑՃՏ-ի արտաքին տեսքը և կառուցվածքը, որի ջերմափոխանցման մակերևույթները պատրաստված են չժանգոտվող պողպատից: Դրանք ունեն Ս-աձև կառուցվածք և քա­ռա­ելքամուտքանի են:

Բ կցախողովակով վերին ջրային խուց մատուցված տաքացող ջուրը, անցնելով Ս-աձև խողովակներով, շրջադարձ է կատարում ստորին ջրային խցում և ջերմափոխանցման մակերևույթի աջ մասի խողովակներով բարձրանում վերին ջրային խցի մյուս մասը, այնուհետև Գ կցախողովակով հեռացվում է ջերմափոխանակիչից: Տաքացնող գոլորշին Е կցախողովակով տրվում ջերմափոխանակչի միջխողովակային տարածություն, որտեղ կոնդենսանում է, և կոնդենսատը տաքացուցիչից հեռացվում է կցախողովակով՝ 1: 2-րդ կցախողովակը նախատեսված է ցամաքուրդի կասկադային հեռացման սխեմայի կիրառ­ման դեպքում ավելի բարձր ճնշման ջերմափոխանակչից ցամաքուրդի ընդունման համար:

Նկ. 3.16-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի II-րդ էներգաբլոկի երրորդ տուրբոտեղա­կայանքի ՑՃՏ-երի տեխնոլոգիական սխեման՝ հսկվող և կարգավորվող պարամետրերով: Էներգա­բլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ:

Հսկվում են հետևյալ պարամետրերը.

ցամաքուրդի մակարդակները ՑՃՏ-ներում՝

, տաքացուցիչներից դուրս եկող և գազազրկիչ գնացող կոնդենսատի ծախսը՝ Q=1094,5 մ ³/ժ , ջերմաստիճանը՝  T=132⁰C:

Բնականոն ռեժիմում բաց են հետևյալ արմատուրները և կարգավորիչները՝ 23K-28, 23K-30, 23K-31, 23K-33, 23K-35, 23K-37, 23K-38, 23КП-14, 23КП-12, 23КП-13, 23КС-12 (24СК-12 նկարում, որը սխալ է), 23КП-9 (24КП-9 նկարում, որը սխալ է), 23КП-7 (23К-7 նկարում, որը սխալ է),, 23ПО-7, 23ПО-6, 23ПО-5, 23ПО-4, 23КС-9 (24КС-9 նկարում), 23КП-10, РУ ННПНД -2, РУ ПНД-3, РУН ПНД-4, РУ ПНД-5:

Փակ են հետևյալ արմատուրները և կարգավորիչները՝ 23К-29, 23К-32, 23К-36, 23КП-11, 23КП-6, 23 КС -14 (նկարում՝ 23КС-14), РУППНД-2, РУППНД-4:

РУНПНД-2-ը և РУНПНД-4-ը ՑՃՏ-2-ի և ՑՃՏ-4-ի բնականոն մակարդակի կար­գա­վո­րիչ­ներն են, ցածր ճնշման տաքացուցիչի մակարդակի կարգավորիչ՝ РУПНД-3-ը և ցածր ճնշման տաքացուցիչի մակարդակի կարգավորիչ՝РУПНД-5-ը՝ ՑՃՏ-3-ի և ՑՃՏ-5-ի մակարդակի կար­գա­վո­րիչ­ները, РУППНД-2-ը և РУППНД-4-ը՝ ՑՃՏ-2-ի և ՑՃՏ-4-ի մակարդակը նվազեցնող կարգավորիչնե­րը:

Աշխատում են ցամաքուրդային պոմպերը՝ 2СЛН-3А և 2СЛН-3Б, որոնք ՑՃՏ-2-ից և ՑՃՏ-4-ից ցամաքուրդը մղում են հիմնական կոնդենսատային տրակտ:

ՑՃՏ-ներում կոնդենսատը տաքանում է տուրբինի 4-րդ, 5-րդ, 6-րդ, 7-րդ և 8-րդ ա­ռում­ներից վերցրած գոլորշիով: ՑՃՏ-5-ից ցամաքուրդը РУ ПНД-5 և 23 КП-7 խողո­վա­կա­գծով հեռացվում է դեպի ՑՃՏ-4, որտեղից իր ցամաքուրդի հետ միասին 2СЛН-3Б –պոմպի միջոցով մղվում է դեպի հիմնական կոնդենսատային տրակտ:

ՑՃՏ-3-ից ցամաքուրդը հեռացվում է դեպի ՑՃՏ-2, որտեղից վերջինիս միջի ցամա­քուր­դի հետ մեկտեղ 2СЛН-3А պոմպի միջոցով մղվում է դեպի կոնդենսատային տրակտ: ՑՃՏ-1-ի ցամաքուրդ ուղարկվում է կոնդենսատոր:

Բնականոն ռեժիմում ՑՃՏ-ներում մակարդակը կարգավորվում էցածր ճնշման տաքացուցիչի մակարդակի կարգավորիչ՝ РУПНД-5, РУНПНД-4, ցածր ճնշման տաքացուցիչի մակարդակի կարգավորիչ՝ РУПНД-3 և РУНПНД-2 կարգավորիչներով՝ 500 մմ արժեքի սահմաններում:

Երբ մակարդակը ՑՃՏ-5-ում ինչ-որ պատճառով, օրինակ, կոնդենսատի արտահոսքի դեպքում, բարձրանում է մինչև 1200 մմ (I սահման), 23КП-7 փականը փակվում է, բացվում է 23КП-6-ը, և ցամաքուրդն ուղղվում է կոնդենսատոր:

Երբ ՑՃՏ-4-ում մակարդակը բարձրանում է մինչև 800 մմ, РУППНД-4 կարգավորիչն աշխատում է՝ մակարդակը պահպանելով    Եթե մակարդակը բարձրանում է մինչև 1200 մմ, ապա կարգավորիչը լրիվ բացվում է, և ցամաքուրդն ուղղվում է կոնդենսատոր: Երբ մակարդակն իջնում է մինչև 100 մմ, 2СЛН-3Б պոմպն անջատվում է:

Երբ ՑՃՏ-3-ում մակարդակը բարձրանում է մինչև 1200 մմ, ապա 23КС-9 փականը փակվում է:

Երբ ՑՃՏ-2-ում մակարդակը բարձրանում է մինչև 800 մմ, РУППНД-2-ը գործում է՝ մա­կարդակը պահպանելով    Եթե մակարդակը բարձրանում է մինչև 1200 մմ, ապա կարգավորիչը լրիվ բացվում է, և ցամաքուրդն ուղղվում է կոնդենսատոր: Եթե մակարդակն իջնում է մինչև 100 մմ, 2СЛН-3A պոմպն անջատվում է:

Եթե ցանկացած ՑՃՏ-ում մակարդակը բարձրանում է մինչև 2000 մմ (II սահման), ա­պա տաքացուցիչը անջատվում է՝ գոլորշու և հիմնական կոնդենսատի մասով, իսկ կոն­դեն­սատի շրջանցման գիծը լրիվ բացվում է: Օրինակ, եթե ՑՃՏ-5-ում մակարդակը բարձրա­նում է մինչև 2000 մմ, ապա 23К-36-ը բացվում է, 23К-35-ը, 23К-37 և 23ПО-4-ը փակվում են:

ԲՃՏ-ի կառուցվածքային սխեման և արտաքին տեսքը պատկերված են նկ. 3.17-ում:

Ի տարբերություն ՑՃՏ-ի՝ ԲՃՏ-ում վերևի և ներքևի ջրային խցերը և խողո­վա­կա­տախ­տակ­ները փոխարինված են ուղղաձիգ կոլեկտորներով, որոնք եռակցված են հորիզո­նա­կան պարուրաձև գալարախողովակներին: Ուղղաձիգ կոլեկտորների միջնորմները թույլ են տալիս գալարախողովակներում ստանալ բավականին մեծ արագություններ՝ 4-5մ/վ, ինչն ապահովում է ջերմափոխանցման մեծ գործակից, և արդյունքում՝ փոքրանում է ջեր­մա­փոխանցման համար պահանջվող մակերեսը: Տաքացնող գոլորշին տրվում է տաքա­ցու­ցիչի վերևի մասից՝ И, և խողովակային տարածքում տեղադրված միջնորմներն ապա­հո­վում են գալարախողովակների լավ լվացումը: Առաջացած կոնդենսատը հեռացվում է կոն­դեն­սատի մակարդակի կարգավորիչի միջոցով: Ջերմափոխանակչի գալարա­խո­ղո­վակ­նե­րի համակարգը պատրաստված է ածխածնային պողպատից: Ածխածնային պողպատն ունի ջերմաստիճանային փոխհատուցման լավ հատկություն, որը շատ կարևոր է ԲՃՏ-երի աշխատանքի համար, քանի որ դրանք աշխատում են ջերմաստիճանային լայն տիրույ­թում: Այս կառուցվածքի ԲՃՏ-երի առավելությունն այն է, որ հնարավոր է ցանկացած ա­ռան­ձին գալարախողովակների փոխարինումը նորով, ինչպես նաև ջերմափոխանակչում կազմակերպել ջրի և տաքացնող գոլորշու շարժման հակահոս սխեման:

Նկ.3.18-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկի երրորդ տուրբոտեղա­կա­յանքի ԲՃՏ-երի տեխնոլոգիական սխեման՝ հսկվող և կարգավորվող պարամետրերով: Էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ:

 

Հսկվում են ԲՃՏ-ների կոնդենսատի հետևյալ մակարդակները.  սնող ջրի ծախսը՝ Q=1132,6 մ ³/ժ, ճնշումը՝ P=62 կգ/սմ ², ջերմաս­տի­ճանը՝ T=213.3⁰C:

Կոնդենսատի մակարդակները կարգավորվում են մակարդակի РУПВД-6,7,8 կարգա­վորիչների միջոցով:

Բնականոն ռեժիմում բաց են հետևյալ արմատուրները՝ 23ПО1, 23ПО-2, 23ПО-3, 23КП-3, 23ВП-7, 23ВП-8, 23К-45: Փակ են 23КП-5 և 23ВП-7А:

Կոնդենսատը ԲՃՏ-8-ից կասկադային գծով հեռացվում է ԲՃՏ-7, այնուհետև՝ ԲՃՏ-6 և այն­տեղից՝ գազազրկիչ: Որոշակի ռեժիմներում, երբ տուրբինի հզորությունն իջեցվում է, և ճնշումը ԲՃՏ-6-ում իջնում է մինչև 6,5 կգ/սմ ², բացվում է 23КП-5 փականը, փակվում 23КП-3-ը, և տաքացնող շոգու կոնդենսատը տրվում է կոնդենսատոր:

Երբ կոնդենսատի մակարդակը ցանկացած ԲՃՏ-ում բարձրանում է 1800մմ և ավելի, փակվում են սնող գծի վրա դրված 23ВП-7 և 23ВП-8 փականները, բացվում է կողանցային փականը՝ 23ВП-7А, փակվում են գոլորշու բոլոր առումների փականները՝ 23ПО-1,2,3 և սնող ջրի վրա դրված հիդրոփականները: Երբ կոնդենսատի մակարդակը բարձրանում է մինչև 3900 մմ, անջատվում են աշխատող սնող պոմպերը և տուրբինները:

>>

 

 

 

3.7.   ՍՆՈՂ ՋՐԻ ԳԱԶԱԶՐԿՄԱՆ ՏԵՂԱԿԱՅԱՆՔՆԵՐ

3.7.1.              Գազազրկիչի նշանակությունը և կառուցվածքը

 

Տուրբոտեղակայանքի սարքավորումները և խողովակները կոռոզիայից պաշտպա­նե­լու համար հիմնական կոնդենսատը և հատկապես սնող ջուրը ենթարկվում են գազազրկ­ման: Կոռոզիոն ակտիվ հատկությամբ օժտված են սնող ջրում լուծված օդի կազմում գտնվող առավել ագրեսիվ գազերը, հատկապես թթվածինը:

Այն սարքավորումները, որոնցում ջրում լուծված գազերը հեռացնելու նպատակով տե­ղի է ունենում ջրի տաքացումը՝ մինչև եռման ջերմաստիճանը, կոչվում են գազա­զրկիչ­ներ: Գազազրկիչում ջրի տաքացումը մինչև եռման ջերմաստիճան իրականացվում է տուր­բինի առումային գոլորշու ջերմության հաշվին: Ջրում լուծված գազերի ամբողջապես հե­ռացման համար, ինչպես նշել ենք վերը, անհրաժեշտ է, որ գազազրկվող ջրի ողջ զանգ­վածը տա­քացվի մինչև գոլորշու տվյալ ճնշմանը համապատասխանող հագեցման ջերմաս­տի­­ճանը: Գազազրկվող ջրի 1-2 ⁰C թերտաքացման դեպքում դեռևս զգալի է նրանում լուծ­ված գազերի պարունակությունը:

Գազազրկումն իրականացնելու և այն անհրաժեշտ մակարդակով պահելու համար անհրաժեշտ է ապահովել գազազրկիչում ջրից անջատված գազերի անընդհատ հեռա­ցու­մը: Գազազրկիչից հեռացվող գազերի հետ հեռացվում է նաև որոշ քանակով գոլորշի, և այդ խառնուրդը կոչվում է արտածված գազա-գոլորշային խառնուրդ: Որքան մեծ է գա­զա­զրկի­չից հեռացվող գազա-գոլորշային խառնուրդի քանակը, այնքան արդյունավետ է աշխա­տում գազազրկիչը:

Ըստ կառուցվածքի՝ գազազրկիչները լինում են խառնման, մակերևութային և գեր­տաք ջրով աշխատող: Առավել տարածում են գտել խառնման տեսակի գազազրկիչները:

Գազազրկիչ ապարատը ներկայացնում է գազազրկիչ աշտարակ (սյուն), որում տա­քաց­վող ջուրը հոսում է վերից վար, իսկ վերջինիս հանդիպակաց՝ ներքևից տրվում է տա­քացնող գոլորշին: Գազազրկիչ աշտարակը տեղադրվում է սնող ջրի կուտակիչ տարո­ղու­թյան վրա, որտեղ հավաքվում է գազազրկված ջուրը: Կախված տուրբինի հզորությունից՝ մեկ կուտակիչ տարողության վրա կարող են տեղադրվել մինչև երեք գազազրկիչ աշ­տա­րակներ: ԱԷԿ-ներում գազազրկիչ ապարատը գազազրկման աշտարակներն են՝ սնող ջրի կուտակիչ տարողության հետ միասին:

Խառնման տեսակի գազազրկիչներում գազազրկման պրոցեսը լավացնելու նպատա­կով անհրաժեշտ է ապահովել գազազրկվող ջրի և այն տաքացնող գոլորշու հպման մեծ մա­կերեսը: Ըստ այդ մակերեսի ստեղծման եղանակների՝ գազազրկիչերը լինում են փող­րա­կային, լցոնվածքային, թաղանթային, շիթային և բարբոտաժային:

ԱԷԿ-ներում լայն տարածում են գտել շիթային գազազրկիչները: Նկ. 3.19-ում պատ­կեր­ված է շիթային գազազրկիչ աշտարակը:

 

Գազազրկիչ աշտարակի վերին մասի կցախողովակով՝ 1 աշտարակ է տրվում վեր­ջին ՑՃՏ-ից դուրս եկող հիմնական կոնդենսատի հոսքը: Այն տրվում է աշտարակում տե­ղա­դրված ափսեին՝ 2: Ափսեի վրա եղած անցքերից գազազրկվող ջուրը շիթերով հոսում է իրե­նից ներքև գտնվող հաջորդ ափսեն: Գազազրկիչ աշտարակի ներքևի մասի խողո­վա­կագծով՝ 5 աշտարակ է տրվում տուրբինի առումային գոլորշին: Գոլորշին, շարժվելով ներքևից վեր, հպվում է վերից վար թափվող ջրի շիթերին և տաքացնում վերջինս մինչև հա­գեցման ջերմաստիճանը: Ջրի շիթերի մանրացման հաշվին մեծանում է ջրի և գոլորշու հպման մակերեսը: Գոլորշու ներքևից վերև շարժմանը զուգընթաց գոլորշու քանակը փոքրանում է՝ ի հաշիվ գոլորշու կոնդենսացման: Գազազրկիչ աշտարակում առաջացած գա­զա-գոլորշային խոռնուրդը աշտարակից հեռացվում է խողովակով՝ 3, իսկ կցա­խո­ղո­վակով՝ 2 գազազրկիչ աշտարակ է տրվում վերջին ԲՃՏ-ում կուտակված ցամաքուրդը:

Նկ. 3.20-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի երրորդ տուրբոտեղակայանքի տեխնոլոգիական սխեման՝ սնող ջրի գազազրկիչներով: Էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: Նկա­րում երևում են երկու գազազրկիչները, թվով 5 էլեկտրական սնող պոմպերը՝ 2ПЭН-1,2,3,4,5, որոնցից երեքն աշխատում են, իսկ երկուսը՝ 2ПЭН-1,3 անջատված են (դրանցից մեկը պաշարային է), տաքացնող գոլորշու խողովակագծերը, արմատուրները, հսկվող և կար­գավորվող պարամետրերը: Գազազրկիչները երկաշտարակային են: ՑՃՏ-ից կոն­դեն­սա­տի մուտքի խողովակագծերը դեպի գազազրկիչ ցույց չեն տրված: Բաց են հետևյալ ար­մա­տուրները՝ 23ПО-11,22; 2ПР-1, 24ПО-11,22. 23, 24 ПУ-1; 23ВР-2A,2Б, 23ВР-1A,1Б, 21ВР-1A,1Б, 23ВП-1,2; 24ВП-1,2; 21-25ВП-3; 21÷25ВП-4; 21÷25-ВП-5; 23,24ВП-6, փակ են՝ 23,24ВП-16 ; 22Вр-1А 1Б; 25ВР-1А, 1Б; 24Вр-1А, 1Б:

 

РДД-3,4 կարգավորիչները կիսաբաց են և կարգավորում են գազազրկիչ գնացող ընդ­հա­նուր շոգեխողովակագծի ճնշումը    արժեքով (4,6-4,9 կգ/սմ ²): Այս կոլեկտորը շո­գին ստանում է սեփական կարիքների կոլեկտորից և տաքացնում է սնող ջուրը մինչև եռ­ման ջերմաստիճանը:

Հսկվում են հետևյալ պարամետրերը՝ ճնշումը P=4,7 կգ/սմ ² , ջրի ընդհանուր մա­կար­դակները՝  մմ, 2505 մմ, կարգավորվող մակարդակները՝   մմ,    500մմ  գազազրկիչներում, դրանցից դուրս  եկող սնող ջրի ջերմաստիճանները, օրինակ՝  T=156,8 ⁰C, սնող էլեկտրապոմպերի զարգացրած ճնշումները, օրինակ՝ P=68,2 կգ/սմ ², ծախ­սը՝ Q=801,5մ ³/ժ,  ՑՃՏ-ներից հետո սնող ջրի ճնշումները՝  P=64,9կգ/սմ ² և P=61,7 կգ/սմ ², ինչ­պես նաև պոմպերի առանցքակալների յուղման համակարգի ճնշումները, օրինակ՝  P=1,7 կգ/սմ ² :

Գազազրկիչի աշխատանքի ամբողջ ընթացքում ճնշումն անհրաժեշտ է պահել հաս­տա­տուն, քանի որ հագեցման ջերմաստիճան ունեցող գազազրկված ջուրը տուրբա­տե­ղա­կայանքի սնող պոմպերի միջոցով մղվում է սնող տրակտ, և գազազրկիչ տեղակայանքում ճնշման կտրուկ անկման հետևանքով հնարավոր է կուտակիչ տարողությունում ջրի ինքնաեռումը, ինչը կհանգեցնի սնող պոմպերի աշխատանքի կայունության խախտմանը:

Գազազրկիչի կուտակիչ տարողության ծավալն ընտրվում է՝ ելնելով այն պայմանից, որ վերջինս ապահովի տուրբինային տեղակայանքի սնող պոմպերի առնվազն յոթ րոպե տևողությամբ անխափան աշխատանքը: Յուրաքանչյուր կուտակիչ տարողության ծավալը կազմում է  

Գազազրկված ջրի մակարդակը կուտակիչ տարողությունում գազազրկիչի աշխա­տան­քի ընթացքում պահվում է որոշակի մակարդակով, որը հսկվում է օպերատորի կողմից: Երբ ջրի մակարդակը կուտակիչ տարողությունում հասնում է իր առավելագույն թույլատրելի մակարդակին, ապա ջրի ավել քանակը բաքից հեռացվում է դատարկման խողովակով: Կուտակիչ տարողությունում գազազրկված ջրի մակարդակի բարձրացումն առավելագույն թույլատրելիից վատացնում է գազազրկիչ աշտարակի աշխատանքը: Դրա համար նախատեսված են հետևյալ բլոկավորումները:

Երբ գազազրկիչում ջրի մակարդակը բարձրանում է մինչև 3100 մմ, բացվում են ար­տա­հոսման 23,24 ВП-16 փականները: Երբ մակարդակն իջնում է մինչև անվանական ար­ժեքը՝ 2950 մմ, դրանք փակվում են: Երբ մակարդակը գազազրկիչում իջնում է մինչև 500 մմ, բոլոր սնող պոմպերն անջատվում են:

>>

 

 

3.7.2.               Սնող էլեկտրապոմպերի բնութագիրը և կառուցվածքը

Սնող էլեկտրապոմպերը (ПЭН) ջուրը վերցնում են գազազրկիչ տեղակայանքի կուտա­կիչ տարո­ղու­թյունից, որտեղ գազազրկված ջուրը գտնվում է հագեցման ջերմաստիճանում: Սնող պոմ­պի ներծծման խողովակագծում ջրի ինքնաեռումը բացառելու նպատակով գա­զազրկիչ­նե­րը մոնտաժվում են պոմպի ներծծման խողովակից որոշակի բարձրության վրա: Մթնոլոր­տային գազազրկիչ տեղակայանքների համար այդ բարձրությունը կազմում է ոչ պակաս, քան 6մ, 0,35 ՄՊա ճնշմամբ գազազրկիչ տեղակայանքների համար՝ ոչ պա­կաս, քան 9մ, 0,7 ՄՊա ճնշմամբ գազազրկիչ տեղակայանքների համար՝ ոչ պակաս, քան 12մ:

Սնող պոմպերի մղման խողովակագծերի վրա անպայման տեղադրվում են հա­կա­դարձ փականներ, որոնք թույլ չեն տալիս սնող պոմպերի կանգառման ժամանակ ճնշման տարածումը սնող պոմպերի ներծծման խողովակագիծ, քանի որ դրանք բարձր ճնշման համար հաշվարկված չեն:

Սնող պոմպերը, որոնք սնող ջուր են մատակարարում ԱԷԿ-ի շոգեգեներատորներ , պետք է մղման մա­սում ունենան ավելի բարձր ճնշում, քան շոգեգեներատորների,  ճնշումն է: Ճնշումների այդ տար­բե­րությունն անհրաժեշտ է, որպեսզի սնող ջուրը կարողանա հաղթահարել սնող տրակտի հիդ­րավլիկական դիմադրությունը և լցվի շոգեգեներատոր:

Սնող պոմպերի թիվը և արտադրողականությունն ընտրվում են՝ ելնելով հետևյալ պայ­մանից. սնող պոմպերը պետք է ապահովեն շոգեգեներատորների 100% արտադրողականությունը, և պարտադիր պետք է տեղադրված լինի պաշարային մեկ պոմպ: Պաշարային պոմպը գործարկվում է ավտոմատ կերպով:

Վերը բերված սխեմայում (նկ. 3.20) աշխատում է երեք պոմպ, իսկ երկուսը պաշա­րա­յին են, քանի որ էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ, և երեք պոմպը բավարարում է սնող ջրի ծախսը շոգեգեներատորներ: Սնող էլեկտրապոմպերի մակնիշը՝ ПЭН-850-65, և նրա հիմ­նա­կան բնութագրերը ներկայացված են աղ. 3.1-ում:

 

 

Նկ. 3.21-ում պատկերված է ПЭН-850-65 սնող էլեկտրապոմպերի (ПЭН)՝  արտաքին տեսքը կտրվածքով (մակետ):

 

Պոմպը կենտրոնախույս տիպի է և ունի չորս աշխատող անիվներ, այսինքն՝ քառաս­տի­ճան է: Սնող ջուրը մուտքի ներծծող կցախողովակով մտնում է պոմպի մեջ, անց­նե­լով 4 աստիճանների միջով, աստիճանաբար մեծացնում է ճնշումը և դուրս է գալիս պոմպի էջքային կցախողովակից:

Գազազրկիչի կուտակիչ տարողության խողովակը միացվում է պոմպի ներծծող մասի կոլեկտորի կցախողովակին, իսկ էջքային կցախողովակը՝ մղման կոլեկտորին: Նկարում երևում են նաև առանցքակալները, դրանց յուղման խողովակագծերը, որոնց վրա կարմիր գույնի սլաքներով նշված են յուղի հոսման ուղղությունը, կիպացման հան­գույց­ները, հիդրոկրունկը (աջ կողմում) և պոմպի լիսեռը: Պոմպի քաշը   երկա­րությունը՝    լայնությունը՝ 1,5մ, բարձրությունը՝ 1,5մ:

Սնող էլեկտրապոմպերի (ПЭН)՝  հիմնական բլոկավորումներն են.

1.             Սնող էլեկտրապոմպերն (ПЭН)՝  անջատվում է, երբ՝

• Սնող էլեկտրապոմպերի (ПЭН)՝   յուղի համակարգում յուղի ճնշումն իջնում է մինչև 0,5 կգ/սմ ²,

• Սնող էլեկտրապոմպերի (ПЭН) մղման խողովակագծում ճնշումն իջնում է մինչև 35 կգ/սմ ²,

• Ճնշումը հիդրոկրունկի խցում բարձրանում է մինչև 10 կգ/սմ ²,

• մակարդակը գազազրկիչներում իջնում է մինչև 500 մմ,

• ցանկացած ՑՃՏ-ում մակարդակը բարձրանում է մինչև 3900մմ (արգելափակվում է «ռեզերվ»-ի միանալը):

2.              Սնող էլեկտրապոմպերն (ПЭН) անջատվում է, բացվում են նրա վերաշրջանառության փականները, իսկ մղման գծի փականները՝ փակվում: Երբ սնող էլեկտրապոմպերը (ПЭН) միանում է, մղման գծի փականները բաց­վում են, վերաշրջանառության փականները՝ փակվում :

ԱԷԿ-ներում, բացի II կոնտուրի սնող պոմպերից, տեղադրվում են նաև վթարային սնող պոմպեր, որոնց բանեցումն էլեկտրահաղորդակով է: Դրանք սովորական սնող պոմ­պե­րի պես միացվում են գազազրկիչի բաքին, ինչպես նաև վթարային էլեկտրասնման հա­մակարգին: Դրանց մղման գծերը միացվում են մեկ ընդհանուր կոլեկտորին:

Նկ. 3.22-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի շոգեգեներատորների մակարդակների կարգավորիչների և վթա­րային սնման էլեկտրական պոմպերի (АЭПН-1,2) տեխնոլոգիական սխեման: Էներ­գա­բլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ:

 

Նկարից երևում է, որ շոգեգեներատորները  առանձին գծերով կարող են սնվել և սնող էլեկտրապոմպերից (ПЭН) և վթարային սնող էլեկտրապոմպերից (АЭПН): Բնականոն ռեժիմներում վթարային սնող էլեկտրապոմպերն (АЭПН) անջատված են, անհրաժեշտության դեպ­քում դրանք միացվում են օպերատորի կողմից, կամ բլոկի հոսանքազրկման ժամանակ ավտոմատ կերպով միանում են, երբ աշխատում է աստիճանային թողարկման ծրագիրը:

Նկարում երևում են բաց և փակ արմատուրները, շոգեգեներատորների մակարդակների կարգա­վորիչները, հսկվող և կարգավորվող պարամետրերը: Բոլորկարգավորիչները՝(շոգեգեներատորի մակարդակի կարգավորիչները) РУПГ-1-6, կիսաբաց վիճակում են և կարգավորում են շոգեգեներատորների ջրի մակարդակը: Վթարային սնման կարգավորիչները՝ շոգեգեներատորի մակարդակի վթարային կարգավորիչները՝ АРУПГ-1-6, փակ են, դրանք բացվում են, երբ շոգեգեներատորում ջրի մակարդակն անվանականից իջնում է 140մմ-ով: շոգեգեներատորում Հսկվում են հետևյալ պարամետրերը. շոգեգեներատորում ճնշումը՝ P, ջրի մակարդակի շեղումը անվանակից՝ , կարգավորվող մակարդակի շեղումը՝ , սնող ջրի ծախսը՝ Q, ջերմաստիճանը, օրինակ՝ շոգեգեներատոր-1-ի  համար՝ P=46,6 կգ/սմ ²,մմ, մմ, Q=388,8 մ ³/ժ, T=214,2 ⁰C, գազազրկիչներում ճնշումը՝ P=4,7կգ/սմ ², մա­կար­դակ­նե­րը՝ 2498,8մմ, 2477,3մմ, վթարային սնող էլեկտրապոմպերի (АЭПН) մղած սնող ջրի ծախսերը՝ Q=2,24 մ ³/ժ, զար­գացրած ճնշումները՝ P=6,2 կգ/սմ ², ծծող մասում ջրի ջերմաստիճանը՝ T=70,4 ⁰C, 67,5 ⁰C, պոմ­պերը հովացնող տեխնի­կա­կան ջրի ջերմաստիճանները՝ T=44,8 ⁰C, 45,9 ⁰C վթարային սնող էլեկտրապոմպերի (АЭПН)  նշված պարա­մետ­րերի ար­ժեք­ները իրական չեն, քանի որ պոմպերը միացված չեն), Սնող էլեկտրապոմպերից (ПЭН) եկող և ընդհանուր կո­լեկտոր գնացող սնող ջրի ծախսերը՝ Q=1137 մ ³/ժ, 1147,9 մ ³/ժ, ճնշումները՝ P=62 կգ/սմ ², 65,3 կգ/սմ ², ջերմաստիճանները՝ T=213,2 ⁰C, 215,1 ⁰C:

Նկ. 3.23-ում պատկերված են ՀԱԷԿ-ում տեղադրված СПЭ-65-56 մակնիշի վթարային սնող էլեկտրապոմպի (АЭПН)  կոնստրուկտիվ կառուցվածքը և գաբարիտային չափերը մմ-ով:

Պոմպը կենտրոնախույս 7 աստիճանային է, որի զարգացրած էջքը կգ/սմ ² է, ծախսը՝ Q=65 մ ³/ժ, հզորությունը՝ N=200 ԿՎՏ:

>>

 

 

 

ԳԼՈՒԽ 4. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ՇԱՀԱԳՈՐԾՄԱՆ ԲՆԱԿԱՆՈՆ ՌԵԺԻՄՆԵՐԸ

ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի շահագործման բնականոն ռեժիմները երկու տիպի են՝ ստա­ցիո­նար և ոչ ստացիոնար: Ստացիոնար ռեժիմներում սարքավորումների հիմնական բնու­թագրիչ պարամետրերը շահագործման ընթացքում մնում են հաստատուն, իսկ ոչ ստա­ցիո­նար ռեիմներում փոփոխվում են: Շահագործման ոչ ստացիոնար դինամիկ ռեժիմ­ները կապված են էներգաբլոկի գործարկման կանգի և հզորության փոփոխության հետ, բնու­թագրվում են որոշակի սարքավորումների մեծ թվով փոխանջատումներով և միացում­ներով: Բնականաբար, էներգաբլոկի շահագործման ժամանակ կարևորը ստացիոնար ռե­ժիմ­ներն են:

Ստացիոնար ռեժիմներից հիմնականը անվանականն է: ԱԷԿ-ի էներգաբլոկները նա­խա­գծվում են՝ ելնելով այն հիմնարար սկզբունքից, որ դրանք կարողանան կայուն աշխա­տել անվանական հզորության  բարձր միջակայքում: Այս ռեժիմի դեպքում էներ­գա­բլոկն աշխատում է նախագծային լրիվ հզորությամբ: Ավտոմատ կարգավորիչները կարողանում են պահպանել տեխնոլոգիական պարամետրերի նախագծային անվանական հզորությանը համապատասխան արժեքները: Տեխնոլոգիական բոլոր սարքավորումները գտնվում են աշխատանքային վիճակում, և դրանց բնութագրերը համապատասխանում են նախագծայինին: Պահպանվում են ակտիվ գոտու նեյտրոնա-ֆիզիկական, ջերմաֆիզիկա­կան ռեժիմներն ու պայմանները, ինչպես նաև հիմնական պարամետրերի արժեքները (նեյ­տրո­նային հզորությունը, ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) թույլատրելի հզորությունը, ջերմակրի ընդհանուր և յու­րա­քանչյուր  ջերմանջատիչ հավաքածուների (ջերմակրի ծախսը և այլն): Այլ կերպ ասած, անվանականը նախա­գծա­յին ամենալարված ռեժիմն է, որի համար են հաշվարկված սարքավորումները, էներգա­բլոկը բնութագրվում է տեխնիկա-տնտեսական բավականաչափ բարձր ցուցանիշներով, և ապահովված է բլոկի անվտանգ, երկարատև շահավետ շահագործումը:

Մնացած ռեժիմները անվանականի ածանցյալներն են, օրինակ` էներգաբլոկի ռեակ­տո­րի աշխատանքային ցածր հզորությամբ (92%) ռեժիմը:

>>

 

 

4.1.   ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ԱՆՎԱՆԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԸ

ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի անվանական ռեժիմի տեխնոլոգիական սխեման ներառում է առաջին կոնտուրի աշխատող վեց օղակները և երկու K-220-44/3000 տուրբոտեղա­կայանք­ները: Անվանական ռեժիմը բնութագրվում է հետևյալ չափանիշներով.

·               ռեակտորի ջերմային հզորության առավելագույն նախագծային մեծությունը՝ 1375 ՄՎտ,

·               բոլոր վեց գլխավոր շրջանառության պոմպերը(ГЦН),շոգեգեներատորները  և տուրբոգեներատորները գտնվում են աշխատանքի մեջ,

·                պահպանվում են ջերմանջատիչ տարրերի  (ТВЭЛ) թույլատրելի գծային բեռնվածությունը, դրանց թաղան­թի թույլատրելի ջերմաստիճանները, ինչպես նաև ջերմափոխանցման ճգնաժա­մա­յին գործակցի պաշարային անհրաժեշտ արժեքը:

Էներգաբլոկի անվանական ռեժիմի հիմնական պարամետրերը ներկայացված են աղ. 4.1-ում: Տրված են նաև այն պարամետրերը, որոնք ստացվում են, երբ պահպանվում է ան­վա­նական ռեժիմը (ռեակտոր մտնող և դուրս եկող ջերմաստիճանները), ինչպես նաև կար­գավորվող այն պարամետրերը, որոնք խիստ կարևոր, սակայն որոշիչ չեն այս ռեժիմի դեպքում (մակարդակները շորեգեներատորներում,ճնշման փոխհատուցիչում, սնող ջրի ջերմաստիճանը):

 

Փորձենք պարզաբանել, թե ինչու էներգաբլոկի անվանական ռեժիմը որոշվում է այդքան՝ համեմատաբար ոչ մեծ թվով պարամետրերով, և ինչպես է ապահովվում ակտիվ գոտու առավելագույն հզորությունը՝ միաժամանակ պահպանելով ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  հուսալի աշ­խա­տանքը: Նպատակահարմար է այդ պարամետրերը դիտարկել առանձին-առանձին:

>>

 

 

4.1.1.              Ակտիվ գոտու ջերմակրի ծախսը

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ակտիվ գոտու ջերմակրի ծախսը պայմանավորված է աշխա­տող գլխավոր շրջանառության պոմպերի քանակով և չի կարգավորվում: Որպես կանոն, պոմպերի իրական աշխա­տան­­քա­յին բնութագրերը հիմնականում չեն համընկնում նախագծային (տեսական) բնու­թա­գրերին: Այս է պատճառը, որ սերիական էներգաբլոկի նախագծում նախատեսվում է ջեր­­մակրի ծախսի որոշակի թույլատրելի շեղում՝ G=42000 մ ³/ժ :

Ռեակտորի ռեժիմների և անվտանգության հիմնավորման հաշվարկների ժամանակ հիմք են ընդունվում, այպես կոչված, «ամենավատ» արժեքները: Մասնավորապես` ակտիվ գոտու հուսալի հովացման ջերմատեխնիկական հիմնավորման ժամանակ վերցվում են ծախսի նվազագույն, իսկ ներիրանային կոնստրուկցիաների և ակտիվ գոտու վրա հիդրա­վլի­կական բեռնվածքի ազդեցության հաշվարկների ժամանակ՝ վերջինիս առավելագույն արժեքները: Այս մոտեցումը համապատասխանում է միջուկային անվտանգության «պահ­պա­նողական» մոտեցման սկզբունքին:

Հետազոտությունների և հաշվարկների արդյունքները ցույց են տվել, որ ծախսի շեղ­ման նշված միջակայքը հաշվի առնելով՝ ապահովվում է ռեակտորի անվտանգությունը: Նշենք նաև, որ յուրաքանչյուր կոնկրետ էներգաբլոկի դեպքում ջերմակրի ծախսի շեղում­նե­րի չափը կարող է տարբեր լինել, օրինակ` ՀԱԷԿ-ի համար այն  

>>

 

 

4.1.2.               Ճնշումը առաջին և երկրորդ կոնտուրներում

Շոգեգեներատրում և գլխավոր շոգեխողովակագծի կոլեկտորում ճնշման մեծությունները էներ­գա­բլոկի հիմնական պարամետրերից են, որոնք, փաստորեն, որոշում են I և II կոն­տուր­նե­րի, ինչպես նաև ռեակտոր մտնող ջերմակրի ջերմաստիճանների արժեքները: Նշված պա­րա­մետրերը շատ կարևոր են անվանական ռեժիմը բնորոշելու համար:

Առաջին կոնտուրում ճնշումն ապահովում է ջերմատարի միաֆազության, այսինքն՝ չեռալու պայմանը, հետևաբար և՝ ռեակտորի անվտանգությունը: Ճնշման էական բարձ­րա­ցումը կարող է հանգեցնել առաջին կոնտուրի հերմետիկության խախտմանը, խոր էշելո­նացված (շարահերթային) պաշտպանության երրորդ ֆիզիկական պատնեշի քայքայմանը, որի հետևանքով կարող է խախտվել նաև ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) հերմետիկությունը, այսինքն՝ առաջին և երկրորդ պատնեշների ֆունկցիոնալ գործառույթները: Ճնշման անթույլատրելի փոքրա­ցումը կարող է խախտել Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) ջերմատվության ռեժիմը (առաջացնել ջերմատվության ճգնաժամ) և դարձյալ հանգեցնել առաջին երկու պատնեշների քայքայմանը:

Ջերմանջատիչ հավաքածուներից (ТВС) դուրս եկող ջերմատարի ջերմաստիճանի թույլատրելի արժեքները ան­վա­նական ռեժիմում կախված են հիմնականում ակտիվ գոտում էներգաանջատման հավա­սա­րաչափ բաշխման աստիճանից: Որքան էներգաանջատումը (ջերմանջատումը) ակտիվ գոտում բաշխված է հավասարաչափ, այնքան ջերմանջատիչ հավաքածուներից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաս­տի­ճանային մեծությունները միջին արժեքից ավելի քիչ են շեղվում: Դա թույլ է տալիս ռեակ­տորը շահագործել ավելի հուսալիորեն, փոփոխական ռեժիմներում առանց լարում­նե­րի և շահավետ:

ՋՋԷՌ տիպի առաջին սերնդի ռեակտորներում ջերմանջատման հավասարաչափ բաշխ­ման համար կիրառվում էր յուրաքանչյուր ջերմանջատիչ հավաքածուների ջերմակրի ծախսի պրոֆիլա­վո­րումը, այսինքն՝ յուրաքանչյուր ջերմանջատիչ հավաքածուների մուտքում նախատեսվում էին դրոսելներ, որոնք թույլ էին տալիս մղել անհրաժեշտ քանակությամբ ջերմակիր: Դրանով կարգավորվում էր ջեր­մակրի ջերմաստիճանը ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) ելքում, և փոքրացվում էր ջերմանջատման հավասա­րա­չափությունը ակտիվ գոտում: Սակայն հետագայում նախագծողները ՋՋԷՌ-440 և ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորների դեպքում դրանից հրաժարվեցին, նախատեսելով այլ միջոցառումներ՝ կապված ակտիվ գոտին տարբեր աստիճաններով հարստացած վառելիքներով բեռնավո­րե­լու հետ:

Էներգաանջատման հավասարաչափ բաշխումը կատարվում է ըստ ակտիվ գոտու՝

1.             շառավիղի,

2.              բարձրության:

>>

 

 

 

4.1.3.               Էներգաանջատման հավասարեցումը՝  ըստ ակտիվ գոտու շառավղի

Ներկայումս էներգաանջատման՝ ըստ ակտիվ գոտու շառավղի հավասարեցման հա­մար կիրառվում է ինքնահավասարեցման մեթոդը, այսինքն՝ ակտիվ գոտին բեռնում են տարբեր աստիճաններով հարստացած վառելանյութերով կամ դրանք շահագործման ըն­թացքում վերադասավորում են: Գործնականում դա արվում է մասնակի վերաբեռնման պրոցեսում՝ ջերմանջատիչ հավաքածուները (ТВС) վերադասավորելով: Այդ դեպքում թարմ վառելիքը բեռնվում է ակ­տիվ գոտու արտաքին մասերում, իսկ մասնակի այրվածքները տեղափոխվում են կենտ­րո­նական մաս: Դա, այսպես կոչված, գոտիավորմամբ հավասարեցումն է, որն օգտագործ­վում է միջուկային էներգետիկական ռեակտորներում: Այդ դեպքում ԱԷԿ-ում օգտագործ­վում է միևնույն աստիճանի հարստացմամբ վառելիքը, ինչը վերոնշյալ մեթոդի հիմնական առավելությունն է:

Ներկայումս ՋՋԷՌ-440 տիպի ռեակտորներում օգտագործվում են նաև տարբեր աս­տիճաններով հարստացած վառելիքներ (ջերմանջատիչ հավաքածուներ), ինչը թույլ է տալիս նվազեցնել ծայրա­մասերում գտնվող ջերմանջատիչ հավաքածուների էներգալարվածությունը: Տարբեր աստիճաններով հարստա­ցած վառելիքների անհրաժեշտությունն առաջանում է ռեակտորի միայն սկզբնական բեռ­նա­­վոր­ման դեպքում, իսկ ստացիոնար ռեժիմի անցնելուց հետո այդ անհրաժեշտությունը վերանում է: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներում բեռնավորումն իրականցվում է 3,6%, 2,4% հարստացմամբ միջուկային վառելիքի ջերմանջատիչ հավաքածուներով:

Մի գոտուց մյուսը վերադասավորելով՝ հաջողվել է շառավղային ուղղությամբ հավա­սարեցնել ջերմանջատման բաշխումը և Kr-ը հասցնել մինչև 1,3÷1,4: Անվանական ռեժի­մում Kr-ի առավելագույն արժեքը պետք է հավասար լինի Kr=1,36-ի, իսկ ցածր հզորու­թյունների դեպքում չպետք է գերազանցի 1,5-ը: Դա նշանակում է, որ ակտիվ գոտու ջեր­մա­յին բեռնվածքն ըստ շառավղի չպետք է գերազանցի միջինում 1,5 անգամից ավելի: Էներ­գաանջատման հավասարեցման հարցն ավելի մանրամասն քննարկված է 2.4 բաժնում:

>>

 

 

 

 

4.1.4.               Էներգաանջատման հավասարեցումը՝ ըստ ակտիվ գոտու բարձրության

Ինչպես նշվել է, ռեակտորի կարգավորող օրգանները՝ ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետներն էապես ազ­դում են նեյտրոնային հոսքի խտության՝ ըստ ակտիվ գոտու բարձրության բաշխ­վա­ծու­թյան վրա:

Ռեակտորի հզորության կարգավորումը բորային լուծույթով նվազեցնում է ակտիվ գոտում գտնվող ԱԿՓ (АРК) կասետների ազդեցությունը նեյտրոնային հոսքի բաշխվածության վրա, սա­կայն լրիվ չի բացառում: Խնդիրն այն է, որ ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  թաղանթի հուսալիությունը և աշխա­տու­նակությունը բարձրացնելու համար անհրաժեշտ է, որ դրանց վերին մասի աշխա­տան­քային պայմանները բարելավվեն, քանի որ այդ մասն աշխատում է ավելի բարձր ջեր­մաս­տի­ճանային պայմաններում: Դրա համար ԱԿՓ (АРК)  կասետների կարգավորող խումբը միշտ որո­շակի չա­փով մտցված է լինում ակտիվ գոտու մեջ, և հզորության ցան­կա­ցած մակար­դա­կի դեպ­քում դրանք պետք է գտնվեն ակտիվ գոտու ստորին մասից հաշված    բարձ­րու­թյան վրա: Օրինակ` ՀԱԷԿ-ի համար այդ սահմանը 130÷220 սմ է:

Անցողիկ ռեժիմների դեպքում տրվում են միջակայքեր, որոնց սահմաններից 6-րդ խմբի դիրքը չպետք է դուրս գա: Օրինակ, եթե ռեակտորն աշխատում է 92% հզորությամբ, ապա 6-րդ խմբի ստորին սահմանը 172 սմ է, իսկ վերինը` 220 սմ: Անցողիկ ռեժիմներում ևս 6-րդ խմբի դիրքը ստո­րին և վերին միջակայքերից չպետք է դուրս գա: Օրինակ, եթե ռեակտորն աշխատում է 92% հզորությամբ, ապա 6-րդ խմբի դիրքը 180 սմ է, իսկ եթե հզորությունը պետք է իջեցվի մինչև 45%, ապա 6-րդ խմբի դիրքը 110սմ-ից ցածր չպետք է գտնվի (այդ միջակայքում թույլա­տրվում է աշխատել 3 ժամից ոչ ավելի):

ՀԱԷԿ-ի կառավարման և պաշտպանության համակարգի-ի(СУЗ ) կարգավորող խմբի (6-րդ) սահմանային դիրքը՝ կախված բնականոն շահագործման ժամանակ ռեակտորի հզորու­թյու­նից, ներկայացված է հավելված 3-ի նկ.3.h1-ում:

Ակնհայտ է, որ ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ)  թաղանթի ջերմաստիճանը կախված է նեյտրոնային հզորու­թյունից, նրա բաշխումից՝ ըստ բարձրության, և անհրաժեշտ է հսկել այն: Դրա համար ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի աշխատող ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) որոշակի քանակի (32 հատի) միջնամասում նախատեսվում են մեկական դատարկ ջերմանջատիչ տարրեր՝  (ТВЭЛ)   խողովակներ, որոնց մեջ տեղադրվում են նեյտրոնային հոսքը գրանցող տվիչները: Յուրաքանչյուր ջերմանջատիչ տարրի մեջ ըստ բարձրության տեղադրվում են 40սմ քայլով 6 տվիչներ: Տվիչների գրանցած արդյունքներն արտածվում են ներռեակտորային հսկման համակարգի էկրաններին, և ամբողջ ակտիվ գոտին հսկվում է օպերատորի կողմից: Բացի դրանից, հսկվում են նաև ակտիվ գոտու տարբեր մասերում տեղադրված ջերմանջատիչ հավաքածուներից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանները: Ջերմանջատիչ հավաքածուների քանակը 214 է, և այդ տվյալներն արտաբերվում են բլոկային ղեկավարման վահանակի (БЩУ) վրա:

Ի մի բերելով վերը շարադրվածը՝ կարելի է ասել, որ ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորներով էներ­գաբլոկի անվանական ռեժիմն ապահովվում է, եթե պահպանվում են աղ. 4.1-ում ներ­կայացված պարամետրերի արժեքները, ռեակտորի հզորությունը, ճնշումները I և II կոն­տուր­ներում, կարգավորող խմբերի դիրքը թույլատրելի միջակայքում և հավասարաչափ էներգաբաշխվածությունը ակտիվ գոտում:

>>

 

 

 

 

4.2.   ՓԱՍՏԱՑԻ ԵՎ ՆԱԽԱԳԾԱՅԻՆ ԱՆՎԱՆԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄՆԵՐԻ ՏԱՐԲԵՐՈՒԹՅՈՒՆԸ ԵՎ ԴՐԱ ՊԱՏՃԱՌՆԵՐԸ

ԱԷԿ-ների շահագործման փորձը ցույց է տվել, որ էներգաբլոկի անվանական ռեժիմի ոչ բոլոր տեխնոլոգիական պարամետրերն են ճշգրորեն համընկնում նախագծայիններին: Իրական և նախագծային անվանական ռեժիմների տարբերության պատճառները բազմաթիվ են:

Առաջինը համապատասխան պարամետրերի արժեքների որոշման ճշտգրտության աստիճանն է (տվիչների սխալի տոկոսը): Օրինակ, ըստ տվիչների արժեքների՝ ռեակտորի ջերմային հզորության հաշվարկային և իրական մեծությունների տարբերությունը կարող է կազմել 5%:

Երկրորդը կարգավորիչների կարգավորման որակն է: Պարամետրերի արժեքների փոփոխության միջակայքը կախված է այդ պարամետրերի կարգավորիչների զգայնության աստիճանից: Եթե զգայնության աստիճանը փոքր է պարամետրերի փոփոխության արժե­քից, ապա կարգավորիչը չի կարգավորում, և պարամետրերի շեղումը նախագծայինից ստացվում է մեծ, հետևաբար՝ ռեժիմը չի համընկնում նախագծային ռե­ժի­մին: Օրինակ` ռեակտորի հզորության ավտոմատ կարգավորիչի զգայնության տիրույ­թը կազմում է  

Երրորդ, ռեժիմի ճիշտ գնահատման վրա զգալիորեն ազդում են I կոնտուրի հիդ­րավլիկ դիմադրությունը և գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН)իրական բնութագրերը: Արդյունքում` ակտիվ գոտով անցնող իրական ջերմակրի ծախսը բավականաչափ տարբերվում է նախագ­ծայինից, և հետևաբար՝ ռեակտորի ջերմային հզորությունը ևս տարբերվում է նախագծա­յինից:

Եվ վերջապես, չորրորդ, շահագործման պայմանների և ռեժիմների խախտումները նույնպես կարող են հանգեցնել նախագծային պարամետրերի շեղմանը: Օրինակ, II կոն­տուրի քիմիական ռեժիմի խախտումը կարող է շոգեգեներատորի խողովակների վրա առաջաց­նել նստվածքագոյացումներ, որի պատճառով ջերմափոխանցման գործակիցը կնվազի, և հետևաբար՝ կաճի կոնտուրի ջերմակրի ջերմաստիճանը: Ակնհայտ է, որ այս դեպքում ռեակտորի հզորությունը նույնպես կտարբերվի նախագծայինից:

 Ռեժիմների տարբերության օրինակներ: Սովորաբար ռեակտորային տեղակայանքի հիդրավլիկական բնութագրերի տարբերությունն ի հայտ է գալիս կայանի գործարկման-կարգաբերման փուլում: Եթե շեղումը նախագծայինից մեծ չէ, ապա բլոկը հանձնում են շահագործման, եթե մեծ է, ապա իրականացվում են համապատասխան միջոցառումներ: Որպես օրինակ կարող է հանդիսանալ Ֆինլանդիայի «Լովիզա» ԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկը, որը ՋՋԷՌ-440 տիպի է [12]: Բլոկը մինչև շահագործման հանձնելը ենթարկել են փոր­ձար­կումների, և պարզվել է, որ ակտիվ գոտով անցնող ջերմակրի ծախսը կազմել է 39900 մ ³/ժ՝ ի տարբերություն նախագծային 41000 մ ³/ժ-ի: Վերլուծությունը ցույց է տվել, որ դրա պատ­ճառը I կոնտուրի սառը գծերից դեպի ակտիվ գոտի մտնող տե­ղա­մասերի հիդրավլիկ մեծ դիմադրություններն են: Ընդունվել էր որոշում՝ նվազեցնել ակտիվ գոտուց դուրս եկող, տաք գծեր մտնող տեղամասերի հիդրավլիկական դի­մադրու­թյունները (դա տեխնիկապես ավելի հեշտ էր իրականացնել): Այդ նպատակով հորանի վերին մասի անցքերը մի փոքր մեծացրել են: Լրացուցիչ փորձարկումների արդյունքները ցույց են տվել, որ ակտիվ գոտով անցնող ջերմակրի ծախսը կազմել էր 41500÷41600 մ ³/ժ:

Կան բազմաթիվ այլ ԱԷԿ-ների այդպիսի օրինակներ: Աղ. 4.2-ում որպես օրինակ ներ­կա­յացված է Կոլայի ԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկի (ՋՋԷՌ-440) պարամետրերի փաստացի և նախագծային տվյալների համեմատությունը:

Աղյուսակից երևում է, որ ճնշման անկումը ռեակտորում ստացվել է նախագծայինից մի փոքր ավելի: Դա հանգեցրել է նրան, որ ջերմակրի ծախսը ռեակտորում նվազել է, և հետևաբար՝ մեծացել է ակտիվ գոտում ջերմակրի ջերմաստիճանային էջքը (տաքացումը):

Ջերմաքիմիական ռեժիմի լավարկումը թույլ է տվել նվազեցնել շոգեգեներատորում  խողովակ­նե­րի մակերևույթի վրա նստվածքագոյացումը, որի հետևանքով փոքրացել է I և II կոն­տուր­ների միջև ջերմաստիճանային անկումը: Վերջապես, կոնդենսատոր մտնող շրջանառու ջրի ցածր ջերմաստիճանը զգալի չափով բարձրացրել է տուրբոգեներատորի հզորությունը:

ՋՋԷՌ-1000 էներգաբլոկներով ԱԷԿ-ների շահագործման ընթացքում մեծ ծավալով վիճակագրական տվյալներ են կուտակվել նախագծայինից տարբերվող պարամետրերի վերաբերյալ: Աղ. 4.3-ում ներկայացված են ՋՋԷՌ-1000 տիպի թվով 18 ԱԷԿ-ների 1-ին էներգաբլոկների նախագծային պարամետրերի շեղումների վերաբերյալ ընդհանրացված տվյալներ:

Աղյուսակից ակնհայտ է փաստացի տվյալների՝ նախագծայիններից տարբերությունը, ընդ որում, առավել շեղումները նկատվում են ռեակտորի ջերմային հզորության և ջեր­մակրի ծախսի արժեքներում:

>>

 

 

4.3.   ՈՉ ԱՆՎԱՆԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄՆԵՐ

Էներգաբլոկի աշխատանքային ռեժիմները բնականոն շահագործման ոչ անվա­նա­կան կամ մասնակի բեռնվածքներով կայուն ռեժիմներն են, որոնց բնութագրիչ պարա­մետ­րերը թույլատրելի արժեքների սահմաններում են: Սկզբունքորեն ոչ անվանական կարող են լի­նել նաև այն ռեժիմները, որոնց հզորությունը գերազանցում է նախագծային հզորու­թյունը:

Ջերմաէներգետիկայում կայուն (ստացիոնար) ռեժիմները, որոնք տարբերվում են անվանականից, կոչվում են փոփոխական ռեժիմներ: Սակայն ԱԷԿ-ների դեպքում նման տեր­մին չի կիրառվում: Հարմար է օգտագործել «մասնակի բեռնվածքներով ռեժիմներ» տեր­­­­մինը, որ պետք է հասկանալ որպես բլոկի՝ անվանականից ցածր հզո­րու­­թյամբ աշ­խա­տանքը: Սակայն ոչ անվանական ռեժիմները նույնպես նախագծային են, այսինքն՝ էներ­գաբլոկի աշխատանքն այդ ռեժիմներում թույլատրված է նախագծով: Հետևաբար՝ դրանց համար ևս որոշված են նախագծային պայմանները և սահմանները, որոնք ապա­հովում են կայանի անվտանգ և հուսալի աշխատանքը:

>>

 

 

4.3.1.               Էներգաբլոկի ցածր հզորությամբ աշխատանքի պատճառները

ԱԷԿ-ի էներգաբլոկի ցածր հզորությամբ (մասնակի բեռնվածքներով) աշխատանքի պատճառ կարող են լինել.

1.             էներգահամակարգի գործակարգավարական ծառայության պահանջը,

2.             «Միջուկային անվտանգության կարգավորման պետական կոմիտե»-ի Կպահանջը՝ կապված ռեակտորի հզորության սահմանա­փակ­ման հետ,

3.             տարվա եղանակը (սեզոնը),

4.             հիմնական սարքավորումների շարքից դուրս գալը,

5.             սարքավորումների մաշվածությունը, որ թույլ չի տալիս բլոկի պարամետրերը կամ բեռը պահել նախագծով նախատեսված սահմաններում,

6.             անվտանգության, էլեկտրամատակարարման կամ օժանդակ տեխնոլոգիական համակարգերի սարքավորումների աշխատանքային բնութագրերի խախտումները,

7.             ռեակտորի ռեակտիվության պաշարի ավարտված լինելը և այլն:

Քննարկենք նշվածներն առանձին-առանձին:

Էներգահամակարգի գործակարգավարական ծառայության պահանջով էներգա­բլո­կի մաս­նակի բեռնվածքներով (ցածր հզորությամբ) աշխատանքը կապված է էներգահա­մա­կար­գի աշխատանքային ռեժիմների հետ: Սովորաբար խոշոր էներգահամակարգում աշ­խա­տում են մեծ թվով էներգաբլոկներ: Էներգահամակարգի էլեկտրական բեռնվածքի գու­մա­րային գրաֆիկը բնութագրվում է տվյալ շրջանի էլեկտրասպառման գումարային գրա­ֆիկով, երբ բեռնվածքի բաշխումը համակարգի էներգաբլոկների միջև կատարվում է էներ­գահամակարգի գործակարգավարի կողմից: Այլ կերպ ասած, էլեկտրական կայանների էներգաբլոկների աշխատանքային ռեժիմը որոշվում է էլեկտրական էներգիայի սպառման գումարային գրաֆիկով:

Էներգաբլոկների մասնակցությունը էլեկտրական բեռնվածքի օրական գրաֆիկի փո­փո­­խա­­կան մասի ծածկմանը կամ, որ նույնն է, էլեկտրակայանների մասնակցությունը էլեկտրա­­կան բեռնվածքի կարգավորման գործընթացին կարող է հանգել այն իրավիճակին, որ ԱԷԿ-ը, գործակարգավարի պահանջով, օրվա մեջ մի քանի ժամ կամ ամբողջ օրն աշ­խա­տի ցածր հզորությամբ (մասնակի բեռնվածքով):

Գործակարգավարի պահանջով ԱԷԿ-ի հզորության նվազեցման այլ պատճառներ կա­րող են լինել բարձրավոլտ էլեկտրահաղորդման գծերի թողունակության անբավարա­րու­թյունը կամ վթարները: Այդ դեպքում ԱԷԿ-ի հզորության վրա դրվում է, այսպես կոչ­ված, «սահմանափակում՝ մինչև հարցի լուծումը»:

Միջուկային անվտանգության կարգավորման պետական կոմիտեն՝ որպես ԱԷԿ-ի անվտանգությունը կարգավորող և հսկող պե­տական կազմակերպություն, կարող է սահմանափակել էներգաբլոկի հզորությունը, եթե գտնում է, որ անվանական ռեժիմով աշխատանքի ժամանակ անվտանգությունը չի ապա­հով­վում:

Ռեակտորի՝ մասնակի բեռնվածքներով ռեժիմի դեպքում աշխատանքն ավելի ան­վտանգ է, քանի որ սարքավորումներն աշխատում են ավելի փոքր լարվածությամբ, դրանց խա­փանման և վթարների դեպքում անցողիկ ռեժիմներն ընթանում են ավելի մեղմ, պարա­մետ­րերի փոփոխությունները՝ համեմատաբար ավելի դանդաղ, և օպերատորներն իրա­վի­ճակը ճիշտ գնահատելու ու համապատասխան գործողությունները կատարելու համար ավելի երկար ժամանակ են ունենում: Նման օրինակ է ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներ­գա­բլոկը, որն աշխատում է 92% հզորությամբ: Ռեակտորի հզորությունը սահմա­նա­փակ­ված է անվտան­գության տեսանկյունից, և չի թույլատրվում աշխատել 92%-ից բարձր հզո­րու­թյամբ: Բանն այն է, որ ՀԱԷԿ-ում վերագործարկումից հետո 100% հզորության ա­պա­հովման համար անհրաժեշտ էր իրականացնել նաև որոշակի լրացուցիչ միջոցա­ռում­ներ, որոնք կապված են սարքավորումների փորձարկումների հետ, սակայն դրանք ա­ռայժմ կատարված են ոչ լրիվ ծավալով ու հիմնավորվածությամբ: Ուստի ներկայումս ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներ­գա­բլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ:

Տարվա եղանակից (սեզոնից) կախված՝ էլեկտրական բեռնվածքի տարբերությունը կարող է հասնել մինչև 30%-ի: Օրինակ, Հայաստանի Հանրապետությունում ձմռանն է­լեկտ­րա­կան բեռնվածքի առավելագույն արժեքը գերազանցում է գիշերային նվազագույն ար­ժեքը մինչև 1,8-1,9 անգամ, իսկ ամռանը՝ 1,7-1,8 անգամ: Սովորաբար ամռան ամիս­նե­րին էլեկտրական էներգիայի սպառումը    ցածր է լինում, քան ձմռանը:

Հզորության վրա սեզոնային ազդեցության օրինակ կարող է լինել նաև ամռան ա­միս­ներին կոնդենսատորի հովացնող ջրի ջերմաստիճանի բարձրացումը, որը հանգեցնում է հզորության կորստին, իսկ ձմռանը` հակառակը: Սեզոնային բնույթ ունի նաև ձմռանը էլեկտ­րամատակարարման լարերի սառցակալումը, թաց ձյան շերտի առաջացումը, ինչը հա­ճախ լարերի կտրվելու, հետևաբար՝ նաև էներգաբլոկների հզորությունների ժամանա­կա­վոր նվազման և նույնիսկ դրանց կանգի պատճառ է դառնում:

Սարքավորումների (պոմպեր, շոգեգեներատորներ, տուրբոտեղակայանքներ, տրանսֆորմա­տոր­ներ) շարքից դուրս գալը, բնականաբար, հանգեցնում է էներգաբլոկի հզորության նվազ­մա­նը: Վերջինիս չափը և բնույթը կախված են նրանից, թե կոնկրետ ինչպիսի սարքավորում է շարքից դուրս եկել: Օրինակ, եթե ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի մեկ տուրբինն է անջատվում, ապա ռեակտորի հզորությունը նվազում է մինչև 50%, իսկ եթե անջատվում է մեկ գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН), ապա՝ 17%-ով:

Բլոկի սարքավորումների «վատ» վիճակի պատճառով հզորության նվազման ցայտուն օրի­նակ կարող է լինել ջրահովացուցիչներում հովացնող ջրի ոչ բավարար հովացումը, որն այդ կառույցի սարքավորումների հնամաշվածության հետևանք կարող է լինել: Այդ­պի­սի խնդիր ունեն, օրինակ, Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի 3-րդ և 4-րդ բլոկները, որոնք կառուց­վել են 1970-ական թթ.[12]:

Հզորության նվազման պատճառ կարող է լինել նաև գեներատորի ստատորի փա­թույթ­ների մեկուսիչների մաշվածությունը, ինչը ուղղակիորեն բացառում է ռեակտորի՝ մեծ հզո­րություններով աշխատանքը: ԱԷԿ-ներում քննարկման ենթակա այսպիսի խնդիրներր բազմաթիվ են, որոնք հիմնականում պայմանավորված են տնտեսական իրավիճակներով:

Ռեակտորի ռեակտիվության պաշարը աշխատանքի ընթացքում դանդաղորեն պակա­սում է (վառելիքն այրվում է), և որպեսզի ռեակտորի աշխատաշրջանը երկարաձգվի, աշխա­տաշրջանի վերջին փուլում ռեակտորն աշխատեցնում են ցածր հզորությամբ:

>>

 

 

 

4.3.2.               Էներգաբլոկի թույլատրելի հզորությունների միջակայքը

Հզորությունների թույլատրելի միջակայքը էներգետիկական հզորությունների այն միջակայքն է, որի սահմաններում էներգաբլոկը նախագծով նախատեսված ռեժիմներում կարող է երկարատև, կայուն և անվտանգ աշխատել:

Ինչպես նշել ենք, ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով ԱԷԿ-ները նախագծված են այնպես, որ կարող են աշխատել 30-ից մինչև 100% անվանական հզորությամբ: Հետևաբար, նշված մի­ջա­կայքի վերին արժեքը սահմանափակված է նախագծային առավելագույն հզորությամբ, իսկ ստորինը` նվազագույն բեռնվածքով (հզորությամբ): Աղ. 4.4-ում բերված են ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի ռեակտորային տեղակայանքի թույլատրելի ռեժիմները՝աշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպերի(ГЦН)թվից կախված:

 

 

Աղյուսակից պարզ է, որ ռեակտորի հզորության թույլատրելի միջակայքը 50-ից 100%-ի սահմաններում է՝ կախված աշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպերի թվից: Էներգաբլոկի շահագործ­ման ժամանակ, երբ անհրաժեշտ է լինում անջատել որևէ գլխավոր շրջանառության պոմպ, կամ երբ այն վթարային կարգով անջատվում է, օպերատորներն օգտվում են այս աղյուսակից: Օպերատորը, ըստ անջատ­ված գլխավոր շրջանառության պոմպերի քանակի, համեմատում է աշխատող օղակներում ջերմակրի միջին ջեր­մաս­տիճանների տարբերությունը (t_միջ) կամ, որ նույնն է, ակտիվ գոտում ջերմակրի ջեր­մաստիճանային անկման արժեքը աղյուսակի տվյալների հետ: Եթե տվյալները չեն հա­մապատասխանում, ապա օպերատորը կառավարող օրգանների միջոցով փոխում է ռեակ­տո­րի նեյտրոնային հզորությունն այնպես, որ ջերմաստիճանային անկումը համընկնի աղ­յու­սակային տվյալներին: Հիշենք, որ ռեակտորի ջերմային հզորությունը որոշվում է t_միջ ջերմաստիճանային տարբերությամբ, այսինքն՝ ջերմային հզորության իրական արժեքը համապատասխանեցվում է աղյուսակի տվյալներին:

Աղյուսակում բերված են նաև աշխատող ջերմանջատիչ հավաքածուներում ջերմա­կրի տաքացման թույլա­տրե­լի արժեքները, որոնք հսկվում են օպերատորի կողմից: Փաս­տացի մեծությունների ան­համապատասխանության դեպքում, եթե իրական արժեքը մեծ է աղ­յու­սակի տվյալներից, օպերատորը նվազեցնում է ռեակտորի հզորությունը:

Էներգաբլոկի նվազագույն թույլատրելի բեռնվածքն այն նվազագույն հզորությունն է, որի դեպքում էներգաբլոկը կարող է աշխատել կայուն և երկար ժամանակ: Նվազագույն բեռն­վածքի չափը, ընդհանուր առմամբ, որոշվում է հիմնական սարքավորումների (ռեակ­տոր, տուրբոգեներատոր, շոգեգեներատոր և այլն) բնութագրերով և հնարավորություններով, դրանց պա­րա­մետրերի թույլատրելի արժեքներով: Տարբեր տիպի ռեակտորներով էներգա­բլոկ­նե­րի դեպքում այն տարբեր է և սահմանափակվում է նշված հիմնական սարքավորումների աշ­խատանքային ռեժիմներով:

Բերենք մի քանի օրինակ: ՋՋԷՌ-440 տիպի ռեակտորներով էներգաբլոկների դեպ­քում նվա­զագույն հզորությունը կազմում է 10% և սահմանափակվում է տուրբինների աշ­խա­­տան­քային ռեժիմով: Այդպիսի ցածր բեռնվածքի դեպքում տուրբիններում առաջանում են խնդիրներ՝ պայմանավորված գոլորշու խոնավության աստիճանի բարձրացման և վեր­ջին աստի­ճանների թիակների աշխատանքի անբարենպաստ պայմաններով: ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորներով բլոկների դեպքում նվազագույն հզորությունը    սահ­մա­նա­փակվում է տուրբինի հետ կապված խնդիրներով, БН-350 ռեակտորներով էներգա­բլոկ­նե­րի դեպ­քում՝ 2÷3%, սահմանափակվում է աղազրկող տեղակայանքում առաջացող խնդիր­ներով, БН-600 ռեակտորներով էներգաբլոկների դեպքում՝ 20%, սահմանափակվում է ռեակտո­րա­յին տեղակայանքով, РБМК-1000 ռեակտորներով էներգաբլոկների դեպքում՝ 22%, սահ­մա­նափակվում է ռեակտորով:

>>

 

 

 

4.3.3. Էներգաբլոկի հզորության բարձրացման հնարավորությունները

ԱԷԿ-ների էներգաբլոկների՝ նախագծային առավելագույն հզորությունից ավելի աշ­խա­տելու հնարավորությունը, բնականաբար, մասնագետների մշտական ուշադրության կենտրոնում է, քանի որ հզորության պաշարի իրացումը հանգեցնում է տնտեսական էա­կան շահույթի: Սակայն նախագծայինից ավելի հզորության բարձրացումը բավականին բարդ և համալիր հետազոտություններ պահանջող խնդիր է: Անհրաժեշտ է կատարել է­ներ­գաբլոկի բոլոր սարքավորումների ռեժիմների մանրամասն ուսումնասիրություններ: Ընդ որում, այդ աշխատանքների ժամանակ առաջնահերթ ուշադրություն պետք է դարձվի ԱԷԿ-ի միջուկային անվտանգությանը: Որ նախագծայինից ավելի հզորության բարձրա­ցումն իրատեսական է, ապացուցում է այն փաստը, որ աշխարհում գործող ԱԷԿ-ների աշ­խա­տանքային ցուցանիշներն այս առումով բարելավվում են: Այսպես` ամեն տարի աշ­խար­հի լավագույն կայաններից մոտավորապես 10-ը ունենում են տեղակայված հզորու­թյան օգտագործման գործակցի 100%-ից ավելի բարձրացման ցուցանիշ: ԱՄՆ-ում Ատո­մային էներգիայի կարգավորող հանձնաժողովը միայն 2002թ. քննարկել է 10÷20%-ով ԱԷԿ-ների հզորությունը բարձրացնելու 72 հայտ: Արդյունքում՝ գործող ԱԷԿ-ների հզորությունը մեծացել է   

Վերլուծությունները ցույց են տվել, որ հզորության    բարձրացման կարելի է հասնել սարքավորումների նախագծային պաշարի օգտագործման և ստուգիչ-չափիչ սար­քերի ճշտության մեծացման, իսկ    բլոկի ոչ այնքան հանգամանալից արդիա­կա­նաց­ման հաշվին: Հզորությունն ավելի մեծ չափով բարձրացնելու համար պահանջվում են տեխ­նոլոգիական սխեմաների կամ սարքավորումների լուրջ փոփոխություններ: Դեռևս 70-ական թվականներին Կոլայի ԱԷԿ-ի ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով էներգաբլոկների հա­մար կատարվել են բավականին ծավալուն հետազոտություններ՝ հզորությունը նախա­գծա­յինից ավելի բարձրացնելու ուղղությամբ [12]: Հիմնավորվել է, որ ռեակտորի ջերմային հզո­րությունը կարելի է բարձրացնել մինչև 107%: Հունգարիայի «Պակշ» և Ֆինլանդիայի «Լովիզա» ԱԷԿ-ների ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկներն աշխատում են 510 ՄՎտ հզորությամբ (16%-ով ավելի): 2010թ. տվյալներով՝ Բալակովյան ԱԷԿ-ի 2-րդ, 3-րդ և 4-րդ էներ­գա­բլոկ­ները և Ռոստովի ԱԷԿ-ի 1-ին էներգաբլոկը (բոլորն էլ ՋՋԷՌ-1000) աշխատում են 104% ան­վա­նական հզորությամբ: Այդ ռեակտորների համար կատարվում են հետազոտություն­ներ՝ հետագայում հզորությունը 107 և ավելի %-ով բարձրացնելու համար:

Քիչ չեն նաև ցածր հզորությամբ աշխատող էներգաբլոկները, որոնք ունեն որոշակի խնդիրներ: Օրինակ` Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի 3-րդ և 4-րդ էներգաբլոկներն աշխատում են ցածր՝ 416 ՄՎտ հզորությամբ, քանի որ առկա է կոնդենսատորը հովացնող ջրի խնդիրը (աշ­տարակահովացուցիչները հին են): Նման խնդիր ունի նաև ՀԱԷԿ-ի երկրորդ բլոկը, ուստի աշխատում է 92 % հզորությամբ: Նրա աշխատաշրջանի երկարացման ծրագրում նա­խատեսված է հզորությունը բարձրացնել   Ներկայումս «Ռոսէներգոատոմ» կոն­ցեռնը ՀԱԷԿ-ում իրականացնում է էլեկտրական էներգիայի արտադրության ծավալների մեծացման ծրագիր, որի մեջ, որպես նրա բաղկացուցիչ մաս, մտնում է նաև գործող կայան­ների հզորությունը բարձրացնելու ծրագիրը: Այն իրագործվում է ինչպես տուրբո­տե­ղա­կայանքների օ.գ.գ.-ն, այնպես էլ ռեակտորի հզորությունը բարձրացնելու ճանապարհով: Մասնավորապես, К-500-60/3000 տուրբինների ՑՃԳ-ի չորրորդ և հինգերորդ աստիճան­նե­րի թիակները փոխարինվում են մեծ բարձրություն և ավելի կատարելագործված պրոֆիլ ու­նեցողներով, իսկ դիաֆրագմաները՝ ավելի ժամանակակիցներով: Արդիականացվում են զատիչ-շոգեգերտաքացուցիչները, կիրառվում է կոնդենսատորների մաքրման գնդիկային եղա­նակը և այլն: Նախատեսվում է ՋՋԷՌ-1000 էներգաբլոկների նախագծային հզորու­թյու­նը բարձ­րացնել  ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի (նախագիծ B-213) հզորությունը` 7%-ով, РБМК-ինը՝ 5%-ով:

>>

 

 

4.4.   ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ՍՏԱՏԻԿ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ ԵՎ ԿԱՐԳԱՎՈՐՄԱՆ ԾՐԱԳՐԵՐԸ

Հիմնական հասկացությունները: Էներգաբլոկի աշխատանքի կայուն ռեժիմներում հիմնական տեխնոլոգիական պարամետրերի կախվածությունը հզորությունից ստացել է ստատիկ բնութագրեր անվանումը: Սովորաբար այդ կախվածությունը մշակվում է բլոկի անվանական ռեժիմի համար: Ցածր հզորությունների դեպքում որոշակի տեխնոլոգիական պարամետրեր պահվում են հաստատուն (անվանականին մոտ), իսկ մյուս պարամետրերը փոխվում են հզորությունից կախված: Պարամետրերի այդպիսի բաժանումը երկու խմբի պայմանավորված է ռեակտորի տիպով, սարքավորումների աշխատանքային ռեժիմների առանձնահատկություններով, տեխնոլոգիական սխեմաներով և կարգավորվող պարա­մետրերի արժեքների փոփոխություններով:

Հզորության կարգավորումը՝ նախօրոք հանձնարարված ծրագրի համաձայն, կոչվում է էներգաբլոկի կարգավորման ծրագիր: Այս կամ այն կարգավորման ծրագիրը կախված է էներգաբլոկի նախապես ընդունված շահագործման ռեժիմից: ԱԷԿ-ի հզորության կարգա­վոր­ման հիմնական խնդիրը աշխատանքային (կայուն) ռեժիմներում ռեակտորի և տուր­բի­նի հզորությունների համապատասխանեցումն է:

>>

 

 

4.4.1.               Կարգավորման ծրագրերը

ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորներով էներգաբլոկների հզորության կարգավորման համար իրագործվում են հետևյալ երկու հիմնական ծրագրերը.

1.             Ջերմակրի միջին ջերմաստիճանն առաջին կոնտուրում, հզորությունից կախված, պահվում է հաստատուն (t_միջ=const):

2.             Թարմ գոլորշու ճնշումը երկրորդ կոնտուրում (գլխավոր շոգեկոլեկտորում), հզո­րու­թյունից կախված, պահվում է հաստատուն (Р_ԳՇԿ=const):

Կարգավարման 1-ին ծրագիրն օգտագործվել է առաջին սերնդի միջուկային էներգա­բլոկ­ներում, այդ թվում՝ նաև Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի 1-ին և 2-րդ բլոկներում:

Նկ. 4.1-ում պատկերված է հզորության կարգավորման ծրագիրը: Նկարից երևում է, որ ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը, հզորությունից կախված, մնում է հաստատուն, իսկ մյուս պարամետրերը փոփոխվում են: Կարգավորման այդպիսի ծրագիրն ունի և առա­վե­լու­թյուններ, և թերություններ:

Առավելությունն այն է, որ այս ծրագրով առավելագույնս օգտագործվում է ռեակտորի ինքնակարգավորման հատկությունը, այսինքն՝ ռեակտորի հզորությունը փոխվելիս, հա­կա­դարձ կապի արդյունքում, ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը ենթարկվում է խիստ ան­նշան փո­փոխության՝ ռեակտիվության բացասական ջերմաստիճանային գործոնի շնորհիվ (տե՛ս բաժին 1.2): Դրանով նվազում է նեյտրոնային հզորության կարգավորիչի դերը, և կարգա­վորող օրգաններին ներկայացվող խիստ պահանջները մեղմանում են:

   

Այս ծրագիրն ավելի բարենպաստ պայմաններ է ստեղծում առաջին կոնտուրի սար­քա­վորումների, հատկապես ռեակտորի աշխատանքի դեպքում, քանի որ վերջինիս հզո­րու­թյան փոփոխության համար պահանջվում է ռեակտիվության փոքր փոփոխություն, և ապահովվում են առաջին կոնտուրի կայուն ջերմաստիճանային պայմանները:

Էներգաբլոկի աշխատանքի ժամանակ առաջին կոնտուրի ջերմակրի ծավալը շատ քիչ է փոխվում, համարյա մնում է հաստատուն, ճնշման փոխհատուցիչի և նրա կարգավորման համակարգի վրա դրված պահանջները փոքրացվում են: Արդյունքում՝ ճնշման փոխհատուցիչն պատրաստվում է ավելի կոմ­պակտ, իսկ նրա կարգավորման համակարգը նախագծվում է ավելի պարզ և աշխա­տում է ավելի հուսալի:

Հիմնական թերությունն այն է, որ էներգաբլոկի հզորությունը փոփոխելիս երկրորդ կոն­­տուրի ճնշումը շատ խիստ փոխվում է: Տուրբոգեներատորների (ТГ) հզորությունը բարձրացնելիս ճնշումն ընկնում է, և հակառակը` հզորությունն իջեցնելիս ճնշումը բարձրանում է. ճնշման տա­տանման չափը կազմում է

Ճնշման տատանման այսպիսի մեծ տիրույթը հանգեցնում է նրան, որ անհրա­ժեշ­տու­թյուն է առաջանում երկրորդ կոնտուրի սարքավորումները

(Շոգեգեներատորները, շոգեխողո­վակ­նե­րը, ար­մատուրը և այլն) պատրաստել անվանականից բարձր ճնշումների համար, և հե­տևա­բար՝ աճում են դրանց կապիտալ ծախսերը: Բացի դրանից, տուրբինի հզորության փո­փո­խու­թյան ամբողջ տիրույթում ջերմային ցիկլի շահավետությունը ստացվում է ցածր: Տուրբինի փոքր հզորությունների դեպքում շոգու ավելցուկային ճնշումն իջեցվում է տուր­բինի կարգավորման կափույրներում (РКТ), իսկ բարձր հզորությունների (ընդհուպ` մինչև ան­վա­­­նականի) դեպքում երկրորդ կոնտուրի շոգու ճնշումը ստացվում է նորմերով նախա­տես­ված ճնշումից ցածր, որի հետևանքով ցիկլի ջերմային շահավետությունը փոքրանում է:

Ներկայումս այս ծրագրից հրաժարվել են, և ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորներով բոլոր էներ­գաբլոկներում օգտագործվում է երկրորդ ծրագիրը:

Կարգավորման երկրորդ ծրագրով շոգու ճնշումը երկրորդ կոնտուրում, հետևաբար՝ հագեցման ջերմաստիճանը՝ t₂ մնում են հաստատուն, իսկ ջերմակրի միջին ջերմաս­տի­ճանը՝ t_միջ առաջին կոնտուրում փոխվում է: Նկ. 4.2-ում պատկերված է այդ ծրագիրը:

 

Նկարից երևում է, որ, հզորությունից կախված, բոլոր պարամետրերը փոխվում են, բացի գոլորշու ճնշումից և ջերմաստիճանից (t₂): Կարգավորման այս ծրագիրն ավելի նպաստավոր է երկրորդ, քան առաջին կոնտուրի համար: Շոգու ճնշման հաստատուն լի­նե­լը թույլ է տալիս բարձրացնել ցիկլի օ.գ.գ-ն (օրինակ` Նովովորոնեժի առաջին բլոկի հա­մար 27,6-ից բարձրացվել է մինչև 32%) [12] :

Երկրորդ կոնտուրի սարքավորումները խստորեն չեն սահմանափակում հզորության փո­փոխության արագությունը, քանի որ այդտեղ ճնշումը և ջերմաստիճանը գործնա­կա­նում պահվում են հաստատուն:

Եվ, վերջապես, կարգավորման համակարգերի մանևրայնության հետազոտություն­նե­րը ցույց են տվել, որ ըստ երկրորդ կոնտուրի ճնշման իմպուլսի կարգավորումն ավելի նպա­տակահարմար է, քանի որ ցանցի հաճախության տատանման դեպքում այդ պարա­մետրը ավելի արագ է փոփոխվում, քան առաջին կոնտուրի ջերմաստիճանը, կարգա­վոր­ման համակարգը դրան ավելի արագ է արձագանքում, և կարգավորումը ստացվում է ավելի հուսալի: Ծրագրի թերությունն այն է, որ հզորության տատանման դեպքում ռեակ­տո­­րի ելքում ջերմակրի ջերմաստիճանն էապես փոխվում է    անգամ ավելի, քան ա­ռաջին ծրագրով), որը սահմանափակում է բլոկի մանևրայնության հնարա­վորու­թյուն­ները: Կարգավորման համակարգին նեկայացվում են խիստ պահանջներ. այն պետք է կարո­ղա­նա փոխհատուցել ջերմաստիճանի այդպիսի կտրուկ փոփոխման հետևանքով անջատված ռեակտիվությունը: Միաժամանակ, խիստ պահանջներ են ներկայացվում նաև ճնշման փոխհատուցիչի կար­գա­վորման համակարգին: Ջերմաստիճանի մեծ տատանումների դեպքում առաջին կոն­տուրի ծավալը զգալիորեն փոխվում է, ինչը դժվարացնում է ճնշման փոխհատուցիչի (КД) կայուն աշխատանքը: Ճնշման փոխհատուցիչն նախագծվում և պատրաստվում է ավելի մեծ ծավալով: Այնուամենայնիվ, հաշվի առ­նելով երկու ծրագրերի դրական և բացասական կողմերը, ինչպես նաև շահագործման փորձը, առավելությունը տրվել է այս ծրագրին:

Նշված ծրագրերից բացի, օգտագործվում են նաև փոխզիջումային ծրագրեր, երբ ջեր­մակրի միջին ջերմաստիճանը և շոգու ճնշումը փոփոխվում են չափավոր: Կարգավորման այս ծրագրերը բնութագրվում են առաջին և երկրորդ կոնտուրի պարամետրերի միա­ժա­մանակ, բայց ոչ զգալի փոփոխությամբ: Այս ծրագրերը կիրառելիս էներգաբլոկի հիմ­նա­կան սարքավորումներում փոքրանում են ջերմաստիճանային տատանումները, ուստի թույ­լատրվում են էներգաբլոկի հզորության արագ փոփոխություններ: Դրանք նույնպես ունեն և՛ թերություններ, և՛ առավելություններ:

Այս ծրագրերն օգտագործվում են արտասահմանյան, հիմնականում ամերիկյան ԱԷԿ-ներում: Դրանց մանրամասն նկարագրությունը տրված է գրականության [11,12] մեջ: ՀԱԷԿ-ում օգտագործվում է կարգավորման երկրորդ ծրագիրը:

Կարգավորման պրոցեսն ավելի պարզ ներկայացնելու համար դիտարկենք ՋՋԷՌ-440 էներ­գաբլոկներում, առանց կարգավորիչների և կարգավորիչներով, հզորության փոփոխ­ման անցողիկ ռեժիմները:

>>

 

 

 

4.4.2.               Էներգաբլոկի անցողիկ ռեժիմները՝ առանց կարգավորիչների

Ռեժիմները վերարտադրվել են ՀԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկի վարժասարքի վրա՝ հզորության ավտոմատ կարգավորիչը (ՀԱԿ) և երկրորդ կոնտուրի ճնշման «մինչև իրեն» հիմնական երկու կարգավորիչներն անջատված վիճակում:

Նկ. 4.3-ում պատկերված է հիմնական պարամետրերի փոփոխությունը՝ ժամանակից կախված, բլոկի էլեկտրական հզորության կտրուկ նվազման (բեռնաթափման) դեպքում:

Բլոկն աշխատել է 92% ջերմային և 382,4ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: 3-րդ և 4-րդ Տուրբոգեներատորների (ТГ) հզորությունները համապատասխանաբար հավասար են N_ՏԳ3=187,2ՄՎտ, N_ՏԳ4=195,2ՄՎտ: Ռեժիմի 3-րդ րոպեի 20-րդ վայրկյանին 3-րդ տուրբինի հզորությունը՝ N_ՏԳ-3, կարգավորման կափույրները «ձեռքով» փակելով, արագ՝  նվազեցվել է մինչև 131,4 ՄՎտ: Էներգաբլոկի գումարային հզորությունը 382,4 ՄՎտ-ից իջել է մինչև 340,8 ՄՎտ, նվազելով  

Անցողիկ ռեժիմն ընթացել է հետևյալ կերպ: 4-րդ տուրբոգեներատորի (Տուրբոգեներատորների) հզո­րությունը՝ N_ՏԳ4 երկրորդ կոնտուրի ճնշման բարձրացման արդյունքում աճել է 195,2 ՄՎտ-ից մինչև 209,4 ՄՎտ (14,2 ՄՎտ-ով): Ճնշումը գլխավոր շոգեկոլեկտորում՝ Р_ԳՇԿ բարձրացել է 45կգ/սմ ²-ից մինչև 50կգ/սմ ² (5 կգ/սմ ²-ով), որը հանգեցրել է առաջին կոնտուրից երկրորդ կոնտուր փոխանցվող ջերմաքանակի նվազմանը, ինչը իր հերթին հանգեցրել է առաջին կոնտուրի ջերմակրի միջին ջերմաստիճանի՝ Т_միջ աճին    Ջերմաստիճանի բարձ­րա­ցումը հանգեցրել է ռեակտորի ռեակտիվության նվազմանը, որն իր հերթին՝ ռեակտորի հզորության փոքրացմանը (ռեակտիվության բացասական ջերմաստիճանային էֆեկտ): Ռեակտորի նեյտրոնային, ինչպես նաև ջերմային հզորությունը 92%-ից իջել է մինչև 83,7% (8,3%-ով): Ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային էջքը՝ Δt_петель նվազել է 27⁰C-ից մինչև 24,6⁰C (2,4⁰C-ով), քանի որ շոգեգեներատորների ելքում (կամ՝ ռեակտորի մուտքում) ջերմաստիճանն ավելի շատ է աճել, քան ռեակտորի ելքում (կամ՝ շոգեգեներատորների մուտքում): Անցողիկ ռեժիմը տևել է  և կայունացել է:

Ռեժիմից երևում է հակադարձ կապի էական ազդեցությունը պրոցեսի վրա: Այսպես` էլեկտրական հզորությունն իջել է 11%-ով, իսկ ռեակտորի հզորությունը, առանց կարգա­վորիչ­ների, ինքնակարգավորման շնորհիվ՝ 8,3%-ով: Էլեկտրական հզորության և ռեակ­տո­րի հզորության հենց այդ ապաբալանսն էլ (11%-8,3%=2,7%) հանգեցրել է պարամետրերի արժեքների բնականոնից շեղմանը: Այսպես, օրինակ, Р_ГПК-ն շեղվել է   դառ­նա­լով 48,8կգ/սմ ², Т_СР-ը՝   և այլն: Ակնհայտ է, որ այդպիսի պարամետրերով բլոկը չի կա­րող շահագործվել, և անհրաժեշտ է կարգավորել այն, պարամետրերը բերել իրենց թույ­լա­տրելի արժեքներին: Դա կարելի է կատարել կամ «ձեռքով», կամ կարգավորիչների միջո­ցով:

Այժմ դիտարկենք մեկ այլ անցողիկ ռեժիմ՝ կապված հզորության բարձրացման հետ:

Նկ. 4.4-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփո­խու­թյունը՝ ըստ ժամանակի, էլեկտրական հզորության կտրուկ բարձրացման դեպքում:

Էներգաբլոկն աշխատել է 92% ջերմային և 382ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: 3-րդ և 4-րդ տուրբոգեներատորներիների հզորությունները համապատասխանաբար հավասար են՝ N_ТГ3=190,5ՄՎտ, N_ТГ4=191,4ՄՎտ: 3-րդ տուրբինի հզորությունը 190,5 ՄՎտ-ից կտրուկ    բարձ­րացվել է մինչև 212,2 ՄՎտ: Բլոկի գումարային հզորությունը 382 ՄՎտ-ից բարձրացել է մինչև 397,6 ՄՎտ (15,6ՄՎտ-ով կամ 4,2%-ով):

 

Անցողիկ ռեժիմն ընթացել է հետևյալ կերպ: 4-րդ տուրբոգեներատորների (ТГ)  հզորությունը, ճնշման իջեց­ման պատճառով, իջել է 191,4 ՄՎտ-ից մինչև 185,4ՄՎտ (6,0 ՄՎտ-ով): Ճնշումը գլխավոր շոգե­կո­լեկտորում՝ Р_ГПК-ն իջել է 45կգ/սմ ²-ից մինչև 43,64կգ/սմ ², որը հանգեցրել է առաջին կոն­տուրից երկրորդ կոնտուր փոխանցվող ջերմաքանակի մեծացմանը, որի պատճառով ա­ռաջին կոնտուրի ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը՝ Т_СР իջել է    Ջերմաստիճանի նվա­զումը հանգեցրել է ռեակտիվության, արդյունքում՝ ռեակտորի հզորության աճին: Հզորությունը 92%-ից աճել է մինչև 95,14% (3,14%-ով): Ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային էջքը՝ Δt_петель աճել է 27⁰C-ից մինչև 27,92⁰C (0,92⁰C-ով), քանի որ շոգեգեներատորներիների ելքում ջերմաս­տի­ճանը նվազել է: Անցողիկ ռեժիմը տևել է     և կայունացել:

Ռեժիմից նույնպես երևում է հակադարձ կապի էական ազդեցությունը պրոցեսի վրա: Ռեակտիվության բացասական ջերմաստիճանային էֆեկտի շնորհիվ ռեակտորի հզորու­թյունն աճել է: Այսպես` էլեկտրական հզորությունն աճել է 4,0%-ով, իսկ ռեակտորի հզո­րությունը՝ առանց կարգավորիչների՝ 3,14%-ով: Էլեկտրական հզորության և ռեակտորի հզորության հենց այդ ապաբալանսն էլ (4,0-3,14=0,86%) հանգեցրել է պարամետրերի ար­ժեք­ների բնականոնից շեղմանը: Հասկանալի է, որ այսպիսի շեղված պարամետրերով (Р_ГПК=43,64 կգ/սմ ²) նույնպես չի թույլատրվում էներգաբլոկը շահագործել, և անհրաժեշտ է ռեժիմը կարգավորել:

Այսպիսով, անցողիկ ռեժիմների օրինակների վերլուծությամբ մի անգամ ևս համոզ­վե­ցինք (գործնականում դիտարկեցինք հայտնի փաստը), որ առանց հիմնական կարգա­վո­րիչ­ների՝ էներգաբլոկը չի կարող հուսալիորեն շահագործվել: Եթե նույնիսկ ռեժիմները կար­­գավորվեն «ձեռքով»՝ օպերատորի կողմից, ապա նրանից կպահանջվեն մեծ ջանքեր, բա­ցի այդ, գործընթացը կլինի շատ ավելի բարդ և անհուսալի: Կարգավորման որակը կախ­­­ված կլինի օպերատորի մասնագիտական պատրաստականությունից, փորձից, հմտու­­­­թյունից և ռեժիմի բարդությունից:

>>

 

 

 

4.5.   ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ՀԶՈՐՈՒԹՅԱՆ ԿԱՐԳԱՎՈՐՄԱՆ ՍԽԵՄԱՆԵՐԸ ԵՎ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԿԱՐԳԱՎՈՐԻՉՆԵՐԸ

Էներգաբլոկի կարգավորման վերը նշված ծրագրերն աշխատող էներգաբլոկներում իրագործվում են երեք հիմնական կարգավորիչների միջոցով. ռեակտորի նեյտրոնային հզորության ավտոմատ կարգավորիչի (ՀԱԿ), երկրորդ կոնտուրի ճնշման կարգավորիչի (անվանվում է «մինչև իրեն» կամ հաճախ՝ հսկող (հետևող),  քանի որ կարգավորում է գո­լոր­շու ճնշումը մինչև տուրբին մտնելը) և տուրբինի պտտման հաճախության կար­գա­վո­րի­չի (կոչվում է նաև տուրբինի արագության կարգավորիչ (РСТ)):

ՀԱԿ-ը ռեակտորի նեյտրոնային հոսքի խտությունը կամ, որ նույնն է, նեյտրոնային հզորությունը փոխում է՝ ազդելով կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) կարգավորման օրգանների, ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) բանեցման հանգույցի վրա, որոնք էլ տեղաշարժում են կարգավորող կասետները ակտիվ գոտում: «Մինչև իրեն» կարգավորիչը, որի հիմնական խնդիրը ԳՇԿ-ում մինչև տուրբին մտնող գո­լոր­շու ճնշումը հաստատուն պահելն է, ազդում է տուրբինի կարգավորող կափույրների վրա, որոնց բացվածության չափից կախված՝ փոխվում են տուրբին մտնող գոլորշու ծախ­սը, ճնշումը տուրբինից առաջ և տուրբինի հզորությունը:

ՏԱԿ-ը, որի հիմնական խնդիրը տուրբինի արագությունը հաստատուն պահելն է, նույն­պես ազդում է կարգավորող կափույրների վրա և փոխելով տուրբինի հզորությունը՝ փոխում է նաև նրա արագությունը: ՏԱԿ-ի աշխատանքը կապված է էներգահամակարգում արտադրվող և սպառվող էլեկտրական էներգիաների բալանսի, այսինքն՝ էլեկտրական ցանցի հաճախության հետ: Եթե Տուրբոգեներատորներին (ТГ)  միացված է ցանցին, ապա ՏԱԿ-ն աշխատում է Տուրբոգեներատորի արա­գությունը համապատասխանեցնել ցանցի հաճախությանը: Եթե Տուրբոգեներատորն անջատվում է ցանցից, ապա տուրբինի արագությունը պահում է հաստատուն` նախապես տրված ար­ժեքին հավասար, և տուրբինը մնում է սեփական կարիքների ռեժիմում՝ մինչև անջատվելը:

Կարգավորիչների բնութագրերը և աշխատանքը մանրամասն կդիտարկենք կարգա­վոր­ման սխեմաները քննարկելուց հետո:

>>

 

 

 

4.5.1.               Կարգավորման սխեմաները

 

Կարգավորման ծրագրերն իրագործվում են կարգավորման նախապես մշակված սխե­մաների միջոցով՝ կախված նրանից, թե էներգաբլոկը էներգահամակարգում որ ռե­ժիմում է աշխատում: Այդ ռեժիմները երկու տիպի են՝ բազային և կարգավորող: Բազային ռեժիմը բնութագրվում է նրանով, որ բլոկի հզորությունը կախված չէ էներգահամակարգի բեռի փոփոխությունից: Բլոկի կարգավորման համակարգը չեզոքացնում-մեղմացնում է ցան­ցում տեղի ունեցող հաճախության տատանումների ազդեցությունը բլոկի աշխա­տան­քի (հզորության) վրա: Տատանումների վերանալուց հետո կարգավորման համակարգը տուր­բինի հզորությունը բերում է իր նախկին արժեքին և համապատասխանեցնում է ռեակ­­տո­րի հզորությունը: Այլ կերպ ասած, բազային ռեժիմում ԱԷԿ-ը չի օգտագործվում ցան­ցի հա­ճախականությունը կայունացնելու համար: Կարգավորող ռեժիմում, ընդհա­կա­ռակը, բլոկը մաս­նակցում է էներգահամակարգի հաճախության կարգավորմանը: Էներ­գա­բլոկի կար­գա­վորման համակարգը ավտոմատ կերպով կամ բարձրացնում, կամ իջեցնում է ցանցի հզորությունը՝ նպաստելով նրա հաճախությունը հաստատուն պահպանելուն: ԱԷԿ-ների զգալի մասը, այդ թվում՝ նաև ՀԱԷԿ-ը, այսօր շահագործվում են բազային ռեժիմում:

Նկ. 4.5-ում պատկերված է ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի կարգավորման սկզբունքային սխեման բազային ռեժիմում, որն աշխատում է Ps=const կարգավորման ծրագրով:

Սխեման աշխատում է հետևյալ ձևով: Ծրագրով նախատեսված ռեակտորի հզորու­թյու­նը և երկրորդ կոնտուրում դրան համապատասխան գոլորշու ճնշումը սահմանվում են հզորության՝ 1 և ճնշման՝ 13 առաջադրիչներով: Ռեակտորի պահանջված նեյտրոնային հզո­­րու­թյունը կարգավորվում է ՀԱԿ-ի՝ 2 միջոցով, որն ազդանշան է ուղարկում ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) բանեցման հանգույցին՝ 4, որն էլ տեղաշարժում է կասետները ակտիվ գոտում: Ղեկա­վա­րող ազդանշանը ՀԱԿ-ում ձևավորվում է իոնացնող խցիկներից՝ 3 ստացած փաստացի ազ­դա­նշանի և սահմանված նեյտրոնային հզորության ազդանշանի տարբերությանը համա­պատասխան: Ըստ ղեկավարող ազդանշանի՝ կասետները բարձրանում կամ իջնում են: Ընդ որում, դրանց տեղաշարժման ժամանակը փոխվում է՝ կախված ազդանշանի տևո­ղու­թյունից:

«Մինչև իրեն» կարգավորիչում՝ 12 գոլորշու ճնշման տվիչի՝ 14 ուղարկած ազդա­նշա­նը համեմատվում է ճնշման առաջադրիչի՝ 13 ազդանշանի արժեքի հետ, և եթե այդ մեծու­թյուն­ները շեղված են, ապա կարգավորիչը առաջադրանք է տալիս տուրբինի կառա­վար­ման մեխանիզմին (МУТ)՝ 7, որը տեղաշարժում է կարգավորման կափույրները՝ 9: Դրանք, փոխելով իրենց բացվածության աստիճանը, բացում կամ փակում են գոլորշու մուտքը դե­պի տուրբին, և դրանով կարգավորվում է գոլորշու ճնշումը տուրբինից առաջ՝ գլխավոր շո­գե­կոլեկտորում: Եթե ճնշումը ցածր է, կափույրները փակվում են, եթե բարձր է, բացվում են:

Փոխվում է նաև տուրբինի հզորությունը, և ոչ մեծ փոփոխությունների դեպքում, ռեակ­­տորի ինքնակարգավորման շնորհիվ, վերջինիս հզորությունը համապա­տաս­խա­նեց­վում է տուրբինի հզորությանը՝ հաստատուն պահելով երկրորդ կոնտուրի ճնշումը:

Ցանցի հաճախության` անվանական արժեքից տատանումների դեպքում ՏԱԿ-ը՝ 8 արագ տեղաշարժում է տուրբինի կար­գա­վորման կափույրները (РКТ), ՝ 9, ձգտելով տուրբինի պտու­տաթվերը մոտեցնել անվանա­կա­նին`    կամ, որ նույնն է, ցանցի ստան­դարտ արժեքին՝    Այդպիսով փոխ­վում է տուրբինի էլեկտրական հզորությունը, և այն համապատասխանեցվում է էլեկտրա­կան բեռնվածքին: Օրինակ, եթե ցանցի հաճա­խու­թյու­­նը սկսում է նվազել՝ դառնալով 49Հց, (այսինքն՝ Տուրբոգեներատորի պտտման արագությունը սկսում է նվազել), ապա ՏԱԿ-ը՝ 8 բացում է տուր­բինի կափույրները՝ 9: Դա հանգեցում է տուրբին մտնող գոլորշու ծախսի մեծացմանը և երկ­րորդ կոնտուրի ճնշման՝ Р_ԳՇԿ անկմանը: Գոլոր­շու ճնշման տվիչը՝ 14 «զգում» է այդ և ազ­դանշան է ուղարկում «մինչև իրեն» կար­գա­վո­րի­չին՝ 12, որն էլտուրբինի տուրբինի կառավարման մեխանիզմի (МУТ) ՝ 7 միջոցով փա­կում է կափույրները՝ 9, վերադարձնելով դրանք նախ­կին բացվածության աստիճանին: Այսպիսով, ճնշումը ԳՇԿ-ում կայունանում է և վերա­դառ­նում նախկին մակարդակին (արժեքին):

Ռեակտորում ջերմակրի ջերմաստիճանային անկումը սկզբում աճում է, հետո նվա­զում, կայունանում է՝ հավասարվելով նախկին արժեքին: Կարճ (3-4ր) անցողիկ ռե­ժի­մից հետո ռեակտորի հզորությունը և էներգաբլոկի ընդհանուր հզորությունը մնում են ան­փո­փոխ՝ ցանցի նոր հաճախության դեպքում: Իսկ էներգահամակարգի բեռի փոփո­խու­թյու­նը կրում են մյուս էներգաբլոկները (կայանները), որոնք աշխատում են կարգավորման ռե­ժիմում: Եթե անհրաժեշտ է ռեակտորի հզորությունը փոփոխել, ապա օպերատորն անջատում է ՀԱԿ-ը կամ «ձեռքով» կարգավորմամբ տեղաշարժում է ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները՝ հետևելով նեյտրոնային և ջերմային հզորությանը: Հզորության փոփոխությունն ազդում է երկրորդ կոնտուրի ճնշման վրա, և «մինչև իրեն» կարգավորիչը, կարգավորելով ճնշումը, տուրբինի հզորությունը համապատասխանեցնում է ռեակտորի հզորությանը:

Նշենք, որ բացի հիմնական կարգավորիչներից, էներգաբլոկում տեղադրված են նաև նշա­նակությամբ դրանցից ոչ պակաս տեղային կարգավորիչներ, որոնք կարգավորում են շոգեգեներատորներում ջրի մակարդակը, ճնշումը և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում, կոնդենսատորում, տա­քա­ցու­ցիչներում և այլն:

Նկ. 4.5-ում ներկայացված է կարգավորման համեմատաբար պարզ սխեմա, որտեղ բա­ցա­կայում է ՀԱԿ-ի և երկրորդ կոնտուրի ճնշման ուղիղ կապը, որը, ինչպես արդեն նշե­ցինք, օգտագործվում էր ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորներով առաջին սերնդի ԱԷԿ-ում: Շահա­գործ­ման փորձը ցույց է տվել, որ ջերմատեխնիկական պարամետրերի, մասնավորապես՝ երկրորդ կոնտուրի ճնշման և ՀԱԿ-ի ուղղակի կապի բացակայությունը արդյունավետ չէ: Կարգավորման համակարգի իներցիականությունը ստացվում է ավելի մեծ, անցողիկ ռեժիմ­նե­րի արագությունը փոքրանում է, և հաճախ անցողիկ ռեժիմները դառնում են անկայուն ու դժվար կարգավորվող: Դրանից խուսափելու համար ներկայումս կարգավորման հա­մա­կարգում օգտագործվում են նեյտրոնային հզորության էլ ավելի կատարելագործված ավ­տո­մատ կարգավորիչներ, որոնք հաշվի են առնում երկրորդ կոնտուրի գոլորշու ճնշման փո­փոխությունը և ուղղակի կապ ունեն նույն կոնտուրի «մինչև իրեն» կարգավորիչների հետ:

>>

 

 

4.5.2.               Ռեակտորի հզորության հիմնական կարգավորիչները: Ավտոմատ կարգավորիչը

Կարգավորման սխեմայում (նկ. 4.5) նկարագրված հիմնական կարգավորիչներից ա­մե­­նա­շատ գործառույթները` կապված անվտանգության հետ, կատարում է ՀԱԿ-ը: Նրա աշ­­խատանքի ալգորիթմը համեմատաբար ավելի բարդ է, քան մյուս երկու` «մինչև իրեն» և ՏԱԿ կարգավորիչներինը: Վերջիններս ավելի պարզ կարգավորիչներ են, և դրանց աշ­խատանքի վերաբերյալ բավականին շատ գրականություն ու նյութեր կան: Այստեղ ման­րամասն կդիտարկենք միայն կատարելագործված ՀԱԿ-ի աշխատանքը, որը ներդրված է և գործում է ՀԱԷԿ-ում:

Ռեակտորի հզորության ավտոմատ կարգավորիչը (ՀԱԿ) նախատեսված է էներ­գա­բլոկի էներգետիկական միջակայքում, հզորության ցանկացած մակարդակում, ջերմա­տեխ­նիկական պարամետրերը և թույլատրելի հզորությունը ավտոմատ բեռնաթափելու համար, եթե մեկ աշխատող տուրբինը կամ մեկ կամ երկու գլխավոր շրջանառության պոմպերն (ГЦН) անջատվում են:

Նկ. 4.6-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի ընդհանուր տեսքը (հիշա­սխե­ման), որը դրված է բլոկային կառավարման վահանակի (ԲԿՎ) վրա:

Նկարից երևում է, որ ՀԱԿ-ն աշխատում է երկկանալային սխեմայով, այսինքն՝ բաղ­կացած է երկու սիմետրիկ մասերից. հուսալիության համար սխեման կրկնվում է, և մեկ կանալի խափանման դեպքում մյուսն աշխատում է:

Էկրանի վրա արտածված են լուսային, դիսկրետ և անալոգային բոլոր ազդանշան­ները, ինչպես նաև ՀԱԿ-ի բանալու՝ КУ З-ի դիրքը, որը ցույց է տալիս, թե կարգավորիչը որ ռեժիմում է աշխատում: Եթե դրված է «АВТ», ապա աշխատում է ավտոմատ ռեժիմում, եթե «РГ», ապա՝ ձեռքով կարգավորման ռեժիմում: Եթե “Օ” դիրքում է, ապա անջատված է (նկա­­րում «АВТ» դիրքում է): Էկրանի ձախ մասի վերևում երևում են գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) վթարային ան­ջատման (1ГЦН/1, 1ГЦН/2, 2ГЦН/1, 2ГЦН/2) և ՎՊ-IV (A3-IV), ՎՊ-III (A3-III) վթարային պաշտպանության լուսային ազդանշանները, որոնք լուսավորվում են, երբ աշխատում է ռեակտորի պաշտպանությունը, կամ անջատվում են գլխավոր շրջանառության պոմպերը:

Ռեակտորի հատվածում ցույց են տրված 6 կանալներից դուրս եկող նեյտրոնային հզորության արժեքները՝

 

 

Նկարի ձախ մասում երևում են ռեակտորի հզորության սահմանափակման՝ ОГРАНИЧЕНИЕ N լուսային ազդանշանները: Երբ դրանք լուսավորվում են, նշանակում է՝ կարգավորող խումբը հնարավոր չէ բարձրացնել, և ռեակտորի հզորությունը «վերևից» սահ­մանափակվում է:

Ռեակտորի հզորությունը սահմանափակվում է, եթե.

·               ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը՝

·               նեյտրոնային հզորության մակարդակը մեծ է 101%-ից,

·               ռեակտորի պարբերությունը՝ ПЕРИОД T, փոքր է 200 վ-ից,

·               աշխատել է ՎՊ-IV (A3-IV) պաշտպանությունը,

·               նեյտրոնային հսկման սարքերում, БПС մինչև АКНП, կան խափանումներ:

Լուսային և ձայնային նշված ազդանշանների դեպքում ՀԱԿ-ն անցնում է «Ռեզերվ»-ի ռե­ժիմ և լուսավորվում է կարմիր գույնով (նկարում ՀԱԿ-ը աշխատում է «հսկման» ռե­ժի­մում):

Էկրանի կենտրոնում արտածված են ԳՇԿ-ի կիսակոլեկտորների տվիչների ընթացիկ ճնշման ГПК-I   ГПК-II  ար­ժեքները, ինչպես նաև ГПК-ի ճնշման միջին արժեքը՝    Ցույց է տրված ճնշման առաջադրիչի՝ ЗАДАНИЕ К-1 արժեքը՝    

Եռանկյուն սիմվոլով՝ Δ ցույց է տրված ГПК-ում ճնշման շեղման չափը  առաջադրանքից: Եթե ԳՇԿ-ում ճնշումն աճում է (ΔР-ն դրական է), կարմիր լույսով լուսավորվում է Δ սիմվոլը, եթե նվազում է՝ sսիմվոլը:

Երբ ՀԱԿ-ն աշխատում և կարգավորում է, ապա, ինչպես սովորական կարգա­վո­րիչ­ներում, «մեծ է», «փոքր է» լուսային ազդանշանները սկսում են թարթել:

ՀԱԿ-ն աշխատում է երկու հիմնական ռեժիմներում՝

1.             «ռեզերվ»-ի,

2.             «ավտոմատ»:

«Ռեզերվ»-ի ռեժիմում աշխատում է հետևյալ պայմաններում, երբ.

-              սկզբնական վիճակում միացվում է ՀԱԿ-ի էլեկտրական սնուցումը՝ անկախ КУ-3-ի դիրքից (գործարկման ժամանակ),

-               աշխատում է ՎՊ-III (A3-III) ազդանշանը, որի վերանալուց հետո ՀԱԿ-ն անցնում է «հսկման» ռեժիմին և հիշում է ԳՇԿ-ում ճնշումը,

-               КУ-3 բանալին դրվում է «Օ» կամ «РГ» դիրքերում:

«Ավտոմատ» ռեժիմը բաղկացած է երկու ռեժիմներից՝

-              սպասողական կամ հետևողական՝ «հսկման»,

-              կարգավորման՝ բանվորական:

ՀԱԿ-ն անցնում է «հսկող» ռեժիմ հետևյալ պայմաններում, երբ.

-              КУ-3 բանալին դրվում է «Авт» դիրքում,

-              ՎՊ-III (A3-III) ազդանշանը վերանում է,

-              «СР» կոճակը սեղմելուց հետո ՀԱԿ-ը գտնվում է «բանվորական» ռեժիմում:

ՀԱԿ-ն անցնում է «բանվորական» ռեժիմ հետևյալ պայմաններում, երբ.

-              օպերատորը սեղմում է «Р» կոճակը (այս դեպքում ՀԱԿ-ը չի հիշում ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը),

-               ΔР-ն առաջադրվածից գերազանցում է 1,35 կգ/սմ ²-ով, և ՀԱԿ-ը գտնվում է «Ра­бо­та-СР» ռեժիմում (այս դեպքում ՀԱԿ-ը հիշում է նեյտրոնային հզորությունը):

Երկու դեպքում էլ ՀԱԿ-ը հիշում է ԳՇԿ-ում ճնշումը, երբ կրկին անցնում է «Работа-СР» ռեժիմ:

«Հսկման» ռեժիմում ՀԱԿ-ն իրականացնում է հետևյալ գործառույթները: Երբ    ՀԱԿ-ն անցնում է «բանվորական» ռեժիմ և սկսում է բնականոն ավտո­մատ կերպով կարգավորել ռեակտորի հզորությունը հետևյալ ալգորիթմով. անջատում է «մինչև իրեն» կարգավորիչը, իջեցնում է ռեակտորի հզորությունը, եթե  Երբ    իջեցման ազդանշանը հանվում է: Եթե  բարձրացնում է ռեակ­տորի հզորությունը: Երբ  բարձրացման ազդանշանը հանվում է:

Երբ ՀԱԿ-ն անցնում է «Работа-СР» ռեժիմ, «մինչև իրեն» կարգավորիչի անջատման ազդանշանը հանվում է, և այն անցնում է բնականոն աշխատանքի:

Երբ  ՀԱԿ-ն անցնում է ռեակտորի հզորության արագ բեռնաթափման ռեժիմ (БРМР):

Երբ    ՀԱԿ-ն անցնում է բնականոն ավտոմատ կարգավորման ռեժիմ (հզորությունը նվազեցնում է վերը նկարագրված ձևով):

Ռեակտորի հզորության արագ բեռնաթափման ռեժիմում ՀԱԿ-ը ռեակտորի հզորու­թյու­նը անընդհատ նվազեցնում է այնքան ժամանակ, մինչև որ

Երբ աշխատող տուրբիններից մեկն անջատվում է, ճնշումը ԳՇԿ-ում կտրուկ բարձ­րանում է, և    պայմանի համաձայն՝ ՀԱԿ-ն անցնում է ռեակտորի հզորության արագ բեռնաթափման ռեժիմ (БРМР) ռեժիմ:

Երբ աշխատում է ՎՊ IV-ը, ՀԱԿ-ը ռեակտորի հզորության բարձրացումն արգելա­փա­կում է, և դա գործում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ ՎՊ IV-ի ազդանշանն ակտիվ է:

Եթե աշխատում են ՎՊ-I (A3-I), ՎՊ-II (A3- II) և ՎՊ-III (A3- III) վթարային ազ­դա­նշանները (պաշտպանությունները), ապա ՀԱԿ-ն անցնում է «ռեզերվ»-ի ռեժիմ և մնում է այն­քան ժամանակ, քանի դեռ ազդանշաններն ակտիվ են: Ընդ որում, հիշում է ԳՇԿ-ում ճնշու­մը: Ազդանշանների վերանալուց հետո անցնում է «հսկման» ռեժիմ:

Եթե անջատվում են մեկ կամ երկու գլխավոր շրջանառության պոմպեր, ապա ՀԱԿ-ը կատարում է հետևյալ գոր­ծո­ղությունները.

·           Անցնում է «հսկման» ռեժիմ, արգելափակվում է ՎՊ-III ազդանշանը, և ՀԱԿ-ը նվա­զեցնում է ռեակտորի ընթացիկ հզորության արժեքը 17 կամ 34%-ով:

·           Մնում է «հսկման» ռեժիմում՝ մինչև ռեակտորի բեռնաթափումը: Այդ ընթացքում «մինչև իրեն» կարգավորիչները բեռնաթափում են տուրբինները՝ աշխատելով պահել ճնշումը ԳՇԿ-ում:

·           Ռեակտորի բեռնաթափվելուց հետո ՀԱԿ-ը մնում է «հսկման» ռեժիմում և վերա­կանգ­նում է ԳՇԿ-ում ճնշման հսկողությունը՝ համեմատելով այն մինչև գլխավոր շրջանառության պոմպերի ան­ջատումը եղած ճնշման հետ:

·           Եթե բեռնաթափման ընթացքում գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) անջատման ազդանշանը վերանում է, նշանակում է՝ ՀԱԿ-ն ավարտել է բեռնաթափումը:

Եթե գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման ազդանշանը երևում է ռեակտորի հզորության արագ բեռնաթափման ռեժիմ (БРМР)

դեպքում՝   ճնշման բարձրացման պատճառով (օրինակ, մեկ տուրբինի անջատման դեպքում), ապա ՀԱԿ-ը առաջնահերթությունը տալիս է գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման ռեժիմին: Արագ բեռնա­թափ­վում է ընթացիկ հզորությունը 17 կամ 34%-ով, որից հետո ԳՇԿ-ում ճնշումը կար­գա­վորվում է «մինչև իրեն» կարգավորիչների միջոցով, եթե    Իսկ եթե ճնշումը ԳՇԿ-ում մեծ է մնում   ապա ՀԱԿ-ը «հսկման» ռեժիմից անցնում է «բան­վորական» ռեժիմ և կատարում է ռեակտորի հզորության արագ բեռնաթափման ռեժիմ (БРМР):

Այսպիսով, եթե համառոտ և ավելի պարզ ձևակերպենք ՀԱԿ-ի աշխատանքը, կարելի է ասել, որ այն բնականոն ռեժիմում չի մասնակցում կարգավորմանը, գտնվում է սպա­սո­ղական «հսկման» ռեժիմում և բլոկի կարգավորումը (ԳՇԿ-ի ճնշման փոքր միջա­կայ­քե­րում՝  կատարվում է «մինչև իրեն» կարգավորիչներով: Ավտոմատ կարգա­վոր­ման (բան­վորական) ռեժիմին անցնում է, երբ ԳՇԿ-ում ճնշումը բնականոնից բարձրանում է    և անջատելով «մինչև իրեն» կարգավորիչները՝ սկսում է կարգավորել ռեակ­տորի հզորությունը՝ համապատասխանեցնելով այն տուրբինի հզորությանը:

Վթարային ռեժիմներում, երբ ԳՇԿ-ում ճնշումն անվանականից բարձրանում է    (օրինակ, տուրբինի անջատման դեպքում), ՀԱԿ-ը արագ նվազեցնում է ռեակ­տորի հզորությունը: Եթե  ապա այդ ռեժիմից դուրս է գալիս, իսկ եթե    կրկին անցնում է «Работа-Р» ռեժիմ: Եթե անջատվում են մեկ կամ երկու գլխավոր շրջանառության պոմպեր, ՀԱԿ-ն անջատում է ՎՊ-III (A3- III) ազդանշանը և արագ նվազեցնում է ռեակ­տո­րի ընթացիկ հզորության արժեքը 17 կամ 34%-ով: Եթե աշխատում են ՎՊ-I (A3-I), ՎՊ-II (A3- II) և ՎՊ-III (A3- III) ազդանշանները, ՀԱԿ-ն անցնում է «Работа-СР» ռեժիմ: Երբ աշ­խա­տում է ՎՊ-IV (A3-IV) ազդանշանը, ՀԱԿ-ն արգելափակում է ռեակտորի հզորու­թյան բարձ­րացումն այնքան ժամանակ, քանի դեռ ազդանշանն ակտիվ է:

Այսպիսի կատարելագործված ՀԱԿ արդեն շուրջ երեք տարի է հաջողությամբ շա­հա­գործ­վում է ՀԱԷԿ-ում, և օպերատիվ անձնակազմը դրական է գնահատում դրա աշխա­տանքը:

>>

 

 

4.5.3.  Էներգաբլոկի անցողիկ ռեժիմները կարգավորիչներով

Նախորդ ենթագլխում որպես օրինակ դիտարկեցինք երկու անցողիկ ռեժիմ՝ առանց հիմ­նական կարգավորիչների, և համոզվեցինք, որ առանց դրանց էներգաբլոկը շահա­գոր­ծել հնարավոր չէ: Այժմ դիտարկենք նույն ռեժիմները կարգավորիչներով և համեմատենք այդ երկու ռեժիմները:

Նկ. 4.7-ում պատկերված է էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ ըստ ժա­մա­նակի, էլեկտրական հզորության արագ բեռնաթափման անցողիկ ռեժիմի դեպքում:

Բլոկն աշխատում է 92% ջերմային և 382 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: 3-րդ Տուրբոգեներատորների հզորությունը 190,5 ՄՎտ է, 4-րդ տուրբոգեներատորի (ТГ)  հզորությունը՝ 191,4 ՄՎտ:

3-րդ տուրբոգեներատորի հզորությունը ընթացիկ ժամանակի  րոպեին «ձեռքով» արագ`  բեռնաթափվել է մինչև 131,1 ՄՎտ: Բլոկի գումարային հզորությունը N_ՏԳ-3+ N_ՏԳ-4 =382ՄՎտ-ից իջել է մինչև 319,5 ՄՎտ  Անցողիկ ռեժիմը տևել է  

Անցողիկ ռեժիմն ընթացել է հետևյալ կերպ: ԳՇԿ-ում ճնշումը՝ Р_ГПК կտրուկ բարձ­րացել է մինչև 47 կգ/սմ ², հետո, շնորհիվ ՀԱԿ-ի աշխատանքի, իջել է մինչև 44կգ/սմ ², կրկին բարձրացել և կայունացել է: Այսինքն՝  պայմանի համաձայն՝ ՀԱԿ-ը «Работа СР» ռեժիմից անցել է «Работа Р» ռեժիմ և սկսել է ավտոմատ կարգավորել ռեակտորի հզո­րու­թյունը՝ համապատասխանեցնելով այն Տուրբոգեներատորերի հզորությանը: Ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) 6-րդ խմբի կար­գա­վորող կա­սետները իջնել-բարձրանալով՝ կայունացրել են ռեակտորի հզորությունը: Ռեժի­մի վերջում դրանք 186 սմ-ից իջել են մինչև  Մյուս պարամետրերը` ջերմակրի մի­ջին ջերմաստիճանը՝ Тcр_петель, ԳՇԿ-ում ջերմաստիճանը, ջերմաստիճանային անկումը ակ­տիվ գոտում՝ dt_петель, ինչպես նաև 4-րդ Տուրբոգեներատորի հզորությունը՝ N_ՏԳ-4, տատանվել և կայու­նացել են բլոկի 319,6 ՄՎտ հզորությանը համապատասխան:

Կորերից երևում է, որ ՀԱԿ-ը համեմատաբար արագ կարգավորել է ռեժիմը, որն ըն­թացել է բավականին մեղմ, և ի տարբերություն առանց կարգավորիչների ռեժիմի (տե՛ս նկ. 4.3)՝ այս ռեժիմի վերջում պարամետրերի արժեքները շեղված չեն թույլատրելի արժեք­նե­րից, համապատասխանում են 319,5ՄՎտ (80%) հզորությանը: Օրինակ՝  Հատկանշական է, որ ռեժիմը կարգավորվել է ՀԱԿ-ը միացված և «մինչև իրեն» կարգավորիչները անջատված տարբերակով: Դա ապացուցում է այն փաստը, որ «մինչև իրեն» կարգավորիչների խափանման պարագայում անգամ ՀԱԿ-ը բավականին լավ կատարում է իր գործառույթը: Ակնհայտ է, որ «մինչև իրեն» կարգավորիչների աշ­խա­տանքի դեպքում ռեժիմը կընթանա էլ ավելի բարենպաստ, պարամետրերի ավելի փոքր տատանումներով և կտևի ավելի կարճ:

Այժմ դիտարկենք երկրորդ ռեժիմը, երբ էներգաբլոկի էլեկտրական հզորությունը կտրուկ բարձրանում է, և աշխատում են կարգավորիչները: Նպատակը նույնն է` համե­մա­տել կարգավորիչներով և առանց դրանց ռեժիմները անջատված վիճակում՝ (տե՛ս նկ. 4.4)

Նկ. 4.8-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխու­թյու­նը՝ կախված ժամանակից, էլեկտրական հզորության արագ բարձրացման դեպքում: Էներ­գաբլոկն աշխատում է 92% ջերմային և 382,4 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: Տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը՝    հզորությունը՝

Աշխատում են ՀԱԿ-ը և ուրբոգեներատոր-4-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը: Տուրբոգեներատոր-3-ի «մինչև իրեն» կար­գա­վորիչն անջատված է (դրված է «ձեռքով» ռեժիմում): Ռեժիմի 50-րդ վայրկյանում տուրբոգեներատոր 3-ի հզորությունը «ձեռքով» արագ (10վ-ի ընթաց­քում) բարձրացվել է մինչև 225,3ՄՎտ:

Անցողիկ ռեժիմն ընթացել է հետևյալ կերպ.ԳՇԿ-ում ճնշումը՝ Р_ГПК սկսել է նվազել, և ΔР<-0,3կգ/սմ ² պայմանի համաձայն՝ տուրբոգեներատոր 4-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչն անցել է կարգա­վոր­ման ռեժիմ և սկսել է իջեցնել տուրբոգեներատորի 4-ի հզորությունը (փակել է կարգավորիչ կափույր­նե­րը): Արդյունքում՝ տուրբոգեներատոր-4-ի հզորությունը՝ N_ՏԳ-4 195,2 ՄՎտ-ից իջել է մինչև 157,2 Մվտ (38ՄՎտ-ով):

Ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը՝ dt_петель, չնչին՝   աճել է, հետո կայունացել է՝դառնալով 27,07⁰C: Մյուս պարամետրերը մնացել են անփոփոխ: Հասկանալի պատճառով, ΔР -ն չի գերազանցել    արժեքը, և ՀԱԿ-ը աշխատանքի մեջ չի մտել, մնացել է «հսկման» ռեժիմում, և կարգավորումը կատարվել է միայն տուրբոգեներատոր -4-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչով: Կարգավորումը կատարվել է շատ արագ, առանց պարամետրերի զգալի տատանումների և մեծ ճշտությամբ: Տուրբինների հզորությունը համապատասխանեցվել է ռեակտորի տված հզորությանը՝ շնորհիվ ԳՇԿ-ում ճնշման՝ Р_ГПК-ի արժեքը հաստատուն պահելուն:

Համեմատելով ռեժիմները, որոնց արդյունքները բերված են նկ. 4.4-ում և 4.8-ում, կա­րե­լի է կրկին հաստատել այն փաստը, որ կարգավորիչները միացած ռեժիմներում պարա­մետրերի շեղումները թույլատրելի արժեքներից չեն գերազանցում: Անցողիկ ռեժիմներն ընթանում են ավելի հանգիստ և արագ կարգավորվում են: ՀԱԿ-ը և «մինչև իրեն» կար­գա­վորիչները լավ են կատարում իրենց գործառույթները:

Այժմ դիտարկենք ռեժիմներ, որտեղ հիմնական կարգավորումները կատարում են ՏԱԿ-ը և «մինչև իրեն» կարգավորիչները: Այդ ռեժիմները կապված են ցանցի հաճա­խա­կա­նու­թյան տատանումների հետ:

Նկ. 4.9-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխու­թյու­նը՝ կախված ժամանակից, երբ ցանցի հաճախությունը արագ` թռիչքաձև, 50 Հց-ից իջնում է մինչև 49,0 Հց:

Էներգաբլոկն աշխատում է նույն ելման տվյալներով, ինչ որ նախորդ ռեժիմում, այսինքն՝  

Աշխատանքի մեջ են ՀԱԿ-ը, երկու «մինչև իրեն» և ՏԱԿ կարգավորիչները: տուրբոգեներատոր-3-ի «մին­չև իրեն» կարգավորիչը դրված է «ավտոմատ» ռեժիմում, իսկ տուրբոգեներատոր-4-ինը՝ «В» (հսկող) ռե­ժի­մում: Ընթացիկ ժամանակի 2-րդ րոպեին ցանցի հաճախությունը թռիչքաձև իջնում է մին­չև 49,0 Հց:

Երկու տուրբինների ՏԱԿ-երն անմիջապես մինչև վերջ բացում են կարգավորող կա­փույր­ները` աշխատելով պահպանել տուրբինների պտտման արագությունները առա­ջա­դրվածին (50Հց) համապատասխան: տուրբոգեներատորների հզորությունները կտրուկ բարձրանում են, և յուրաքանչյուրի հզորությունը դառնում է 250 ՄՎտ: Բնականաբար, ԳՇԿ-ում ճնշումը՝ Р_ГПК արագ ընկնում է

Գործողության մեջ են մտնում երկու «մինչև իրեն» կարգավորիչները, սկզբից՝ տուրբոգեներատոր-3-ի կար­գավորիչը, քանի որ այն դրված է «ավտոմատ» ռեժիմում, ապա՝ տուրբոգեներատոր-4-ինը, որը դրված է «В» (հսկող) ռեժիմում:

Տուրբոգեներատոր-3-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը   պայմանից անմի­ջա­պես անցնում է կարգավորման ռեժիմին և սկսում է փակել կարգավորման կափույրները: Տուրբոգեներատոր-4-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը մի քիչ ավելի ուշ,   հետո, անցնում է կար­գա­վորմնան ռեժիմին և    պայմանի համաձայն՝ արագ սկսում է բեռ­նա­թափել տուրբոգեներատոր-4-ը: Երկու տուրբոգեներատորների ակտիվ հզորությունները (N_ՏԳ—3,N_ՏԳ-4) արագ սկսում են իջնել: Տուրբոգեներատոր-3-ի հզո­րությունն ավելի շուտ է իջնում, քան տուրբոգեներատոր-4-ինը, քանի որ տուրբոգեներատոր-4-ի «մինչև իրեն» կար­գավորիչը,    պայմանի համաձայն, դուրս է գալիս կարգավորման ռեժիմից: Կարգավորումը շարունակում է տուրբոգեներատոր-3-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը, և    պա­րա­մետրերը կայունանում են:

Այս ռեժիմում տուրբոգեներատոր-4-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչն աշխատում է հետևյալ կերպ: Երբ ԳՇԿ-ում ճնշումը՝ Р_ГПК իջնում է -1,5կգ/սմ ²-ով, այն անմիջապես անցնում է աշխատանքի և սկսում է արագ բեռնաթափել տուրբինը: Երբ ճնշումը բարձրանում է -1,5կգ/սմ ²-ից, դուրս է գալիս աշխատանքից:

Տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը դառնում է 165,6ՄՎտ, տուրբոգեներատոր-4-ինը՝ 205 ՄՎտ, իսկ բլոկի գումա­րա­յին հզորությունը՝    այսինքն՝ սկզբնական արժեքից 11,8 ՄՎտ-ով փոքր:

Ռեակտորի հզորությունը, ջերմաստիճանային հակադարձ կապի շնորհիվ, սկզբում մի փոքր բարձրանում է, ապա նվազում՝ դառնալով 91,62%: Ռեակտորի ակտիվ գոտում ջեր­մաստիճանային անկումը սկզբից բարձրանում է  ապա իջնում է, իսկ ջեր­մա­կրի մի­ջին ջերմաստիճանը սկզբից իջնում է    ապա բարձրանում է՝ հասնելով ելա­­կե­տային արժեքին՝ 283,3⁰C: Կորերից երևում է, որ պարամետրերը հաստատվում են 370,6ՄՎտ հզորությանը համապատասխանող կայուն ռեժիմում, և վտանգավոր շեղումներ չկան: ՏԱԿ և «մինչև իրեն» կարգավորիչները իրենց գործառույթները կատարում են շատ լավ, և էներգաբլոկն առանց խնդիրների աշխատում է ցածր հաճախության պայման­նե­րում: Տուրբինները պտտվում են ցածր՝ 2940պտ/ր արագությամբ: Հասկանալի է, որ այս­պիսի արագությամբ տուրբինները երկար չեն կարող աշխատել, և չի թույլատրվում էներ­գաբլոկը շահագործել: Էներգացանցի գործակարգավարը պետք է միջոցներ ձեռք առնի՝ հաճախությունը կարգավորելու համար, այլապես տուրբինները պետք է բեռնաթափվեն և անջատվեն:

Դիտարկենք նման մեկ ռեժիմ ևս, երբ ցանցի հաճախությունը ոչ թե իջնում , այլ բարձ­րանում է: Նկ. 4.10-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփո­խու­թյունը՝ կախված ժամանակից, երբ ցանցի հաճախությունը բնականոնից արագ բարձ­րացել է մինչև 51Հց:

Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ նախորդ ռեժիմում: Էներգաբլոկն աշխա­տում է 92% ջերմային և 382,4 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: Տուրբոգեներատոր-3-ի էլեկտրական հզո­րությունը՝   Աշխատանքի մեջ են ՀԱԿ-ը, երկու «մինչև իրեն» և ՏԱԿ կարգավորիչները: Տուրբոգեներատոր-3-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը դրված է «ավտոմատ», իսկ տուրբոգեներատոր -4-ինը՝ «В» ռեժիմներում:

Ընթացիկ ժամանակի 15-րդ վայրկյանին ցանցի հաճախությունը կտրուկ բարձ­րա­նում է մինչև 51 Հց: Տուրբինների ՏԱԿ-երն անմիջապես սկսում են փակել կարգավորող փա­կան­ները՝ աշխատելով պահել տուրբինների պտտման արագությունները առաջա­դրվա­ծին (50 Հց) համապատասխան: Տուրբինների հզորությունները կտրուկ նվազում են՝ դառնալով   Բլոկի ընդհանուր հզորությունը 382 ՄՎտ-ից ընկնում է մինչև 79,1 ՄՎտ: Ճնշումը ԳՇԿ-ում արագ`  բարձրանում է մինչև 50կգ/սմ ²:  պայմանի համաձայն՝ ՀԱԿ-ը «հսկող» ռեժիմից անցնում է «բանվո­րա­կան» ռեժիմ, անջատում է «մինչև իրեն» կարգավորիչները և, քանի որ  սկսում է արագ բեռնաթափել ռեակտորի հզորությունը:  6-րդ խումբը 186սմ-ից իջնում է մինչև 172սմ, իսկ հետո, աստիճանաբար կարգավորելով, ռեժիմի վերջում կայու­նա­նում է   բարձրության մակարդակում:  ТГ-4-ի БРУ-К-երը լրիվ բացվում են և փակվում են ռեժիմի

Ռեակտորի հզորությունը 92%-ից իջնում է մինչև 25,51% և սկսում է կայունանալ: Տտուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը ռեժիմի վերջում հավասարվում է 50,72 ՄՎտ, իսկ տուրբոգեներատոր-4-ինը՝ 28,38 ՄՎտ (հզորությունների տարբերությունը բացատրվում է նրանով, որ տուրբոգեներատոր -4-ի БРУ-К-ն բացվել է): Առաջին կոնտուրի ջերմակրի ջերմաստիճանը 283,5⁰C-ից նվազում է    ռեժիմի վերջում դառնալով 269,5⁰C: Ռեակտորում ջերմաստիճանային անկումը 27⁰C-ից նվազում է մինչև 16,79⁰C: Անցողիկ ռեժիմը տևում է  և կայունանում է:

Ռեժիմից երևում է, որ ՀԱԿ-ը և ՏԱԿ-երը բավականին լավ կարգավորում են ռեժիմը, և բլոկն աշխատում է ցանցի 51Հց-ին համապատասխան պարամետրերով: Սակայն, հաս­կա­­նա­լի է, որ տուրբիններն այդպիսի բարձր՝ 3060 պտ/ր պտուտաթվերով չեն կարող աշ­խա­­տել, և պետք է միջոցներ ձեռք առնել՝ հաճախությունը կարգավորելու համար, այլա­պես տուրբինները պետք է կանգնեցվեն:

Անհրաժեշտ է նշել, որ այս վերջին երկու ռեժիմները, որոնք կապված են ցանցի հաճա­խու­թյան տատանումների հետ, բավականին ծանր ու վտանգավոր են և շատ հաճախ հան­գեց­նում են տուրբինների և ռեակտորի վթարային անջատմանը, հատկապես ՀԱԷԿ-ի պա­րա­գայում, քանզի Հայաստանի էլեկտրական ցանցը փոքր է, համեմատաբար ոչ կայուն, և էլեկտրաէներգիայի արտադրության (հզորության)  բաժին է ընկնում ՀԱԷԿ-ին:

Այժմ քննարկենք ևս երկու ռեժիմ, որոնք կապված են հիմնական սարքավորումների վթարային անջատման հետ, և դիտարկենք, թե ինչպես են կարգավորիչները կարգավորում այդ ռեժիմները:

Նկ. 4.11-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփո­խու­թյունը՝ կախված ժամանակից, երբ վթարային անջատվում է մեկ տուրբինը:

Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ նախորդ ռեժիմում: Էներգաբլոկն աշխա­տում է 92% ջերմային և 382,4 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: Տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը
 Աշխատում են բոլոր կարգավորիչները: 3-րդ տուրբինի «մինչև իրեն» կարգավորիչը դրված է «ավտոմատ», իսկ 4-րդ տուրբինինը՝ «В» (հսկող) ռեժիմում: БРУ-К-ի բացման արգելափակումը դրված է 3-րդ տուրբինի վրա, այսինքն՝ БРУ-К-ն կբացվի 4-րդ տուրբինի վրա:

Ընթացիկ ժամանակի  վայրկյանում 4-րդ տուրբինի սևեռակայիչ սողնակները փակ­վում են: Ճնշումը ԳՇԿ-ում արագ աճում է՝    հասնելով 50կգ/սմ ² արժեքին, և 4-րդ տուրբինի БРУ-К-ները բացվում են: Ճնշումը սկզբից արագ, հետո համեմատաբար դան­դաղ սկսում է նվազել՝ ռեժիմի վերջում հասնելով բնականոնին հավասար արժեքին՝  

 պայմանի համաձայն՝ ՀԱԿ-ը «հսկման» ռեժիմից անմիջապես անց­նում է «Работа Р» ռեժիմին, անջատում «մինչև իրեն» կարգավորիչները, արգելափակում է ՎՊ-III (A3-III) ազդանշանը՝ կապված տուրբոգեներատոր-4 անջատման հետ, և սկսում է արագ նվազեցնել ռեակտորի հզորությունը: Հզորությունը սկզբից արագ, հետո դանդաղ սկսում է իջնել՝ ռե­ժի­մի վերջում դառնալով 46,67%:

4-րդ տուրբինի հզորությունը ռեժիմի հենց սկզբից հասկանալի պատճառով դառնում է 0, իսկ 3-րդ տուրբինի հզորությունը ԳՇԿ-ում ճնշման բարձրացման պատճառով սկզբից մի փոքր աճում է՝ 205 ՄՎտ, հետո նվազում և կարգավորվում է՝ դառնալով

Առաջին կոնտուրի ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը՝    դանդաղ սկսում է իջնել՝ ռեժիմի վերջում դառնալով 272,3⁰C, այսինքն՝ նվազում է    Ակտիվ գոտում ջեր­մա­կրի ջերմաստիճանային անկումը՝    արագ նվազում է, քանի որ ռեակտորի հզորու­թյու­նը նվազում է: Ռեժիմի վերջում այն դառնում է հավասար  

Ռեժիմի ընթացքում 6-րդ խմբի կարգավորող կասետները 186սմ-ից իջնում են մինչև 122սմ բարձրության նիշը և կայունանում են: 3-րդ տուրբինի կարգավորող կափույրների բացվածության արժեքը չի փոխվում՝ մնալով 75%-ի չափով: Ռեժիմը կայունանում է

Այսպիսով` այս ռեժիմում ՀԱԿ-ը մինչև վերջ աշխատում է «բանվորական» ռեժիմում և ինքը միայնակ շատ լավ կարգավորում է: Նշենք նաև, որ ՀԱԿ-ի խափանման կամ նրա ան­ջատման դեպքում նույն գործողությունը կատարում է ռեակտորի օպերատորը, այս­ինքն՝ «ձեռքով» արագ իջեցնում է ռեակտորի հզորությունը՝ տեղաշարժելով 6-րդ կարգա­վո­րող խմբի կասետները:

Այժմ դիտարկենք կարգավորիչների աշխատանքը՝ կապված գլխավոր շրջանառության պոմպերի վթարային ան­ջատման ռեժիմների հետ:

Նկ. 4.12-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփո­խու­թյունը՝ կախված ժամանակից, մեկ գլխավոր շրջանառության պոմպի(ГЦН) վթարային անջատման դեպքում:

Էներգաբլոկն աշխատում է 92% ջերմային և 382,4 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ: Տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը՝  Աշխա­տան­քի մեջ են ՀԱԿ-ը, երկու «մինչև իրեն» և ՏԱԿ երկու կարգավորիչները: Տուրբոգեներատոր-3-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը դրված է «ավտոմատ», իսկ տուրբոգեներատոր -4-ինը՝ «В» (հսկող) ռեժիմում: Ընթացիկ ժա­մանակի  վայրկյանին վթարային անջատվել է գլխավոր շրջանառության պոմպ -1-ը (ГЦН):

 

ՀԱԿ-ը, որը գտնվում է «հսկման» ռեժիմում, անմիջապես արգելափակում ՎՊ-III (A3-III) ազ­դանշանը և սկսում է արագ բեռնաթափել ռեակտորի հզորությունը՝ ընթացիկ հզորու­թյան 17%-ով: Ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  6-րդ խմբի կասետները    ելակետային 186 սմ-ից իջնում են ակտիվ գոտու մինչև 172 սմ մակարդակը: Ռեժիմի վերջում ջերմային հզորությունը դառնում է 73,34% :

Ճնշումը՝ Р_ГПК ԳՇԿ-ում սկզբից նվազում է, հետո արագ աճում և կարգավորվում է, քանի որ  պայմանի համաձայն՝ աշխատանքի ռեժիմ է անցնում տուրբոգեներատոր-3-ի «մին­չև իրեն» կարգավորիչը և փակում տուրբինի կարգավորման կափույրները (РКТ), ՝ աշ­խա­տելով պահել ճնշումը ԳՇԿ-ում: Տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը՝

N_ТГ-3 արագ իջնում է՝ ռեժիմի վեր­ջում դառ­նալով  Տուրբոգեներատորներ-4-ի «մինչև իրեն» կարգավորիչը կարգավորման գործընթացին չի մասնակցում, քանի որ դրված է «В» (հսկող) ռեժիմում և չի հասնում   պայ­մանին: Տուրբոգեներատոր-4-ի հզորությունը՝ N_ТГ-4 շատ չնչին՝   նվազում է ԳՇԿ-ում ճնշման մի փոքր իջեցման հաշվին: Գլխավոր շրջանառության պոմպ -1-ի ճնշման անկումը՝   անջատվելուց հետո արագ,    նվազում է՝ 4,2 կգ/սմ ²-ից դառնալով 1.09 կգ/սմ ² և կայունանում է: Այն 0 չի դառ­նում, քանի որ այդ անջատված օղակում ջերմակիրը, գլխավոր շրջանառության պոմպի անջատվելուց հետո, սկսում է պտտվել հակառակ ուղղությամբ, և ծախսը կազմում է  

Ակտիվ գոտում (I կոնտուրի օղակների) ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը՝  նվազում է մինչև 278,8⁰C: Ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը՝  քանի որ ծախսը ակտիվ գոտում նվազում է, իսկ հետո կտրուկ նվազում է՝ 27⁰C-ից դառնալով 18,99⁰C:

Նկարից երևում է, որ ռեժիմը շատ լավ կարգավորվում է ՀԱԿ-ի և «մինչև իրեն» կար­գավորիչների միջոցով, ընթանում է առանց մեծ շեղումների և   կայունանում է: Նշենք որ, եթե «մինչև իրեն» կարգավորիչները վատ աշխատեն, ապա ճնշումը գլխավոր շրջանառության պոմպում կարող է իջնել մինչև 38^÷40կգ/սմ ², և տուրբինները կանջատվեն:

>>

 

 

4.6.   ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ԳՈՐԾԱՐԿՄԱՆ ԵՎ ԿԱՆԳԻ ՌԵԺԻՄՆԵՐԸ

Ընդհանուր դրույթներ: Էներգաբլոկը ընդհանուր առմամբ կարող է գործարկվել տարբեր ստացիոնար վիճակներից, որոնց դեպքում ռեակտորային տեղակայանքը կարող է գտնվել հետևյալ պայմաններում.

1.             աշխատում է որոշակի բեռնվածքով,

2.             աշխատում է հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակի (МКУ) բեռնվածքով,

3.             գտնվում է տաք վիճակում («տաք» պաշար),

4.             գտնվում է սառը վիճակում(«սառը» պաշար),

5.             կանգնեցված է վերանորոգման նպատակով,

6.             կանգնեցված է վերաբեռնավորման նպատակով:

Թվարկվածներից 1-ին ռեժիմի ժամանակ ռեակտորի հզորությունը կազմում է անվա­նական հզորության  և հաճախ կոչվում է հզորության էներգետիկական մակար­դակ: Այս դեպքում հզորության մակարդակը թույլ է տալիս տուրբոգեներատորները գործարկել և ստանալ էլեկտրական էներգիա:

Երկրորդ ռեժիմի աշխատանքային ժամանակահատվածը համեմատաբար կարճ է, և ընդունվում է, որ ռեակտորը գտնվում է այդ վիճակում, եթե նրա հզորությունը կայուն է և կազմում է անվանական հզորության  Այս ռեժիմում ստուգվում է կարգավորող կասետների շարժման արագությունը ակտիվ գոտում, կատարվում են փորձարկումներ, և որոշվում են ակտիվ գոտու նեյտրոնա-ֆիզիկական բնութագրերը:

Մյուս դեպքերը համարվում են կանգի ռեժիմներ, երբ ռեակտորը գտնվում է խոր ներկրիտիկական վիճակում և այդ պայմաններում կարող է երկար ու անվտանգ աշխա­տել:

Փորձը ցույց է տալիս, որ ԱԷԿ-ի հուսալի և անվտանգ շահագործումը զգալի չափով կախված է նաև էներգաբլոկի պլանային-նախազգուշական վերանորոգման (ППР) աշխա­տանքների ժամանակին ու հաջող իրականացումից:

Պլանային-նախազգուշական վերանորոգումից (ППР) հետո էներգաբլոկի գործարկումը ներառում է վերը թվարկված բոլոր դեպ­քերը (ռեժիմները), և գործարկումը մանրամասն դիտարկելու ընթացքում կանդրա­դառ­նանք նաև նշված ռեժիմներին:

>>

 

 

4.6.1.               Էներգաբլոկի գործարկումը պլանային-նախազգուշական

վերանորոգումից հետո

Էներգաբլոկի գործարկումը պլանային-նախազգուշական վերանորոգումից (ППР) հետո կատարվում է փուլ առ փուլ և ընդհանուր դեպքում ներառում է հետևյալ փուլերը.

•           ռեակտորային տեղակայանքի գործարկման նախապատրաստում,

•           էներգաբլոկի գործարկման նախապատրաստում,

•           I և II կոնտուրների տաքացում,

•           ռեակտորի դուրսբերում հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակար­դակ (МКУ),

•           ռեակտորի դուրսբերում էներգետիկական մակարդակ,

•           Տուրբոգեներատորերի գործարկում, դրանց լիսեռաշրջադարձում, դուրսբերում պարապ ընթացքի փորձարկումների, գեներատորների միացում ցանցին,

•           մինչև տրված մակարդակը էլեկտրական բեռի աստիճանական հավաքում:

Ռեակտորային տեղակայանքի գործարկման նախապատրաստական աշխատանք­նե­րը համարվում են կատարված, երբ վերանորոգման աշխատանքներն ավարտված են, ռեակ­տորը վերաբեռնված է, և առաջին կոնտուրը գտնվում է սառը վիճակում: Սառը վի­ճակը բնութագրող ելակետային տվյալները և սարքավորումների աշխատանքային պայ­ման­ները հետևյալն են.

•           առաջին կոնտուրի հերմետիկությունը փորձարկված է 30 կգ/սմ² ճնշման պայ­մա­նում,

•        Ճնշման փոխհատուցիչում ջերմակրի մակարդակը  

•        բորաթթվի կոնցենտրացիան առաջին կոնտուրում 12գ/կգ-ից պակաս չէ,

•        առաջին կոնտուրը գտնվում է    ազոտի բարձիկի ճնշման պայմա­նում, ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը 70 ⁰C-ից բարձր չէ, և բոլոր ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետ­ները գտնվում են ակտիվ գոտու ամենաներքևում,

•        ռեակտորին միացված են բոլոր 6 օղակները, և ակտիվ գոտուց ջերմափո­խան­ցումը կա­տարվում է մեկ կամ երկու օղակների բնական շրջանառության միջոցով,

•        առաջին կոնտուրի և նրա օժանդակ համակարգերի արմատուրները համապա­տաս­խանում են այն վիճակին, երբ բացառվում է առաջին կոնտուր մա­քուր կոն­դեն­սատի ներթափանցումը,

•        ակտիվ գոտում նեյտրոնային հոսքի հսկումն իրագործվում է նեյտրոնային հոսքի հսկման սարքի միջոցով,

•        նեյտրոնային հոսքից ՎՊ-I-ի աշխատանքի դրվածքը սահմանող սարքի վրա սկսվում է 9,8•10-4% անվանական հզորության արժեքից,

•        առաջին կոնտուրի լրասնման համակարգը պատրաստ է, և գազազրկիչը լցված է 12գ/կգ  կոնցենտրացիայով բորաթթվի լուծույթով,

•        Ճնշման փոխհատուցիչի ապահովիչ փականները(ПК) և տաքացուցիչները ստուգված են,

•        բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН)պաշտպանությունը և բլոկավորումները ստուգված են, БРУ-А,БРУ-К-երը՝ փորձարկված,

•        առաջին կոնտուրի ջերմահեռացումը կատարվում է մեկ կամ երկու Շոգեգեներատոր  ջրա-ջրային ռեժիմում. հովացման պոմպը (НР) միացված է, Շոգեգեներատոները, որոնք չեն մաս­նակ­ցում ջերմահեռացմանը, մինչև անվանական մակարդակը լցված են ջրով,

•           երկրորդ կոնտուրը լցված է քիմիապես աղազրկված ջրով,

•           ստուգված են ԳՇԿ-ի և երկրորդ կոնտուրի սնող ջրի համակարգի արմատուրների ձեռքով և ավտոմատ կառավարումները,

•           տուրբինները գտնվում են սառը վիճակում, հիմնական և օժանդակ սարքա­վորում­ներն անջատված են,

•           բլոկի էլեկտրական համակարգերը պատրաստ են:

Այսպիսով, եթե ռեակտորային տեղակայանքը գտնվում է սառը վիճակում, և համա­պա­տասխան համակարգերը ստուգված են, ապա անցնում են հաջորդ փուլին:

Էներ­գա­բլոկի գործարկման նախապատրաստական աշխատանքները համարում են ավարտված, եթե բլոկի անվտանգ աշխատանքը ապահովող բոլոր սարքերը, սարքա­վո­րումները և համակարգերը փորձարկված, կարգաբերված են և գտնվում են աշխատանքի մեջ: Դրան­ցից հիմնականները հետևյալն են.

·               ռեակտորային տեղակայանքի պլանային հովացման համակարգը,

·                Գլխավոր շրջանառության պոմպի յուղման համակարգերը,

·               Գլխավոր շրջանառության պոմպի և կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ)միջանկյալ կոնտուրների համակարգերը,

·                ռեակտորային արտադրամասի օդափոխության համակարգերը,

·                առաջին կոնտուրի սարքավորումների հիդրոամորտիզատորների, պատաս­խա­նա­տու սպառիչների հովացման, պինդ և հեղուկ թափոնների պահպանման և հատուկ գազազրկման համակարգերը,

·                տեխնիկական ջրի մատակարարման, թարմ շոգու և սեփական կարիքների շո­գե­խո­ղովակների համակարգերը,

·                տուրբինային արտադրամասի սնող ջրի, վթարային սնող ջրի, գազազրկման և շրջա­նառու ջրի համակարգերը,

·                էլեկտրական արտադրամասի հիմնական համակարգերը,

·                ինֆորմացիոն հաշվողական, ռադիացիոն և դոզիմետրական հսկման, կապի և հրդե­հաշիջման համակարգերը,

·                դիզել-գեներատորները, որոնք գնտվում են «տաք» պաշարում,

·                ՀԱԿ-ը և «մինչև իրեն» կարգավորիչները, որոնք գտնվում են պաշարային վիճա­կում,

·                Տուրբոգեներատորերի հիմնական կոնդենսացիոն, բարձր և ցածր ճնշման տաքացուցիչների զա­տիչ գերտաքացուցիչների, լիսեռի կիպացման և կարգավորման համակարգերը,

·                առաջին կոնտուրի լրասնման, ռեակտորային տեղակայանքի բարձր և ցածր ճնշման, հովացման, հատուկ ջրամաքրման(СВО), մաքուր կոնդենսատի, ցայտա­ջրմու­ղային, շոգեգեներատոների  արտափչման, ազոտի բարձր և ցածր ճնշման համակարգերը:

Մինչև գործարկման հաջորդ փուլին անցնելը, վթարային պաշտպանության գոր­ծարկ­ման որոշակի ազդանշաններ անջատում են:

Անջատվում են ՎՊ-I-ի գործարկման հետևյալ ազդանշանները.

·                Առաջին կոնտուրում ճնշումն իջնում է մինչև 95 կգ/սմ ², ճնշման փոխհատուցիչում (КД) մակարդակը ան­վա­­նա­կանից բարձր է 1000մմ, 4 և ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպերն (ГЦН) անջատվում են, ԳՇԿ-ում ճնշումն իջնում է մինչև 35կգ/սմ ², փակվում են աշխատող վերջին տուրբինի փա­կիչ սող­նակ­ները (փականները):

Անջատվում են ՎՊ-III-ի գործարկման հետևյալ ազդանշանները.

·                Առաջին կոնտուրում ճնշումն իջնում է մինչև 115 կգ/սմ ², անջատվում են մեկ, եր­կու կամ երեք գլխավոր շրջանառության պոմպեր, մեկ տուրբինի փակիչ սողնակները փակվում են:

Հանվում են նաև հետևյալ բլոկավորումները (արգելափակումները).

·               Երբ շոգեգեներատորում  մակարդակը անվանականից բարձրանում է +200մմ, անջատվում է համապատասխան  գլխավոր շրջանառության պոմպն (ГЦН):

·                Անջատում են ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչների անջատման և միացման բոլոր բլակա­վո­րում­ները, ինչպես նաև անվանականից 300 մմ մակարդակով բարձրացումից հե­տո՝ սնող պոմպերի միացման բլոկավորումները:

Կայանի հերթափոխի պետը բլոկային ղեկավարման վահանակում (БЩУ) գտնվող օպերատիվ մատյանում ելակետային իրավիճակի և համակարգերի պատրաստ լինելու մասին կատարում է համապատասխան գրառում:

Վերջնականորեն փորձարկվում են առաջին կոնտուրի վթարային լրասնման համա­կար­գը, կառավարման և պաշտպանության համակարգը (СУЗ), ՎՊ-I, II, III, IV կարգի ազդանշանները և համակարգի աշխա­տանքը՝ ըստ նեյտրոնա-ֆիզիկական և տեխնոլոգիական պարամետրերի:

Բլոկի հերթափոխի պետը կատարված աշխատանքների մասին կրկին գրառում է կատարում օպերատիվ մատյանում, զեկուցում կայանի գլխավոր ճարտարագետին և ստա­­նում թույլտվություն՝ անցնելու հաջորդ փուլին:

I և II կոնտուրների տաքացման աշխատանքների փուլն իրականացվում է հետևյալ հաջորդականությամբ.

·           Դադարեցվում է I և II կոնտուրների հովացումը բնականոն հովացման համակար­գով (անջատվում է հովացման պոմպը(НР): ԳՇԿ-ից, Շոգեգեներատորների շոգեխողովակներից մինչև գոլոշու գլխավոր սողնակ (ГПЗ), ինչպես նաև մինչև БРУ-К, շոգեխողովակներից ցամաքուրդը հեռաց­վում է:

·           Շոգեգեներատորների ջրի մակարդակները, որոնք մասնակցում էին առաջին կոնտուրի բնա­կա­նոն հովացմանը, ցամաքուրդի հեռացման արմատուրների միջոցով իջեցվում և հավասարեցվում են անվանական մակարդակին: Ստուգվում են, որ մնացած շոգեգեներատորների մակարդակները լինեն անվանականին հավասար, և համոզվում են, որ դրանց բլոկավորումները՝ ըստ մակարդակների բարձրանալու և իջնելու պայման­նե­րի, ճիշտ են աշխատում:

·           Բոլոր շոգեգեներատորները միացվում են ԳՇԿ-ին, և բացում են խողովակագծերի ցամաքուրդ­ների արմատուրները:

·           Ստուգվում են, որ առաջին կոնտուրի բոլոր օղակներում բորաթթվի կոնցենտրա­ցիան 12գ/կգ-ից ցածր չլինի:

Գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) փակող ջրի համակարգը միացվում է, չորսից ոչ ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) և ճնշման փոխհատուցիչի բոլոր տաքացուցիչները պատրաստվում և հերթականությամբ միաց­վում են:

·           Բացում են 2P-3, 2P-22 սառը գծից դեպի ճնշման փոխհատուցիչի ցնցուղ գնացող փականները՝ ճնշման փոխհատուցիչի ջու­րը խառնելու համար:

·           I կոնտուրը սկսում է տաքանալ գլխավոր շրջանառության պոմպերի տրված էներգիայով, ճնշման փոխհատուցիչի (КД) տաքա­ցու­ցիչներով և ռեակտորի մնացորդային ջերմանջատման հաշվին:

·           Տաքացման թույլատրելի արժեքը չպետք է գերազանցի 20⁰C/ժ  արագությունը:

·           Սկսում են տաքացնել երկրորդ կոնտուրի գազազրկիչը՝ սնող ջրի պոմպերի (2ПЭН-3) միջոցով (պոմպերը հերթականությամբ միացնում են):

·           I կոնտուրի սնող ջրի գազազրկիչը սկսում են տաքացնել`II կոնտուրից տրվող գո­լորշու միջոցով:

·           Միացվում է ռեակտորի վերաշրջանառու օդափոխության մեկ ագրեգատը՝ 2P-1-ը:

·           Առաջին կոնտուրի սարքավորումների և հիդրոամորտիզատորների ջերմային տե­ղա­շարժը պարբերաբար հսկվում է յուրաքանչյուր 20⁰C տաքանալուց հետո: Հսկումն իրականացվում է, մինչև որ ջերմակրի ջերմաստիճանը դառնա ան­վա­նա­կանին մոտ:

·           Այն պահին, երբ առաջին կոնտուրի ջերմաստիճանը դառնում է մեծ 70⁰C-ից, չաշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպերի ավտոնոմ պոմպերը միացվում են:

·           Երբ առաջին կոնտուրի ջերմաստիճանը դառնում է 90⁰C, ճնշման փոխհատուցիչի ջրի և առաջին կոն­տուրի տաք գծերի ջերմաստիճանների տարբերությունը կարգավորիչի միջոցով պահ­վում է    սահմաններում (ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչները միացված են, և վեր­ջի­նիս ջրի ջերմաստիճանը առաջին կոնտուրից բարձր է լինում):

·           Առաջին կոնտուրի վթարային լրասնման, վթարային հովացման, ցայտա­ջրմու­ղա­յին և երկրորդ կոնտուրի վթարային համակարգերը բերվում են հեռակառա­վար­ման վիճակի, այսինքն՝ տեխնոլոգիական սխեմաները լրիվ հավաքվում են, բլոկա­վո­րում­ները ստուգվում են, էլեկտրական միացումները տրվում են, և բոլոր պոմպերը պատրաստ են լինում՝ միացվելու հեռակառավարմամբ:

Երբ ռեակտորի իրանի մետաղի ջերմաստիճանը հասնում է    կատարվում է առաջին կոնտուրի հերմետիկության ստուգում 140կգ/սմ² ճնշման պայմանում: (30 կգ/սմ ² ազոտի բարձիկը ճնշման փոխհատուցիչում սնող պոմպերով սեղմվում է մինչև 140 կգ/սմ ²): Դրվում է ռեակ­տո­րի թասակը, և ներթասակային տարածքը փորձարկվում է համապատասխան կար­գագրով:

Երբ առաջին կոնտուրի ջերմակրի ջերմաստիճանը հասնում է    ստուգ­վում է շոգեգեներատորների  հիդրոամորտիզատորների աշխատանքը, և միացվում է 5-րդ գլխավոր շրջանառության պոմպն (ГЦН):

·                Երբ առաջին կոնտուրի օղակների սառը խողովակագծերի ջերմաստիճանը հաս­նում է 156⁰C-ի (ռեակտորի իրանի №4 եռակցման կարի փխրունության ջերմաս­տի­ճանն է), վթարային լրասնման համակարգը բերվում է «տաք ավտո­մատ պա­շար» աշխատան­քա­յին դրության, այսինքն՝ լրիվ պատրաստ է լինում իր գոր­ծա­ռույթն իրակա­նաց­նե­լուն:

·                Երբ ճնշման փոխհատուցիչում ջերմաստիճանը հասնում է    (համապատասխանում է առա­ջին կոնտուրի ջերմակրի 180-ից մինչև 190⁰C), կատարվում է ազոտի բարձիկից անցնում ջրային գոլորշու բարձիկին՝ ազոտը արտափչելով դեպի բարբոտաժային բաք: Ճնշման փոխհատուցիչում (КД) մակարդակը պահվում է    մակարդակում:

Երբ ջերմակրի ջերմաստիճանը հասնում է 210⁰C-ի, թույլատրվում է միացնել 6-րդ գլխավոր շրջանառության պոմպն(ГЦН):

·           Եթե ճնշման փոխհատուցիչում ազոտա-գոլորշային խառնուրդի ջերմաստիճանը դառնում է հավա­սար ջրի և տվյալ ճնշմանը համապատասխանող հագեցման ջերմաստիճանին, նշա­նա­կում է՝ լրիվ անցում է կատարվել գոլորշու բարձիկին, եթե ոչ, ապա ջեր­մաս­տիճանի բարձրացմանը զուգընթաց` գործողությունը պարբերաբար կրկնվում է:

Տաքացման պրոցեսի վերջում հսկվում են առաջին կոնտուրի և ՇԳԿ-ի ճնշումները, որոնք համապատասխանաբար պետք է լինեն հավասար

Գործարկվում են ՎՊ-I-ի պաշտպանական ազդանշանները` ըստ ԳՇԿ-ում ճնշման, երբ այն փոքր է 35 կգ/սմ ² և 30 կգ/սմ ², և ըստ առաջին կոնտուրի ճնշման, երբ այն փոքր է 95 կգ/սմ ²:

Գործարկվում են նաև ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչների առաջին կոնտուրի ճնշումից կախված բլոկավորումները և այլն:

Այս աշխատանքների ավարտից հետո անցնում են գործարկման հաջորդ փուլին: Ռեակ­տորի՝ հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակին (МКУ) դուրս­բեր­ման ելա­կե­տային վիճակը համընկնում է նախորդ փուլի վերջնական վիճակին, այս­ինքն՝ ռեակ­տո­րային տեղակայանքը գտնվում է տաք վիճակում:

Մինչև հզորության հսկվող նվազագույն կրիտիկական մակար­դակ (МКУ) դուրսբերման գործողություններին անցնելը՝ կրկին ստուգվում է ելա­կե­տա­յին վիճա­կը, այն է.

·               առաջին կոնտուրի ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը պետք է լինի    բորաթթվի կոնցենտրացիան՝ 12գ/կգ,

·               Ճնշման փոխհատուցիչում ջրի ջերմաստիճանը պետք է լինի՝ 325⁰C, մակարդակը՝    ճնշումը՝   իսկ բարձիկը՝ գոլորշի,

·               բոլոր 6 խմբերի ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները պետք է գտնվեն ակտիվ գոտու ամենաստորին մասում,

·               Շոգեգեներատորներում ջրի մակարդակը պետք է լինի անվանական արժեքին հավասար՝ 150սմ (108մմ-ով բարձր խողովակաշարից), ճնշումը՝

·               առաջին կոնտուրի լրասնող գազազրկիչը պետք է լցված լինի 12 գ/կգ բորաթթվի լուծույթով, մակարդակը՝ անվանական արժեքին հավասար,

·               աշխատանքի մեջ պետք է լինեն 3-ից ոչ պակաս գլխավոր շրջանառության պոմպեր,

·               չաշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպով օղակների գլխավոր փոակող սողնակները(ГЗЗ)  պետք է բաց լինեն,

·               պետք է ստուգված լինեն բոլոր բլոկավորումները և պաշտպանական ազդանշան­ները,

·               էլեկտրական մասը պետք է լինի ստուգված և աշխատունակ, դիզել-գեներա­տոր­նե­րը՝ պատրաստ լինեն ավտոմատ գործարկման,

·               ավտոմատ կարգավորիչները պետք է լինեն աշխատունակ,

·               անվտանգության և օժանդակ բոլոր համակարգերը պետք է ստուգված և աշխա­տու­նակ լինեն:

Հանձնաժողովը, որի կազմի մեջ մտնում են կայանի հերթափոխի պետը, ռեակտո­րա­յին արտադրամասի առաջատար ճարտարագետ մեխանիկը, ռադիացիոն անվտան­գու­թյան հերթափոխի պետը, ստուգում են չսպասարկվող հերմետիկ սրահները, զետեղա­րան­ները և համոզվում են, որ այդտեղ որևէ անձ չկա:

Զետեղարանները փակում են, կապարակնքում, և օպերատիվ մատյանում կատար­վում են համապատասխան գրառումներ: Կայանի գլխավոր ճարտարագետը թույլտվու­թյուն է ստանում Միջուկային անվտանգության կարգավորման պետական կոմիտեից, իսկ ինքը թույլատրում է դուրս գալ հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակի (МКУ):

Հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակից (МКУ) դուրս գալու գործընթացը սկսվում է ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները բարձրացնելու և դրանց տեղաշարժի արագությունները ստուգելու գործողություններից: Բայց մինչ այդ, ԱԿՓ (АРК)  VI խմբի դիրքից և ջերմակրի ջերմաստիճանից կախված, որոշվում է բորաթթվի կոն­ցենտրացիայի այն կրիտիկական արժեքը, որի դեպքում ռեակտորը կգտնվի կրիտիկական վիճակում:

Ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետների բարձրացումը կատարվում է «ձեռքով» (վահանակի վրա դրված ԱԿՓ (АРК)  կասետների բա­նալին թեքելով աջ) հաջորդաբար` սկսած I խմբից մինչև VI խումբը: Խումբը բարձ­րաց­վում է 25 սմ քայլով՝ յուրաքանչյուր քայլից հետո սպասելով մեկ րոպե:

Երբ I խումբը բարձրանում է ակտիվ գոտու ստորին մասից վերև մինչև 200սմ (թվա­ցույցը ցույց է տալիս, որ այն գտնվում է 9-րդ գոտում), օպերատորը անպայման վերա­հսկում է և համոզվում, որ շարժումը փոխանցվում է հաջորդ՝ 2-րդ խմբին, որը սկսում է բարձրանալ: Եվ այդպես՝ բոլոր խմբերը, բացի VI կարգավորող խմբից, բարձրացվում են մին­չև վերջ` 250 սմ (մինչև ակտիվ գոտու ամենավերին մասը): VI խումբը բարձրացվում է  տեղ թողնելով հետագայում ռեակտորը կարգավորելու համար:

Խմբերի բարձրացման ընթացքում կատարվում են համալիր նեյտրոնա-ֆիզիկական փորձակումներ և չափումներ, որոնք թույլ են տալիս դատել գալիք աշխատաշրջանում ռեակ­տորի բնութագրերի մասին: Ստուգվում է բոլոր կասետների շարժման արա­գու­թյու­նը՝    ազդանշանների գործելու դեպքում: Այսպես, ՎՊ- I-ի ժամանակ բոլոր ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները պետք է իրենց ծանրության ուժի ազդեցությամբ ընկնեն ակտիվ գոտի 20¸30 սմ/վ արգությամբ, ՎՊ- II-ի ժամանակ խմբերը հաջորդաբար պետք է ընկնեն ակտիվ գոտի    արագությամբ, ՎՊ- III-ի ժամանակ ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետների շարժման արագությունը պետք է լինի 2սմ/վ և հաջորդաբար ընկղվեն ակտիվ գոտի, իսկ ՎՊ- IV-ի ժամանակ ար­գելա­փակվում է խմբերի վեր բարձրանալը:

ԱԿՓ (АРК)  կասետների բարձրանալուց հետո սկսվում է առաջին կոնտուրի ջրափոխա­նակման ռե­ժիմը: Նպատակն է ջերմակրում բորաթթվի կոնցենտրացիան նվազեցնել, դարձ­նել հաշ­վար­կայինին մոտ և ռեակտորի ներկրիտիկական վիճակից դանդաղ ու հու­սա­լի անցնել կրիտիկական վիճակին:

Միացնում են մաքուր ջրի պոմպերը, և ջուրը մատակարարվում է առաջին կոնտուրի լրասնման համակարգ, որտեղից էլ լրասնող պոմպերի միջոցով տրվում է առաջին կոն­տուր: Ավելցուկային ջերմակիրը ցամաքուրդի գծերով ուղարկվում է «կեղտոտ» կոնդեն­սատի բաքեր՝ ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը պահելով    արժեքի սահմաններում:

Օպերատորներն ուշադիր հետևում և հսկում են ջրափոխանակման պրոցեսի ընթաց­քը: Հսկումը կատարվում է նեյտրոնային հոսքի հսկման, ռեակտորի նեյտրոնային հզո­րու­թյան պարբերության, ռեակտիվության և բորի կոնցետրացիայի բարձր զգայնու­թյուն ունե­ցող հաստիքային սարքերի միջոցով:

Բացի դրանից, յուրաքանչյուր 15 րոպեն մեկ կատարվում են բորի կոնցենտրացիայի լա­բո­րատոր չափումներ: Կտրականապես արգելվում է միաժամանակ կատարել և ջրա­փո­խանակություն, և կասետների բարձրացում: Բորի կոնցենտրացիայի նվազմանը զուգըն­թաց ռեակտորի ռեակտիվությունը և հզորությունը սկսում են աճել, իսկ պարբերությունը՝ նվազել:

Երբ բորի կոնցենտրացիան դառնում է հավասար հաշվարկային կոնցենտրացիային՝ գումարած 1 (C_կրիտ+1), ապա ջրափոխանակումը պետք է շարունակվի մեկ լրասնման պոմ­պով՝(ПН)  չգերազանցելով 6մ³/ժ  ջրի ծախսը:

Երբ ջրափոխանակման ընթացքում ռեակտորը մի պահ դառնում է վերկրիտիկական, (ռեակտիվությունը դառնում է դրական), և պարբերությունը սկսում է փոքրանալ, ապա VI կարգավորող խումբը տեղաշարժում են ներքև, փոխհատուցելով ռեակտիվությունը, թույլ չտալով, որ պարբերությունը նվազի 60 վ-ից:

Երբ ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը բարձրանում-հասնում է    ան­վա­նական արժեքին, իսկ պարբերությունը կայունանում-հասնում է անսահմանության (∞), արձա­նագրվում է, որ ռեակտորի հզորությունը հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակար­դակում  է: Այս վիճակում բորի կոնցենտրացիայի արժեքը լինում է    և շատ քիչ է տարբերվում հաշվարկայինից՝   

Որպես օրինակ բերենք 11.06.2013թ.-ին ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի ռեակտորի հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակից (МКУ)  դուրսբերման տվյալները: Ռեակտորը կանգ­նե­լուց առաջ աշխատել է հետևյալ պայման­ներում. հզորությունը՝ 92%, բորաթթվի կոնցեն­տրացիան՝ C_բ=1,74 գ/կգ, VI խմբի դիրքը՝ H₆=202սմ, աշխատանքային արդյունավետ օրերը՝ T=160 արդյուն. օր: Ռեակտորը դուրս է բերվել հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակի (МКУ)  հետևյալ տվյալներով. C_բ=4,73 գ/կգ, H₆=184,5սմ, ջերմակրի միջին ջեր­մաս­տի­ճանը՝ T_{ср.петель}=260⁰C: Բորի հաշվարկային կոնցենտրացիան, որը նախապես հաշվարկվել էր, եղել է C_բ=5,03գ/կգ:

Ռեակտորային արտադրամասի հերթափոխի պետի մատյանում գրանցվում են հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակի (МКУ) պարամետրերը`VI խմբի դիրքը, բորաթթվի կոնցենտրացիան, ճնշումը առաջին կոն­տու­րում, ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը, ճնշման փոխհատուցիչում ջրի ջերմաստիճանը և աշխատող կասետ­ներից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանները (այդ շրջանում կասետների ջերմաս­տի­ճան­ները) (տե՛ս նկ. 2.8):

Շարունակվում է ջրափոխանակության ռեժիմը: Ռեակտորի նեյտրոնային հզորու­թյու­նը պահվում է հաստատուն՝ VI խումբը աստիճանաբար իջեցնելով ակտիվ գոտի՝ վերջինիս ներքևից հաշված մինչև    որպեսզի բորի հաստատուն կոնցենտրացիայի դեպ­քում հնարավոր լինի բարձրացնել ռեակտորի հզորությունը:

Կայանի հերթափոխի պետի մատյանում գրառում է կատարվում ռեակտորի՝ էներ­գե­տիկական մակարդակի դուրսբերման թույլտրվության մասին: Ռեակտորային տեղա­կա­յանքի հզորության բարձրացման ընթացքում օպերատորը ՎՊ-ի գործարկման դրվածքը սահմանող սարքի միջոցով նրա արժեքը պարբերաբար փոխում է ՝ կախված հզորու­թյունից: Օրինակ, եթե ռեակտորի հզորության արժեքը փոքր է 10^-4 %-ից, և ռեակտորը գտնվում է ДП ռեժիմում, ապա ՎՊ-ի գործարկման դրվածքը նշվում է անվանականի 9,8•10^-4 %: Եթե ընթացիկ հզորությունը կազմում է անվանականի    ապա ՎՊ-ի գործարկման դրվածքը նշվում է 8%: Օպերատորն օգտվում է հաստատված աղյուսակից, որը բերված է հավելված 3-ում (աղ.հ.3.1):

Ռեակտորային տեղակայանքի հզորության բարձրացման ընթացքում, երբ հզորու­թյունը դառնում է 5•10^-3 %, հսկվում է, որ նեյտրոնային հոսքի հսկման ապարա­տու­րան միջանկյալ ДП միջակայքից ավտոմատ կերպով անցնի հզորության ДР 1 մակարդակ, իսկ 1%-ի դեպքում՝ ДР 2 մակարդակ (տե՛ս հավելված 3, աղ.հ.3.1), այսինքն՝ էներ­գե­տի­կա­կան մակարդակներ:

Բորի կոնցնետրացիայի նվազման հաշվին ռեակտորի հզորությունը անվանականից բարձրացվում է մինչև 5% էներգետիկական մակարդակը, որը թույլ է տալիս հետագայում տուրբոգեներատորն «հրել» և դուրս բերել պարապ ընթացքի: Ջրափոխանակության ռեժիմը դադարեցվում է, և հզորության բարձրացումն իրականացվում է կարգավորող խմբերով:

Տուրբոգեներատորները թողարկելու համար սկսվում են II կոնտուրի նախապատրաստական աշխա­տանք­ները: Կատարվում են շոգեխողովակների տաքացման, կոնդենսատորներում նոսրա­ցում ստանալու, БРУ-А, БРУ-К-երի աշխատանքը ստուգելու, գեներատորների՝ ազոտով հովացումից ջրածնով հովացմանն անցնելու, տուրբոգեներատորերի յուղման, կիպացման, կար­գա­վորման և այլ համակարգերի ստուգման գործողությունները և փորձարկման աշխա­տանք­ները:

Տուրբոգեներատորերի գործարկման հրահանգներին համապատասխան՝ հաջորդաբար թողարկ­վում են դրանցից երկուսը: Պարապ ընթացքի ռեժիմում կատարվում են տուրբոգեներատորերի փոր­ձարկում, ավ­տոմատ անջատման ստուգում, ինչպես նաև թրթռման չափումներ և, անհրա­ժեշ­տու­թյան դեպքում, թրթռման կարգաբերում:

Էներգահամակարգի գործակարգավարի թույլտվությունից հետո տուրբոգեներատորների 3000 պտ/ր արագության պայմաններում կատարվում է սինքրոնացում, և դրանք միացվում են ցան­ցին: Աստիճանաբար,    արագությամբ սկսում են բեռնավորել տուրբոգեներատորները:

Տուրբոգեներատորի հզորության բարձրացմանը զուգընթաց իրականացվում է նաև ռեակտորի հզորու­թյան բարձրացումը՝ VI խմբի կասետները վերև բարձրացնելու միջոցով և պահելով խմբի կասետների դիրքը աշխատանքային միջակայքում (125-ից մինչև 220սմ)՝ հավելված 3-ի նկ.հ.3.1-ում բերված գրաֆիկին համապատասխան: Օրինակ, եթե ռեակտորի հզո­րու­թյունը հավասար է անվանականի 10%-ին, ապա կասետների դիրքը    սահ­մաններից չպետք է դուրս գա: Հսկվում և պահվում են աշխատանքային միջակայքում նաև առաջին և երկրորդ կոնտուրների հիմնական պարամետրերի արժեքները (I կոնտուրում ճնշումը՝    ԳՇԿ-ում ճնշումը՝   տուրբոգեներատորի ջերմա­տեխ­նի­կա­կան պա­րա­մետրերի արժեքները, կոնդենսատորներում նոսրացումը, զատիչ-շոգեգեր­տա­քացու­ցիչ­նե­րի զատիչ­նե­րի և կոնդենսատորների մակարդակները, շոգեգեներատորների մակարդակ­նե­րը, կարգա­վո­րիչների աշ­խատանքը և այլն):

 հզորության դեպքում միացվում են սեփական կարիքների գեներա­տոր­նե­րը: Շարունակվում է հզորության բարձրացումը, և յուրաքանչյուր 20 ՄՎտ պար­բերու­թյամբ    տրվում է դադար, որպեսզի պարամետրերը կայունանան:

Էներգահամակարգի գործակարգավարի թույլտվությամբ և կայանի գլխավոր ճար­տարագետի հանձնարարությամբ բլոկի հզորությունը բարձրացվում է մինչև թույլատրելի արժեքը, որը որոշվում է ռեակտորային տեղակայանքի շահագործման թույլատրելի ռե­ժիմ­ների աղյուսակից:

Այսպիսով, եթե փորձենք համառոտ նկարագրել էներգաբլոկի գործարկումը Պլանային-նախազգուշական վերանորոգումից (ППР) հե­տո, ապա այն կարելի է ձևակերպել հետևյալ կերպ: Գործարկումը կատարվում է փուլ առ փուլ: Նախապես, ռեակտորի սառը վիճակում, կատարվում են գործարկման նախա­պատ­րաստական աշխատանքներ, որոնց արդյունքում բոլոր անհրաժեշտ համակարգերը, սարքերը և սարքավորումները բերվում են աշխատունակ վիճակի:

Առաջին փուլը սկսվում է առաջին կոնտուրի տաքացմամբ: Միացվում են գլխավոր շրջանառության պոմպերը, ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչները, և առաջին կոնտուրը տաքացվում է՝ դրանց տված և ռեակտորի մնա­ցորդային ջերմային էներգիայի հաշվին: Առաջին կոնտուրի ջերմակրի ջեր­մաս­տի­ճանը և ճնշումը աստիճանաբար բարձրացվում են մինչև աշխատանքային արժեքներին հա­վասարվելը: Ընթացքում, երբ ջերմակրի ջերմաստիճանը հասնում է 145⁰C-ի, կա­տար­վում է առաջին կոնտուրի հերմետիկության փորձարկում 140 կգ/սմ ² ճնշման տակ: Շարու­նակվում է տաքացումը, և ճնշման փոխհատուցիչում ազոտի բարձիկից անցնում են ջրագոլորշային բարձիկի:

Առաջին կոնտուրում, ունենալով աշխատանքային պարամետրերը (ճնշումը՝ 125կգ/սմ ², միջին ջերմաստիճանը՝ 265⁰C), անցնում են երկրորդ փուլին` ռեակտորի դուրս­բեր­մանը հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակ (МКУ): Այն սկսում են առաջին կոնտուրում 12գ/կգ-ից ոչ պակաս բորային լուծույթի կոնցենտրացիայի առկայության դեպքում, ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները ակտիվ գոտու ամենա­ստո­րին դիրքից վեր բարձրացնելով: Սկսած առաջին խմբից` բոլոր խմբերը, բացի VI-ից, բարձ­րաց­նում են մինչև վերջ (250սմ):VI խումբը բարձրացնում են մինչև 200 սմ մակար­դա­կը: Ըն­թացքում ստուգում են ՎՊ- I, II, III, IV տիպերի աշխատանքը (կասետների շարժման արագությունը) և կատարում են ֆիզիկական փորձարկումներ:

Սկսվում է ջրափոխանակման պրոցեսը: Դրա համար I կոնտուր են մատակարարում մաքուր կոնդենսատ՝ պահելով ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը անվանականին մոտ: Ռեակտորի հզո­րությունը սկսում է դանդաղ և սահուն աճել, և նրա դուրսբերումը կրիտիկական վիճակի որոշվում է՝ ըստ չափիչ սարքերի վրա նեյտրոնային հզորության կայուն աճի և ռեակտորի պարբերության կայունացման առկայության:

Ռեակտորի անվանական հզորության    և պարբերության անսահ­մա­նու­թյան արժեքների դեպքում ամրագրում են, որ ռեակտորը գտնվում է հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակում(МКУ) : Ռեակտորը որոշակի ժամանակ, VI խմբի կասետների իջեցման միջոցով, պահվում է այդ վիճակում, և գրանցվում են բոլոր պարամետրերը, այդ թվում՝ նաև VI խմբի դիրքը և բորի կոնցենտրա­ցիան:

Շարունակվում է ռեակտորի հզորության բարձրացումը ջրափոխանակությամբ՝ աս­տի­ճա­նաբար մեծացնելով շոգեգեներատորներում շոգու պարամետրերը, հասցնելով անվանականին մոտ:

5% անվանական հզորության դեպքում դադարեցվում է ջրափոխանակությամբ հզորության բարձրացումը, և այն հետագայում բարձրացվում է VI խմբով:

Կատարվում է տուրբինների ռոտորների «հրում», և աստիճանաբար արագությունը մեծացնելով՝ դրանք դուրս են բերվում պարապ ընթացքի ռեժիմ: Տտուրբոգեներատորերի 3000 պտ/րոպե արագության պայմանում կատարվում են ցանցին միացնելու փորձարկումներ, և դրանք միացվում են ցանցին:

Բարձրացվում է տուրբոգեներատորի հզորությունը՝ կամ ցանցի գործակարգավարի թույլ տված ար­ժե­քին, կամ մինչև անվանական հզորությանը հավասար: Տուրբոգեներատորի հզորության բարձրացմանը զուգընթաց VI խմբի կասետներով բարձրացվում է նաև ռեակտորի հզորությունը:

Պլանային-նախազգուշական վերանորոգումից (ППР) հետո էներգաբլոկի թողարկումն ավելի պարզ ներկայացնելու համար նշենք, որ վերաբեռնավորելուց և նախապատրաստական աշխատանքներ կատարելուց հետո այն տևում է     ծախսվում է առաջին կոնտուրը տաքացնելու վրա:   ռեակտորը դուրս է բերվում հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակ (МКУ), որն ընդգրկում է նաև ֆիզփորձար­կում­ների և բլոկավորումների ստուգման ժամանակը, իսկ մնացած ժամանակը ծախսվում է տուրբոգեներատորի թողարկման, ցանցին միացման և հզորության բարձրացման վրա:

>>

 

 

4.6.2.               Էներգաբլոկի բնականոն կանգի ռեժիմը

Էներգաբլոկի բնականոն կանգի ռեժիմը տեխնոլոգիական այն հաջորդական գոր­ծո­ղություններն են, որոնց նպատակն է տուրբոգեներատորները բեռնաթափել, կանգնեցնել, ռեակտորի հզո­րու­թյունը իջեցնել մինչև հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակ (МКУ), այնուհետև բերել ներկրիտիկական վիճակի և ռեակտո­րա­յին տեղակայանքը կամ հովացնել մինչև սառը վիճակը, կամ թողնել տաք վիճակում: Բոլոր գործողությունները, որոնք կապված են ԱԷԿ-ի էներգաբլոկի բնական կանգի հետ, կա­նո­նակարգված են տեխնոլոգիական հատուկ հրահանգների միջոցով:

Էներգաբլոկի բնականոն կանգը լինում է պլանային և արտապլանային: Պլանային կանգն իրականացվում է պլանային-նախազգուշական վերանորոգումից (ППР) աշխատանքների կատարման և միջուկային վառելիքի վե­րա­­բեռնավորման նպատակով: Արտապլանային բնականոն կանգը կապված է բնականոն շա­հա­գործման ռեժիմի խախտման հետ, երբ էներգաբլոկի շահագործումը հզո­րու­թյան պայմանում արգելվում է, սակայն բնականոն կանգի իրականացումը թույլա­տրվում է: Էներ­գաբլոկի բնականոն կանգը կարելի է իրականացնել ինչպես ռեակտորային տեղա­կայ­ման հովացումով, այնպես էլ առանց հովացման: Էներգաբլոկի կանգը՝ առանց ռեակ­տո­րա­յին տեղակայման հովացման, կատարվում է տուրբոգեներատորների սարքավորումների կամ էլեկտրա­կան մասի մասնակի անսարքությունների վերացման նպատակով, երբ վերա­նո­րոգ­ման աշ­խատանքներն իրականացնելիս ՇԳԿ-ում, շոգեգեներատորներում և լրասնման համա­կար­գե­րում աշխատանքային ճնշումը և ջերմաստիճանը մնում են հաստատուն:

Էներգաբլոկի բնական կանգը՝ ռեակտորային տեղակայման հովացմամբ և ռեակ­տո­րը խոր ներկրիտիկական վիճակի բերելով, կատարվում է բոլոր այն դեպքերում, որոնք կապ­ված են առաջին կոնտուրի կիպության, առաջին կոնտուրից երկրորդ կոնտուր ջեր­մու­թյան փո­խանցման բնականոն ռեժիմի խախտման, միջուկային վառելիքի վերա­բեռն­ման, ա­ռա­ջին կոնտուրի սարքավորումների և համակարգերի, II կոնտուրի սարքա­վո­րումների (կապ­­ված շոգու գլխավոր կոլեկտորում, գլխավոր շոգեգծերում, շոգեգեներատորների լրա­սնման հա­մա­կարգերում աշխատանքային ճնշման և ջերմաստիճանի իջեցման հետ) և ռեակտորի անվտանգությունն ապահովող համակարգերի վերանորոգման հետ:

Կանգի ռեժիմը ռեակտորի հովացումով իրագործելու համար նախ և առաջ անհրա­ժեշտ է ունենալ կայանի գլխավոր ճարտարագետի կողմից հաստատված ծրագիր: Այն պետք է տրված լինի աշխատանքային տեղերում, մեկ շաբաթից ոչ ուշ:

Ինչպես էներգաբլոկի գործարկումը, այնպես էլ կանգի ռեժիմը կատարվում են փուլ առ փուլ, ԱԷԿ-ի գլխավոր ճարտարագետի և էներգահամակարգի գործակարգավարի կողմից թույլտվություն ստանալուց հետո:

Առաջին փուլում կատարվում են նախապատրաստական հետևյալ աշխատանքները.

·               Պատրաստվում և աշխատանքի մեջ է դրվում պլանային հովացման համակարգը:

·                Օպերատորները ստուգում և համոզվում են, որ բոլոր ստուգիչ-չափիչ սարքերը, սարքավորումները սարքին են, ռեակտորի և տուրբոգեներատորների ավտոմատ պաշտպա­նու­թյու­նը և բլոկավորումները միացված են:

·           Գոլորշու գլխավոր սողնակները (ГПЗ), դրանց կողանցները մի փոքր տեղա­շար­ժում են և համոզվում, որ դրանք աշխատունակ են: Ստուգվում է ԱՌՏ-Կ (БРУ-К), ԱՌՏ-Մ (БРУ-А) և ԱՌՏ-Ս/Կ (БРУ-С/Н) ավտոմատ կարգավորիչների աշխատանքը:

·                Օպերատիվ փաստաթղթերում կատարվում է գրառում համակարգերի և սար­քա­վո­րումների հիմնական պարամետրերի արժեքների վերաբերյալ. գրանցվում են նաև ա­ռաջին և երկրորդ կոնտուրներում ջերմատարների ճնշումը, ջերմաստիճանը, մա­կար­դակը ճնշման փոխհատուցիչում, ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  VI խմբի կասետների դիրքը, բորային լուծույթի կոն­ցենտ­րացիան առաջին կոնտուրում:

Երկրորդ փուլում իրականացվում է էներգաբլոկի բեռնաթափում՝ մինչև տուր­բին­նե­րի պարապ ընթացքը:

Տուրբինի և ռեակտորի օպերատորները փոխհամաձայնեցված գործողություններով սկսում են բեռնաթափել էներգաբլոկը: Տուրբինների «մինչև իրեն» ավտոմատ կար­գա­վո­րիչների բանալին դրվում է «Р» (ձեռքով, հեռակառավարման ռեժիմ), և օպերատորը սկսում է իջեցնել տուրբինների հզորությունը՝ տուրբինի կառա­վար­ման մեխանիզմին (МУТ)մի­ջո­ցով, յուրաքանչյուրը՝ 5 ՄՎտ/ր-ից ոչ ավելի արագությամբ: Ռեակտորի օպերա­տորը ՀԱԿ-ը ավտոմատ ռեժիմից հանում է, դնում «ձեռքով խմբային» ռեժիմ և ԱԿՓ (АРК)  VI խմբի կա­սետ­ները ձեռքով իջեցնելով ակտիվ գոտի՝ իջեցնում է ռեակտորի հզորությունը՝ շոգու գլխավոր կոլեկտորում (ՇԳԿ) պահելով ճնշումը    սահմաններում: Ընթացքում ուշադիր հետևում է VI խմբի կասետների դիրքին՝ պահելով դրանք աշխատանքային մի­ջա­կայքում    հզորությունից կախված (տե՛ս հավելված 3-ի նկ.հ.3.1):

Հզորության իջեցման ընթացքում ռեակտորի օպերատորը ՎՊ-ի գործարկման դրվածքը, որի արժեքից պետք է սկսի աշխատել վթարային պաշտպանությունը, պարբե­րա­բար իջեցնում է՝ հավելված 3-ի աղ.հ.3.1-ում բերված թվային տվյալներին համա­պա­տաս­խան:

·           Հզորությունն իջեցվում է   արագությամբ՝ հետևելով հիմնական պա­րա­մետրերին, այդ թվում՝ I կոնտուրի ջերմատարի միջին ջերմաստիճանին, որը պետք է լինի    սահմաններում, ճնշման փոխհատուցիչում(КД) մակարդակին՝   կոնտուրի ճնշմանը՝   II կոնտուրի ճնշմանը՝   շոգեգեներատորներում մա­կար­դակներին, որոնք չպետք է շեղվեն անվանականի    տուրբինի մետաղի ջերմաստիճաններին, առանցքային ընդարձակման տեղաշարժին, թրթռումին, կոնդենսատորում նոսրացմանը, զատիչ-գերտաքացուցիչների կոնդենսա­տա­հա­վաք­մանը, ԲՃՏ-ին, ՑՃՏ-ին, կոնդենսատոր­նե­րի մա­կարդակներին և այլն:

·           Տուրբոգեներատորների հզորության իջեցման ընթացքում, բեռի նվազմանը զուգընթաց, II կոն­տուրի աշխատող սնող պոմպերը հերթականությամբ անջատում են՝ թողնելով անհրա­ժեշտ քանակի պոմպեր, պահելով ճնշումը սնող կոլեկտորում    և շոգեգեներատորներում մակար­դակը բնականոն արժեքին մոտ:

·           Երբ տուրբոգեներատորի հզորությունը նվազում-դառնում է 120ՄՎտ, կատարում են համա­պա­տասխան փորձարկումներ և անջատում են ԲՃՏ-ն:

·           Երբ տուրբոգեներատորների հզորությունն իջեցվում է մինչև   գլխավոր շրջանառության պոմպերի ավտոմատի­կայի սխեմայում բանալին դրվում է չեզոք վիճակում, և սեփական կարիքների գենե­րա­տորներն անջատում են:

·           Երբ տուրբոգեներատորների ակտիվ հզորությունը դառնում է զրո, դրանք անջատում են էլեկտ­րա­­կան ցանցից:

·           Հերթականությամբ անջատում են տուրբինները (սևեռակայիչ փականները, կան­­գառի կափույրները, CK-ն նստեցվում է, և անմիջապես հետևում են գոլորշու գլխավոր սողնակի (ГПЗ) փակ­մանն ու տուրբինների պտուտաթվերին, որոնք աստիճանաբար նվազում են:

·           Ռոտորի՝ 300պտ/ր արագությանը հասնելիս միացվում է լիսեռադարձման սարքը:

·           Ռեակտորի 5% անվանական հզորության դեպքում կայունացվում են I և II կոն­տուր­ների պարամետրերը, անհրաժեշտության դեպքում օգտագործում են ԱՌՏ-Ս/Կ, ԱՌՏ-Կ, ԱՌՏ-Մ կարգավորիչները, և ավելցուկային գոլորշին ուղարկ­վում է համապատասխան սարքավորումներ:

·           Նախապատրաստվում և գործարկվում է կաթսայատնից դեպի սեփական կարիք­նե­րի կոլեկտոր ուղարկվող շոգու համակարգը:

·           Երբ սնող ջրի ծախսը II կոնտուրում կազմում է 65 մ ³/ժ, միացնում են վթարային սնող պոմպերը, իսկ հիմնական սնող պոմպերն անջատում են:

·           Շարունակվում է ռեակտորի հզորության իջեցումը մինչև հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակ (МКУ):

·           Երբ հզորությունը դառնում է անվանականի    հավասար, կայունաց­վում են ռեակտորի ֆիզիկական պարամետրերը (նեյտրոնային հզորությունը, ռեակ­տիվու­թյու­նը, պարբերությունը), արձանագրվում է հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակի (МКУ), և օպերատիվ մատ­յանում գրառվում են հետևյալ պարամետրերը.

·           կարգավորող ԱԿՓ (АРК)  կասետերի դիրքը,

·           բորային լուծույթի կոնցենտրացիան առաջին կոնտուրում,

·               առաջին կոնտուրում ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը՝

·               ճնշումը առաջին կոնտուրում՝  

·               նեյտրոնային հզորությունը չափիչ սարքերի վրա:

·           գործողությունից հանվում է ՎՊ-I-ը, 4 և ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման դեպքում՝ ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակի՝ անվանականից 1000մմ բարձրացման ազդանշանները, ինչ­պես նաև լրասնող պոմպերի անջատման պայմանը (բլոկավորումը), երբ ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը ան­վա­նականից բարձր է 300մմ-ով:

Այս վիճակում պետք է աշխատեն 3-ից մինչև 6 գլխավոր շրջանառության պոմպեր, և եթե որևէ գլխավոր շրջանառության պոմպ անջատված է, ապա այդ օղակի գլխավոր փակող սողնակները (ГЗЗ)  պետք է բաց լինեն:

Սկսում են անցումը առաջին կոնտուրի ջրափոխանակության ռեժիմին:

Առաջին կոնտուր է մատակարարվում 40գ/կգ կոնցենտրացիայով բորային լուծույթ՝ կոնցենտրացիան աստիճանաբար հասցնելով թույլատրելի արժեքին` 12գ/կգ-ից ոչ պա­կաս: Թույլատրելի արժեքը որոշվում է հաստատված գրաֆիկական կորերից, որոնք կախ­ված են ռեակտորի՝ բեռնավորումից հետո աշխատած և էներգաբլոկի կանգի ժամանակից:

·           Բորային կոնցենտրացիայի ավելացմանը զուգընթաց՝ VI խմբի կասետները բարձ­րացնում են վեր՝ պահելով ռեակտորի հզորությունը հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակում (МКУ) , և հետևում են, որ խումբը սահմանային դիրքից չանցնի անցողիկ ռեժիմի աշխատանքի վերևի միջակայքը (տե՛ս հա­վելված 3-ի նկ.հ.3.1):

·           I և II կոնտուրների պարամետրերը պահվում է անվանական արժեքներին մոտ:

·           Ճնշումը առաջին կոնտուրում կարգավորվում է ճնշման փոխհատուցիչի (КД) տաքացուցիչներով և 2P-З կարգավորիչով (սառը գծից ճնշման փոխհատուցիչիշոգետարածության ջերմակրի ներցայտմամբ):

·           ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը պահում են    (10 մետրանոց մակարդակաչափիչ սարքի ցուցմունքով), ջրի ջերմաստիճանը՝ 325⁰C, իսկ ճնշումը ՇԳԿ-ում՝

·           Երբ առաջին կոնտուրում բորի կոնցենտրացիան հավասարաչափ խառնվում և դառնում է բարձր 12գ/կգ-ից, իսկ նեյտրոնային հզորությունը՝ ցածր հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակից(МКУ), ջրա­փո­խա­նա­կության ռեժիմը դադարեցվում է:

·           Բոլոր ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետները մինչև վերջ իջեցվում են ակտիվ գոտի՝ մինչև ստորին մա­սի վերջնա­կան անջատիչների աշխատելը:

·           Պարամետրերը առաջին կոնտուրում կայունացվում են, և անհրաժեշտության դեպ­­­քում առաջին կոնտուրի վթարային լրասնման համակարգը փորձարկվում է՝ ըստ համա­պատասխան ծրագրի:

·           Կատարվում է հերմետիկ սրահում և զետեղարաններում տեղադրված սարքա­վո­րում­­ների և համակարգերի ստուգում՝ ջրի, շոգու, յուղի արտահոսքի և այլ թերու­թյուն­ների հայտնաբերման նպատակով. դրանց բացակայության դեպքում ծրագրով նախատեսված աշխատանքները շարունակվում են:

·           Աշխատանքից հանվում են ռեակտորի, գլխավոր շրջանառության պոմպերի, ԳՇԿ-ի և այլ սարքավորում­ների պաշտպանության որոշ բլոկավորումներ (օրինակ` առաջին կոնտուրի վթարային լրա­սնման պոմպի (АПН),    միացումը, երբ առաջին կոնտուրում ճնշումն իջնում է մինչև 95 կգ/սմ ²):

Հզորության հսկվող կրիտիկական նվազագույն մակարդակից НБС (МКУ)  և ջրափոխանակության ռեժիմից հետո սկսվում է երրորդ փուլը` ռեակ­տո­րա­յին տեղակայանքի հովացումը: Այն կատարվում է սկզբում գոլորշային, իսկ հետո ջրային ռեժիմներով: Գոլորշային ռեժիմում շոգեգեներատորների արտադրած գոլորշին ԱՌՏ-Կ-ի միջո­ցով ու­ղարկ­վում է կոնդենսատոր, եթե այնտեղ նոսրացում է, կամ ԱՌՏ-Մ-ի միջոցով՝ դեպի մթնո­լորտ: Ջրաջրային ռեժիմով հովացումը կատարվում է բնականոն հովացման համա­կարգով: Հովացումը չպետք է գերազանցի 30⁰C/ժ արագությունը, իսկ առաջին կոնտուրի ջերմակրի միջին ջերմաստիճանի և Ճնշման փոխհատուցիչի (КД) ջրի ջերմաստիճանի տարբերությունը պետք է լինի    առաջին կոնտուրի ճնշման անկման արագությունը չպետք է գերազանցի 15կգ/սմ ²ժ արժեքը: Հովացման ընթացքում անպայման հսկվում են հիդրոամորտի­զա­տոր­ների դիրքը, առաջին և երկրորդ կոնտուրների հերմետիկությունը:

·           Սեփական կարիքների կոլեկտորի սնումը գոլորշիով փոխարինում են կաթ­սայա­տնից տրվողով:

·           Երբ ջերմակրի ջերմաստիճանը հասնում է 170⁰C, իսկ ճնշման փոխհատուցիչում ջրի ջերմաստի­ճա­նը՝    ժամանակավորապես դադարեցվում է հովացումը, և առաջին կոնտուրի պա­­րամետրերը կայունանում են:

·           Ճնշման փոխհատուցիչից արտափչման միջոցով դուրս է հանվում առաջին կոնտուրի ջրածինը՝ մինչև թույլատրելի արժեքը՝ 0,5մգ/կգ:

·           Ազոտի բարձր ճնշման գծից ճնշման փոխհատուցիչ  տրվում է ազոտ, և առաջին կոնտուրը պահվում է ազո­տի բարձիկի ճնշման   սահմաններում, որպեսզի հետագա հովաց­ման ըն­թաց­քում գլխավոր շրջանառության պոմպերի աշխատանքը չխափանվի: Անհրաժեշտության դեպքում փորձարկ­վում է առաջին կոնտուրի վթարային լրասնման համակարգը:

·           Երբ առաջին կոնտուրի միջին

·           ջերմաստիճանը հասնում է    աշխա­տանքի մեջ են թողնվում 4-ից ոչ ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպեր:

·           Վթարային լրասնման համակարգի պոմպերի դրվածքային բանալիները սևե­ռակայվում են «0» (անջատած) վիճակում, որպեսզի դրանք ավտոմատ չմիանան:

·           Երբ առաջին կոնտուրի ցանկացած օղակի ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը դառ­նում է ցածր 130⁰C-ից, ստուգվում են լրասնման պոմպերի (ПН) ավտոմատ անջատման բլոկա­վորումները:

·           Երբ ջերմակրի միջին ջերմաստիճանն իջնում է 120⁰C-ից, և շոգու ռեժիմով աշ­խա­տելու արդյունավետությունը փոքրանում է, սկսում են իրականացնել հովացումը ջրա­ջրային ռեժիմով: Այդ նպատակով շոգեուղիները՝ շոգեգեներատորներից մինչև տեխնոլո­գիա­կան կոն­դեն­­սատոր, գազազրկիչից լցվում են ջրով, որի ջերմաստիճանը կարգա­վոր­վում է գազազրկիչի կար­գավորիչով. վերջինիս միջով գոլորշին գազազրկիչ է մա­տակարարվում սեփական կարիքների կոլեկտորից:

·           Միացվում է բնական հովացման համակարգը (հովացման երկու պոմպերից յուրա­քանչ­յուրը G=720մ ³/ժ արտադրողականությամբ և    զարգացրած էջքով, տեխ­նոլոգիական կոնդենսատորը և Երբ առաջին կոնտուրում ճնշումը հասնում է    ջերմակրի միջին ջեր­­մաստիճանը՝     ճնշման փոխհատուցիչում ջերմաստիճանը՝    մակարդակը՝    հովա­ցու­մը ժամանակավորապես դադարեցվում է, մինչև որ առաջին կոն­տուրի պարա­մետ­րերը կայունանան:

·           Ստուգվում է ճնշման փոխհատուցիչի ապահովիչ փականի (ПК) հերմետիկությունը:

·           Շարունակվում է հովացումը գոլորշային ռեժիմով, և երբ առաջին կոնտուրի ջեր­մակրի միջին ջերմաստիճանը հասնում է   աշխատանքի մեջ են թողնում 5-ից ոչ ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպեր, իսկ երբ ջերմաստիճանը հասնում է 180⁰C-ի, կա­տարում են ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  շարժաբերների արտափչում:

·               նրա հովացուցիչը, որոնք իրենց հերթին հովացվում են տեխնիկական ջրով):

·                Առաջին կոնտուրը սկսում են հովացնել՝ աստիճանաբար իջեցնելով գազազրկիչից մատակարարվող հովացնող ջրի ջերմաստիճանը:

·                Այնուհետև հերթականությամբ անջատում են նաև գլխավոր շրջանառության պոմպերը՝ աշխատանքի մեջ թող­նելով սիմետրիկ դասավորված երկու գլխավոր շրջանառության պոմպ, որոնք ապահովում են կայուն և սա­հուն հովացում, միառժամանակ հետո դրանք անջատում են՝ անցնելով առաջին կոն­տուրի բնա­կան շրջանառությամբ հովացման ռեժիմին: Այս ռեժիմն իրա­կա­նաց­վում է ռեակտորի մի­ջո­ցով ջրի բնական շրջանառությամբ՝ ոչ պակաս, քան առաջին կոնտուրի երկու օղակ­նե­րով: Ռեժիմը որոշվում է ջրի կայուն շրջանառության պայ­մաններով, որի նշաններն են ակտիվ գոտում և շոգեգեներատորներում ջերմաստիճանային անկ­ման առկայությունը, ջերմանջատիչ հավաքածուների (ТВС) ելքում ջրի ջերմաստիճանի և առաջին կոնտուրի միջին ջերմաստիճանի կա­­յու­նությունը, ինչպես նաև ճնշման փոխհատուցիչում անջատված տաքացուցիչների դեպքում ճնշման կա­յու­նությունը: Բնական շրջանա­ռության խախտման դեպքում միջոցներ են ձեռնարկվում՝ այն վերականգնելու հա­մար, անմիջականորեն հերթականությամբ աշխատանքի մեջ են մտցնում երկու գլխավոր շրջանառության պոմպեր (ГЦН)՝ փակելով չաշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպերով օղակների սառը գծերի փակիչ սող­նակ­ները: Հովացումը վերջացնում են առաջին կոնտուրի ջերմակրի   կայուն ար­ժեքի դեպքում՝ աշ­խա­տանքի մեջ թողնելով առաջին կոնտուրի ընդամենը 2 օղակ, պլա­նա­յին հովացման հա­մա­կարգը, որպեսզի ակտիվ գոտու մնացորդային ջերմանջատման քանակը հեռացվի: Հովաց­ման պրոցեսի վերջին գործողությունները ճնշման փոխհատուցիչի (КД) վերջնական հովացումն է մինչև    նրա մեջ ցնցուղներից լրասնող պոմպերով ջուր լցնելն ու խառնելը:

·                Բոլոր գլխավորերի շրջանառության պոմպ (ГЦН) էլեկտրական սխեմաներն անջատում են:

Այսպիսով, ռեակտորի հովացումով էներգաբլոկի բնական կանգի ռեժիմից հետո ռեակ­­տորային տեղակայանքը բերվում է սառը վիճակի, այսինքն՝ տուրբոգեներատորները բեռնաթափված են և անջատված ցանցից, ռեակտորը խոր ներկրիտիկական վիճակում է, ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը առաջին կոնտուրում փոքր է 70⁰C-ից, ճնշումը՝ փոքր 30կգ/սմ ²-ից, բո­րա­յին կոնցենտրացիան ապահովում է ռեակտորի ներկրիտիկականությունը, բոլոր ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կա­սետ­ները մինչև վերջ իջեցված են ակտիվ գոտի, և տուրբինների մետաղի ջերմաստիճանը փոքր է 100⁰C-ից: Ամբողջ ռեժիմը տևում է   Եթե անհրաժեշտ է վերաբեռնավորել ռեակ­տորը, ապա առաջին կոնտուրում ճնշումն իջեցվում է մինչև 0, ջրի մակարդակը նույնպես իջեց­վում է, հանվում են ռեակտորի կափարիչը, ներիրանային մյուս սարքերը, և իրագործ­վում են վերաբեռնավորման գործողությունները:

>>

 

ԳԼՈՒԽ 5. ՋՋԷՌ-440 ԷՆԵՐԳԱԲԼՈԿԻ ՌԵԺԻՄՆԵՐԸ՝ ԲՆԱԿԱՆՈՆ

ՇԱՀԱԳՈՐԾՄԱՆ ՊԱՅՄԱՆՆԵՐԻ ԽԱԽՏՄԱՄԲ

Էներգաբլոկի շահագործման բնականոն պայմանների խախտումները կարող են հան­գեցնել վթարային իրավիճակի կամ վթարների առաջացման: Որպես կանոն, այդ խախ­տումներն ի հայտ են գալիս անակնկալ, չնայած դրանց առաջացման պատճառները կարող են կուտակվել երկար ժամանակի ընթացքում:

Վթարային իրավիճակների առաջացման պատճառները բազմաբնույթ են, օրինակ, էներգաբլոկի այս կամ այն հանգույցի մեխանիկական վնասվածքները, ռեակտորային տե­ղա­կայանքի գլխավոր շրջանառության խողովակների, տեղակայանքից դեպի տուրբին շոգի մատակարարող գլխավոր շոգեխողովակների պատռվածքները և այլն: Վերջիններիս պատճառները կարող են լինել շահագործման ընթացքում մետաղների մեխանիկական հատկությունների վատացումը, մետաղներում առկա թերությունների աճը, աշխատան­քային միջավայրի ճնշման թույլատրելի արժեքից բարձրացումը, այս կամ այն ագրեգատի, օրինակ, որևէ գլխավոր շրջանառության պոմպի, անակնկալ անջատումը կամ շարքից դուրս գալը և այլն:

Բնականոն շահագործման խախտումների մի զգալի մասը պայմանավորված Է շա­հա­գործող անձնակազմի ոչ ճիշտ գործողություններով:

Բնականոն շահագործումը կարող է խախտվել բլոկի կայուն աշխատանքի ժամա­նակ, սակայն այդպիսի խախտումներն ավելի հաճախ ի հայտ են գալիս անցողիկ ռե­ժիմ­ների դեպքում:

>>

 

 

5.1.   ՎԹԱՐԱՅԻՆ ԻՐԱՎԻՃԱԿՆԵՐ ԵՎ ՎԹԱՐԱՅԻՆ ՌԵԺԻՄՆԵՐ

Տարբերակվում են վթարային իրավիճակներ և վթարային ռեժիմներ հասկա­ցություն­նե­րը: Բնականոն շահագործման ռեժիմի խախտումն ավելի հաճախ առաջացնում է վթարային իրավիճակ, այսինքն՝ վթարի առաջացման և զարգացման պոտենցիալ վտանգ:

Եթե վթարային իրավիճակում միջոցներ չձեռնարկվեն կամ դրանք բավարար չլինեն բնականոն ռեժիմի վերականգնման համար, ապա այն կվերաճի վթարային ռեժիմի. բլոկը չի կարող շարունակել աշխատանքը պահանջվող ռեժիմում, և զարգացումը կարող է հանգեցնել սարքավորումների քայքայման ու ԱէԿ-ի անվտանգության պայմանների խախտ­­­ման: Առավել ծանր դեպքերում այն կարող է ուղեկցվել կայանի սահմաններից դուրս ճառագայթաակտիվ նյութերի արտանետմամբ: Այսպես, օրինակ, երկրորդ կոն­տու­րի սնող պոմպերի և դրանց հաղորդակների յուղման ու կարգավորման համար նախա­տես­ված յուղի պոմպերի անջատումը ստեղծում է վթարային իրավիճակ՝ կապված սնող պոմպերի շարքից դուրս գալու վտանգի և դրա հետևանքով՝ ռեակտորային տեղակայանքից (РУ) ջերմության հեռացման խախտման հետ:

 Վթարը, ըստ անվտանգության հիմնական դրույթներ 88-ի[13], ԱԷԿ-ի շահագործման պայմանների խախտումն է, երբ տե­ղի է ունենում ճառագայթաակտիվ նյութերի արտանետում կամ իոնացնող ճառագայթ­ման տարածում բնականոն շահագործման համար նախագծով նախատեսված սահման­նե­րից դուրս և այնպիսի քանակությամբ, որը գերազանցում է անվտանգ շահագործման ընդուն­ված սահմանը (քանակը): Վթարը բնութագրվում է ելակետային պատահարով, պրո­ցեսի ընթացքով և հետևանքներով:

Ընդհանրապես վթարային իրավիճակից վթարային ռեժիմ առաջնալու և զար­գա­նա­լու վտանգները կանխարգվում են ԱԷԿ-ի և նրա սարքավորումների նախագծման ընթաց­քում: Դրա համար նախագծման ընթացքում մանրակրկիտ կերպով վերլուծվում են շահա­գործ­­ման ռեժիմների հնարավոր խախտումների հետևանքները: Վթարները, որոնց առա­ջաց­ման հնարավորությունը, զարգացման բնույթը և հետևանքները վերլուծվում են ԱէԿ-ի նա­խագծման փուլում, երբ նախատեսվում են այդպիսի վտանգավոր հնարավոր իրավի­ճակ­­ների զարգացումը կանխարգելող անվտանգության միջոցներ, կոչվում են նախա­գծային վթարներ: Այդ միջոցների գործարկումն ապահովում է, որ նախագծային վթարները չհան­գեց­նեն ակտիվ գոտու հալմանը:

Կոնստրուկտորների և նախագծողների խնդիրն է՝ ապահովել սարքավորումների բարձր հուսալիությունը, էներգաբլոկը կահավորել անվտանգությունն ապահովող բոլոր անհրաժեշտ համակարգերով և միջոցներով:

 ԱԷԿ-ի անվտանգ շահագործումը մեծ չափով պայմանավորված է նաև սարքա­վո­րում­­ների պատրաստման, դրանց մոնտաժման և նորոգման բարձր որակով:

Արտանախագծային են այն վթարները, որոնց հնարավոր առաջացումները նախա­տես­­ված չեն ԱԷԿ-ի նախագծով (այն առումով, որ դրանց առաջացման պատճառները ծայ­րա­հեղ անհավանական են, և դրանց վտանգավոր զարգացման կանխարգելման համար նախատեսված չեն անվտանգության համապատասխան պաշտպանական միջոցներ): Այդ վթարներն ուղեկցվում են ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) նախագծային առավելագույն սահմանները գերա­զան­ցող վնասվածքով, որի դեպքում կարող է տեղի ունենալ ճառագայթաակտիվ նյութերի թույլատրելիից ավելի արտանետում արտաքին միջավայր:

Շահագործող անձնակազմի խնդիրն է՝ ժամանակի ցանկացած պահին այդ համա­կար­գերը և միջոցները պահպանել աշխատունակ վիճակում, դրանք արդյունավետ օգտա­գոր­ծել, ապահովել սարքավորումների շահագործման բարձր մակարդակ և խստորեն պահ­պա­նել շահագործման կանոնակարգի կարգադրագրերը:

Շահագործման պայմանների խախտումները, ըստ իրենց կրկնման հաճախության (առաջացման հավանականության), 3 կարգի են.

1.             հավանական (կրկնման հաճախությունը մեկ ռեակտորի համար 1-ից մինչև 1/40 տարի է),

2.             հազվադեպ (կրկնման հաճախությունը մեկ ռեակտորի համար 1/40-ից մինչև 10^-4 տարի է),

3.             քիչ հավանական (կրկնման հաճախությունը մեկ ռեակտորի համար 10^-4….10^-7 տարի է):

Վերջին կարգի վթարների հավանականության փոքր արժեքը ամենևին չի նշանա­կում, թե դրանց նշանակությունը փոքր է: Էական դեր են խաղում վթարի հետևանքները (դրանց ծանրության աստիճանը):

ԱէԿ-ներում վթարները և պատահարները, ըստ դրանց ծանրության աստիճանի, գնա­­հատ­վում են միջազգային սանդղակով (նկ. 5.1): Խոշոր են այն վթարները, որոնց հե­տևան­քով ակտիվ գոտին հալվում է, և ռադիոակտիվ նյութերն արտանետվում են շրջակա միջա­վայր: Օրինակ, Չեռնոբիլի ԱԷԿ-ի հայտնի աղետալի վթարը դասվում է 7-րդ, ճա­պո­նական Ֆուկուշիմա ԱԷԿ-ի էներգաբլոկների վթարները՝ 6-րդ, հաճախ՝ նաև 5-րդ կարգի վթար­ների շարքը՝ հրապարակից դուրս ուղեկցվող ռիսկով: ԱՄՆ-ի Թրի-Մայլ-Այլենդ ԱԷԿ-ի 1979թ. վթարը գնահատվել է որպես 4-րդ կարգի, քանի որ ակտիվ գոտին հալվել է, սակայն ռադիոակտիվ նյութերի արտահոսք արտաքին միջավայր տեղի չի ունեցել:

Ծանր վթարների գումարային հավանականության վերաբերյալ ժամանակակից պա­հանջ­­ները ձևակերպվում են հետևյալ կերպ: Ակտիվ գոտու քայքայումով վթարի գումա­րա­յին հավանականությունը, երբ ճառագայթաակտիվ արտանետումը չի գերազանցում թույ­լա­տրելի մակարդակը (ճառագայթաակտիվ նյութերը տեղայնացվում են), պատահարների ամբողջականությամբ չպետք է գերազանցի 1 ռեակտորի համար 1 տարում 10^-5 պատահար արժեքը: Ճառագայթաակտիվ նյութերի անթույլատրելի արտանետումը, որի գումարային հավանականությունը գերազանցում է մեկ ռեակտորի համար 1 տարում 10^-7 պատահար արժեքը, պետք է սկզբնապես բացառվի ցանկացած պատահարների առաջացման և որպես վթարներ դրանց զարգացման ճանապարհին:

Բացի վթարների գնահատման միջազգային սանդղակից, յուրաքանչյուր կայան ունի վթարների գնահատման իր հրահանգագիր դասակարգիչը, համաձայն որի դասա­կարգ­վում է վթարը: Այդ փաստաթուղթը կոչվում է «ԱԷԿ-ի վթարային իրավիճակի դասա­կարգ­ման ձեռնարկ»:

Ձեռնարկում դիտարկվում են տվյալ կայանին բնորոշ սկզբնական վթարային իրա­վի­ճակ­ները (պատահարները) և կախված դրանց զարգացման ընթացքից ու որոշակի չա­փո­րո­շիչ­ներից՝ վթարը դասակարգվում է ըստ ծանրության (վտանգավորության), այսինքն՝ ար­­տա­նախագծայինի վերաճելու ռիսկի (հավանականության) աստիճանի: Դասակար­գու­մից ելնելով՝ օպերատիվ անձնակազմը, ինչպես նաև կայանի ղեկավարությունը ձեռնար­կում են համապատասխան հակավթարային միջոցառումներ՝ վթարը կանխարգելելու, բնակ­­չու­թյանը, անձնակազմին և շրջակա միջավայրը ռադիոակտիվ արտանետումներից պաշտ­պա­նելու համար:

Գնահատման չափորոշիչները կախված են ռեակտորի ակտիվ գոտում ընթացող նեյ­տ­րոնա-ֆիզիկական պրոցեսների և ջերմատեխնիկական պարամետրերի արժեքների բնա­­կանոնից շեղման, ջերմատարում առկա ակտիվության, սրահներում ռադիոակ­տի­վության չափերից, հրդեհի առկայությունից, անվտանգության համակարգերի գործար­կու­մից, ինչ­պես նաև պաշտպանիչ պատնեշների ամբողջականությունից:

ՀԱԷԿ-ի համար վթարները, ըստ ծանրության աստիճանի, դասակարգվում են երեք կարգի, և ըստ դրանց հայտարարվում են հետևյալ տագնապները.

1.             ընդհանուր,

2.             տեղական,

3.             պատրաստականության:

Ընդհանուր տագնապի դեպքում գործարկվում է բնակչության պաշտպանության հա­կա­վթարային պլանը, և ԱԷԿ-ին մերձակա բնակչությունը տեղահանվում է:

Տեղական տագնապի դեպքում կայանի ղեկավարությունը ինքն է ստանձնում վթարի կանխումը՝ ժամանակավորապես ազատելով կայանի անձնակազմի այն աշխատա­կից­նե­րին, ովքեր անհրաժեշտ չեն վթարը վերացնելու համար:

Պատրաստականություն տագնապ հայտարարելու դեպքում կայանի ամբողջ անձ­նա­­կազմը ավելի զգոն և կարգապահ կատարում է իր գործողությունները:

Որպես օրինակ դիտարկենք ՀԱԷԿ-ում վթարային իրավիճակի (սկզբնական պատա­հա­րի) դասակարգումը, երբ տեղի է ունենում I կոնտուրի հոսակորուստ:

Վթարի գնահատման չափորոշիչները հետևյալն են.

·           Եթե վթարային լրասնման ծախսը փոքր է 25 մ ³/ժ-ից, և ռեակտորի իրանում ջեր­մակրի մակարդակը ցածր է տաք կամ սառը խողովակագծերի մակարդակներից, ապա հայտարարվում է «ընդհանուր վթար» տագնապը (АТОМ-1):

·           Եթե հոսակորուստը տևում է 15 ր-ից ավելի, և դրա փոխհատուցման համար ան­հրա­ժեշտ է վթարային լրասնման համակարգի աշխատանքը, ապա հայտարար­վում է «տեղական վթար» տագնապը (АТОМ-4):

·           Եթե հոսակորուստը տևում է 15 ր-ից ավելի, և դրա փոխհատուցման համար ան­հրաժեշտ է լրասնման բոլոր պոմպերի աշխատանքը, ապա հայտարարվում է «պատրաստականություն» տագնապը (АТОМ-7):

>>

 

 

5.2.   ՎԹԱՐՆԵՐԻ ԵՎ ՎԹԱՐԱՅԻՆ ԻՐԱՎԻՃԱԿՆԵՐԻ ՊԱՏՃԱՌՆԵՐԸ

Վթարների պատճառ կարող են լինել նախագծման սխալները, սարքավորումների կա­ռուցվածքային, պատրաստման և մոնտաժման թերությունները, սակայն փորձը ցույց է տալիս, որ վթարային իրավիճակների հիմնական պատճառները սարքավորումների տեխ­նիկական խափանումները կամ անձնակազմի գործողություններից բխող սխալներն են:

Միջուկային էներգետիկայում և բարձր վտանգավորությամբ տեխնիկայի այլ բնա­գա­վառներում՝ ավիացիա, քիմիական արդյունաբերություն և այլն, ծանր վթարների մինչև 60…80%-ը տեղի է ունենում անձնակազմի սխալների հետևանքով: Առավել լուրջ վթարա­յին իրավիճակները, երբ առկա է ակտիվ գոտու հալման վտանգը, կապված են ռեակտի­վու­թյան «կապազերծման» և դրանով պայմանավորված՝ ռեակտորի թափառքի վտանգի առա­ջաց­ման, ինչպես նաև ջերմանջատիչ տարրերից (ТВЭЛ) ջերմահեռացման, շրջանառության կոնտուրի ապահեր­մե­տիկացման կամ ջերմատեխնիկական սարքավորումների աշխատանքի խախտումների հետ:

Հավելված 4-ի աղ. հ.4.1-ում ներկայացված Է ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորով էներգաբլոկին բնորոշ վթարների, վթարային իրավիճակների և դրանք առաջացնող պատճառ­նե­րի ցան­կը՝ մշակված նույն էներգաբլոկների երկար տարիների աշխատանքային փորձի և հաշ­վարկների արդյունքների հիման վրա: Համանման ցանկեր ունեն նաև այլ ռեակտոր­նե­րով էներգաբլոկները:

ԱԷԿ-ում վթարների հնարավոր պատճառների (սկզբնական պատահարների) թվին պետք է դասվեն նաև արտաքին գործոնները, օրինակ, սեյսմիկ ներգործությունը, հրդեհ­նե­րը ԱԷԿ-ում, ցունամիները և այլն:

Հիմք ընդունելով ՀԱԷԿ-ի առանձնահատկությունները՝ ՀԱԷԿ-ի համար մշակվել են նախագծային և ար­տանախագծային վթարների հետևյալ ցանկերը:

 

 

ՀԱԷԿ-ի 2–րդ էներգաբլոկի նախագծային վթարների ցանկը

1.             1-ին կարգի վթարային պաշտպանության (ՎՊ) գործարկում,

2.             4 և ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատում (հոսանքազրկում),

3.             սնող բոլոր էլեկտրապոմպերի անջատում (հոսանքազրկում),

4.              բլոկի հոսանքազրկում,

5.             1-ին կոնտուրի ջերմակրի հոսաթողում հերմետիկ սրահ, որը փոխհատուցվում է վթարային լրասնման պոմպերով (АПН),

6.             ճնշման փոխհատուցչի ապահովիչ փականի(ПК) չնախատեսված բացվելը և չփակվելը,

7.             1-ին կոնտուրի ջերմակրի հոսաթողում գլխավոր շրջանառության պոմպի միջանկյալ կոնտուր,

8.             1-ին կոնտուրի ջերմակրի հոսաթողումկառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ)միջանկյալ կոնտուր,

9.             1-ին կոնտուրի ջերմակրի հոսաթողում 2-րդ կոնտուր, որը փոխհատուցվում է ՎԼՊ-ով,

10.         բլոկի հոսանքազրկում՝ հերմետիկ տարածություններ 1-ին կոնտուրի ջերմակրի հոսաթողումով , որը փոխհատուցվում է ՎԼՊ-ով,

11.         սնող ջրի խողովակի պատռում՝ մինչև հակադարձ փականը,

12.         Շոգեգեհերատորի կամ ՇԳԿ-ի շոգետար խողովակի պատռում,

13.         երկրաշարժի ժամանակ ՎՊ-1-ի գործարկում:

 

ՀԱէԿ-ի արտանախագծային վթարների ցանկը

1.             ՎՊ-1-ի գործարկում՝ տուրբոգեներատորի չփակված սևեռակայիչ փականով,

2.             1-ին կոնտուրի հոսաթողում D_պ<32մմ տրամագծով, վթարային լրասնման հա­մա­կարգի խափանմամբ,

3.             1-ին կոնտուրի հոսաթողում 32<D_պ< 200 մմ տրամագծով,

4.             շոգեգեներատորի խողովակափնջի պատռում՝ 1-ին կոնտուրի վթարային լրա­սնման համակարգի խափանմամբ,

5.             հոսաթողում (D_պ= 100 մմ) 1-ին կոնտուրից 2-րդ կոնտուր՝ շոգեգեներատորի ապահովիչ փա­կանի(ПК) չփակվելու վերադրմամբ,

6.             ճնշման փոխհատուցչի ապահովիչ փականի(ПК) չկանխատեսված գործարկում և չփակ­վելը՝ 1-ին կոնտուրի վթարային լրասնման համակարգի խափանմամբ,

7.             շոգու գլխավոր կոլեկտորի պատռում լրիվ կտրվածքով,

8.             չանջատվող մասում շոգեգեներատորի շոգեխողովակագծի պատռում լրիվ կտրված­քով,

9.             չանջատվող մասում շոգեգեներատորը սնող ջրի կոլեկտորի պատռում,

10.         սնող ջրի կոլեկտորի պատռում՝ շոգեգեներատորը վթարային լրասնող ջրի մա­տա­կարարման խափանմամբ,

11.         ՀԱէԿ-ի հոսանքազրկում՝ երկրաշարժի դեպքում անվտանգության համակարգի երեք դիզել-գեներատորների՝ պահանջվող ժամանակի ընթացքում առավելա­գույն հաշվարկայինի չգործարկվելուն համատեղ,

12.         շոգեգեներատորները սնող և վթարային լրասնող ջրի մատակարարման խափա­նում:

Ցանկերում նշված վթարների նկարագրությունը տրված են ՀԱԷԿ-ի համապա­տաս­խան հրահանգներում և ձեռնարկներում: Հաջորդ բաժիններում կանդրադառնանք դրանց ու­սում­նասիրությանը:

>>

 

 

5.3.   ՎԹԱՐՆԵՐԻ ԵՎ ՎԹԱՐԱՅԻՆ ԻՐԱՎԻՃԱԿՆԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ

Վթարների և վթարային իրավիճակների վերլուծության նպատակը տարբեր սարքա­վորումների խափանման հետևանքով վթարի դեպքում հիմնական սարքավորումներում ընթացող պրոցեսների գնահատումն է, էներգաբլոկի անվտանգությունն ապահովող հա­մակարգերի աշխատանքի բացահայտումը, վթարի դասակարգումը և դրա զարգացման տարբեր սցենարների դեպքում՝ օպերատիվ անձնակազմի հակավթարային գործողու­թյուն­­ների համապատասխան պլանի մշակումը:

Սույն ձեռնարկում ՀԱԷԿ-ի վերը նշված վթարային անվանումների ցանկից ընտրված և դիտարկված են վթարներ և վթարային իրավիճակներ, որոնց առաջացման հավա­նա­կա­նու­թյունն ավելի մեծ է, և որոնք անվտանգության տեսանկյունից արժանի են առավել ուշա­­դրության:

Վթարային բոլոր իրավիճակները վերարտադրված են ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի վար­­ժասարքի վրա, երբ էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: Հիմնական պարա­մետ­րերի ելակետային արժեքները և նկարներում բերված գրաֆիկների անվանումները հետևյալն են.

·               ռեակտորի հզորությունը -(мощность ДЭ) 91,92%,

·               ճնշումը I կոնտուրում - (Р в I контуре)125,4կգ/սմ ²,

·               ճնշումը ՇԳԿ-ում - (Р в ГПК) 45,04կգ/սմ ²,

·               3-րդ տուրբոգեներատորի ակտիվ հզորությունը - (Акт. мощн ТГ-3) 190,5ՄՎտ,

·               4-րդ տուրբոգեներատորի ակտիվ հզորությունը - (Акт. мощн ТГ-4) 191,4ՄՎտ,

·               I կոնտուրի I օղակի տաք խողովակագծի ջերմաստիճանը - (Т в горячей нитке петели 1) 293,3 ⁰C,

·               նոսրացումը տուրբինների կոնդենսատորներում - (Вакуум в конденсаторе ЗА ТГ-3) 0,9382կգ/սմ² (բացարձակ ճնշումը՝ 1-0.9382 =0.062 կգ/սմ ²),

·               ճնշումը գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) մղման մասում - (Р на напоре ГЦН-5) 128,3կգ/սմ ²,

·               ջրի մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում 10մ-ոց չափիչ սարքով - (Н в КО) 3,714մ,

·               հերմետիկ սրահում (բոքսում) նոսրացումը - (Р в боксе) 0,001728 կգ/սմ ²,

·               հերմետիկ սրահում նոսրացումը - (Разрежение в боксе ПГ)17,28մմ.ջ.ս.,

·               Շոգեգեներատորներում ճնշումը - (Рпара 2 ПГ) 47,04 կգ/սմ ²,

·               Շոգեգեներատորներ մտնող սնող ջրի ծախսը - (Q пит. Воды в   ПГ) 411,8տ/ժ,

·               ջրի մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում 4մ –անոց չափիչ սարքով - (Н в КО) 2914 մմ,

·               ակտիվ գոտուց դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը - (Т над зоной [камера смеш.] 293,3⁰C,

·               ակտիվ գոտում ճնշման անկումը - (dP зоны) 2,976 կգ/սմ ²,

·               Գլխավոր շրջանառության պոմպերի զարգացրած էջքը, ճնշման անկումը - (dP ГЦН) 4,2կգ/սմ ²,

·               ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը - (dt петель 1- 6) 26,77 ⁰C,

·               սնող ջրի պոմպերի կոլեկտորում ճնշումը - (Рпит. в.нанапор. маг-ли ПЭН) 74,84 կգ/սմ ²,

·               Շոգեգեներատորում կաթսայական ջրի ընդհանուր մակարդակը - (Нобщий 2ПГ-1)157,6սմ,

·               Շոգեգեներատորից շոգու ծախսը - (Q пара с ПГ) 409,1տ/ժ,

·               6-րդ կարգավորող խմբի դիրքը ակտիվ գոտում - (Н_АРК)186սմ,

·               կոնդենսատոր մտնող շրջանառու ջրի ջերմաստիճանը՝ 20⁰C,

·               ՀԱԿ-ը միացված է և աշխատում է «հսկող» (работа СP) ռեժիմում,

·               3-րդ տուրբինի «մինչև իրեն» - «до себя» կարգավորիչն աշխատում է ավտոմատ, իսկ 4-րդ տուրբինինը՝ «հսկող» - «стерегущий» ռեժիմում,

·               ԱՌՏ-Կ-ների արգելափակման բանալին դրված է 3-րդ տուրբինի վրա,

·               Давление в первом контуре[Па] - ճնշումը I կոնտուրում, Պա,

·               Уровень воды в КД [м]  - ճնշման փոխհատուցիչում ջրի մակարդակը, մ,

·                Мощность реактора[Вт] - ռեակտորի հզորությունը, Վտ,

·               Мощность переданная теплоносителю[Вт] - ջերմակրին փոխանցվող հզորությունը, Վտ,

·               Давление в ГПК [Па] - ՇԳԿ-ի ճնշումը, Պա,

·               Расход теплоносителя на входе в активную зону [кг/сек] - ակտիվ գոտում ջերմա­կրի ծախսը, կգ/վ,

·               Масса воды в первом контуре [кг] - I կոնտուրում ջրի զանգվածը, կգ,

·                В реакторе - ռեակտորում,  в первом контуре - առաջին կոնտուրում

·                Уровень в корпусе реактора [м]  -  ռեակտորի իրանում մակարդակը [մ], в корпусе реактора - ռեակտորի իրանում, в активнуой зоне - ակտիվ գոտում, Уровень плоскости осей горячих  потрубков - տաք օղակների առանցքների մակարդակ­նե­րը, Уровень плоскости осей  холодных потрубков  - սառը օղակների առանցքների մակարդակները,

·               Температура теплоносителя на выходе из реактора - ռեակտորից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը, петля - օղակ,

·                Средняя кассета - միջին կասետ (ջերմանջատիչ հավաքածուներ (ТВС)), Горячий стержень - տաք կասետ,

·               Вход в активную зону - ակտիվ գոտու մուտքում, Выход из среднего канала - միջին կանալի ելքում, Выход из горячего канала - տաք կանալի ելքում,

·               Нижняя камера - ստորին խուց, ճնշման փոխհատուցիչ (КД),

·               Опускная камера - իջուցիկ խուց,

·                Горячая кассета  - տաք կասետ (ջերմանջատիչ հավաքածուներ (ТВС)):

>>

 

 

5.4.   ՆԱԽԱԳԾԱՅԻՆ ՎԹԱՐՆԵՐ

5.4.1.              Վթարներ՝  պայմանավորված դրական ռեակտիվության ներմուծմամբ

Ռեակտորի հզորության աճի պատճառը, բոլոր դեպքերում, դրական ռեակտի­վու­թյան չկանխամտածված ներմուծումն է: Դա կարող Է պայմանավորված լինել ռեակտորի կա­ռա­վար­ման օրգաններով (ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետներից մեկի կամ կասետների խմբի դուրս­բե­րու­մով), ՋՋԷՌ տի­պի ռեակտորների առաջին կոնտուրի ջերմակրում բորաթթվի կոնցենտ­րա­ցիայի նվա­զու­մով (ջե­ր­մակրի արտահոսք՝ նրանում լուծված բորաթթվի հետ միասին, բորաթթվի ցածր պա­րունակությամբ օղակի միացում և այլն), ինչպես նաև ռեակտի­վու­թյան ջերմաս­տի­ճա­նային և գոլորշային էֆեկտներով:

Այսպես, ՋՋԷՌ տիպի ռեակտորների ակտիվ գոտում ջերմակրի ջերմաստիճանի իջե­ցումը 7⁰C–ով արձակում է դրական ռեակտիվություն հավասար β-ի: Դրա պատ­ճառները կարող են լինել գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) թողարկման ժամանակ ակտիվ գոտի սառը ջերմակիր մտցնելը կամ օղակը աշ­խա­տող ռեակտորին միացնելը: Դրական ռեակտիվության ներ­մուծ­մամբ վթարները հնա­րավոր են ինչպես մինչկրիտիկական, այնպես էլ հզորության պայմանում աշխատող ռեակտորներում:

Չաշխատող ռեակտորում ռեակտիվության անակնկալ բարձրացմամբ վթարը կոչ­վում է գործարկման վթար:

Դիտարկվող խմբին են վերագրվում այն վթարները (տե՛ս հավելված 4-ի աղ. հ.4.1), որոնք ուղեկցվում են չաշխատող (կամ հզորության՝ հսկվող նվազագույն մակարդակը դուրս բերելու գործընթացում գտնվող) ռեակտորում ռեակտիվության անակնկալ աճով: Դրանք կարող են առաջանալ օպերատորի սխալ գործողությունների հետևանքով, որոնք ռեակտորի հզորության չհսկվող մակարդակի դեպքում հանգեցնում են կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  մեկ կասետի կամ կասետների խմբի արագ բարձրացմանը:

Բավականին մեծ ռեակտիվության ներմուծման դեպքում առաջանում է ռեակտորի չկարգավորվող թափառքի վտանգ: Որպեսզի կանխվեն գործարկման ռեժիմի խախտում­ները, ռեակտիվությունը ներմուծվում է նախօրոք հաշվարկված չափով և կառավարվող արագությամբ: Ընդունված է կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) աշխատանքի հետևյալ սկզբունքը, որի համաձայն՝ աշ­խա­տանքի մեջ գտնվում է միայն ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետների մեկ խումբ, և բացառվում է մյուս խմբերի դուրս­բերման հնարավորությունը:

Այն դեպքում, երբ գործարկման վթարը, այնուամենայնիվ, տեղի է ունեցել, վթարային պաշտպանությունը (ՎՊ) անմիջապես պետք է ռեակտորը կանգնեցնի: ՎՊ-ի աշխատելու ազդանշաններ են՝ ղեկավարող օրգանների դեպի վերև անկառավարելի շարժումը, ռեակ­տո­րի թափառքի պարբերության փոքրացումը մինչև 10վ, տրված հզորության գերազան­ցումը 12%-ով , ռեակտորում ջրի ճնշման և ջերմաստիճանի զգալի մեծացումը:

Բացասական ռեակտիվություն մտցնելու արագությունը ՎՊ-ի գործարկման դեպ­քում 1 վ-ում    որն արագ իջեցնում է նեյտրոնների հոսքի խտությունը: Սակայն եթե ռեակտորի աշխատանքը ինչ-ինչ պատճառներով անմիջապես չդադարեցվի, ապա վթարը կզարգանա՝ ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) պատյանների և միջուկի հետագա հնարավոր հալ­մամբ: Եթե կոնտուրը, որն ապահովում է ջերմակրի շրջանառությունը ակտիվ գոտով, մնա հերմետիկ, ապա ռեակտորային տեղակայանքի հերմետիկ տարածություն ճառագայ­թա­ակտիվ բաժանման նյութերի արտանետում տեղի չի ունենա:

Գործարկման վթարների խմբին դասվող վթարներ կարող են առաջանալ ապահեր­մե­տիկացված ռեակտորում վառելիքի վերաբեռնման և ռեակտորի ֆիզիկական գործարկ­ման դեպքում (մասնավորապես՝ կրիտիկական բեռնման ոչ ճիշտ հաշվարկների պատ­ճա­ռով, որի հետևանքով կարող է առաջանալ տեղական կրիտիկական զանգված):

Դիտարկենք հետևյալ վթարային իրավիճակը:

Էներգաբլոկի հզորության պայմանում աշխատանքի ժամանակ ակտիվ գոտուց կար­գա­վորիչ կասետների ինքնին դուրս գալը: Այս վթարը նման է գործարկման վթարի անցու­մա­յին պրոցեսին, սակայն նրա հետևանքները կարող են լինել ավելի ծանր, քանի որ վթա­րից առաջ ռեակտորն աշխատել է հաստատուն (սովորաբար՝ անվանական) հզորությամբ, և նրա ակտիվ գոտում ռեակտիվության արձակման հետևանքով արդեն կուտակվել են մեծ քանակությամբ արգասիքներ:

Որպես օրինակ նկ. 5.2-ում ներկայացված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պա­րա­մետ­րերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, ակտիվ գոտուց 6-րդ խմբի կասետների 2սմ/վ  արագությամբ ինքնին դուրս գալու վթարի դեպքում:

Ելման տվյալները հետևյալն են. ռեակտորն աշխատում է 92% հզորությամբ, 6-րդ խմբի դիրքը 186 սմ է: Ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետների դուրս գալը հանգեցնում է ռեակտորի նեյտրո­նա­յին հզորության արագ աճին, որին անմիջապես հետևում են առաջին կոնտուրի ճնշման՝ P_I և ջերմատարի միջին ջերմաստիճանի՝ Т_Cр. _Петель աճը: Կասետները սկզբնա­կան 186 սմ դիր­քից բարձրանում են մինչև    ընթացքում: Նեյտրոնային հզորությունը 92 %-ից աճում է մինչև 111%, ճնշումը անվանականից՝ մինչև 132 կգ/սմ ², իսկ միջին ջերմաս­տի­ճանը՝ 283⁰C-ից մինչև 285⁰C:

Բարձր ջերմաստիճանային աճ է նկատվում մի քանի աշխատող հավաքածուներից դուրս եկող ջերմակրում, որոնց արժեքը 304⁰C աճում է մինչև 316⁰C: Բլոկային ղեկավարման վահանակի (БЩУ) վրա նախա­զգու­շական լուսային և ձայնային ազդանշաններ են տրվում:

Երբ պրոցեսի 27-րդ վայրկյանին ռեակտորի հզորությունը հասնում է 106%-ի, և աշխատում է ՎՊ-III-ը, սկսած VI-րդ խմբից՝ հերթականությամբ բոլոր կասետները ընկղմ­վում են ակտիվ գոտում: Սակայն ռեակտորի հզորությունը իներցիայով շարունակում է աճել և 34-րդ վայրկյանին հասնում է իր առավելագույն արժեքին՝ 111 %:

 Գործարկվում է ՎՊ-I-ը, և ռեակտորի հզորությունը արագ նվազում է՝ 60 վ-ում իջ­նե­լով մինչև մնացորդային ջերմանջատման մակարդակը: ՎՊ-I -ի գործարկվելուց 10 վ  հետո տուրբինների սևեռակայիչ փականները փակվում են, և տուրբոգեներատորներն անջատվում են: I կոն­տու­րի պարամետրերը՝ ճնշումը, միջին ջերմաստիճանը, կասետներից դուրս եկող ջեր­մա­տարի ջերմաստիճանները, նվազում և 2 ր  հետո կայունանում են:

Ռեակտորի հովացումը կատարվում է շոգեգեներատորից սեփական կարիքների համար վերցրած գոլորշիով:

Անցողիկ ռեժիմի ժամանակ ամենաանբարենպաստ պահը պրոցեսի 35-րդ վայրկ­յանն է, երբ պարամետրերը հասնում են իրենց առավելագույն արժեքներին, սակայն դուրս չեն գա­լիս անվտանգ շահագործման սահմաններից: Ռեակտորի հովացման խնդիր չի առա­­ջա­նում:

Այսպիսով, վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ վթարային պաշտպանության հա­մա­կարգը լավ է կատարում իր գործառույթը: Սակայն եթե ինչ-որ պատճառով տեղի ունենա ՎՊ-համակարգի խափանում, ապա կզարգանա վթարային իրավիճակ, որը կհանգեցնի վա­ռելիքի և ջերմակրի ջերմաստիճանների կտրուկ բարձրացմանը և, հնարավոր է, որ վերաճի նախագծով չնախատեսված վթարի:

Այդպիսի իրավիճակում օպերատորը, չսպասելով ՎՊ-ի գործարկմանը, պետք է ան­մի­ջա­պես ձեռքով սեղմի ՎՊ-I-ի կոճակը և կատարի հրահանգագրին համապա­տաս­խան գոր­­ծողությունները:

    >>

 

 

5.4.2.               Վթարներ՝ ակտիվ գոտուց ջերմահեռացման խախտմամբ

Ակտիվ գոտում ջերմակրի շրջանառության փոքրացումը կամ լրիվ դադարումը հան­գեցնում է ակտիվ գոտուց ջերմահեռացման խախտմանը: Դրա պատճառները կարող են լինել.

1.    Գլխավոր շրջանառության պոմպ (ГЦН) էլեկտրական սնուցման մասամբ կամ լրիվ անջատումը,

2.    էլեկտրասնուցման ցանցում լարման անկումը,

3.    մեկ կամ մի քանի գլխավոր շրջանառության պոմպերի  լռվելը (մեխանիկական վնասվածքի պատճառով՝ կապ­­ված պոմպի մղման մասում կողմնակի առարկա ընկնելու, աշխատող թիերի ջարդ­վե­լու, թրթռման և այլնի հետ),

4.    մեկ կամ մի քանի ջերմանջատիչ հավաքածուներում ջերմակրի անցման կանալի մասամբ կամ լրիվ փակ­­վելը՝ վերջինիս մեջ ռեակտորի ներիրանային սարքավորումների վնասման արդ­յուն­քում այլ առարկաներ ընկնելու պատճառով:

Գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատմամբ առաջացող լուրջ հետևանքները կանխելու համար օգտա­գոր­ծում են հատուկ կառուցվածքով պոմպեր, ինչպես նաև պաշտպանության և բլոկա­վորում­ների ավտոմատ կարգավորիչներ: Գլխավոր շրջանառության պոմպի էլեկտրասնուցման հուսալիությունը բարձրաց­նե­լու նպատակով այն բաժանում են խմբերի, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր անկախ սնուցումը, ինչը փոքրացնում Է Գլխավոր շրջանառության պոմպերի՝ ընդհանուր պատճառներով պայմանավորված միաժամանակյա անջատման հավանականությունը:

 Գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման դեպքում ջերմակրի ծախսը նվազում է ոչ միանգամից, այլ՝ աստիճանաբար, պոմպի ռոտորի պտտման հաճախության նվազմանը համընթաց:

Գլխավոր շրջանառության պոմպի ռոտորի կանգաշարժի ժամանակը մեծացնելու համար մի շարք ռեակտորնե­րում գլխավոր շրջանառության պոմպերը կահավորում են թափային մեծ զանգվածով: Օրինակ, ՀԱԷԿ-ի ՋՋԷՌ-440 էներգաբլոկի գլխավոր շրջանառության պոմպերի կանգաշարժի ժամանակի հաստատունը հասնում Է 90 վ-ի:

Գլխավոր շրջանառության պոմպի լռման դեպքում պոմպի կանգը և նրանով մղվող ջերմակրի ծախսի նվազումը տեղի են ունենում շատ արագ: Մեկ կամ մի քանի Գլխավոր շրջանառության պոմպերի կանգի դեպքում յուրաքանչյուր աշխատող պոմպի մղած ջերմակրի ծախսը մի փոքր ավելանում է, քանի որ փոքրանում է նաև ցանցի ընդհանուր հիդրավլիկական դիմադրությունը։ Սակայն ջերմակրի ընդհանուր ծախսը ակտիվ գոտում նվազում է: Գլխավոր շրջանառության պոմպերի՝ կանգաշարժի վերջում անջատված օղակ­նե­րով ջերմակրի հոսքի ուղղությունը փոխվում է հակառակ ուղղությամբ:

Գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման դեպքում, ջերմակրի ծախսի նվազմանը զուգընթաց, աճում են ակտիվ գոտուց դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը և առաջին կոնտուրում ճնշումը: Եթե շարունակվի ռեակտորի աշխատանքը ելակետային նույն ջերմային հզորությամբ, ապա ջերմահեռացման վատացման հետևանքով տեղի կունենա միջուկային վառելիքի և նրա պատյանի ջերմաստիճանի բարձրացում, և հնարավոր է դրանց հալումը: Հետևապես՝ ռեակտորի հզորությունը պետք է նվազեցվի:

 ՋՋԷՌ-440 տիպի ռեակտորներում դա իրականացնում են գլխավոր շրջանառության պոմպերի ավտոմատ համա­կար­գը և ՀԱԿ ավտոմատ կարգավորիչը: Ըստ Գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման քանակի՝ աշխատում են կամ ՀԱԿ-ը, կամ ՎՊ համակարգը: Եթե անջատվում է մեկ կամ երկու գլխավոր շրջանառության պոմպ, ՀԱԿ-ը ռեակ­տորի հզորությունն ընթացիկ հզորության արժեքից իջեցնում է համա­պա­տաս­խանաբար 17% և 34%-ով (տե՛ս 4.2 ենթագլուխը), իսկ եթե անջատվում են երեք գլխավոր շրջանառության պոմպեր, ապա ՀԱԿ-ն անցնում է «ռեզերվ»-ի ռեժիմ (չի մասնակցում կարգավորմանը), գործարկ­վում է ՎՊ-III պաշտ­պա­նությունը, և 30 վ-ի ընթացքում ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները՝ սկսած 6-րդ խմբից, իջնում են ակ­տիվ գոտի: Ռեակտորի ջերմային հզորությունը փոքրանում-հավասարվում է թույլատրելի նոր մակարդակին: 30 վ հետո ՎՊ-III ազդանշանը դուրս է գալիս, և ՀԱԿ-ը կրկին անցնում է «հսկող» ռեժիմ:

Կարգավորումը հնարավորություն է տալիս կայունացնել I կոնտուրում ճնշումը և ջեր­մաս­տիճանը՝ պահպանելով ակտիվ գոտում հուսալի հովացումը: Շոգու գլխավոր կոլեկ­տո­րում ճնշումը պահպանվում է «մինչև իրեն» ճնշման կարգավորիչի միջոցով, և տուր­բի­նի հզորությունը համապատասխանեցվում է ռեակտորի նոր հզորությանը: Եթե անջատ­վում են 4 և ավելի գլխավոր շրջանառության պոմպեր, ապա գործարկվում է ՎՊ-I վթարային պաշտպանու­թյու­նը, և ռեակ­տորի հզորությունն իջեցվում է մինչև մնացորդային ջերմանջատման, այսինքն՝ միջուկային շղթայական ռեակցիայի մարման մակարդակը:

Որպես օրինակներ քննարկենք գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման համեմատաբար ավելի «ծանր»՝ երեք և վեց գլխավոր շրջանառության պոմպերի անջատման ռեժիմները:

Վեց աշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպերից (ГЦН)երեքի անջատման վթարային իրավիճակը: Նկ. 5.3-ում պատ­կերված է ՀԱԷԿ-ի 3-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ ըստ ժամա­նա­կի, վեց աշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպերից երեքի անջատման դեպքում:

 

Վթարն ընթացել է հետևյալ կերպ: Բլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: Վեց աշխա­տող գլխավոր շրջանառության պոմպերից երեքն անջատվում են: Գործարկվում է ՎՊ-III-ը, և 30 վ  հետո ազդա­նշանը վերանում է: ՀԱԿ-ը «հսկող» ռեժիմից անմիջապես անցնում է «ռեզերվ»-ի ռեժիմ և չի մաս­նակ­ցում կարգավորմանը: Ռեակտորի հզորությունը, ակտիվ գոտում ճնշման անկումը՝  , անջատված գլխավոր շրջանառության պոմպերի էջքը , արագ ընկնում են և   հետո կայունանում են (նկ.5.3): Ռեակտորի հզորությունը 92%-ից իջնում է մինչև 30%, քանի որ VI խմբի ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) կասետները 30 վ-ի ընթացքում 186սմ-ից իջնում են մինչև 126սմ:

Ակտիվ գոտում ճնշման անկումը անվանական 2,98կգ/սմ ² արժեքից իջնում է մինչև 0,6198կգ/սմ ², անջատված գլխավոր շրջանառության պոմպերի զարգացրած էջքը անվանական 4,2 կգ/սմ ² արժեքից՝ մինչև 0,32 կգ/սմ ²: Ռեակտորով անցնող ջերմատարի ծախսը անվանական 42000 մ ³/ժ ար­ժեքից նվազում է մինչև   և կայունանում է (նկարում նրա կորը բերված չէ, չա­փիչ սարք նրա համար նախատեսված չէ):

Գործողության մեջ է մտնում 3-րդ տուրբինի «մինչև իրեն» ճնշման կարգավորիչը և կարգավորում ճնշումը ՇԳԿ-ում անվանականին մոտ՝  բեռնաթափելով տուրբի­նի հզորությունը:

Ճնշումը I կոնտուրում (P_I) և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում մի փոքր իջնում են, հետո դանդաղ բարձրանում, քանի որ միանում են լրասնող բոլոր պոմպերը և ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչները: Ջերմակրի միջին ջերմաստիճանը՝ Тср петель անվանական 383,3⁰C արժեքից իջնում է մինչև 268,2⁰C և կայունանում: Անցողիկ ռեժիմի 15-րդ վայրկյանին նկատվում է ակտիվ գոտուց դուրս եկող ջերմակրի մի փոքր՝ 0,5⁰C-ի չափով աճ, որից հետո 293,3⁰C-ից նվազում է՝ դառնալով 277,7⁰C, և կայունանում է: Ամբողջ անցողիկ պրոցեսը տևում է  

Ռեժիմի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ կարգավորման և պաշտպանիչ համա­կար­­գերը լրիվ կատարում են իրենց գործառույթները: Ռեակտորի հզորությունը համապա­տաս­խանեցվում է տուրբինների հզորությանը, և անցողիկ ռեժիմում որևէ պարամետրի ան­թույլատրելի շեղում չի նկատվում:

Վթարի դեպքում օպերատորի խնդիրն է ուշադիր հետևել պրոցեսին, հսկել ավտո­մատ սարքավորումների, բլակավորումների, պաշտպանության համակարգերի ժամա­նա­կին և ճիշտ աշխատանքը, անհրաժեշտության դեպքում անմիջապես միջամտել պրոցեսին և էներգաբլոկը բերել անվտանգ վիճակի: Օրինակ, եթե չի գործարկվում ՎՊ-III-ը, ապա նա պետք է անմիջապես ձեռքով սեղմի ՎՊ-III-ի կոճակը, կամ, եթե ավտոմատ չեն միացել լրասնող պոմպերը կամ ճնշման փոխհատուցիչի (КД) տաքացուցիչները, ապա դրանք պետք է արագ միացնել:

Վեց աշխատող Գլխավոր շրջանառության պոմպերից (ГЦН) վեցի անջատման վթարային իրավիճակը: Նկ. 5.4-ում պատ­կերված է էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ ըստ ժամանակի, վեց աշ­խա­­տող գլխավոր շրջանառության պոմպերից  վեցի անջատման դեպքում:

 Վթարն ընթանում է հետևյալ ձևով: Բլոկն աշխատում է 92 % հզորությամբ: Բոլոր վեց գլխավոր շրջանառության պոմպերը միասին անջատվում են: Անմիջապես գործարկվում է ՎՊ-I կարգի պաշտ­պա­նու­թյունը, և բոլոր ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК)  կասետները ինքնագնաց ընկղմվում են ակտիվ գոտում մինչև վերջ և փոքրաց­նում են ռեակտորի ջերմային հզորությունը մինչև մնացորդային ջերման­ջատ­ման մակարդակ: 10 վ  հետո արագ անջատվում են տուրբինները և գեներա­տոր­ները:

Կտրուկ իջնում են ռեակտորի հզորությունը, ակտիվ գոտում ճնշման անկումը՝ , ջերմաստիճանային անկումը՝  , գլխավոր շրջանառության պոմպերի (ГЦН) զարգացրած էջքերը՝ , ջերմակրի ծախսը՝ (նկարի վրա ցույց տրված չէ, չկա չափիչ սարք) և   հետո ունե­նում են հետևյալ համապատասխան արժեքները՝ մ³/ժ, ⁰C (նկ. 5.4):

I կոնտուրում ճնշումը՝ P_I և միջին ջերմաստիճանը՝ Т_{ср петель} նույնպես նվազում և կայունանում են P_I=120,6 կգ/սմ² և Т_{ср петель} =269,8 ⁰C արժեքներին հավասար:

Երկու տուրբինների անջատման հետևանքով ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ Р_гпк կտրուկ աճում է՝ պրոցեսի 20-րդ վայրկյանին հասնելով  

 Բացվում են 4-րդ տուրբինի ԱՌՏ–Կ-երը՝ ճնշումը ՇԳԿ-ում կարգավորելով անվա­նա­կանին մոտ արժեքով՝ 46,36 կգ/սմ ²: Վթարի 26-րդ վայրկյանին միանում են I կոնտու­րի լրա­սնող 4 պոմպերը, ճնշման փոխհատուցիչի (КД) տաքացուցիչները, և ճնշումը, ինչպես նաև մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում սկսում են բարձրանալ:

Վթարային իրավիճակի վերջում, որը տևում է   ակտիվ գոտու հովացումն իրա­կանացվում է ջերմակրի բնական շրջանառության հաշվին, և ջերմային հզորության արժեքը դառնում է

Կորերից երևում է, որ պարամետրերի արժեքների անթույլատրելի շեղումներ չկան, պաշտպանիչ համակարգերը, բլակավորումները և ավտոմատիկան լավ են կատարում իրենց գործառույթները, և անցողիկ ռեժիմի ամբողջ ընթացքում ռեակտորի ակտիվ գոտին հուսալիորեն հովանում է:

Անհրաժեշտ է նշել, որ դիտարկված վթարը անվտանգության տեսանկյունից նախա­գծային է և ըստ միջուկային պատահարների միջազգային սանդղակի (տե՛ս նկ.5.1)՝ կարելի է դասել 1-ին կարգի՝ անոմալիա (անկանոնություն) միջադեպերի շարքը: Սակայն եթե պաշտպանիչ համակարգերը և բլակավորումները չաշխատեն, ապա այն կարող է վերաճել լուրջ վթարի:

Նմանատիպ վթարային իրավիճակներում օպերատիվ անձնակազմը գտնվում է շատ լարված վիճակում, քանի որ հաջորդաբար և կարճ ժամանակում անջատվում են հիմնա­կան սարքավորումները, աշխատում են մի շարք բլակավորումներ, գործարկվում են ձայ­նային և լուսային ազդանշանները, պարամետրերի արժեքները չափիչ սարքերի վրա կտրուկ փոխվում են, և բլոկային ղեկավարման վահանակի (БЩУ) սրահում ձևավորվում է լարված մթնոլորտ:

Օպերատորները պետք է այդ մեծ քանակությամբ ինֆորմացիան կարճ ժամանակում ընկալեն, ճիշտ գնահատեն իրավիճակը, միմյանց հասկանան, փոխադարձ համաձայ­նու­թյան գան և հրահանգագրին համապատասխան կատարեն ճիշտ գործողություններ: Դրա համար նրանք պետք է ունենան մասնագիտական բարձր որակավորում, տեսական բա­վա­րար գիտելիքներ, փորձ, հմտություն և, իհարկե, խուճապի չմատնվեն:

Օպերատորներն առաջին հերթին պետք է արձանագրեն ՎՊ-I-ի գործարկման փաս­տը, հետևեն ՎՊ-I-ի ընթացքին և համոզվեն, որ այն աշխատել է բնականոն ձևով, այսինքն՝ ավտոմատ կարգավորում և փոխհատուցման (АРК) բոլոր կասետներն ընկղմված են ակտիվ գոտում, և ռեակտորը գտնվում է ներկրի­տիկական վիճակում: Պետք է համոզված լինեն նաև, որ տուրբինների սևեռակայիչ փա­կանները փակվել են, տուրբոգեներատորներն անջատվել են, դրանց պտուտաթվերը նվազում են, և շոգեգեներատորներ սնող ջուր է մատակարարվում:

Նշենք, որ դիտարկված վթարային իրավիճակի իրական պատճառներ կարող են լինել նաև էներգաբլոկի լրիվ հոսանքազրկումը կամ  գլխավոր շրջանառության պոմպի,շոգեգներատորի հերմետիկ սրահում հրդեհի պատ­ճառով ջերմաստիճանի բարձրացումը մինչև 95⁰C:

>>

 

 

5.4.3.               Էներգաբլոկի լրիվ հոսանքազրկումը

Այս վթարի սկզբնապատճառ կարող են լինել էներգահամակարգի կայունության խախ­տումը, կարճ միացումները ինչպես արտաքին էլեկտրական ցանցում, այնպես էլ կայանի էլեկտրասարքավորումներում, տուրբինների սևեռակայիչ փականների փակվելը՝ կարգավորման համակարգի սխալ աշխատանքի պատճառով: Արդյունքում՝ կարող է տեղի ունենալ կայանի փոփոխական հոսանքի լրիվ հոսանքազրկում, որը կարող է հանգեցնել սեփական կարիքների հիմնական սպառիչների անջատմանը: Այս դեպքում կայանը դիզել-գեներատորներից անցնում է վթարային սնմանը:

Նկ. 5.5-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի սեփական կարիքների սկզբուն­­քային էլեկտրական սխեման՝ հիմնական սարքավորումներով, յուղային և էլեկտ­րա­­գա­զա­յին անջատիչներով, հսկվող պարամետրերով:

Հսկվում են անջատիչների վիճակը (կարմիրը՝ միացված, կանաչը՝ անջատված) և հե­տևյալ պարամետրերի արժեքները բնականոն ռեժիմում.

·           Տուրբոգեներատորների հզորությունները՝  ՄՎտ, 7 ՄՎտ, որոնք տրվում են էներ­գահամակարգ հաղորդաթիթեղի համակարգի՝ I СШ, II СШ բարձրավոլտ գծերով,

·           Տուրբոգեներատորների ստատորիՎները՝  ԿՎ, ֆազերի հոսանքները՝ 6,93 ԿԱ, 7,09 ԿԱ և 7,03 ԿԱ (տուրբոգեներատորներ-3-ի համար),

·           Սեփական կարիքների գեներատորների՝ ГСР-3, ГСР-4, կոլեկտորի հոսանք­նե­ը՝   I_k  = 0,88 ԿՎ, I_k = 0,76 ԿՎ,

·           23T և 24T տրանսֆորմատորներից՝ 3РА, 3РБ-1, 4РБ-1, 4РА սեփական կարիք­ների սեկցիաներին (դողերին) տրվող հոսանքները՝ I = 640ԿԱ, 372ԿԱ, 598ԿԱ, 233ԿԱ,

·           3РВ, 3РА, 3РБ-1, 3РБ-2, 4РБ-2, 4РБ-1, 4РА, 4РВ, սեփական կարիքների սեկցիաների դողերի լարումները՝ 6,06 ԿՎ, 6,11ԿՎ, 6,15ԿՎ, 6,2 ԿՎ, 6,07 ԿՎ, 6,07ԿՎ, 6,22 ԿՎ, 6,08ԿՎ,

·           դիզել-գեներատորների՝ 1ДГ-1, 1ДГ-2, 2ДГ-1, 2ДГ-2 հզորությունները՝ N=0, պտու­տա­­թվերը՝ n=2, ստատորի հոսանքը՝  (դիզել-գեներատորներն անջատված են),

·           սեփական կարիքների սեկցիաներից սնվող 63T, 61T, 65T, 69T, 70T, 66T, 62T, 64T տրանսֆորմատորների հոսանքները՝ I=6,8 ԿԱ, I=37,1 ԿԱ, 41,1 ԿԱ, 0, 2,7 ԿԱ, 46,5 ԿԱ, 45,5 Կ, 3,8 ԿԱ

·           2TP-պահուստային տրանսֆորմատորի և ավտոտրանսֆորմատորի՝ AT-1 և T-3, T-4 բարձր լարման տրանսֆորմատորի յուղային անջատիչների վիճակը (միաց­ված):

 

Դիտարկենք էներգաբլոկի լրիվ հոսանքազրկումը ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինա­կով, երբ էներգահամակարգից անջատվում են կայանը, տուրբինները, և սեփական կարիք­ների դողերը (սեկցիաները) հոսանքազրկվում են:

Նկ. 5.6-ում պատկերված է էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, կայանի լրիվ հոսանքազրկման վթարի դեպքում:

Վթարն ընթանում է հետևյալ ձևով: Համակարգի փլուզումից անջատվում են T-3, T-4 բարձր լարման տրանսֆորմատորների յուղային անջատիչները: TГ-3, TГ-4 տուրբոգեներատորները(ТГ) ան­ջատ­վում են ցանցից: Տուրբինների սևեռակայիչ կապույրները փակվում են: Սեփական կարիք­ների գեներատորները՝ ГCP-3, ГCP-4 անջատվում են և չեն սնում 4PВ, 3 PВ դողերը: Պահուստային տրանսֆորմատորի վրա լարումը բացակայում է, և չեն սնվում 3PВ, 3PA, 3PБ-1, 4PВ, 4PA, 4PБ-1 սեկցիաները. դրանք հոսանքազրկվում են: Սեփական կարիքների սեկ­ցիա­ների դողերի հոսանքազրկման պատճառով հոսանքազրկվում են բոլոր սպառիչները, այդ թվում՝ սնող պոմպերը և գլխավոր շրջանառության պոմպերը:

Կանգաշարժի ռեժիմում փոքրանում են գլխավոր շրջանառության պոմպերի պտուտաթվերը, դրանց ճնշման ան­կում­ները, ճնշման անկումը ակտիվ գոտում՝  և դրան համապատասխան՝ ջերմա­կրի ծախսը ռեակտորում:

Հոսանքազրկմամբ պայմանավորված՝ գործարկվում է ՎՊ-I –ը, և ռեակտորի նեյտրո­նա­յին հզորությունն արագ իջնում է՝ 1 ր  հետո դառնալով զրո:

Ջերմային հզորությունը փոքրանում է մինչև մնացորդային ջերմանջատման մակար­դակը՝ դառնալով

Տուրբինների անջատումից հետո ՇԳԿ-ում ճնշումը՝ P_Гпк կտրուկ աճում է: Քանի որ դի­տարկվող վթարային ռեժիմում շոգու արտանետումը ԱՌՏ-Կ-ի միջոցով դեպի կոնդեն­սա­տոր­ներ արգելված է (շրջանառության պոմպերի հոսանքազրկման հետևանքով կոն­դեն­­սա­տոր հովացնող ջուր չի մատակարարվում, ինչպես նաև թարմ շոգու պարամետրերն ի­ջեց­նելու համար կոնդենսատային ջուր չի տրվում), այդ պատճառով պրոցեսի  վայրկյանին բացվում են միայն երկու ԱՌՏ-Մ-ները՝ յուրաքանչյուրը 440տ/ժ  արտադրո­ղա­կա­նու­թյամբ, սահմանափակում են ճնշման բարձրացումը ՇԳԿ-ում և կարգավորում են ճնշումը՝ պահելով

Ճնշումը I կոնտուրում՝ P_I , մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО նվազում են, քանի որ ջերմակրի միջին ջերմաստիճանն իջնում է (ջերմակիրը սկսում է սառչել), և պրոցեսի (վթարի)  վայրկյանին ճնշման փոխհատուցիչի ցածր մակարդակից միանում են լրասնող պոմպերը: Պարամետրերն աճում են ՝ P_I=119,2 կգ/սմ ², Н_КО=2000 մմ , շարունակում են դանդաղ աճել և կայունանալ:

Ռեակտորից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը՝ T_{гор.нитки,} վթարի սկզբից մի փոքր (1⁰C-ով) աճում է, հետո նվազում է մինչև 272⁰C, ապա կրկին բարձրանում մինչև 278,4 ⁰C:

Հոսանքազրկումից 22 վ  հետո միանում են չորս դիզել-գեներատորները, և սկսվում է աստիճանական թողարկման ծրագիրը: Ըստ այդ ծրագրի՝ հոսանք է մատակարարվում սպառիչներին, և հերթականությամբ թողարկվում են էներգաբլոկի անվտանգությունն ա­պա­հովող կարևորագույն սարքավորումները, այդ թվում՝ նաև II կոնտուրի վթարային լրասնման պոմպերը(АПН): Պարամետրերը  հետո կայունանում են:

Նկ. 5.6-ում բերված կորերից երևում է, որ երբ բնականոն աշխատում են վթարային պաշտպանությունը, ավտոմատ սարքավորումները և համապատասխան բլակավորում­նե­րը, ապա վթարն ընթանում է առանց պարամետրերի թույլատրելի արժեքներից շեղում­նե­րի և տևում է

Աստիճանական թողարկման ծրագրի շնորհիվ ապահովվում են բլոկի հիմնական գործառույթները: Այսինքն՝ ռեակտորը գտնվում է ներկրիտիկական վիճակում, հովանում է ջերմակրի բնականոն շրջանառությամբ (ջերմակրի ծախսը՝   ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը՝ շոգեգեներատորներ մատակարարվում է սնող ջուր, դրանք հովանում են, I կոնտուրից ճառագայթաակտիվ նյութերի արտանետում տեղի չի ունենում:

>>

 

 

 

5.4.4.               Էներգաբլոկի երկրորդ կոնտուրի սնող ջրի պոմպերի անջատումը

Ակտիվ գոտուց ջերմահեռացման խախտմամբ վթարի հնարավոր պատճառներից է նաև սնող ջրի մատակարարման դադարումը՝ բոլոր սնող էլեկտրական պոմպերի (ПЭН) միաժամանակյա անջատման հետևանքով: Նման վթարի վտանգը պայմանավորված է I կոնտուրի ջերմակրի եռման (լիաշոգիացման) հնարավորությամբ և դրա հետևանքով՝ ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) մերկացմամբ:

Երկրորդ կոնտուրի սնող պոմպերի միաժամանակյա անջատումը կարող է տեղի ունենալ, օրինակ, երբ ճնշումային մայրուղում ճնշումն ընկնում է, և սնող էլեկտրական պոմպերի (ПЭН) պաշտ­պա­նության համակարգի գործարկմամբ դրանք բոլորն անջատվում են: Այդպիսի անջատման դեպքում էներգաբլոկի բեռնաթափման համար հատուկ ազդանշան կամ կարգավորիչներ նախատեսված չեն, բեռնաթափումը կատարվում է ըստ տեխնոլոգիական պարամետրերի, երբ դրանց արժեքները շեղվում են բնականոն շահագործման սահմաններից: Նախագծով մասնավորապես նախատեսված է ՎՊ-I-ի գործարկումը, երբ երկու աշխատող շոգեգեներատորում մա­կարդակը անվանականից իջնում է 400մմ-ով: Այդպիսի վթարի դեպքում պետք է շատ արագ աշխատանքի մեջ մտցվեն վթարային սնման էլեկտրապոմպերը (АЭПН):

Վթարի ընթացքը դիտարկենք ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինակով, երբ այն աշ­խա­տում է 92% հզորությամբ, աշխատում են չորս սնող էլեկտրական պոմպերը (ПЭН) , իսկ հինգերորդը «ռեզերվ» է: Աշխատանքի մեջ են ՀԱԿ-ը և երկու «մինչև իրեն» ճնշման կարգավորիչները. TГ-3-ի կար­գա­վորիչը դրված է «ավտոմատ», TГ-4ը՝ «ռեզերվ» ռեժիմում:

Նկ. 5.7-ում պատկերված է էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, բոլոր 4 սնող էլեկտրական պոմպերն (ПЭН) անջատված են, իսկ ռեզերվը միացած չէ:

Վթարն ընթանում է հետևյալ կերպ: Սնող էլեկտրական պոմպերի (ПЭН) ԷՊ-երի անջատվելուց անմիջապես հետո Շոգեգեներատորում մակարդակը՝ Н_пг-1 իջնում է, չնայած մակարդակների կարգավորիչները լրիվ բացվում են: Քանի որ շոգեգեներատորները սառը ջուր չի մատակարարվում, հետևաբար՝ այդտեղ, ինչպես և ՇԳԿ-ում ճնշումը սկսում է բարձրանալ, և տուրբինի «մինչև իրեն» ճնշման կարգավորիչը սկսում է բացել տուրբինի կարգավորման փականները՝ ԳՇԿ-ում ճնշումը պահելու հա­մար: Արդյունքում՝ տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունն աճում է՝ հասնելով   Աննշան աճում է նաև տուրբոգեներատոր-4-ի հզորությունը:

Վթարի սկզբից 36 վ հետո շոգեգեներատորներում մակարդակը՝ Н_пг-1 անվանականից  իջնում է և գործարկվում է ՎՊ-III-ը (երկու և ավելի շոգեգեներատորներում մակարդակն անվանականից 200մմ-ով իջնելու դեպքում), ռեակտորի հզորությունը սկսում է իջնել: Շոգեգեներատորներում շարունակում են իջնել ջրի մակարդակները՝ Н_пг-1, 1 ր 14 վ հետո անվանա­կա­նից իջնելով 40սմ-ով, և գործարկվում է ՎՊ-I-ը (երկու աշխատող շոգեգեներատորներում մակար­դակ­ներն անվանականից 400 մմ-ով իջնելու դեպքում):

Ռեակտորի հզորությունը կտրուկ ընկնում է մինչև մնացորդային ջերմանջատումը, 10 վ հետո փակվում են տուրբինների սևեռակայիչ փականները: Տուրբոգեներատոր-3-ի և տուրբոգեներատոր-4-ի ակտիվ հզորությունները դառնում են զրո: 1 ր 32 վ  հետո բացվում են 4-րդ տուրբինի ԱՌՏ-Կ-ները, և ճնշումը ԳՇԿ-ում կարգավորվում է անվանական արժեքին մոտ:

Ճնշումը I կոնտուրում՝ P_I սկզբում մի փոքր՝   աճում է, ՎՊ-III-ի և ՎՊ-I-ի բնականոն աշխատելուց հետո կտրուկ իջնում է մինչև 114 կգ/սմ ², իսկ երբ միանում են ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչները, այնուհետև՝ ճնշման փոխհատուցիչի (КД) ցածր մակարդակից չորս սնող պոմպերը, ճնշումը I կոնտուրում բարձրանում է և պրոցեսի վերջում կայունանում անվանական ար­ժե­քին մոտ: Ռեակտորից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը՝   վթա­րա­յին պաշտպանությունների աշխատելուց հետո, նվազում է մինչև 260,7 ⁰C և կայունանում է:

Վթարային իրավիճակը տևում է   հետո բոլոր պարամետրերը կայու­նա­նում են:

Այսպիսով՝ վթարի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ եթե ժամանակին և ճիշտ գոր­ծարկ­վում են վթարային պաշտպանությունները, բլակավորումները և ավտոմատ սար­քե­րը, ապա վթարն ընթանում է պարամետրերի թույլատրելի շեղումներով, և ՎՊ-ների գոր­ծար­կումից հետո շոգեգեներատորում գտնվող կաթսայական ջուրը բավարարում է, որ ռեակտորը հո­վանա այնքան ժամանակ, մինչև սնող ջուր մատակարարվի շոգեգեներատորներ:

Այս վթարի դեպքում օպերատորը ձեռքով անմիջապես պետք է սեղմի ՎՊ-I-ը՝ չսպա­սելով նրա գործարկմանը, և միացնի երկու ՎՍՊ-երը, որից հետո պարզի վթարի բուն պատճառը և ձեռնարկի միջոցառումներ՝ բլոկի բնականոն աշխատանքը վերականգնելու հա­մար:

>>

 

 

 

5.4.5.               Տուրբոգեներատորների վթարային անջատումը

Արտաքին էլեկտրական բեռնվածության կորստի հաճախակի պատճառներից են կա­­յանի էլեկտրական շղթաներում կարճ միացումները: Կախված նրանից, թե որ շղթա­նե­րում կամ սարքավորումներում են (արտաքին թե ներքին) տեղի ունեցել խափանումները, կա­րող են վթարային անջատվել մեկ կամ միաժամանակ երկու տուրբոգեներատորներ: Այդ դեպքում տուր­­բինները լրիվ բեռնաթափվում են ու անցնում կայանի սեփական կարիքների ապա­հով­ման ռեժիմին: Տուրբինների բեռնաթափումը կատարվում է արագության կարգավորիչի (ՏԱԿ) միջոցով:

Սակայն տուրբինի կարգավորման համակարգը ոչ միշտ է, որ կարողանում է հաջող կարգավորել (հաղթահարել) այդպիսի մեծ խաթարումները, արդյունքում՝ գործարկվում է տուրբինի պաշտպանիչ համակարգը, և տուրբինի սևեռակայման փականները փակվում են: Այս դեպքում սեփական կարիքների դողերը սնվում են ռեզերվային տրանսֆոր­մա­տոր­ներից:

Անվտանգության տեսակյունից այսպիսի վթարները բավականին անցանկալի են, քա­նի որ առաջանում է մեծ անհամապատասխանություն ռեակտորի արտադրած և տուր­բին­ներում ծախսված ջերմային էներգիաների միջև: Մեծ միջակայքով տեղի են ունենում պարամետրերի կտրուկ փոփոխություններ, աշխատում են մի շարք բլակավորումներ և ավտոմատ համակարգեր: Դրանց մերժի դեպքում վթարային իրավիճակը կարող է վերա­ճել լուրջ վթարի:

Եթե անջատվում են երկու տուրբոգեներատորները, և տուրբիններն արագ բեռնաթափվում են, ջեր­մային էներգիայի անհամապատասխանությունը I և II կոնտուրների միջև ստացվում է ա­վելի մեծ, քան երբ անջատվում է մեկ տուրբոգեներատոր: Պրոցեսն ընթանում է ավելի լարված և վտան­գա­վոր: Անցողիկ ռեժիմն ընթանում է պարամետրերի ավելի բարձր արժեքների և ավելի կտրուկ փոփոխությունների պայմաններում, օպերատորները խնդիր են ունենում՝ դրանք պահելու թույլատրելի սահմաններում, և մեծ ջանքներ են գործադրում, որ հիմնական սար­քավորումները կամ բլոկը չանջատվեն:

Դիտարկենք մեկ տուրբոգեներատորի անջատման վթարային իրավիճակը ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներ­գա­բլոկի օրինակով:

Մեկ տուրբոգեներատորի (ТГ) վթարային անջատումը: Նկ. 5.8-ում պատկերված է պարամետրերի փոփո­խու­թյունը՝ կախված ժամանակից, 4-րդ տուրբոգեներատորի անջատման դեպքում:

Էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: կառավարման և պաշտպանության համակարգի(СУЗ) վեցերորդ կարգավորող խումբը գտնվում է  դիրքում: ՀԱԿ-ը միացված է և աշխատում է «հսկող» ռեժիմում: 3-րդ տուրբինի «մինչև իրեն» կարգավորիչն աշխատում է «ավտոմատ», իսկ 4-րդ տուրբինինը՝ «հսկող» ռեժիմում: 3-րդ տուրբինի վրա արգելափակված են ԱՌՏ-Կ-ները:

Վթարն ընթանում է հետևյալ կերպ: Տուրբոգեներատոր-4-ն անջատվում է էներգահամակարգից, և տուրբինն արագ բեռնաթափվում է մինչև սեփական կարիքների մակարդակը՝ ТГ-4=9,274 ՄՎտ:

ՏԱԿ-ը բեռնաթափում է տուրբինը, արագ փակվում են վերջինիս կարգավորող կա­պույրները՝ պահելով նրա պտուտաթվերը 3000 պտ/ր արժեքին մոտ: Ճնշումը Р_гпкՇԳԿ-ում կտրուկ աճում է՝ վթարի 21-րդ վայրկյանին հասնելով ԱՌՏ-Կ-ի գործարկման դրվածքին՝ 50 կգ/սմ ², և տուրբոգեներատոր-4-ի երկու ԱՌՏ-Կ-ները շոգին 880 տ/ժ թողունակությամբ ուղարկում են դեպի կոնդենսատոր:

ՀԱԿ-ն անջատում է 3-րդ տուրբինի «մինչև իրեն» շոգու ճնշման կարգավորիչը և սկսում է արագ բեռնաթափել ռեակտորի հզորությունը, մինչև այն դառնա համապատաս­խան աշխատող տուրբոգեներատորի բեռնվածությանը (քանի դեռ ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ P _ГПК չի նվազել մինչև անվանական արժեքը): Տուրբոգեներատոր-3-ի հզորությունը սկզբից սկսում է աճել՝ ՇԳԿ-ում ճնշման բարձ­րացման հաշվին, և 1 ր  հետո հասնում է իր առավելագույն՝ 215 ՄՎտ արժեքին, հե­տո աստիճանաբար նվազում է՝ մինչև 195,8 ՄՎտ և կայունանում է:

4-րդ տուրբինի ԱՌՏ-Կ-ները կարգավորում են ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ P_ГПК և վթարի սկզբից   հետո լրիվ փակվում են: ՀԱԿ-ը, 6-րդ խմբի կասետները ռեակտորի մեջ սու­զելով, նրա հզորությունն իջեցնում է մինչև 61,42%: Ռեժիմի վերջում 6-րդ խումբը գտնվում է 139սմ մակարդակում:

Ճնշումն առաջին կոնտուրում՝ P_I 30վ-ի ընթացքում աճում է մինչև   այնուհետև նվազում մինչև 120կգ/սմ ² և ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչների միանալու, ինչպես նաև 4 լրասնող պոմպերի աշխատանքի արդյունքում աճում է մինչև 122,2 կգ/սմ ²: Երբ ճնշումը ՇԳԿ- ում կայունանում է անվանականին մոտ, ապա ՀԱԿ-ի «բանվորական» ռեժիմից անց­ու­մը «հսկող» ռեժիմ իրականացվում է օպերատորի կողմից, և հետագա կարգա­վո­րումը կա­տարվում է «մինչև իրեն» ճնշման կարգավորիչով:

Այսպիսով, վթարի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ եթե ճիշտ ու ժամանակին գոր­ծարկ­վում են ավտոմատ սարքերը, միանում են համապատասխան սարքավորում­նե­րը, ապա պարամետրերի արժեքները թույլատրելի սահմաններից դուրս չեն գալիս, և վթա­րային իրավիճակի անցանկալի զարգացում տեղի չի ունենում, էներգաբլոկը բերվում է մի նոր, կայուն վիճակի:

Այսպիսի վթարի դեպքում կարևոր նշանակություն ունի հատկապես ԱՌՏ-Կ-ների ճիշտ աշխատանքը, քանի որ, եթե նրանց արգելափակումը դրված լինի այն տուրբինի վրա, որը բեռնաթափվում է, ապա կբացվի աշխատող տուրբինի ԱՌՏ-Կ-ն, և աշխատող տուրբինը կանջատվի կոնդենսատորում ճնշման բարձրացման հետևանքով (կոնդեն­սա­տոր կմտնի հաշվարկայինից ավելի մեծ քանակով շոգի`   ԱՌՏ-Կ-ից, և կոնդենսատորը չի կարողանա կոնդեն­սացնել այդ քա­նակությունը): Արդյունքում՝ մեկ տուրբինը կբեռնաթափվի մինչև սեփական կարիք­նե­րը, իսկ մյուսը կան­ջատվի, ինչը խիստ անցանկալի է հատկապես փոքր հզորություն ունե­ցող էներգա­հա­մա­կար­գի դեպքում, ինչպիսին է, օրինակ, Հայաստանի Հանրապետության էներ­գա­համա­կարգը: Կամ, եթե ԱՌՏ-Կ-ներն ընդհանրապես չբացվեն (չգործարկվեն), ապա կբացվեն ԱՌՏ-Մ-ները, և ռեժիմը կընթանա ավելի լարված ու անկայուն:

Օպերատիվ անձնակազմը պետք է հստակ իմանա և շահագործվող էներգաբլոկի ա­ռանձ­նահատկությունները, և հրահանգագրերը, ունենա մեծ փորձ, հմտություն և այսպիսի վթարային իրավիճակներում՝ անցողիկ ռեժիմի ժամանակ ավտոմատ սարքերի կամ բլա­կա­վորումների խափանման (մերժի) կամ ուշացման դեպքում, պետք է կարողանա ան­մի­ջապես միջամտել և կրկնակել դրանց աշխատանքը (փոխարինել դրանց): Օրինակ, եթե ԱՌՏ-Կ-ների արգելափակման բանալին դրված է 4-րդ տուրբինի վրա, և վերջինս բեռնա­թափ­վում է, ապա օպերատորը պետք է բանալին արագ փոխի և դնի 3-րդ տուրբինի վրա, կամ պետք է ձեռքով բացի 4-րդի ԱՌՏ-Կ-ն, այլապես 3-րդ տուրբինը կանջատվի:

Դիտարկենք այսպիսի վթարային իրավիճակ ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինակով:

Նկ.5.9-ում պատկերված են պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, տուրբոգեներատոր-4-ի անջատման դեպքում, երբ ԱՌՏ-Կ-ների արգելափակման բանալին դրված է 4-րդ տուրբինի վրա:

Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ նախորդ ռեժիմում:

 

Վթարն ընթանում է հետևյալ կերպ: Տուրբոգեներատոր-4-ն անջատվում է ցանցից, և տուրբինն ան­մի­ջապես բեռնաթափվում է մինչև սեփական կարիքների մակարդակը՝ 9,198 ՄՎտ: Բեռնա­թափումը կատարվում է շատ արագ՝ 4-րդ ուրբոգեներատոր-ի ՏԱԿ-ի միջոցով: Կտրուկ աճում է ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ P_ГПК և ռեժիմի 30-րդ վայրկյանին հասնում ԱՌՏ-Կ-ների բացման դրվածքին՝ 50 կգ/սմ²:

3-րդ տուրբինի ԱՌՏ-Կ-ները բացվում են, և շոգին 880տ/ժ թողունակությամբ մտնում է նրա կոնդենսատորը: Ճնշումը կոնդենսատորում սկսում է բարձրանալ (նոսրա­ցումը սկսում է վատանալ) և ռեժիմի 1 ր 20 վ-ին հասնում տուրբինի ան­ջատման դրվածքին՝ -480 մմ սնդ.ս., -0,730 կգ/սմ ² նոսրացման կամ 0,27կգ/սմ ² բացար­ձակ ճնշման դեպքում:

3-րդ տուրբինի սևեռակայիչ փականներն անմիջապես փակվում են, և հզորությունը դառ­նում է զրո: Ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ P_ГПК դարձյալ կտրուկ աճում է մինչև 50կգ/սմ², այնու­հե­տև նվազում և կայունանում անվանական արժեքին մոտ:

ՀԱԿ-ը վթարի 15-րդ վայրկյանին «հսկող» ռեժիմից անցնում է «բանվորական» ռեժիմ (ՇԳԿ-ում կգ/սմ ² պայմանից ելնելով) և արագ բեռնաթափում ռեակտորի հզո­րու­թյունը՝ 6-րդ խմբի կասետները ընկղմելով ակտիվ գոտի: Հենց ճնշումը ՇԳԿ-ում փոք­րանում է՝ դառ­նալով կգ/սմ ², ՀԱԿ-ը սկսում է բնականոն կարգավորել ռեակ­տորի հզորու­թյունը, որը ռեժիմի վերջում դառնում է 12,6%, իսկ 6-րդ խմբի կասետները կայու­նանում են 65 սմ մակարդակում:

Ճնշումը առաջին կոնտուրում՝ P_I կտրուկ աճում է մինչև 128,5 կգ/սմ ², հետո աս­տի­ճա­նա­բար նվազում մինչև 118 կգ/սմ ², այնուհետև ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչների և լրասնող 4 պոմ­­­պե­րի աշխատանքի արդյունքում կրկին աճում մինչև 119,3 կգ/սմ ² և շարունակում է աճել: Ռեակ­տորից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը չի աճում, այլ նվազում է՝ 5 ր հե­տո դառնալով 266 ⁰C:

Համեմատելով այս ռեժիմը նախորդի հետ (նկ. 5.8)՝ տեսնում ենք, որ, իսկապես, պա­րա­­մետրերը փոխվում են ավելի կտրուկ և մեծ միջակայքով: Կառավարման տեսանկյունից վթարային իրավիճակն ավելի անկայուն է, իսկ էներգահամակարգի տեսանկյունից՝ ավելի անբարենպաստ: Բայց, շնորհիվ ավտոմատ համակարգերի և բլակավորումների ճիշտ աշ­խա­տանքի, տեխնոլոգիական պարամետրերը դուրս չեն գալիս անվտանգ շահագործման սահ­մաններից:

Այժմ դիտարկենք ավելի «ծանր» ռեժիմ, երբ էներգահամակարգից միաժամանակ ան­ջատվում են երկու ուրբոգեներատորները, և տուրբիները բեռնաթափվում են մինչև սեփական կարիք­ների սնման մակարդակը:

Երկու տուրբոգեներատորների վթարային անջատումը: Նկ. 5.10-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, 3-րդ և 4-րդ տուրբոգեներատորների միաժամանակյա անջատման դեպքում:

Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ նախորդ ռեժիմում: Վթարն ընթանում է հետևյալ կերպ: Էներգահամակարգից միաժամանակ անջատվում են 3-րդ և 4-րդ տուրբոգեներատորները: Տուրբիններն անմիջապես բեռնաթափվում են մինչև սեփական կարիքների մակարդակը, դրանց հզորությունները դառնում են 13,12ՄՎտ և 9,154ՄՎտ: Տուրբինների բեռնաթափումը կատարվում է դրանց ՏԱԿ-երի միջոցով:

Ճնշումը P_ГПК ՇԳԿ-ում կտրուկ աճում է, և 24-րդ վայրկյանին 4-րդ տուրբինի ԱՌՏ-Կ-ն բաց­վում է  43 %, 35-րդ վայրկյանին՝ արդեն 100% և լրիվ փակվում է 5-րդ րոպեին: Ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ P_ГПК բարձրանում է մինչև 53,5 կգ/սմ ² և չի հասնում ԱՌՏ-Մ-ների գոր­ծարկման դրվածքին՝ 53,6 կգ/սմ ², այնուհետև իջնում և կայունանում է անվանական ար­ժեքին մոտ:

ՀԱԿ-ը 15-րդ վայրկյանին «հսկող» ռեժիմից անցնում է «բանվորական» ռեժիմ և սկսում է ա­րագ բեռնաթափել ռեակտորի հզորությունը, որը սրընթաց ընկնում է՝ 3 ր-ում դառ­նա­լով 20%, այնուհետև շարունակում է ընկնել՝ 5-րդ րոպեին հասնելով 13,8% ար­ժեքին: Վեցե­րորդ խմբի կարգավորող կասետներն այդ պահին գտնվում են 62սմ մա­կար­դակում:

Ճնշումը առաջին կոնտուրում՝ P_I բարձրանում է՝ 40-րդ վայրկյանին հասնելով իր առա­­վե­լա­գույն արժեքին՝ 130 կգ/սմ ², այնուհետև նվազում է մինչև 118 կգ/սմ ², իսկ հետո ճնշման փոխհատուցիչի տա­քա­ցուցիչների միացման և լրասնող 4 պոմպերի աշխատանքի արդյունքում կրկին բարձ­րա­նում մինչև 118,9 կգ/սմ ²  և շարունակում է բարձրանալ:

 

Ակտիվ գոտուց դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը չի աճում, այլ պրոցեսի հենց սկզբից նվազում է մինչև 266,2⁰C, քանի որ ռեակտորի հզորությունն արագ իջնում է: Ռեժիմի 3-րդ րոպեից սկսած՝ դիտվում է պարամետրերի դանդաղ կայունացում:

Համեմատելով այս ռեժիմը նախորդ՝ մեկ ուրբոգեներատորի անջատման ռեժիմի հետ, տեսնում ենք, որ, իսկապես, սա ընթանում է պարամետրերի ավելի կտրուկ և մեծ շեղումներով, և դա բնական է, քանի որ ակնթարթորեն ջերմային մեծ անհամապատասխանություն է ստաց­վում I և II կոնտուրների միջև: Ինչպես արդեն նշել ենք, այս ռեժիմը էներգահա­մա­կարգի տեսանկյունից նույնպես անբարենպաստ ռեժիմներից է, քանի որ էլեկտրացանցը միան­գա­մից կորցնում է360 ՄՎտ հզորություն:

Այս ռեժիմի վերլուծությունը մի անգամ ևս ապացուցում է, որ էներգաբլոկի ավտո­մատ հա­մակարգերը, հատկապես ՀԱԿ-ը, աշխատում են գերազանց: Վերջինս այս «ծանր» ռեժի­մում ռեակտորի հզորությունը կարգավորում է այնպես, որ վթարային ոչ մի պաշտ­պա­նու­թյուն չի գործարկվում, և բլոկը մնում է աշխատանքի մեջ: Անվտանգության հիմ­նա­կան գործառույթները պահպանվում են:

>>

 

 

5.4.6.               Վթարներ՝ առաջին և երկրորդ կոնտուրների հերմետիկության խախտմամբ

Առաջին և երկրորդ կոնտուրների հերմետիկության խախտմամբ առաջացած վթա­րային ռեժիմները կարող են հանգեցնել ռեակտորի հուսալի հովացման համար ջերմակրի կորստին և պարամետրերի վտանգավոր փոփոխություններին, հերմետիկ տարածու­թյուն­ներում ճնշման բարձրացմանը և ակտիվ ջերմակրի տարածմանը դեպի շրջակա մի­ջա­վայր:

Առաջին կոնտուրից մեծ ծախսով հոսաթողումները կարող են հանգեցնել ջերմակրի եռմանը, ակտիվ գոտում ջերմափոխանցման ճգնաժամին, ռեակտորում գոլորշու բարձիկի առաջացմանը և դրանից բխող ամենածանր հետևանքներին՝ ընդհուպ մինչև ակտիվ գոտու հալմանը:

Հոսաթողումի առաջացումը հնարավոր է ռեակտորի իրանից շոգեգեներատորների տարրերում, առաջին և երկրորդ կոնտուրների խողովակագծերում և այլն: Առաջացած ճեղքվածքները կամ խորշերը կարող են ունենալ տարբեր չափեր և ձևեր:

Առավելագույն չափով անցքի առաջացումը հնարավոր է խողովակագծի լրիվ պատռ­ման դեպքում: Ըստ պատռված խողովակագծի տրամագծի, հետևաբար և՝ հոսա­թո­ղումի չափի՝ վթարային ռեժիմները կարող են դասակարգվել հետևյալ կերպ.

1.             Հոսաթողումներ, որոնք փոխհատուցվում են լրասնմամբ, առանց I կոնտուրում ջերմակրի ճնշման նվազեցման և ռեակտորի վթարային կանգի: Այդ խմբերին են դասվում մինչև 10 մմ խողովակների պատռումից առաջացած հոսաթողումները (օրինակ, չափիչ սարքերի իմպուլսային գծերը):

2.             Հոսաթողումներ, որոնք ջերմակրի ճնշման իջեցման դեպքում փոխհատուցվում են լրասնմամբ, բայց պահանջում են ռեակտորի վթարային կանգ (օրինակ, I կոնտուրի ջեր­մա­կրի հոսքը դեպի կառավարման և պաշտպանության համակարգի (СУЗ) միջանկյալ կոնտուր կամ գլխավոր շրջանառության պոմպի միջանկյալ կոնտուր): Ռեակ­տորի վթարային կանգ է պահանջվում նաև, երբ օպերատորը հոսաթողման տեղը չի կարո­ղանում հայտնաբերել:

3.             Հոսակորուստներ, որոնք լրասնմամբ չեն փոխհատուցվում և պահանջում են ռեակ­տո­րի վթարային կանգ (օրինակ, գլխավոր շրջանառության խողովակի կամ շոգու գլխավոր կոլեկ­տորի պատռումը լրիվ կտրվածքով՝ արտանախագծային վթար):

Պետք է նշել, որ ջերմակրի կորստով առավելագույն նախագծային վթար ՀԱԷԿ-ի հա­մար ընդունված է հոսաթողումը առաջին կոնտուրից՝ D_պ=32 մմ պայմանական տրա­մա­գծով պատռվածքից (այդ տրամագծով ծախսը սահմանափակող ներդիրներ տեղադրված են հա­տուկ ջրամատակարարման I կոնտուրի արտափչման և լրասնման համակարգերի խո­ղո­վակագծերում):

Հետագայում կդիտարկենք հոսաթողումներ, որոնք չեն փոխհատուցվում լրասնմամբ և պահանջում են ռեակտորի վթարային կանգ: Դրանք արտանախագծային վթարներից են:

Առաջին կոնտուրից D_պ=32 մմ տրամագծով հոսաթողում՝ լրասնման փոխհատուց­մամբ: Վթարը դիտարկենք ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինակով:

Նկ. 5.11-ում պատկերված է պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, I կոնտուրի, I օղակի տաք գծի չանջատվող մասի խողովակագծի D_պ=32մմ տրամագծով պատռվածքի դեպքում:

Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ 5.3-ում: ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը՝ Н_КО բերված է 10 մ-ոց չափիչ սարքի տվյալներով, որն անվանական ռեժիմում Н_КО=3,7մ  է:

Վթարն ընթանում է հետևյալ կերպ: Խողովակի պատռման հետևանքով տեղի է ունե­նում արտահոսք դեպի հերմետիկ սրահ (բոքս), որի ծախսը սկզբնական պահին կազմում է 250տ/ժ: Ջերմակրի հոսաթողման (հոսակորուստի) հետևանքով ճնշումը առաջին կոնտուրում՝ P_I և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО, սրընթաց ընկնում են՝ 40 վ հետո դառնալով՝ P_I=119 կգ/սմ ², Н_КО=2,75մ: Հերմետիկ սրահում ճնշումը սկսում է արագ բարձրանալ՝ վթա­րային գործընթացի 10-րդ վայրկյանին հասնելով Р_{в бокс} = 0,03 կգ/սմ ² արժեքին: Անջատ­վում են բոքսից օդաքարշման և օդափչման օդափոխիչները՝ 2B-2A, 2B-2Б և 2П-4А(2П-4Б), փակ­վում են հոսանուտ մասի հերմետիկ փականները: Վթարի 45-րդ վայրկյա­նին բոքսում ճնշումը հասնում է ՎՊ-II պաշտպանության գործարկման Р_бокс = 0,2 կգ/սմ ² արժեքին:

Գործարկվում է ՎՊ-II-ը, և միանում են ցայտաջրմուղային համակարգի բոլոր հինգ պոմ­­պերը՝ 3-ը՝ НБС, 2-ը՝ НТС: 8-րդ բաքից յուրաքանչյուր НБС-ը 4,2կգ/սմ ² ճնշմամբ, 280մ ³/ժ արտադրողականությամբ, 55 ⁰C ջերմաստիճանով 12 գ/կգ բորային լուծույթ է մղում բոքս, որտեղ գոլորշին կոնդենսանում է, և ճնշման բարձրացումը սահմանա­փակ­վում է մինչև 0,3 կգ/սմ², իսկ հետո սկսում է ընկնել՝ պրոցեսի 8-10-րդ րոպեին դառնալով 0 (նկարի վրա այդ մասը չի երևում): Բոքսում տեղադրված ապահովիչ փականները(ПК) չեն բաց­վում: ՎՊ-II-ի գործարկման տևողությունը  20 վ  է: 6-րդ խումբն իջնում է մինչև վերջ, ռեակ­տորի հզո­րու­թյունն ընկնում է մինչև մնացորդային ջերմանջատման մակարդակը: Այդ ընթացքում ճնշումը առաջին կոնտուրում՝ P_I և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում շարունակում են էլ ավելի արագ ընկնել, և պրոցեսի 1 ր 6-րդ վ-ին ճնշման փոխհատուցիչում (КД) մակարդակը հասնում է ՎՊ-I –ի գործարկման դրվածքին՝ անվանականից Н_КО2560մմ-ի, և այն գործարկվում է: Նույն ազդանշանով անմիջապես միանում են վթարային լրասնման 4 պոմպերը:

10 վ հետո՝ 1 ր 16-րդ վ-ին, տուրբինների սևեռակայիչ փականները փակվում են, ան­ջատվում են տուրբոգեներատորները, և տուրբինների հզորությունները դառնում են զրո: Ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ Р_ГПК կտրուկ բարձրանում է և 1ր 25-րդ վ-ին դառնում 48 կգ/սմ ², հետո կտրուկ նվազում է (քանի որ ռեակտորի ջերմային հզորությունը 67% է)՝ շարունակելով դանդաղ նվազել: Նրա արժեքը 5-րդ րոպեին դառնում է 44,57 կգ/սմ ²:

Առաջին կոնտուրի ճնշման և ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակի նվազագույն արժեքները ստաց­վում են պրոցեսի 1 ր 30-րդ վ-ին՝ P_I=102կգ/սմ ², Н_КО=0,3մ, բայց հետո, I կոնտուրի ճնշման անկ­մանը զուգընթաց, ջերմակրի հուսակորուստի ծախսը փոքրանում է, իսկ ՎԼՊ-երի ծախսը՝ մեծանում, և սկսած 1 ր 50վ-ից՝ ՎԼՊ-երը ոչ միայն փոխհատուցում են հո­սա­կո­րուստ­ները, այլև ավելի շատ քանակով՝  400տ/ժ ջուր են մղում I կոնտուր: Մա­կար­դակը ճնշման փոխհատուցիչում և ճնշումը I կոնտուրում սկսում են բարձրանալ և պրոցեսի 5-րդ րոպեին հասնում են P_I=103,5կգ/սմ ² և Н_КО=1,344մ արժեքներին:

Պրոցեսը պարզ պատկերացնելու համար նշենք, որ ՎՊ-II գործարկման պահին՝ 45-րդ վայրկյանին, I կոնտուրից դեպի բոքս է թափվում 3 տ ջերմակիր, և քանի որ նրա պա­րա­մետ­րերը բարձր են, այդ պատճառով բոքսում, որի ծավալը 11000մ ³ է, նոսրացումը փոք­­րա­նում է, իսկ ճնշումը բարձրանում մինչև 0,2կգ/սմ ²:

Առաջին հայացքից թվում է, թե 3 տ ջուրը 11000մ ³ ծավալում չնչին մեծություն է, բայց քա­նի որ նրա պարամետրերը բարձր են, ուստի գոլորշիացման պատճառով ճնշումը բարձրանում է:

ՎՊ-I-ի գործարկման պահին՝ 1 ր 6-րդ վ-ին, I կոնտուրից դեպի բոքս է թափվում 4 տ ջերմակիր, այսինքն՝ ճնշման փոխհատուցիչն այդքան ջրին համապատասխան մակարդակ կորցնում է, որը կազմում է 1,1մ: Սակայն, քանի որ I կոնտուրի ջերմակիրը ռեակտորի հզորության անկ­ման հետևանքով նաև սառչում է, այդ պատճառով ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը 2560մմ-ով իջնում է:

5-րդ րոպեին I կոնտուրից 21 տ ջուր է թափվում բոքս, բայց քանի որ աշխատում են НБС պոմպերը, ուստի ճնշումը բոքսում 0,3կգ/սմ ²-ից չի բարձրանում, ապա՝ 8-9 ր հետո, նվազում է մինչև զրո (նկարում այդ մասը չի երևում): Վթարի սկզբից սկսած 3 րոպե հետո դիտվում է պարամետրերի կայունացում:

Ամբողջ վթարի ընթացքում ջերմակրի եռման խնդիր չի առաջանում: Նվազագույն եռման պաշարը ստացվում է 52-րդ վայրկյանին, որի արժեքն է՝

որտեղ 322⁰C-ը այդ պահին I կոնտուրի ճնշմանը՝ 118կգ/սմ ²-ին համապատասխանող ջեր­մա­կրի եռման ջերմաստիճանն է, իսկ 295⁰C -ը՝ ռեակտորից դուրս եկող ջերմակրի ջեր­մաս­տի­ճանը:

Այսպիսով, վթարի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ շնորհիվ ավտոմատիկայի, վթա­­րա­յին պաշտպանության, բլակավորումների և, հատկապես, վթարային լրասնման և ցայ­տա­ջրմուղային համակարգերի ճիշտ և արդյունավետ աշխատանքի, վթարը վտան­գա­վոր զարգացում չի ունենում:

Հոսակորուստը փոխհատուցվում է ՎԼՊ-երի մատակարարած ջրով՝ 300-400 տ/ժ, և ռեակտորի ակտիվ գոտում ջերմակրի ջերմաստիճանի անթույլատրելի բարձրացում ու եռում տեղի չեն ունենում: Հերմետիկ սրահի ապահովիչ փականները(ПК) չեն բացվում, և ռա­դիո­ակտիվ գոլորշու արտանետում արտաքին միջավայր տեղի չի ունենում: Մի խոսքով, անվտանգության հիմնական գործառույթները պահպանվում են:

Օպերատորները ժամանակ ունենում են, որ էներգաբլոկը բերեն սառը վիճակի և կա­տարեն վերանորոգման համապատասխան աշխատանքներ:

Վթարը, ըստ ՀԱԷԿ-ի դասակարգչի, գնահատվում է որպես պատահար, և պետք է հայտարարվի «պատրաստականություն» տագնապը:

Վթար՝ ճնշման փոխհատուցիչի (КД) ապահովիչ փականի(ПК) (կափույրի) բացվելու և և չփակվելու դեպքում: Այս վթարը նույնպես դիտարկենք ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինակով:

Նկ. 5.12-ում պատկերված է պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ճնշման փոխհատուցիչի մեկ ա­պա­հովիչ կափույրի 2P-17/2A (տե՛ս նկ. 2.18) լրիվ բացվելու և չփակվելու հետ՝ ընդունելով, որ պաշտպանիչ կափույրը՝ 2P-17/2Б –ն, նույնպես չի փակվում:

Ելման տվյալները համապատասխանում են էներգաբլոկի 92% հզորությամբ աշխա­տանքին:

Վթարն ընթանում է հետևյալ կերպ: Ապահովիչ կափույրն ակնթարթորեն բացվում է, և նրա միջով անցնող 105 տ/ժ ծախսով գոլորշին լցվում է բարբոտաժային բաք (ББ): Ճնշումը առաջին կոնտուրում՝ P_I կտրուկ ընկնում է՝ վթարի 20-րդ վայրկյանին հասնելով P_I=117 կգ/սմ ² արժեքին:

Միանում են ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչները: Մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում նույնպես նվազում է, բայց ոչ այնքան արագ, ինչպես ճնշումը, քանի որ ճնշման փոխհատուցիչից գոլորշի է դուրս գալիս (ջրի արտահոսքի ժամանակ մակարդակն ավելի արագ է ընկնում):

Վթարի 25-րդ վայրկյանին, երբ ճնշումը I կոնտուրում դառնում է փոքր՝ P_I<115կգ/սմ ², գոր­ծարկ­վում է ՎՊ-III-ը, և ռեակտորի հզորությունը սկսում է կտրուկ նվազել: Նվազում են բո­լոր պարամետրերը, այդ թվում՝ նաև ջերմակրի ջերմաստիճանը և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում:

 Ըստ ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակի նվազման՝ հերթականությամբ միանում են I կոնտուրի լրա­սնող բոլոր չորս պոմպերը:

Պրոցեսի 54-րդ վայրկյանին բարբոտաժային բաք է լցվում 82տ/ժ ծախսով գոլորշի, որտեղ այդ պահին ճնշումն ունենում4 կգ/սմ ² արժեք:

Մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО նվազում է 1 մ-ով և դառնում է՝ Н_КО=3մ (10 մ-անոց չափիչ սար­քի տվյալներով):

Ճնշումը ՇԳԿ-ում սկսում է նվազել, և աշխատանքի մեջ է մտնում ուրբոգեներատոր-3-ի «մինչ իրեն» ճնշման կարգավորիչը, բեռնաթափում է տուրբինի հզորությունը՝ կարգավորելով ճնշումը ՇԳԿ-ում անվանականին մոտ արժեքների սահմաններում:

Վթարի 1 ր 6-րդ վ-ին, երբ P_I –ը իջնում է մինչև 95կգ/սմ ², գործարկվում է ՎՊ-I: Ռեակ­տորի հզորությունը շարունակում է ավելի արագ ընկնել՝ հասնելով մնացորդային ջեր­ման­ջատման մակարդակին: Միանում են I կոնտուրի 4 ՎԼՊ-երը, և 8-րդ բաքից 400 տ/ժ արտադրողականությամբ 12 գ/կգ կոնցենտրացիայով ջուր է մղվում I կոնտուր, որի շնոր­հիվ մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում սկսում է արագ բարձրանալ:

ՎՊ-I-ի գործարկումից 10 վրկ հետո՝ 1 ր 16-րդ վ-ին, տուրբինների սևեռակայիչ փա­կան­ները փակվում են: Տուրբինների հզորությունները դառնում են զրո, և տուրբոգեներատորներն ան­ջատվում են ցանցից: Ճնշումը ՇԳԿ-ում կտրուկ բարձրանում է մինչև 49կգ/սմ ², բայց չի հասնում ԱՌՏ-Կ-երի գործարկման արժեքին, հետո սկսում է իջնել, քանի որ ռեակտորը կանգնեցված է, և մնացորդային ջերմանջատումը նվազում է: Պրոցեսի վերջում ճնշումը կայունանում է անվանականին մոտ արժեքով՝ 44,13կգ/սմ ²:

ՎՊ-I-ի գործարկումից մի քանի վայրկյան անց բարբոտաժային բաքում ճնշումը բարձ­րանում է մինչև 5կգ/սմ ², և պայթապաշտպան թիթեղները (մեմբրանները) պատռվում են: Այդ պահին բարբոտաժային բաքի 15մ ³ ծավալը լցված է լինում 3 տ գոլորշիով:

Ջրա-գոլորշային խառնուրդը բարբոտաժային բաքից լցվում է բոքս, որտեղ ճնշումը սկսում է բարձ­րա­նալ: Երբ բոքսի ճնշումը 1 ր 14-րդ վ-ին դառնում է 0,003 կգ/սմ ², անջատվում են բոք­սից օդաքարշման և օդափչման օդափոխիչները՝ 2В-2A, (2В-2Б), 2П-4А(2П-4Б), փակվում են հոսանուտ մասի հերմետիկ փականները:

Վթարի 1 ր 50-րդ վ-ին բոքսում ճնշումը բարձրանում է մինչև 0,2 կգ/սմ ², և միա­նում են ցայտաջրմուղային համակարգի բոլոր 5 պոմպերը (3-ը՝ НБС և 2-ը՝ НТС): НБС պոմպե­րից յուրաքանչյուրը 280մ ³/ժ արտադրողականությամբ ջուրը մղում է բոքսի հեր­մետիկ տա­րածքը: Ճնշման բարձրացումը բոքսում սահմանափակվում է և կայունանում 0,2կգ/սմ ² արժեքով:

Շարունակվում են ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակի բարձրացումը և I կոնտուրում ճնշման ան­կումը, որն իր նվազագույն արժեքին՝ 5860կգ/սմ ², հասնում է պրոցեսի 3 ր 40 վ-ին:

Այդ պահը պրոցեսի կրիտիկական կետերից մեկն է, քանի որ ջերմակրի եռման պա­շա­րը ստացվում է նվազագույնը՝

որտեղ 275⁰C-ը 60կգ/սմ² ճնշմանը համապատասխանող եռման ջերմաստիճանն է, իսկ 258⁰C-ը՝ ռեակտորից դուրս եկող ջերմակրի ջերմաստիճանը: Պրոցեսի ամբողջ ընթացքում եռման պաշարը ստացվում է այդ արժեքից շատ ավելի մեծ, այսինքն՝ ջերմակրի եռման խնդիր չի առաջանում:

3 ր 40 վ-ից սկսած՝ ճնշումը I կոնտուրում աճում է, քանի որ ճնշման փոխհատուցիչն լրիվ լցված է լինում ջրով: Այդ պահից սկսած՝ ճնշման փոխհատուցիչից (КД) դեպի բարբոտաժային բաքից լցվում է ոչ թե գոլորշի, այլ ջերմակիր (ջուր), որի ծախսը կազմում է  Բոքսում ճնշումը սկսում է կրկին բարձ­րանալ 0,2կգ/սմ ²-ից մինչև 0,463կգ/սմ ², բայց հետո, շնորհիվ НБС պոմպերի աշխատանքի (մղած ջրի քանակի), կայունանում է, իսկ 12 ր հետո իջնում մինչև զրո մակարդակը (այդ մասը նկարում պատկերված չէ): Պրոցեսը կայունանում է
 հետո:

Այսպիսով, վթարի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ եթե անվտանգության հա­մա­կար­գերն աշխատում են ճիշտ պահին և կատարում են իրենց գործառույթները, ապա վթա­րը վտանգավոր զարգացում չի ունենում, և անվտանգության հիմնական պահանջները պահ­պանվում են: Բայց եթե դրանք չգործեն կամ գործեն ոչ լրիվ, և օպերատորները չմիջա­մտեն կամ սխալ գործողություններ կատարեն, ապա վթարը կարող է վերաճել արտա­նա­խագծայինի: Այդպես է եղել, օրինակ, 1979թ. ԱՄՆ-ի Թրի-Մայլ Այլենդ ԱԷԿ-ում, որտեղ տե­ղի ունեցած վթարի ժամանակ ճնշումը I կոնտուրում, շոգեգեներատորում սնող ջրի ջրազրկման հե­տևան­քով, բարձրացել էր, իսկ ճնշման փոխհատուցիչի ապահովիչ կափույրը բացվել և չէր փակվել : Օպե­րա­տորները թույլ են տվել կոպիտ սխալներ, մասնավորապես՝ անջատել են ՎԼՊ-երը, որը հանգեցրել է ճնշման անկմանը և ակտիվ գոտում ջերմակրի եռմանը: Ակտիվ գոտում առա­ջա­ցել է գոլորշու բարձիկ, ջերմափոխանցման ճգնաժամ և դրանից բխող մնացած վտան­գա­վոր երևույթները: Արդյունքում՝ ակտիվ գոտին  2/3 մասով հալվել է (մանրամասն նկարագրությունը՝ տես [16] ):

Նմանատիպ սցենարի զարգացում ՀԱԷԿ-ի համար դիտարկված է սույն ձեռնարկի 5.5.2 բաժնում:

Մեր դիտարկած վթարը, ըստ ՀԱԷԿ-ի դասակարգչի, գնահատվում է որպես պա­տա­հար, և պետք է հայտարարվի «պատրաստականություն» տագնապը:

Հերմետիկ սրահում շոգեգեներատորի սնող ջրի խողովակագծի պատռումը: Վթարը կրկին դիտարկենք ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինակով:

Նկ. 5.13-ում պատկերված է պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից, բոքսում շոգեգեներատոր-1-ի սնող ջրի խողովակագծի 450մմ տրամագծով պատռման դեպքում:

Էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ նախորդներում: Վթարն ընթացել է հետևյալ կերպ: Բոքսում ակնթար­թո­րեն 50%-ով պատռ­վում է շոգեգեներատոր-1 սնող ջրի 400մմ տրամագծով խողովակագիծը: Շոգեգեներատորում կաթ­սա­յական ջրի մա­կարդակը՝ Н_ПГ1 սկսում է անմիջապես ընկնել: Մակարդակի կարգա­վո­րի­չը 100%-ով բաց­վում է՝ աշխատելով կարգավորել այդտեղ ջրի մակարդակը:

Վթարի 5-րդ վայրկյանին բլոկային ղեկավարման վահանակի (БЩУ)  վրա տրվում է լուսային և ձայնային ազդանշան այն մա­սին, որ մակարդակը  շոգեգեներատորում 50մմ-ով անվանականից իջել է: Այդ պահին շոգեգեներատորից  2 տ ջուր ար­դեն լցված է լինում բոքս և նույն քանակի էլ սնող ջուր՝ սնող խողովակից: Այդ պատ­­ճա­ռով ճնշումը բոքսում կտրուկ բարձրանում է՝ 10-րդ վայրկյանին հասնելով 0,2 կգ/սմ² արժեքին:

Գործարկվում է ՎՊ-II-ը, միանում են ցայտաջրմուղային համակարգի НБС երեք պոմպերը և 840մ ³/ժ ընդհանուր արտադրողականությամբ ջուր են մղում բոքսի օդային տարածք:

Վթարի 20-րդ վայրկյանին ռեակտորի հզորությունն իջնում է մինչև մնացորդային ջերման­ջատ­ման մակարդակը: Շոգեգեներատորում ջրի քանակը կիսով չափ նվազում է, և 54-րդ վայրկ­յանին Շոգեգեներատորն լրիվ դատարկվում է: Խողովակաշարը լրիվ ջրազրկվում է, և շոգու արտադրո­ղա­կա­նու­թյու­նը՝ Q_{пара с} ПГ-1, դառնում է զրո:

ԳՇԿ-ում ճնշումը՝ Р_ГПК նվազում է, և տուրբինների «մինչև իրեն» կարգավորիչները բեռ­նա­թափում են տուրբինները մինչև սեփական կարիքների մակարդակը՝ աշխատելով պա­հել ճնշումը ԳՇԿ-ում անվանականին մոտ:

I կոնտուրի ճնշումը՝ P_I և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО նվազում են, և ըստ մակարդակի նվազ­ման՝ հաջորդաբար միանում են լրասնման 4 պոմպերը և ճնշման փոխհատուցիչի բոլոր տաքացու­ցիչ­նե­րը:

Վթարի    բոքսում ճնշումը բարձրանում է մինչև 0,8կգ/սմ ², բացվում են բոքսի ապահովիչ փականները(ПК), բայց հետո ճնշումը սկսում է իջնել՝ 8-րդ րոպեին դառ­նա­լով զրո (այդ մասը նկարում ցույց տրված չէ): Նշենք, որ այդ պահին բոքսը լցված է լինում  40 տ կաթսայական և սնող ջրով:

Վթարի 6070 վ-ներին էներգաբլոկի պարամետրերն ունենում են նվազագույն ար­ժեք­ները: Այսպես, տուրբոգեներատորների հզորությունները հավասար են լինում սեփական կարիքներին համապատասխանող արժեքներին, յուրաքանչյուրը՝    ճնշումը I կոնտուրում՝ P_I=113կգ/սմ ², մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО=0,6մ, մակարդակը շոգեգեներատորում՝ Н_ПГ1=0, գոլորշու ծախ­սը շոգեգեներատորից՝ Q_ПГ=0, ճնշումը՝ P_ГПК=43կգ/սմ ²: Ճնշումը ՇԳԿ-ում շարունակում է իջնել՝ պրո­ցե­սի 5-րդ րոպեին հասնելով տուրբինների անջատման պայմաններին՝    Սկզբից 4-րդ, հետո 3-րդ տուրբինների սևեռակիչ փականները փակվում են: Ցանցից անջատվում են տուրբոգեներատորները, անմիջապես գործարկվում է ՎՊ-I-ը:

Վթարի 6-րդ րոպեին՝ ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակն անվանականից ցածր լինելու ազդա­նշա­նից՝ Н_КО2560մմ, միանում են 4 ՎԼՊ-երը:

Այսպիսով, վթարի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ շոգեգեներատորը շատ արագ ջրազրկվում է, բոք­սում ճնշումը բարձրանում է, և ապահովիչ փականները (ПК) բացվում են, բայց շնորհիվ ան­վտանգության համակարգերի աշխատանքի՝ վթարը վտանգավոր զարգացում չի ունենում, և անվտանգության հիմնական գործառույթները պահպանվում են:

Այսպիսի վթարների դեպքում օպերատորը պետք է առաջին հերթին փակի վնասված Շոգեգեներատորն սնող ջրի մուտքը, որպեսզի հնարավորին չափ արագ սահմանափակի ջրի հոսքը դե­պի բոքս: Պետք է I կոնտուրի վնասված օղակն անջատի և ջերմակրի, և շոգու մասով, այս­ինքն՝ անջատի գլխավոր շրջանառության պոմպն, փակի Г33-երը և գոլորշի մատակարարող խողովակագծի արմա­տուրները:

Դիտարկված վթարը, ըստ ՀԱԷԿ-ի դասակարգչի, գնահատվում է որպես պատահար, և պետք է հայտարարվի «պատրաստականություն» տագնապը:

Սնող ջրի կոլեկտորի պատռվածքը մեքենայական սրահում: Վթարը դիտարկենք ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինակով:

Նկ. 5.14-ում պատկերված է պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժամանակից (4 ր), սնող ջրի կոլեկտորի պատռման դեպքում:

Ելման տվյալները նույնն են, ինչ որ նախորդ վթարների դեպքում: Վթարն ընթացել է հետևյալ կերպ: Էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: Մեքենայական սրահի 14մ բարձրության նիշում սնող ջրի շոգեգեներատոր-1,2,3 կիսակոլեկտորի մասից տեղի է ունենում խո­ղովակագծի կտրվածքի  10%-ի չափով պատռում:

Սրահում լսվում է ջրի ուժեղ աղմուկ, 14 մ բարձրությամբ ամբողջ տարածքը պատ­վում է գոլորշիով:

Ճնշումը սնող պոմպերի կոլեկտորում՝ Р_пит կտրուկ իջնում է՝ վթարի 9-րդ վայրկյանին դառնալով 35կգ/սմ² արժեքից փոքր: Անջատվում են սնող բոլոր 4 պոմպերը, և բլոկա­վոր­մամբ միանում է 5-րդ պահուստային պոմպը, բայց 30 վ  հետո այն նույնպես անջատվում է, քանի որ ճնշումը շարունակում է իջնել՝ պոմպի մղող մասում դառնալով 35կգ/սմ² –ից փոքր:

Շոգեգեներատորների մակարդակների բոլոր կարգավորիչները բացվում են մինչ 100%, աշխա­տելով պահել ջրի մակարդակը շոգեգեներատորում, սակայն հոսակորուստը ավելի շատ է շոգեգեներատոր մտնող ջրի ծախ­սից, և մակարդակները շարունակում են ընկնել (որպես օրինակ նկարում բերված է շոգեգեներատոր-1-ի մակարդակի Н_ПГ-1-ի գրաֆիկը): Վթարի 30-րդ վայրկյանին դրանք իջնում են 120մմ-ով:

Ճնշումը ՇԳԿ-ում մի փոքր բարձրանում է, քանի որ ավելի քիչ քանակությամբ սառը սնող ջուր է մատակարարվում շոգեգեներատորներ: 3-րդ տուրբինի «մինչև իրեն» ճնշման կարգա­վորիչը, որը «ավտոմատ» ռեժիմում է, բեռնավորում է տուրբինը՝ բացելով կարգավորող կա­փույր­ները, որպեսզի պահի ճնշումը ՇԳԿ-ում: Տուրբինի հզորությունը 190 ՄՎտ-ից բարձրանում է մինչև 225ՄՎտ: Ճնշման բարձրացման հաշվին 10ՄՎտ-ով բարձրանում է նաև 4-րդ տուրբինի հզորությունը:

Վթարի 36-րդ վայրկյանին շոգեգեներատորներ կաթսայական ջրի մակարդակն իջնում է 200մմ-ով, և գործարկվում է ՎՊ-III: Ռեակտորի հզորությունը, ճնշումը I կոնտուրում՝ P_I և մա­կարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО արագ ընկնում են: ՀԱԿ-ը «հսկող» ռեժիմից անցնում է «ռեզերվ» ռեժիմ:

Ճնշման փոխհատուցիչում, սկսած ցածր մակարդակի պայմաններից, հերթականությամբ միանում են I կոն­տուրի լրասնման բոլոր 4 պոմպերը, իսկ I կոնտուրի ճնշման նվազմանը զուգընթաց միանում են ճնշման փոխհատուցիչի (КД) բոլոր տաքացուցիչները:

 

ՎՊ-III-ի գործարկումը տևում է 36 վ, որի ընթացքում 6-րդ խմբի կասետները 186սմ-ից իջնում են ակտիվ գոտի՝ մինչև 114սմ: Վթարի 1 ր 12-րդ վ-ին աշխատող երկու շոգեգեներատորների մակարդակի՝ 400մմ-ով ցածր լինելու պայմանից գործարկվում է ՎՊ-I-ը, և ռեակտորի հզորությունն ընկնում է մինչև մնացորդային ջերմանջատման մակարդակը: 10վ հետո տուր­բինների սևեռակայիչ փականները փակվում են, և անջատվում են տուրբոգեներատորներ:

Ճնշումը ՇԳԿ-ում՝ Р_ГПК սրընթաց բարձրանում է մինչև 50կգ/սմ², բացվում է է 3-րդ տուր­բինի ԱՌՏ-Կ-ն և ՇԳԿ-ից 880 տ/ժ արտադրողականությամբ թարմ գոլորշի է մղում կոնդենսատոր: Ճնշումը կտրուկ նվազում է և, շնորհիվ ԱՌՏ-Կ-ի, կարգավորվում է անվա­նա­կանին մոտ արժեքով՝ 46 կգ/սմ²: Վթարը կայունանում է     հետո:

Այսպիսով, ռեժիմի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ այս դեպքում ևս, եթե ան­վտան­­գության համակարգերը բնականոն ձևով աշխատում են, ապա անվտանգության կրիտի­կա­կան գործառույթներն ապահովվում են, և տեխնոլոգիական պարամետրերը դուրս չեն գալիս անվտանգ շահագործման սահմաններից:

Սակայն այսպիսի վթարն ունի մի շատ կարևոր առանձնահատկություն, որը հնարա­վոր չէ հաշվի առնել վերլուծության ժամանակ: Բանն այն է, որ եթե մեքենայական սրահի 14մ բարձրությամբ նիշում սնող ջրի կոլեկտորը պատռվի, ապա այնտեղից ահռելի քա­նա­կով ջուր՝230 ⁰C ջերմաստիճանով և   արտադրողականությամբ, այդ բարձ­րու­թյունից կթափվի մեքենայական սրահ, որտեղ տեղակայված են տուրբինը, գենե­րա­տորը, սնող պոմպերը, կոնդենսացիոն պոմպերը, շարժիչները, էլեկտրական սար­քա­վո­րում­ները, էլեկտրական մալուխները, տրանսֆորմատորները, արմատուրները և այլն: Մե­քենայական սրահն ամբողջովին կպատվի գոլորշիով, սարքավորումները կարող են ջրա­ծածկ լինել, կարող են տեղի ունենալ կարճ միացումներ, ջրածնի պայթուն, հրդեհ, մարդ­կային զոհեր և այլն: Վթարը կարող է վերաճել արտանախագծային վթարի՝ իր ան­կան­խատեսելի հետևանքներով: Ուստի օպերատորները, ժամանակ չկորցնելով, շու­տա­փույթ պետք է առաջին հերթին ձեռքով սեղմեն ՎՊ-I-ի կոճակը, փակեն սնող գծի բոլոր ար­մա­տուրները, միացնեն II կոնտուրի վթարային լրասնման պոմպերը (АПН), անհրաժեշ­տու­թյան դեպ­քում՝ նաև վթարային հովացման պոմպերը(НР), այսինքն՝ պետք է ձեռնարկեն ամեն միջոց՝ հոսաթողումը վերացնելու և ռեակտորը հովացնելու համար:

Հիշենք նաև, որ վթարը դիտարկված է խողովակի   պատռվածքի դեպքում, և ակնհայտ է, որ 100% պատռվածքի դեպքում այն կընթանա շատ անգամ ավելի արագ, և հետևանքները կլինեն անհամեմատ ավելի ծանր:

Այս վթարը, ըստ ՀԱԷԿ-ի դասակարգչի, գնահատվում է որպես «տեղական» վթար, և պետք է հայտարարվի տագնապ:

Շոգու գլխավոր կոլեկտորի պատռվածքը մեքենայական սրահում: Նկ. 5.15-ում պատկերված է ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի պարամետրերի փոփոխությունը՝ կախված ժա­մանակից, ՇԳԿ-ի շոգեգեներատոր-1,2,3 կիսակոլեկտորի պատռման դեպքում:

 Վթարն ընթացել է հետևյալ կերպ: Էներգաբլոկն աշխատում է 92% հզորությամբ: ՇԳԿ-ի շոգեգեներատոր-1,2,3 կիսակոլեկտորը 14մ բարձրության մակարդակում պատռվում է լրիվ կտրվածքի 20%-ի չափով: Հարթակի տարածքն ամբողջովին պատվում է շոգիով, և լսվում է աղմուկ (գոլորշու շիթի ուժեղ ձայնը):

Ճնշումները ՇԳԿ-ում՝ Р_ГПКI, կիսակոլեկտորներում՝ Р_ГПКII սրընթաց ընկնում են: Տուր­բին­ների «մինչև իրեն» կարգավորիչները սկսում են բեռնաթափել տուրբինները՝ աշխա­տե­լով պահել ճնշումը ՇԳԿ-ում, սակայն ճնշումը շարունակում է ընկնել, և վթարի 15-րդ վայրկյանին, երբ ՇԳԿ-ի II կիսակոլեկտորում ճնշումն իջնում է մինչև 4-րդ տուրբինի անջատման արժեքին հավասար՝ 40կգ/սմ², նրա սևեռակայիչ փականները փակվում են:

Պատռվածքի պատճառով շարունակվում է ճնշման անկումը ՇԳԿ-ում, և երբ ճնշումն իջնում է մինչև 3-րդ տուրբինի անջատման արժեքին հավասար՝ 38կգ/սմ ², գործարկվում է նաև նրա պաշտպանությունը, և սևեռակայիչ փականները 19-րդ վայրկյանին փակվում են:

Գործարկվում է ՎՊ-I-ը: Ցանցից անջատվում են տուրբոգեներատորները, և դրանց ակտիվ հզորու­թյուն­ները դառնում են զրո:

Ռեակտորի հզորությունն իջնում է՝ 2 ր հետո դառնալով մնացորդային ջերման­ջատ­ման մակարդակին հավասար:

25-րդ վայրկյանին միանում է II կոնտուրի ռեզերվային սնող պոմպը՝ 2ПЭН-5-ը, քանի որ ճնշումը սնող կոլեկտորում ընկնում է 60կգ/սմ ² –ից (պատճառը այն է, որ Շոգեգեներատորների մակար­դակների կարգավորիչները 100%-ով բացվում են՝ աշխատելով պահել մակար­դակ­նե­րը Շոգեգեներատորում):

ՎՊ-I-ի աշխատանքի մեջ մտնելուց հետո ճնշումը I կոնտուրում՝ P_I և մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում կտրուկ ընկնում են, 30-րդ վայրկյանին միանում են սնող բոլոր 4 պոմպերը և  ճնշման փոխհատուցիչ (КД) տաքա­ցուցիչները:

32-րդ վայրկյանին փակվում է ՇԳԿ-ի Б30К-ը՝ 24П-12, քանի որ ճնշումն իջնում է մինչև 35կգ/սմ², և վնասված I կիսակոլեկտորն անջատվում է II կիսակոլեկտորից:

Ճնշումը ԳՇԿ-ի I կիսակոլեկտորում շարունակում է իջնել մինչև 0 մակարդակը, իսկ II կիսակոլեկտորում սկսում է կտրուկ բարձրանալ:

36-րդ վայրկյանին, երբ ՇԳԿ-ի I-ին կիսակոլեկտորում ճնշումը՝ Р_ГПКII իջնում է մինչև 30կգ/սմ ², փակվում են 1,2,3 շոգեգեներատորների Б30К-ները՝ 21П-1, 22П-2, 23П-3, անջատվում են 1,2,3 գլխավոր շրջանառության պոմպները և շոգեգեներատորները սնող գծի փականները՝ 21ВП-9, 22ВП-9, 23ВП-9:

Ճնշումը ՇԳԿ-ի II կիսակոլեկտորում, վնասված I կիսակոլեկտորի անջատվելուց հետո, բարձրանում է մինչև անվանական արժեքին հավասար և կայունանում է:

Ճնշումը I կոլեկտորում պրոցեսի սկզբից, ջերմակրի սառչելու հետևանքով, իջնում է մինչև 110 կգ/սմ², բայց հետո, շնորհիվ լրասնման պոմպերի (ПН) աշխատանքի, դուրս է գալիս վտանգավոր տիրույթից՝ 2 ր հետո հասնելով 113,1 կգ/սմ ² արժեքին, և շարունակում է բարձ­րանալ:

Մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում՝ Н_КО վթարի սկզբից նույնպես իջնում է մինչև 600մմ, բայց չի հաս­­նում վթարային լրասնման պոմպերի (АПН),  միանալու պայմանին (անվանական 2560 մմ ար­ժե­քից ցածր430մմ), այնուհետև սկսում է դանդաղ աճել՝ պրոցեսի վերջում հասնելով 719,2 մմ արժեքին, և շարունակում է աճել: Պարամետրերը 2 ր հետո կայունանում են, և ստացվում է հետևյալ պատկերը: ՇԳԿ-ի վթարված կիսակոլեկտորն անջատվում է շոգու և ջրի մասով (վնասազերծվում է), և հոսակորուստը դադարում է: Ռեակտորը հովանում է երեք աշխատող գլխավոր շրջանառության պոմպով: Սնող պոմ­պերը սնող ջուր են մատակարարում աշխատող շոգեգեներատորները, որոնք հովանում են սեփական կարիքների համար վերցրած շոգիով:

ՇԳԿ-ի II կիսակոլեկտորում ճնշումը պահպանվում է անվանական արժեքին մոտ:

Անջատված շոգեգեներատորների մեջ եղած կաթսայական ջուրը բավարարում է՝ I կոնտուրի ան­ջատված օղակներով հետադարձ շրջանառությամբ հոսող ջերմակրի բերած ջերմության քանակը հովացնելու համար:

Այսպիսով, վթարային պաշտպանության և ավտոմատ համակարգերի ժամանակին և ճիշտ աշխատանքի շնորհիվ տեխնոլոգիական պարամետրերը դուրս չեն գալիս անվտանգ շահագործման սահմաններից, և բլոկը բերվում է կայուն ու անվտանգ վիճակի: Սակայն անհրաժեշտ է նշել, որ նման վթարներն ունեն բացասական մի շարք առանձ­նահատկու­թյուններ, որոնք կարող են հանգեցնել անկախատեսելի հետևանքների:

Առաջին. մեծ քանակությամբ շոգին կարող է արտահոսել մեքենայական սրահի 14մ բարձ­րու­թյամբ հարթակը, որի հետևանքով այնտեղ գտնվող կարևորագույն կարգա­վորիչ­նե­րի, փականների աշխատանքը կարող է խափանվել, կարող են տեղի ունենալ էլեկ­տ­րա­կան մալուխների կարճ միացումներ և հրդեհ: Գոլորշին կարող է կոնդենսանալ և տաք ջուրը թափվել ներքև՝ վնասելով այնտեղ գտնվող հիմնական սարքավորումները: Չի բացառվում նաև, որ տեղի ունենան մարդկային զոհեր:

Երկրորդ. ՇԳԿ-ն կարող է պատռվել լրիվ կտրվածքով, և վթարը կարող է ընթանալ ա­վե­լի արագ՝ պարամետրերի արժեքների ավելի մեծ շեղումներով: Հնարավոր է, որ ավտո­մատ կարգավորիչները չկարողանան կատարել կամ թերի կատարեն իրենց գործա­ռույթ­ները, և պարամետրերը դուրս գան անվտանգ շահագործման սահմաններից:

Ուստի նման վթարի դեպքում օպերատորը առաջին հերթին պետք է անմիջապես սեղմի ՎՊ-I-ի կոճակը և վնասված կիսակոլեկտորը արագ անջատի շոգու և ջրի մասով: Այ­նու­հետև պետք է կատարի հրահանգագրում նշված գործողությունները և բլոկը բերի ան­վտանգ վիճակի:

Այս վթարը, ըստ ՀԱԷԿ-ի դասակարգչի, գնահատվում է որպես «տեղային» վթար, և հայ­տարարվում է տագնապ:

>>

 

 

5.5. ԱՐՏԱՆԱԽԱԳԾԱՅԻՆ ՎԹԱՐՆԵՐ

Նախորդող բաժնում (5.1) քննարկել ենք՝ որոնք են արտանախագծային վթարները և երբ կարող են տեղի ունենալ: Դրանք կարող են տեղի ունենալ,երբ.

1.        նախագծային վթարի ընթացքում կամ որևէ վթարային իրավիճակում պաշտ­պանիչ և անվտանգությունն ապահովող համակարգերը խափանվում կամ իրենց գործա­ռույթները թերի են կատարում, կամ օպերատիվ անձնակազմը կատարում է այն­պի­սի սխալ գործողություններ, որոնց հետևանքով վթարային իրավիճակը վերա­ճում է արտանախագծայինի, օրինակ, I կոնտուրի խողովակագծից 32 մմ տրամա­գծով հոսակորուստի դեպքում, երբ վթարային լրասնման պոմպերը (АПН),  չեն միանում,

2.        ԱԷԿ-ը հայտնվում է այնպիսի իրավիճակում, որը նախատեսված չէ նախագծով, և դրա վտանգավոր զարգացման կանխարգելման համար նախատեսված չեն ան­վտանգության համապատասխան միջոցներ ու համակարգեր: Օրինակ, I կոնտուրի գլխավոր շրջանառության խողովակագծի պատռումը կամ 9 բալից ավելի ուժգնու­թյամբ երկրաշարժը:

Քննարկենք այդպիսի վթարներ՝ ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի օրինա­կով:

Վթարները դիտարկվում են՝ ելնելով ՀԱԷԿ-ի անվտանգության տեխնիկական հիմնա­վորման հաշվետվություններից, որոնցում ներկայացված են արտանախագծային վթարների հաշվարկների արդյունքները և վերլուծությունը[14]: Այդ հաշվարկները կա­տար­ված են ժամանակակից միջազգային հայտնի համակարգչային ծրագրային փաթեթ­ներով (RЕЛАР 5/Mod.3.2/ Merkor), որոնք օգտագործվում են շատ երկրներում՝ ԱԷԿ-ների նախագծերում տարբեր վթարային ռեժիմները հաշվելու, վերլուծելու և անվտանգությունը հիմնավորելու համար:

Վթարի հետևանքները գնահատելու, նրա վտանգավորության աստիճանը որոշելու, ինչպես նաև անվտանգության պատնեշների փլուզման չափը գնահատելու համար հաշ­վարկներում ընդունված են անվտանգության հետևյալ չափանիշները.

·                Կասետների (ջերմանջատիչ հավաքածուներ) ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) պատյանի առավելագույն ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 1200 ⁰C-ը:

·                Ջերմանջատիչ տարրերի պատյանի օքսիդացման չափը չպետք է գերազանցի սկզբնական՝ մինչև օքսիդացումը հաստության (84Միկ. մ) 17%-ը:

·                Ջերմանջատիչ տարրերի պատյանի և ջրի (գոլորշու) քիմիական ռեակցիայի հետևանքով առաջա­ցած ջրածնի քանակը չպետք է գերազանցի 5,1 կգ-ի 1%-ը: 5,1կգ-ն այն քա­նակն է, որն առաջանում է, երբ ակտիվ գոտու բոլոր Ջերմանջատիչ տարրերի պատյանները մաս­նակ­ցում են ռեակցիային:

·                Աշխատած կասետների վառելիքի առավելագույն ջերմաստիճանը չպետք է գե­րա­զանցի 2570 ⁰C, իսկ թարմ վառելիքինը՝ 2840 ⁰C:

·                Առավելագույն ճնշումը I կոնտուրում չպետք է գերազանցի 186կգ/սմ ² –ը:

·                Առավելագույն ճնշումը երկրորդ կոնտուրում չպետք է գերազանցի 72,4կգ/սմ ² –ը:

·                Ժամանակը, երբ ցանկացած չափանիշ (պայման) խախտվում է:

·                Ժամանակը, երբ ջերմանջատիչ տարրի (ТВЭЛ) պատյանի ջերմաստիճանը հասնում է 1200 ⁰C:

·                Ժամանակը, երբ աշխատող վառելիքի ջերմաստիճանը հասնում է 2570 ⁰C կամ թարմ վառելիքինը՝ 2840⁰C:

>>

 

 

5.5.1.               Առաջին կոնտուրից D_պ=32մմ տրամագծով հոսաթողում՝

վթարային լրասնման համակարգի լրիվ խափանմամբ

Հաշվարկները կատարված են ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի համար, երբ այն աշխա­տում է 100% հզորությամբ:

Դիտարկվում է այն դեպքը, երբ վթարի ժամանակ վթարային լրասնման պոմպերը (АПН),  չեն միանում, ցայտաջրմուղային համակարգը խափանվում է (պոմպերը չեն միանում), և բոքսի ապահովիչ փականները (ПК) չեն բացվում, այսինքն՝ եզակի խափանման սկզբունքը չի գործում, և դիտվում է ծայրահեղ անհավանական վթար: Ընդունվում է, որ օպերատորը գլխավոր շրջանառության պոմպերն անջատում է, երբ I կոնտուրի ջերմակրի եռման պաշարը դառնում է 10կգ/սմ²-ից փոքր:

Հաշվարկի նպատակն է որոշել.

·               ռեակտորի ակտիվ գոտու ջրազրկման սկզբնական ժամանակը (պահը),

·               ՋԱՏ-երի հերմետիկության խախտման (ապահերմետիկության) սկզբնական ժամանակը,

·               ռեակտորի իրանի վնասման ժամանակը՝ սկիզբը,

·               ռեակտորի հալված ակտիվ գոտու և հորանի հատակի բետոնի փոխազդեցության ժամանակը,

·               հերմետիկ սրահի (բոքսի) վնասման ժամանակը՝ սկիզբը,

·               ռադիոակտիվ նյութերի տարածվածության քանակը էներգաբլոկի զետեղարան­ներում, սրահներում և շրջակա միջավայրում:

Հաշվարկները կատարված են աղ. 5.1-ում բերված սկզբնական արժեքներին համա­պատասխան:

 

Վթարի դեպքում տեղի ունեցող պատահարների ժամանակագրությունը ներկայաց­ված է աղ. 5.2-ում:

Վթարի վերլուծությունը: Անցողիկ ռեժիմի վերլուծության համար հարմար է, որ ամ­բողջ ժամանակահատվածը բաժանվի հետևյալ բնութագրական հատվածների.

·              

I կոնտուրի գլխավոր շրջանառության օղակներից մեկի սառը գիծը պատռվում է D= 32մմ տրամագծով, և տեղի է ունենում ջերմակրի արտահոսք դեպի բոքս (վթարի սկզբնա­կան պահին հոսաթողման ծախսը կազմում է 252տ/ժ):

I կոնտուրում ճնշումը կտրուկ իջնում է: 60 վ-ում ռեակտորի կափարիչի տակ ջեր­մակրի եռման պատճառով առաջանում է գոլորշի, և ճնշման անկումը սկսում է դանդաղել:

Ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը նույնպես ընկնում է և երբ 116-րդ վայրկյանին հավասարվում է անվա­նա­կանից 2560մմ-ով ցածր արժեքին, գործարկվում է ՎՊ-I-ը: Ռեակտորի հզորու­թյունն իջնում է մինչև մնացորդային ջերմանջատման մակարդակը: Արտահոսքը հանգեց­նում է ճնշման բարձրացմանը բոքսում, որտեղ 130-րդ վայրկյանին ճնշումը հասնում է 1,04 կգ/սմ²: Այդ պահին բոքսը լցված է լինում 8 տ ջերմակրով: 136-րդ վայրկյանինին ճնշումը I կոնտուրում իջ­նում է մինչև 95կգ/սմ ², և կրկին երևում է ՎՊ-I ազդանշանը:

218-րդ վայրկյանին ջերմակրի եռման պաշարը դառնում է 10կգ/սմ ²-ից փոքր, և ենթադրվում է, որ օպերատորն անջատում է բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպերը:

 

·              

38-րդ րոպեին I կոնտուրը կորցնում է ջերմակրի զանգվածի կեսը (-100տ), և ռեակ­տո­րում մակարդակն իջնում է մինչև ակտիվ գոտու վերևի մասը (ակտիվ գոտու ջրազրկման սկիզբը):

Շարունակվում է ակտիվ գոտու ջրազրկման պրոցեսը, և 70-րդ րոպեին պատյանի ջերմաստիճանը հասնում է 700 ⁰C-ի: Տեղի է ունենում ցիրկոնիում-գոլորշի էկզոթերմիկ քի­միա­կան ռեակցիան, որն ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության անջատմամբ և ջրա­ծնի առաջացմամբ:

Ռեակցիան նպաստում է ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) պատյանի ջերմաստիճանի էլ ավելի բարձ­րաց­մա­նը, և 900⁰C-ից ավելի ջերմաստիճանի պայմաններում դրանց հերմետիկությունը խախտ­վում է: Վառելիք-պատյան գազային բացակից ռադիոակտիվ գազերը, աերոզոլները և ջրա­ծինը դուրս են գալիս հերմետիկ սրահ (բոքս) և կուտակվում այդտեղ:

78-րդ րոպեին ջերմանջատիչ տարրերի պատյանի ջերմաստիճանը հասնում է 1200⁰C-ի, այսինքն՝ խախտվում է նախագծային առավելագույն սահմանը: Ջերմանջատիչ տարրերի պատյանի մետաղը սկսում է հալվել: Ջերմաստիճանի բարձրացումը՝ ըստ ակտիվ գոտու բարձրության, հանգեցնում է մեծ թվով ջերմանջատիչ տարրերի թաղանթների հալմանը:

Հալված զանգվածը, ինչպես նաև չհալված կոնստրուկցիաների բեկորները ծորում են դեպի ներքև և կողք, ընդ որում, հալույթը պարբերաբար սառչում, հալվում է: 82-րդ րոպեին տեղի է ունենում աշխատանքային կասետների պատյանի քայքայում:

83-րդ րոպեին ակտիվ գոտին ջրազրկվում, մերկանում է: Ջրի մակարդակն իջնում է մինչև ակտիվ գոտու ներքևի մասը (-3,2 նիշ):

Վառելիքի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 2300⁰C, և այն սկսում է փշրվել: Մեծ քանակով հալույթը և փշրված, քանդված կոնստրուկցիաների բեկորները թափվում են ներ­քև, կուտակվում ռեակտորի հորանի հատակին, որը նույնպես քայքայվում և փլվում է: Ամբողջ հալված զանգվածը, քանդված կոնստրուկցիաները և հորանի մետաղը թափվում են ռեակտորի իրանի հատակը, և դրանց ծանրության ուժի, ինչպես նաև բարձր ջեր­մաս­տի­ճանի ազդեցությամբ այն սկսում է ճաքել, քայքայվել և փշրվել:

·                

Վթարի սկզբից 6 ժ հետո հալված զանգվածը, մետաղյա կոնստրուկցիաները, ռեակ­տորի քայքայված հատակը թափվում, լցվում են ռեակտորի բետոնե հորանի հատակին: 45 ժ  հետո վերջինս հալվում, քանդվում է:

Այսպիսով, վերլուծության պատկերը հետևյալն է.

·               վթարի 38-րդ րոպեին ակտիվ գոտին սկսում է ջրազրկվել,

·               72-րդ րոպեին ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) հերմետիկությունը խախտվում է,

·               6 ժ  hետո ռեակտորի իրանի հատակը սկսում է քանդվել,

·               45 ժ  հետո ռեակտորի բետոնե հորանը հալվում, քանդվում է,

·               ռեակտորից ռադիոակտիվ նյութեր դուրս են գալիս՝  32կգ-ը՝ շրջակա միջավայր, 42 կգ –ը՝ հերմետիկ սրահ և 40,1 տ մնում է ռեակտորի բետոնե հորանի մեջ,

·                1,5կգ ջրածին կուտակվում է ակտիվ գոտում և հերմետիկ սրահում,

·               հերմետիկ սրահում առավելագույն ճնշումը վթարի սկզբից 6 ժ 10 ր հետո հասնում է 1,4 կգ/սմ ²:

Վերլուծության արդյունքներից կարելի է հանգել հետևյալ եզրակացություններին.

1.        Վթարը դասակարգվում է որպես «ընդհանուր», ծանր վթար, և պետք է հայտա­րար­վի տագնապ:

2.        Եվս մեկ անգամ հաստատվում է այն փաստը, որ I կոնտուրի հոսակորուստներով պայ­մանավորված վթարները ամենավտանգավորներն են, եթե նույնիսկ հոսա­կո­րուս­տի ծախսը փոքր է: Դրանց հետևանքները լինում են շատ ծանր, երբ վթարի ժա­մանակ անվտանգությունն ապահովող համակարգերը խափանվում են:

3.        Անվտանգության համակարգերը պետք է նախագծվեն և շահագործվեն այնպես, որ դրանց խափանումների հավանականությունը ձգտի զրոյի: Պետք է դիտարկել ՀԱԷԿ-ում ակտիվ գոտին հովացնող համակարգ տեղադրելու հնարավորության հար­ցը:

4.        Վթարից փրկվելու միակ միջոցն այն է, որ ամեն կերպ պետք է հովացնել ակտիվ գոտին, ջուր մղել ռեակտոր: Բոլոր միջոցները և հնարավորությունները պետք է օգտագործել՝ վթարի լրասնման պոմպերը (АПН) միացնելու համար: Չպետք է խուճապի մատնվել, և քանի դեռ ժամանակը թույլ է տալիս (ակտիվ գոտին սկսում է ջրա­զրկվել38 ր հետո) 30 ր-ի ընթացքում պետք է էլեկտրական սնուցում տալ և միացնել գոնե մեկ ՎԼՊ:

>>

 

 

5.5.2.               Վթար՝ ճնշման փոխհատուցչի ապահովիչ փականը(ПК) բացվելու և չփակվելու

(վթարային լրասնման համակարգի խափանման) հետևանքով

Հաշվարկները կատարված են ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի համար, երբ այն աշխա­տում է 100% հզորությամբ: Հաշվարկի համար սկզբնական տվյալները բերված են նախորդ բաժնում (աղ. 5.1):

Անվտանգության չափանիշները, որով գնահատվում է տվյալ վթարը, ձևակերպված են նախորդ բաժնում և մնում են նույնը: Հաշվարկը կատարված է մինչև այն ժամանակը, երբ ջերմանջատիչ տարրի (ТВЭЛ) ջերմաստիճանը հասնում է 1200 ⁰C-ի, դրանից հետո ընթացող պրոցեսները, ինչ­պի­սիք են ակտիվ գոտու քայքայումը, ռեակտորի իրանի հատակի փշրվելը և այլն, այստեղ չեն դիտարկվում: Այդ պրոցեսները մոդելավորելու համար օգտագործվում է մեկ այլ ծրագիր, որը կոչվում է MELCORE: Այդ պրոցեսների ընթացքը նման է նախորդ բաժնում (5.5.1) դի­տարկ­ված վթարին՝ I կոնտուրից D_պ=32մմ տրամագծով հոսաթողում՝ վթարային լրա­սնման համակարգի (САП) լրիվ խափանմամբ:

Այստեղ, հիմնվելով այդ վթարի արդյունքների վրա, կատարվում են միայն ենթա­դրու­թյուններ՝ ինչ տեղի կունենա հետագայում, երբ ջերմանջատիչ տարրի ջերմաստիճանը հասնի 1200 ⁰C-ի, և ակտիվ գոտին ջրազրկվի:

Վթարի դեպքում պատահարների ժամանակագրությունը ներկայացված է աղ. 5.3-ում:

 

Վթարի վերլուծությունը: Ճնշման փոխհատուցիչի (КД) ապահովիչ փականը(ПК) բացվում և չի փակվում: Սկզբ­նա­կան պահին փականից 108տ/ժ գոլորշի, որը համարժեք է 32մմ տրամագծով խո­ղո­վակի պատռվածքից արտահոսքի ծախսին, լցվում է բարբոտաժային բաք: Այստեղ Ճնշումն արագ բարձրանում է մինչև 5 կգ/սմ ², և մեմբրանը պատռվում է: Գոլորշին լցվում է բոքս: Ճնշումը I կոնտուրում և ջրի մակարդակը ճնշման փոխհատուցիչում (КД) կտրուկ իջնում են ( նկ. 5.16, 5.17):

40-րդ վայրկյանին, երբ ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակն անվանականից իջնում է 300մմ-ով, միանում է I կոնտուրի լրասնման մեկ պոմպ: 60-րդ վայրկյանին մակարդակն անվանա­կանից իջնում է 500մմ-ով, միանում է լրասնման երկրորդ պոմպը:

69-րդ վայրկյանին ճնշումը I կոնտուրում իջնում է մինչև 95 կգ/սմ ², և գործարկվում է ՎՊ-I-ը: Ձևավորվում է նաև ՎԼՊ-ի միացման և բոլոր ԼՊ-երի անջատման ազդանշանը: ԼՊ-երն անջատվում են, բայց ՎԼՊ-երը չեն միանում (համակարգը խափանված է): Ռեակտորի հզորությունն ընկնում է մինչև մնացորդային ջերմանկման մակարդակը ( նկ. 5.18):

75-րդ վայրկյանին ռեակտորից դուրս եկող տաք խողովակագծերում սկսվում է շոգե­գո­­յաց­­ման պրոցեսը: Ջերմակիրը սկսում է եռալ: 79-րդ վայրկյանին երկու տուրբինի սևեռա­կայիչ փա­կան­ները փակվում են: ՇԳԿ-ում և շոգեգեներատորում ճնշումը կտրուկ բարձրանում է (նկ. 5.19):

Երբ 85-րդ վայրկյանին ճնշումը բարձրանում-անցնում է 50 կգ/սմ²-ից, բացվում է 3-րդ տուրբինի ԱՌՏ-Կ-ն: Ճնշումը ՇԳԿ-ում ընկնում և կարգավորվում է անվանական արժեքին մոտ, հետո բարձրանում է, և 530-րդ վայրկյանին կրկին բացվում է ԱՌՏ-Կ-ն:

Ճնշումն ընկնում, կարգավորվում է և մինչև 3490-րդ վայրկյանը (58 ր) մնում է հաս­տա­տուն: Հետո նորից սկսում է բարձրանալ մինչև 48,5 կգ/սմ² և մինչև պրոցեսի վերջը մնում է հաստատուն: Շարունակվում են գոլորշու արտանետումը ճնշման փոխհատուցիչի ապահովիչ փա­կա­նից(ПК) և ճնշման անկումը I կոնտուրում:

90-րդ վայրկյանին սկսվում է եռման պրոցեսը I կոնտուրի սառը խողովակագծերում:

115-րդ վայրկյանին ճնշման փոխհատուցիչի մակարդակն իջնում է մինչև նվազագույն արժեքը՝ 3,34մ (նկ.5.17):

 վայրկյանի ընթացքում ընդունվում է, որ օպերատորն անջատում է բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպերը, և ջերմակրի ծախսը ակտիվ գոտում կտրուկ ընկնում է մինչև բնական շրջանառության մակարդակը ( նկ. 5.20):

 300-րդ վայրկյանին ճնշման փոխհատուցիչի տաքացուցիչներն անջատվում են:

I կոնտուրի ջերմակրի եռման պատճառով այդտեղ առաջանում է շոգու բարձիկ, և ճնշման փոխհատուցիչում մակարդակը բարձրանում է՝ վթարի 455 վայրկյանին հասնելով իր առավելագույն արժեքին՝ 8,8մ (նկ. 5.17): Այսինքն՝ լրիվ լցվում է ջրով, և ճնշման փոխհատուցիչի (КД) ապահովիչ փականից(ПК) ջուրը 315տ/ժ  ծախսով լցվում է բոքս:

Ճնշումը I կոնտուրում 50կգ/սմ²-ից կտրուկ բարձրանում է մինչև 65կգ/սմ²:

 

I կոնտուրում և ռեակտորում ջերմակրի քանակը (զանգվածը) սկսում է ավելի արագ նվազել ( նկ. 5.21):

 

Ռեակտորում և ակտիվ գոտում ջերմակրի մակարդակները ևս սկսում են ավելի արագ նվազել (նկ. 5.22):

Նկ. 5.22-ից երևում է, որ ռեակտորի իրանում ջերմակրի մակարդակը վթարի սկզբից 15 ր  հետո իջնում է մինչև սառը խողովակագծերի մակարդակին հավասար:

Ակտիվ գոտում մակարդակն իջնում է 0,5մ և մնում է հաստատուն: Այսինքն՝ ակ­տիվ գոտին մինչև վթարի 5535 վայրկյանը (1 ժ  30 ր) ծածկված է լինում ջրով, որը եռում, հո­­վաց­նում է այն: Դրանից հետո մակարդակն աստիճանաբար իջնում է, և հաշվարկի վեր­ջում, երբ ջերմանջատիչ տարրի (ТВЭЛ) ջերմաստիճանը հասնում է 1200 ⁰C-ի, հավասարվում է 1մ-ի (2/3 մասը լրիվ ջրազրկվում է): Ջերմատվության ճգնաժամը սկսվում է 5650 վայրկյանից (1 ժ 34 ր), որից հետո ջերմանջատիչ տարրի թաղանթի ջերմաստիճանը կտրուկ բարձրանում է՝ հասնելով 1200 ⁰C-ի:

 

Պրոցեսի սկզբից, երբ ռեակտորի հզորությունն իջնում է, և տուրբիններն անջատվում են, ջերմակրի ջերմաստիճանները ռեակտորի մուտքում և ելքում նվազում են (նկ. 5.23, 5.24):

Ռեակտորի ելքում ջերմակրի ջերմաստիճանը 200 վ-ի ընթացքում 295,4⁰C-ից իջնում է մինչև 261⁰C:

 

Ռեակտորի մուտքում ջերմակրի ջերմաստիճանը 267⁰C-ից իջնում է մինչև 259,4⁰C:

200 վ-ից հետո ջերմաստիճանները սկսում են աճել, քանի որ ակտիվ գոտու վերևի մասում սկսվում է եռման պրոցեսը:

500-րդ վայրկյանին (8 ր) ջերմաստիճանը ռեակտորի ելքում բարձրանում է մինչև 278⁰C, մուտքում՝ 262,5⁰C: Դրանից հետո ջերմաստիճանները դարձյալ նվազում են մինչև 260⁰C, կայունանում են և գործնականում 1ժ 30 ր մնում են հաստատուն: Սա­կայն, երբ դրանից հետո ակտիվ գոտում սկսվում է ջերմատվության ճգնաժամը, ռեակ­տո­րի մուտքում և ելքում ջերմակրի ջերմաստիճանները կտրուկ իջնում են:

Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) պատյանի և վառելիքի ջերմաստիճանները սկզբից նվազում են, քանի որ ռեակ­տորի հզորությունը, ՎՊ-ի գործարկման արդյունքում, ընկնում է, իսկ հետո՝ 5500-րդ վայրկյանից կտրուկ սկսում է բարձրանալ (նկ. 5.25, 5.26):

 

Նման ձևով բարձրանում է նաև ջերմակրի ջերմաստիճանը ակտիվ գոտու մուտքում և ելքում (նկ. 5.27):

 

1 ժ 48 ր հետո, երբ ջերմանջատիչ տարր (ТВЭЛ) ջերմաստիճանը հասնում է  սկսվում է ցիրիկոնիում-գոլորշի էկզոթերմիկ քիմիական ռեակցիան, և ջերմաստիճանները սկսում են բարձրանալ ավելի ինտենսիվ:

Վթարի սկզբից 7500-րդ վայրկյանին,  2 ժ  հետո ջերմանջատիչ տարրի ջերմաստիճանը հասնում է 1200 ⁰C, և խախտվում է անվտանգության չափանիշը (պայմանը): Ջերմանջատիչ տարրերը (ТВЭЛ) սկսում են քայ­քայ­վել: Այդ պահին վառելիքի ջերմաստիճանը ևս 1200 ⁰C է: Վթարի հետևանքով առա­ջա­ցած ջրածնի քանակը կազմում է 1,3կգ, և վթարի հաշվարկն այդ պահից դադա­րեցվում է: Են­թադրվում է, որ դրանից հետո պրոցեսի ընթացքը նման է նախորդին (5.5.1), այսինքն՝ կասետները հալվում են, ակտիվ գոտին և ռեակտորի ներիրանային կոնստրուկցիաները քայքայվում են, ռեակտորի իրանի հատակը փլվում է:

Այսպիսով, եթե կարճ շարադրենք այս ծայրահեղ անհավանական վթարը, կարելի է ասել, որ ամբողջ վթարի ընթացքում ջերմակիրը արտահոսում է I կոնտուրից դեպի բոքս: Բոքսում ճնշումը բարձրանում է մինչև ապահովիչ փականների(ПК) բացվելը: Վթարի առաջին րոպեներից ջերմակիրը սկսում է եռալ, և բնական շրջանառություն չի կատարվում, իսկ  2 ժ  հետո ակտիվ գոտին ջրազրկվում է: Ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) պատյանի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 1200 ⁰C, և ակտիվ գոտին քայքայվում է:

Հատկանշական է, որ վթարի հաշվման պրոցեսների արդյունքները հանգուցային կե­տե­րում բավականին լավ համընկնում են իրական կայանում, օրինակ, Թրի-Մայլ-Այլենդ (ԱՄՆ) տեղի ունեցած վթարի արդյունքներին: Ակտիվ գոտին իրականում նույնպես ջրա­զրկվել էր 2 ժ  հետո, I կոնտուրում եռման պատճառով առաջացած գոլորշին ար­տա­մղել էր ճնշման փոխհատուցիչում եղած ջուրը մինչև վերև, և ջուրը սկսել էր արտահոսել փականից և այլն:

Այս վթարը նույնպես դասակարգվում է որպես «ընդհանուր» վթար, և հայտա­րար­վում է տագնապ:

>>

 

 

5.5.3.               Առաջին կոնտուրի գլխավոր խողովակագծի պատռումը

Դիտարկվում է 500 մմ տրամագծով գլխավոր խողովակագծի լրիվ կտրվածքով պատռվածքը՝ ջերմակրի արտահոսմամբ: Ենթադրվում է, որ տեղի է ունենում ակնթար­թային պատռում:

Հաշվարկները կատարվում են՝ ելնելով նրանից, որ վթարային լրասնման համակար­գը աշխատունակ է և կատարում է իր գործառույթը:

Էներգաբլոկն աշխատում է 100% հզորությամբ: Ելման տվյալները և ան­վտան­գության չափանիշները նույնն են, ինչ որ նախորդ դեպքերում:

Վթարի դեպքում տեղի ունեցող պատահարների ժամանակագրությունը ներկա­յաց­ված է աղ.5.4-ում:

 

Հաշվարկի վերլուծությունը: Վթարի հենց սկզբից հսկայական քանակությամբ ջեր­մա­կրի արտահոսք է տեղի ունենում I կոնտուրից դեպի բոքս: Ծախսը կազմում է 1 տ/վ կամ 3600տ/ժ:

Ճնշումը I կոնտուրում սրընթաց կերպով իջնում է՝ 0,063 վ-ին հասնելով 95 կգ/սմ ² (նկ. 5.28):

 

Գործարկվում է ՎՊ-I-ը, միաժամանակ տրվում է ազդանշան, և 4 ՎԼՊ-երը միացվում են: 19 վ  հետո ՎԼՊ-երի մղած ջուրը հասնում է I կոնտուր: ՎՊ-I ազդանշանից 10 վ  հե­տո տուրբինների սևեռակայիչ փականները փակվում են, տուրբոգեներատորներն անջատվում են ցանցից:

Վթարից 1 վ  անց սկսվում է ակտիվ գոտու ջրազրկման պրոցեսը:

I կոնտուրից ջերմակրի քանակը (զանգվածը) շատ կարճ ժամանակում փոքրանում է, ռեակտորը դատարկվում է (նկ. 5.29, 5.30), և վթարից 1 վ անց սկսվում է ակտիվ գոտու ջրազրկման պրոցեսը:

 

Հաշվվում է, որ 4 վ-ի ընթացքում օպերատորն անջատում է բոլոր գլխավոր շրջանառության պոմպները:

5-րդ վայրկյանին սկսվում է ակտիվ գոտու մասնակի ջրազրկումը, մակարդակն իջնում է

10-րդ վայրկյանից սկսած՝ ակտիվ գոտում ջերմակրի բնական շրջանառություն չի կա­տար­վում, քանի որ ռեակտորի մուտքի և ելքի խողովակագծերում տեղի են ունենում ինտենսիվ եռում և շոգեգոյացում:

Վթարային լրասնման պոմպերի (АПН)մղած ջուրը չի փոխհատուցում I կոնտուրից հու­սա­կորուստը, և 23-րդ վայրկյանին ակտիվ գոտին լրիվ ջրազրկվում, մերկանում է: Ջերմանջատիչ տարր (ТВЭЛ) պատ­յանի ջերմաստիճանը վթարի սկզբից կտրուկ բարձրանում է՝ 4-րդ վայրկյանին հասելով 500 ⁰C (նկ. 5.31):

Ջերմակրի ծախսը ակտիվ գոտում կտրուկ փոքրանում է, ուստի ջերմահեռացումը խիստ վատանում է: Հետո այն իջնում է մինչև 350 ⁰C, քանի որ ռեակտորի հզորությունն է իջ­նում մինչև մնացորդային ջերմանջատման մակարդակը: Այնուհետև սկսում է համե­մա­տաբար դանդաղ աճել՝ 170-րդ վայրկյանին հասնելով 1201⁰C-ի:

Վթարի հենց սկզբից վառելիքի ջերմաստիճանը սկսում է նվազել՝ 17-րդ վայրկյանին հաս­նելով   քանի որ ռեակտորի հզորությունը կտրուկ իջնում է մինչև մնա­ցոր­դա­յին ջերմանջատման մակարդակը (նկ. 5.32) :

Այնուհետև, երբ ակտիվ գոտում ջերմափոխանցումը կտուկ վատանում է, ջուրը սկսում է ինտենսիվ եռալ, և առաջանում է ջերմատվության ճգնաժամ:

Ակտիվ գոտին լրիվ ջրազրկվում է, վառելիքի ջերմաստիճանը սկսում է բարձրանալ՝ 170-րդ վայրկյանին հասնելով 1200 ⁰C-ի: Դրանից հետո հաշվարկն ավարտվում է:

Հետագա պրոցեսները նման են նախորդ վթարների դեպքերում նկարագրվածներին, այսինքն՝ ընթանում է ցիրկոնիում-գոլորշի-ջուր էկզոթերմիկ քիմիական ռեակցիան, առա­ջա­նում է  0,2 կգ ջրածին, ակտիվ գոտին հալվում է, ռեակտորի իրանը քայքայվում է, և ռադիոակտիվ նյութերն արտանետվում են շրջակա միջավայր:

 

Այսպիսով, այս ծայրահեղ անհավանական և շատ ծանր արտանախագծային վթարի առանձնահատկությունն այն է, որ ընթանում է շատ արագ, և անվտանգության չափա­նիշ­նե­րը կարճ ժամանակում հասնում են իրենց սահմանային արժեքներին: Վթարային լրա­սնման համակարգը էական ազդեցություն չի ունենում ընթացող պրոցեսների վրա և չի կա­րողանում հովացնել ակտիվ գոտին: I կոնտուրից այնպիսի մեծ քանակությամբ ար­տա­հոսք է տեղի ունենում, որ վթարային լրասնման պոմպերի (АПН),  մղած ջուրը չի կոմպենսացնում արտահոսքը: Ակտիվ գոտին այնպիսի մեծ արագությամբ է քայքայվում, որ հնարավոր չէ որևէ բան ձեռնարկել:

Այսպիսի աղետի դեմ պայքարելու միակ ճանապարհը դրա կանխարգելումն է, այսինքն՝ I կոնտուրի խողովակագծերը միշտ պետք է լինեն հսկողության տակ, պետք է պար­բերաբար կատարվեն մանրազնին ստուգում և հետազոտում, պետք է ի հայտ բերվեն և վնասազերծվեն մետաղի հետ կապված ամենչնչին թերությունները:

Իսկ եթե, այնուամենայնիվ, տեղի ունենա այսպիսի վթար, ապա այն կգնահատվի որ­պես ծանր «ընդհանուր վթար», կհայտարարվի տագնապ հանրապետության մասշտաբով, և պետք է իրագործվեն այնպիսի միջոցառումներ, ինչպիսիք են՝ բնակչության պատսպա­րումը, տարհանումը, յոդային պրոֆիլակտիկան:

>>

 

 

ԳԼՈՒԽ 6. ԵՐԿԿՈՆՏՈՒՐ ԱԷԿ-Ի ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԸ

6.1.   ԱԷԿ-ՈՒՄ ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԻ ՀՍԿՄԱՆ ՀԻՄՆԱԽՆԴԻՐՆԵՐԸ

ԱԷԿ-ում ջրաքիմիական ռեժիմի հսկման հիմնական խնդիրն է գնահատել սարքա­վո­րումների կոռոզիոն վիճակը և նստվածքագոյացման առկայությունը կոնտուրի տարբեր տե­ղամասերում, առաջին հերթին՝ ակտիվ գոտում: ԱԷԿ-ների շահագործման ռեժիմ­նե­րում տարբեր կոնտուրների համար գոյություն ունեն ջրային ռեժիմի ռեգլամենտային նոր­մեր, որոնց ապահովումը հնարավոր է, եթե ճիշտ կազմակերպվի շահագործման ջրային ռեժիմի քիմիական հսկումը: Առանց իմանալու հիմնական խառնուրդների կոնցենտ­րա­ցիան ջրային կամ գոլորշու հոսքում՝  հնարավոր չէ գնահատել ջրային ռեժիմը ԱԷԿ-ում: Այն կհամարվի նորմալ, եթե կարգավորող ցուցանիշները չգերազանցեն նորմատիվային սահ­մանները: ԱԷԿ-ներում ջրային ռեժիմի կազմակերպման դեպքում, բնականաբար, պետք է հաշվի առնել նաև նրա ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա, այն է` ռադիա­ցիոն վիճակը, ռադիոակտիվ թափոնների բնութագրերը:

Ելնելով վերը շարադրվածից՝ առանձնացվում են ԱԷԿ-ում ջրաքիմիական ռեժիմի կազ­մակերպման հետևյալ հիմնական խնդիրները՝

1.        կոնտուրի բոլոր տարրերում ապահովել աշխատող մարմնի շարժումը  (բնակա­նոն հիդ­րոդինամիկան),

2.        կազմակերպել հուսալի և ինտենսիվ ջերմափոխանակություն և ապահովել դրա չվա­տանալը ժամանակի ընթացքում,

3.        բացառել տարբեր խառնուրդների նստվածքագոյացումը, որը կարող է խախտել աշ­խա­տող մարմնի ջերմատարի բնականոն հիդրոդինամիկան, վատացնել ջերմա­փո­խա­նա­կությունը և հանգեցնել տվյալ կոնստրուկցիոն նյութի՝ ջերմաստիճանային տեսան­կյու­նից անթույլատրելի մակարդակի,

4.         պահպանել ջերմատարի և աշխատող մարմնի ֆիզիկաքիմիական հիմնական բնու­թագրերն այնպիսի մակարդակով, որ ապահովվի կոնստրուկցիոն նյութերի ոչ ինտենսիվ կո­ռոզիան և էրոզիան (դրանք փոքր լինեն), ըստ այդմ՝ սարքավորումների երկարատև և հուսալի շահագործումը,

5.        ջերմատարը հնարավորինս զերծ պահել ռադիոակտիվ նյութերով ակտիվանալուց, որի մակարդակը շահագործման ընթացքում չպետք է գերազանցի ընդունված սանի­տա­րա­կան նորմերը:

Ռադիոակտիվ նյութերով աղտոտման մակարդակը չպետք է բացասաբար անդրա­դառ­նա շրջակա միջավայրի վրա: Ջրաքիմիական Ճիշտ ռեժիմ կազմակերպելու դեպքում ռա­դիոակտիվ թափոնների մշակման և թաղման ծախսերը կլինեն համեմատաբար ավելի փոքր:

Ջերմատարի և աշխատող մարմնի պարամետրերը, սարքավորումների կոնստ­րուկ­ցիոն նյութերը և դրանցում ընթացող ֆիզիկաքիմիական պրոցեսները խիստ պայմանա­վոր­ված են նրանով, թե ինչ սխեմայով է աշխատում ԱԷԿ-ը, ինչպիսին է շահագործվող ռեակտորի տեսակը և այլն:

>>

 

 

6.2.    ԱԷԿ-ՈՒՄ ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

ԱԷԿ-ում օգտագործվող ջուրը բնութագրվում է հիմնականում երեք՝ ջրածնային, տե­սա­­կարար էլեկտրահաղորդականության և օքսիդա-վերականգնման (օքսիդա-վերա­կանգն­­­ման պոտենցիալ)  որակական ցուցանիշներով: 

Ցանկացած ջրային լուծույթի դեպքում գոյություն ունի հետևյալ հիմնարար կախվա­ծու­թյունը [17]`

որտեղ   -ը և  -ը համապատասխանաբար  և  ջրի իոնների ակտիվություն­ներն  են, մոլ/կգ, – ն հաստատուն մեծություն է՝ ջրի իոնային արտադրյալը:

Ջրի դիսոցման դեպքում առաջանում են իոններ, որոնք ունեն թթվային` և հիմնային` հատկություններ.

Մաքուր ջուրը դիսոցվելիս առաջանում են հավասար մոլային կոնցենտրացիայով    և  իոններ, որոնցից յուրաքանչյուրի ակտիվությունը՝ t=22°C, կազմում է 1•10^-7 մոլ/կգ:

Ինչպես ջրի, այնպես էլ ջրային ցանկացած լուծույթի համար ծայրաստիճան կարևոր բնութագիր է ջրածնային ցուցանիշ -ը, որը թվապես հավասար է`

 

Մաքուր ջրում ջրածնային և հիդրօքսիդային իոնների ակտիվությունը նույնն է և հավասար`

 

t=22°C  դեպքում  ջրի իոնային արտադրյալը հավասար է 1•10^-14 [17]:

Ինչպես երևում է (6.3)-ից, 7  դեպքում միջավայրը համապատասխանում է չեզոք վիճակին: Բնական է, որ հիդրօքսիդային ցուցանիշը՝ , որը շատ հազվադեպ է օգտագործվում, չեզոք ջրային միջավայրում նույնպես հավասար է 7-ի:

Եթե ուսումնասիրվող համակարգում ինչ-որ պրոցեսների հետևանքով ի հայտ են գալիս լրացուցիչ  իոններ, որը հանգեցնում է  իոնների փոքրացմանը՝  ապա կունենանք թթվային միջավայր և հակառակը, երբ  ապա՝ հիմնային միջավայր: Այսպիսով,  դեպքում, երբ , ապա  , կունենանք թթվային միջավայր, իսկ երբ , ապա՝  հիմնային միջավայր:

Հատկապես կարևոր բնութագիր է ջրի և ջրային լուծույթների տեսակարար էլեկտրա­հաղորդականությունը՝ , որը 1սմ կող ունեցող ջրային խորանարդի էլեկտրահաղորդա­կանությունն է: Այն բնութագրում է խառնուրդների քանակությունը ջրում:

Լուծույթի էլեկտրահաղորդականությունը բնութագրվում է էլեկտրական հոսանքի թողարկման հնարավորությամբ և ներկայացնում է էլեկտրական դիմադրողականության հակադարձ մեծությունը,  չափվում է մկՍմ/սմ –ով կամ Օմ^-1•սմ^-1-ով:

Մաքուր ջրի դեպքում ՝  

Մաքուր ջրի տեսակարար էլեկտրահաղորդականությունը, կախված ջերմաստիճա­նից, ունի հետևյալ տեսքը (նկ. 6.1) [17]:

 

Ժամանակակից էներգաբլոկների ջերմատարներում բնական լուծված աղերի կոն­ցենտ­րացիան փոքր է, հետևապես՝ կոնդենսատի և սնող ջրի տեսակարար էլեկտրահա­ղոր­դականությունը  0,1-0,15 մկՍմ/սմ  միջակայքում է:

Ջրի և ջրային լուծույթի հաջորդ կարևոր բնութագիրը օքսիդավերականգնման պո­տեն­ցիալն է`eH կամ պարզապես միջավայրի օքսիդացման պոտենցիալը՝ մՎ: Այս ցու­ցանիշը բնութագրում է օքսիդավերականգնման հավասարակշռությունը ջրային ջեր­մա­տարում (ինչպես որ  -ը բնութագրում է ջրային միջավայրի թթվահիմնայնությունը): eH-ը կարևոր ցուցանիշ է, որի մեծությունն էապես ազդում է մետաղների մակե­րևույթ­ներին  օքսիդիչ շերտի գոյացման և լուծման պրոցեսի վրա:

eH  մեծությունը  կախված է օքսիդիչի, օրինակ , H₂O₂ –ի (նկ. 6.2) կամ H₂N₄-ի կոն­ցեն­տրացիայի մեծու­թյունից (նկ. 6.3) [17]:

 

Ջրաքիմիական ռեժիմի վերը քննարկված երեք ցուցանիշները չեն կարող ամբող­ջա­կան և վերջնական պատկերացում տալ մետաղների կոռոզիոն վիճակի վերաբերյալ: Ուս­տի անհրաժեշտ է էներգետիկական տեղակայանքների շահագործման ժամանակ ստանալ կոռոզիայի բնութագրման համար հատուկ ցուցանիշներ, ինչը, ի դեպ, շատ դժվար է: Մե­տա­ղական կոնստրուկցիաների և սարքավորումների կոռոզիոն վիճակը մեծապես կախ­ված է հենց մետաղի հատկություններից, դրանում եղած լարվածություններից և այն միջա­վայրից, որում մետաղը գործում է: Նկարագրված երեք ցուցանիշները, որոնց չափումը դժվար չէ, բավականին ամբողջական բնութագրում են ջրային միջավայրը և հնարա­վո­րություն են ստեղծում անուղղակի կերպով գնահատելու մետաղների կոռոզիոն վիճակը: ԱԷԿ-ում ջրաքիմիական ռեժիմը և սարքավորումների ու կոնստրուկցիաների կոռոզիոն բնութագրերը փոխկապակցված են, և դրանք չի կարելի տարանջատել: Շահագործման ընթացքում երկարատև փորձարկումների և չափումների շնորհիվ կարելի է որոշել այդ մեծությունների օպտիմալ արժեքները և փոխկապվածությունը, որը հնարավորություն կստեղծի ավտոմատացնել էներգաբլոկի ջրաքիմիական ռեժիմը:

>>

 

6.3.   ԵՐԿԿՈՆՏՈՒՐ ԱԷԿ-Ի ԱՌԱՋԻՆ ԿՈՆՏՈՒՐԻ ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԻ ԱՌԱՆՁՆԱՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Երկկոնտուր ԱԷԿ-ի առանձնահատկություններից է այն, որ նրա առաջին կոնտուրը, որում շրջապտույտ է կատարում ջերմատարը, միաֆազ է և գտնվում է ճնշման տակ: Այստեղ եռումը  մակերեսային է, որը չի վերածվում ջերմատարում խոր գոլորշու առաջաց­ման և խառնուրդների կոնցենտրացման: Ուստի առաջին կոնտուրի ջերմատարում լուծ­ված նյութերը գտնվում են հավասարապես նույն պայմաններում, և կոնցենտրացիան  գրեթե նույնն է:

Երկկոնտուր ԱԷԿ-ների ջրաքիմիական ռեժիմի հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ ռեակտորի հզորության կարգավորումն իրականացվում է՝ առաջին կոնտուր ներարկելով բորաթթու (H₃BO₃): Բնական է, որ ամբողջ աշխատաշրջանի ընթացքում նրա կոնցենտրացիան փոխվում է, և  պահանջվող նորմերը պահպանելու համար որոշ չափով այն չեզոքացվում է: Սովորաբար ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներով ԱԷԿ-ներում դա իրակա­նաց­վում է ամիակի (NH₃) և կալիումի հիդրօքսիդային (KOH) խառնուրդով, արտերկրում, օրի­նակ, ԱՄՆ-ում՝ LiOH-ով: Այսինքն` երկկոնտուր ԱԷԿ-ում ջրային ռեժիմը կարգա­վորվող է, որն իրականացվում է քիմիական ռեագենտների միջոցով:

Երկկոնտուր ԱԷԿ-ների ջրաքիմիական ռեժիմի երրորդ առանձնահատկությունն այն է, որ ռադիոլիզը առաջին կոնտուրում ճնշվում է: Կալիում-ամիակային ջրային ռեժիմի դեպքում ամիակի թերմոլիզի արդյունքում առաջանում է ջրածնի կոնցենտրացիայի ավել­ցուկ, որը ճնշում է ռադիոլիզը: Ամիակը, այսպիսով, կատարում է երկու գործառույթ. մի կողմից՝ չեզոքացնում է բորաթթուն, մյուս կողմից՝ կոնտուրում ստեղծում է ավելցուկային ջրածին: Այս վերջինի և թթվածնի կապվելու հետևանքով ճնշվում է ռադիոլիզը:

Երկկոնտուր ԱԷԿ-ների առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմի խնդիրն է սահ­մանափակել ռադիոակտիվ խառնուրդների կուտակումը ջերմակրում, առավելագույնս նվազեցնել առաջին կոնտուրի կոնստրուկցիոն նյութերի կոռոզիայի արագությունը և կո­ռոզիոն նյութերի ելքը դեպի ջերմատար, փոքրացնել փխրուն նստվածքագոյացումը ջերմանջատիչ տարր (ТВЭЛ) և ակտիվ գոտու այլ հանգույցների վրա:

Այսպիսով, ջրաքիմիական ճիշտ ռեժիմ իրականացնելու համար խիստ կարևոր է ունե­նալ շահագործվող սարքավորումների և կոնստրուկցիաների մետաղների կոռոզիոն բնու­թագրերը:

>>

 

 

6.4.   ՋՐԱՅԻՆ ՄԻՋԱՎԱՅՐՈՒՄ ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԿՈՌՈԶԻԱՅԻ ԹԵՐՄՈԴԻՆԱՄԻԿԱՅԻ ՀԻՄՈՒՆՔՆԵՐԸ

Էներգետիկական տեղակայանքները շահագործելիս մետաղ-ջերմատար սահ­մա­նա­­գծում ընթացող ֆիզիկաքիմիական (էլեկտրաքիմիական կամ քիմիական) պրոցեսների հետևանքով տեղի է ունենում մետաղի քայքայում: Մետաղների այս քայքայումը կոչվում է կոռոզիա:

Միջուկային էներգետիկական տեղակայանքներում մետաղների (օրինակ՝ ջերմանջատիչ տարրերի (ТВЭЛ) թաղանթի, ջերմափոխանակիչների, կանալների) քայքայումը կոռոզիայի պատճառով կա­րող է հանգեցնել ռեակտորի կանգին: Տեխնիկապես կարևոր մետաղներում թերմոդինա­մի­կական վիճակն անկայուն է: Այդ պատճառով  մետաղները բնության մեջ հանդես են գալիս աղերի կամ օքսիդների ձևով, բացառությամբ ազնիվ մետաղների՝ Pt, Au, որոշ չափով՝ Ag, Cu, Hg, որոնք  հանդիպում են  համասեռ մետաղական տեսքով:

Կոռոզիաները, ըստ ընթանալու կարգի, երկու տիպի են` քիմիական և էլեկտրա­քի­միա­կան:

Քիմիական կոռոզիան ընթանում  է մաքուր քիմիական հետերոգեն ռեակցիաների օրենքներով և ոչ էլեկտրական հոսանքի առաջացմամբ: Կոռոզիայի այս տեսակներից է  գազային միջավայրում և ոչ էլեկտրոլիտներում ընթացող կոռոզիան: Քիմիական կոռո­զիա­յի դեպքում մետաղի օքսիդացումը և միջավայրի օքսիդացման բաղադրիչի վերականգ­նումը տեղի են ունենում միաժամանակ:

Էլեկտրաքիմիական կոռոզիան ընթանում է էլեկտրոլիտիկ միջավայրում: Մետաղի իո­նացումը և միջավայրի օքսիդացնող բաղադրիչների վերականգնումն ընթանում են ոչ միաժամանակ: Էլեկտրաքիմիական կոռոզիան ենթարկվում է էլեկտրաքիմիական կինե­տի­կայի օրենքներին և ուղեկցվում է էլեկտրական հոսանքի առաջացմամբ:

Ըստ էլեկտրաքիմիական  կոռոզիայի ընթանալու պրոցեսի՝ տարբերակում են նրա հե­­տևյալ տեսակները`

1) կոռոզիա, երբ մետաղն ամբողջությամբ, մասամբ կամ ընդհատումներով ընկղմվում է էլեկտրոլիտում,

2) կոռոզիա՝ մեխանիկական լարվածության ազդեցությամբ,

3) ճեղքային և կոնտակտային կոռոզիա:

Կախված կոռոզիոն քայքայման տեսակից՝ տարբերակում են ընդհանուր և տեղային կոռոզիաներ: Առաջին դեպքում կոռոզիայի է ենթարկվում մետաղի ամբողջ մակերևույթը, երկրորդ դեպքում՝ միայն որոշ մասերը: Կա նաև խոցային կոռոզիա հասկացությունը: Դա փոքր մակերեսով, բայց խոր վնասվածքով կոռոզիան է, որը որոշ դեպքերում անվանում են նաև կետային կոռոզիա: Գոյություն ունի նաև միջբյուրեղային կոռոզիա, որի դեպքում քայքայումը տեղի է ունենում բյուրեղների սահմանագծում:

Էլեկտրաքիմիական կոռոզիայի դեպքում ընթանում են երկու փոխկապակցված, բայց որոշակի աստիճանով ինքնուրույն պրոցեսներ`

1) անոդային. մետաղի անցումը էլեկտրոլիտ՝ հիդրատացված իոններով,

2) կատոդային. անոդային պրոցեսի հետևանքով ավելցուկային էլեկտրոնների միա­ձուլումը  որևէ ապաբևեռիչի միջոցով, որը վերականգնվում է կատոդի վրա:

Եթե կատոդային և անոդայի պրոցեսները բաժանված են տարածությամբ, այսինքն՝ պրոցեսը տեղի է ունենում տարբեր էլեկտրոդների վրա կամ մետաղի համաձուլվածքի տարբեր տեղամասերում, ապա կոռոզիան ընթանում է հետերոգեն մեխանիզմով:

Եթե կատոդային և անոդային պրոցեսները տեղի են ունենում մետաղի նույն տեղա­մա­սում, ապա կոռոզիան ընթանում է հոմոգեն մեխանիզմով:

Գնահատելու համար ջերմատարի ազդեցությունը ԱԷԿ-ի սարքավորումների ռե­սուր­սի վրա, կարելի է հաշվի առնել միայն այն պրոցեսները, որոնք ընթանում են մետաղ-ջուր սահմանագծում, որտեղ առաջանում է երկակի էլեկտրական շերտ: Ջրի մոլեկուլը, որը շփման մեջ է մետաղի մակերևույթի հետ, էական ազդեցություն է թողնում նրա հատ­կու­թյունների վրա (նկ. 6.4):

 

Fe, Zn, Al, Pb և մյուս ոչ ազնիվ մետաղների համար բնութագրական է

կախվածությունը, որտեղ Wkp-ը մետաղի մակերեսից ատոմի հեռանալու հավանակա­նությունն է, Wr-ը՝ հիդրատացված ատոմ-իոնների հեռանալու հավանականությունը: Այս դեպքում ջրի մոլեկուլները, մետաղի մակերևույթից հանելով իոն-ատոմների մի մասը, առաջացնում են հիդրատացված շերտ՝  Այդ մասնիկները ջրում՝ մետաղի մակերևույթին մոտ, առաջացնում են դրական լիցքավորված շերտ: Մետաղի էլեկտրոն­նե­րը, որոնք գտնվում են հաղորդակցման գոտում, ջրի դրական լիցքավորված մոլեկուլների կուլոնյան ուժի ազդեցությամբ մետաղում առաջացնում են բացասական լիցքավորված շերտ (նկ. 6.4-ա): Վերը նշված մետաղների և ջրային միջավայրի այս ձևով փոխազ­դե­ցու­թյունը հանգեցնում է նրան, որ առաջանում է երկակի էլեկտրական շերտ` նման էլեկտ­րա­կան կոնդենսատորներին:

Ազնիվ մետաղներում, որտեղ Wkp>Wr, երկակի էլեկտրական շերտն առաջանում է  այլ մեխանիզմով: Այդ շերտը կատիոնների աբսորբման հետևանք է՝ , որն ա­ռա­ջանում է մետաղի հիդրատացված իոն-ատոմների էլեկտրաստատիկ ուժի ազդեցու­թյամբ: Երկու շերտերն էլ գտնվում են լուծույթում (նկ. 6.4-բ): Այս դեպքում մետաղի պո­տեն­ցիալն ընդունում է դրական լիցք:

Մետաղների կոռոզիան, այսինքն՝ այն պրոցեսը, երբ միջավայրի ազդեցությամբ մետաղն անցնում է իոնային վիճակի, ընթանում է երկու փոխկապակցված պրոցեսներով. անո­դային՝ մետաղի իոնացում, որն ուղեկցվում է մետաղում համարժեք քանակությամբ էլեկտրոնների կուտակմամբ, և կատոդային՝ այդ էլեկտրոնների ու կոռոզիոն միջավայրի մո­լեկուլների կամ իոնների  փոխազդեցությամբ:

Միջուկային էներգետիկայում հատկանշական է ջրածնի իոնների լիցքաթափումը՝ գազազրկված ջրային, ինչպես նաև թթվային միջավայրերում.

Այս պրոցեսը տեղի է ունենում կատոդի վրա՝ սկզբում առաջացնելով ատոմական, ապա՝ մոլեկուլային H₂ : Միաժամանակ անոդի վրա ընթանում է հետևյալ ռեակցիան՝

Այս դեպքում (5, 6) կոռոզիան ընթանում է ջրածնային ապաբևեռիչով:

Ջրածնային էլեկտրոդի հավասարակշռման պոտենցիալը հաշվվում է հետևյալ հավասարումով [18]`

որտեղ -ն ջրածնային էլեկտրոդի անվանական պոտենցիալն է, R-ը՝ գազային հաստա­տու­նը, T-ն՝ ջերմաստիճանը, F-ը՝ Ֆարադեյի թիվը, -ը՝ ջրածնի իոններիկոնցեն­տ­րացիան , -ը՝ ջրածնի ճնշումը: 

Հաշվի առնելով, որ երբ՝

հետևաբար՝

 

Այսինքն՝ ցանկացած  -ի դեպքում կարող ենք հաշվել ջրածնային էլեկտրոդի հա­վա­սարակշռման պոտենցիալը:

Այն միջավայրում, որտեղ առկա է թթվածին, օրինակ, եռացող ռեակտորների բազ­մակի շրջանառության կոնտուրում, կոռոզիան կարող է ընթանալ թթվածնային ապաբևեռիչով: Թթվածնի իոնացման կատոդային ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ հա­վասարումով [18]`

Թթվածնի իոնացման ռեակցիայի հավասարակշռման պոտենցիալը տարբեր pH-ի դեպքում կազմում է՝

Նույն ժամանակամիջոցում թթվածնային ապաբևեռացման հետևանքով անոդի վրա տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան`

Ինչպես երևում է (6.5) և (6.10)-ից, երկու դեպքում էլ անոդային պրոցեսը նույնն է, մնում է անփոփոխ և պայմանավորված է լուծույթի մեջ երկաթի անցմամբ:

>>

 

 

 

6.5.   ԱՆՈԴԱՅԻՆ ՊՐՈՑԵՍՆԵՐԻ ԿԻՆԵՏԻԿԱՆ        

Անոդային պրոցեսի հետևանքով մետաղն անցնում է իոնային վիճակի, և տեղի է ունենում նրա լուծումը էլեկտրոլիտում:

Եթե անոդային պրոցեսի արագությունը՝ աճում է պոտենցիալի մե­ծաց­­մանը զուգընթաց, ապա մետաղը լուծվում է անոդային բևեռացման կորի ակտիվ մասով՝  B-C (նկ. 6.5) [18]:

Մետաղի լուծվելու դեպքում մակերևութի ատոմները հեռանում են բյուրեղային ցանցից: Մետաղի մակերևույթից ատոմի դուրս գալու ակտիվացման էներգիան՝ Q, հա­մա­ձայն Էյրինգի օրենքին, հավասար է [18]՝

որտեղ E_kp^nob –ը, եռաչափ ցանցով ատոմի դեպքում, մակերևութային ատոմների բյուրե­ղա­յին ցանցի էներգիան է՝ հավասար  բյուրեղային ցանցի էներգիայի (E_kp) կեսին [18]:

Մետաղի մակերևույթից ատոմի դուրս գալու հավանականությունը հավասար է`

Անոդային բևեռացման կորի CDE հատվածը կոչվում է պասսիվ մաս, որտեղ տեղի է ունենում անոդային պրոցեսի խիստ նվազում և կոռոզիայի արագության անկում, երբ մետաղը թերմոդինամիկորեն անկայուն է:

Պասսիվացումը պայմանավորված է մետաղի մակերևույթի վրա պաշտպանիչ շերտի գո­յաց­մամբ: Մակերևութային ատոմների էներգիայի մի մասը ծախսվում է թթվածինը կապելու համար, որը գտնվում է պաշտպանիչ շերտում: Անոդային բևեռացման կորի D-E հատ­վա­ծը, որը պատկանում է պասսիվ մասին, բնութագրվում է անոդային պրոցեսի փոքր արա­գու­թյամբ (10^-8-10^-5A/cm²) և կախված չէ պոտենցիալի մեծությունից: D կետին հա­մա­պա­տաս­խանող պոտենցիալը կոչվում է լրիվ պասսիվացման պոտենցիալ կամ ֆլյադե պո­տենցիալ՝  Այդ պոտենցիալին հասնելիս տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան`

 

Ֆլյադե պոտենցիալի մեծությունը որոշվում է [18]`

 

որտեղ  ը տվյալ մետաղի օքսիդի թերմոդինամիկական պոտենցիալն է, գրամ-էկվիվալենտ, a-ն՝ հաստատուն մեծություն՝ կախված  մետաղի տեսակից, և ընդունում է հետևյալ արժեքները`

Al, Zr, Ti, V, Nb Mn, Be, Ta, Si, Bi դեպքում՝ a = 2,46,

Cr, Fe, Ni, Co, Zn, Mg, W դեպքում՝  a = 1,89,

Ag, Au, Cu, Hg, Pd, Ru դեպքում՝  a = 1,16:

Միջուկային էներգետիկական տեղակայանքների շահագործման ժամանակ չժան­գոտ­վող պողպատների, ալյումինի համաձուլվածքների, ցիրկոնիումի ստացիոնար պո­տեն­­ցիալ­ները համապատասխանում են պասսիվ վիճակին: Դրանով է պայմանավորված նրանց կոռոզիոն բարձր կայունությունը:

Երբ պոտենցիալը մեծանում է մինչև E-կետը, թերմոդինամիկապես հնարավոր է, որ ընթանա ռեակցիա, որը կնպաստի բարձր վալենտականություն ունեցող իոնների լուծ­մանը:

Անոդային բևեռացման կորի E-F հատվածը վերապասսիվացման մասն է,  E կետին համապատասխանող պոտենցիալը՝ վերապասսիվացման պոտենցիալը՝  

Այն միջավայրերը, որտեղ չկան ակտիվարարներ, օրինակ՝ քլորիդներ, մասնա­վո­րապես՝ քիմիապես աղազրկված ջրում, բացասական պոտենցիալի տիրույթում անոդային պրոցեսի արագությունը կախված չէ պոտենցիալի մեծությունից, մետաղի լուծելիությունը շատ փոքր է: Դրա արդյունքում կորի այդ մասը շատ նման է պասսիվին և կոչվում է մինչպասսիվացման վիճակ: Անոդային բևեռացման կորի B կետում մինչպասսիվացման վիճակը խախտվում է, և դրան համապատասխանող  պոտենցիալը բնութագրում է մինչ­­­­պասսիվացումից դուրս գալու պահը:

Այսպիսով, ջրաքիմիական ռեժիմի խնդիրն է ստեղծել այնպիսի միջավայր, որում հնարավոր լինի հասնել մետաղների պասսիվացմանը:

>>

 

 

 

6.6.    ՋԵՐՄԱՏԱՐԻ ՌԱԴԻՈԼԻԶԸ ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՏՈՐՆԵՐՈՒՄ

Ջուր-ջերմատարով միջուկային ռեակտորները շահագործելիս ճառագայթ­ման ազդեցությամբ ջրում առաջանում են տարբեր տեսակի մասնիկներ, օրինակ, լիցքավորված մոլեկուլ՝ , գրգռված մոլեկուլ՝  տար­բեր ռադի­կալ նյութեր՝ OH, H, HO₂, հիդրատացված էլեկտրոն՝  և այլն, որոնք փոխում են կոռոզիոն միջա­վայրը, ինչը էական ազդեցություն է ունենում շահագործվող մետաղների կոռոզիոն պրո­ցես­ների վրա: Ուստի խիստ կարևորվում է ջրի ռադիոլիզի ուսումնասիրումը միջուկային ռեակտորներում:

Ռադիոլիզից առաջացած արգասիքները բաժանվում են երկու խմբի.

ա) կարճակյաց. սրանց կյանքի տևողությունը չափվում է վայրկյանի տասնորդական մասերով՝  H, OH, HO₂,

բ) երկարակյաց. սրանք ճառագայթման դադարեցումից հետո պահպանվում են եր­կար ժամանակ՝ H₂O₂, H₂,

Ռադիոլիզն ընթանում է ավելի ցայտուն այն դեպքում, երբ նրա արգասիքները (նյու­թերը) հեռացվում են ճառագայթման տիրույթից:

Ռադիոլիզի ընթացքում տեղի է ունենում նաև վերամիավորման պրոցես [18,19].

 

Ջերմատարի  ռադիոլիզի պրոցեսը կարելի է նկարագրել հետևյալ ռեակցիաներով`

 Այս նյութերի առաջացումը կարելի է նկարագրել հետևյալ ձևով. Ճառագայթման մասնիկը, հարվածելով ջրի մոլեկուլին, նրանից պոկում է արագ  էլեկտրոններ՝ առաջացնելով դրական լիցքավորված ջրի իոններ, որոնք իրենց հերթին ռեակցիայի մեջ մտնելով ջրի  հետ՝ առաջացնում են նոր իոններ.

Արագ էլեկտրոնները կարող են իոնացնել ջրի մի քանի մոլեկուլ: Այս ճանապարհով առաջացած իոնների խումբը կոչվում է շպորներ: Այդ պրոցեսի ընթացքում արագ էլեկտրոնները կորցնում են իրենց էներգիան, թերմալացվում են և բևեռացման հետևանքով կլանվում ջրում:

Հիդրատացված էլեկտրոնների հետ մեկտեղ առաջանում են նաև ջրածնի ատոմներ` H:

Հիմնային միջավայրում հիդրատացված էլեկտրոններ առաջանում են նաև հետևյալ ռեակցիայի արդյունքում՝

Հիդրատացված էլեկտրոնները հզոր վերականգնող ռեագենտներ են: Հիդրատացված էլեկտրոններն  ունեն ծայրաստիճան ռեակցիոն կարողություն:

Իոնացման պրոցեսը և ռադիկալների առաջացումը տեղի են ունենում շատ արագ: Կախված մասնիկների էներգիայից՝ իոնացումը տեղի է ունենում
 իսկ իոնի վերածումը ռադիկալ OH-ի՝ Մոտավորապես նույն ժամանակա­հատվա­ծում տեղի են ունենում երկրորդային էլեկտրոնների էներգիայի կորուստը և վերջինիս կլանումը՝ առաջացնելով H  ռադիկալը (22):

Առաջացնելով H  և OH ռադիկալներ այնտեղ, որտեղ դրանց կոնցենտրացիան մեծ է, տեղի է ունենում վերամիավորում, և առաջանում   են ռադիոլիզի մոլեկու­լա­յին նյութեր [18,19]՝

Վերամիավորման հակառակ ռեակցիաների արդյունքում կառաջանան՝

Դիֆուզիայի շնորհիվ շատ արագ աճում է ռադիկալների կոնցենտրացիան այն ծավալում, որը ենթարկվում է ճառագայթման, և հնարավոր է դառնում ռադի­կալ-լուծված նյութի ռեակցիան:

Մաքուր ջրում ճառագայթման ազդեցության տակ տեղի են ունենում հետևյալ ռեակ­ցիաները`

Որպեսզի ռադիոլիզի մոլեկուլային արգասիքների կոնցենտրացիան մեծանա, անհրաժեշտ է, որ ճառագայթման ենթարկված լուծույթում լինեն լուծված նյութեր՝ ռադիկալների ակցեպտորներ: Շատ մեծ դեր կարող է կատարել, օրինակ, ջրում լուծված թթվածինը, որը  ակցեպտոր է  H  և  ռադիկալների համար`

(35) և (36)-ի  հետևանքով տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները`

H₂O₂ -ի  առաջացման վրա մեծ ազդեցություն է ունենում հիմնականում թթվա­ծինը: Շատ մաքուր ջրում, երբ բացակայում է թթվածինը, գործնականում բացա­կա­յում է նաև ջրածնային պերեկիսը: Այսպիսով, միջուկային ռեակտորներում ջեր­մա­տա­րի ռադիոլիզի արդյունքում առաջանում են ուժեղ օքսիդիչներ՝  H₂O₂, OH,  HO₂ և վերա­կանգնիչներ՝
 

Ե՛վ ռադիոլիզի մոլեկուլային միացությունները, և՛ ռադիկալները էական ազդեցու­թյուն են ունենում ռեակտորային կոնստրուկտիվ նյութերի կոռոզիայի և ընդհանրապես միջուկային ռեակտորներում ընթացող ֆիզիկա-քիմիական պրոցեսների վրա:

Անհրաժեշտ է նշել, որ եռացող տիպի ռեակտորներում ռադիոլիզն ընթանում է ավելի ինտենսիվ, քան ՋՋԷՌ-ում: Եռացող ռեակտորներում H₂ -ը, անցնելով գո­լոր­շու մեջ, է­ժեկ­տորների միջոցով հեռանում է կոնդենսատորից: Ջրածնի կու­տա­կում համակարգում տե­ղի չի ունենում: Եռացող տիպի ռեակտորներում շրջանա­ռու­թյուն կատարող ջուրը ա­պաաերացիայի չի ենթարկվում, և նրանում լուծված O₂ -ը ին­տենսիվացնում է ռադիո­լի­զը:

ՋՋԷՌ կայանում ազատ թթվածինը կապվում է H₂ -ով, որի պատճառով էլ ռադիոլիզը մասամբ ճնշվում է: Բացի դրանից, քանի որ ՋՋԷՌ կայանում ջրային ռեժիմը կարգա­վոր­վող է, ուստի ջերմատարին տրվող ռեագենտները նույնպես խոչընդոտում են ռադիոլիզի ինտենսիվացումը:

>>

 

 

6.7.   ՏԱՐԲԵՐ ԳՈՐԾՈՆՆԵՐԻ ԱԶԴԵՑՈՒԹՅՈՒՆԸ ԿՈՌՈԶԻՈՆ

ՊՐՈՑԵՍՆԵՐԻ ՎՐԱ

ԱէԿ-ի սարքավորումների և խողովակաշարերի մետաղների կոռոզիոն գործընթացը պայմանավորված է ինչպես արտաքին, այնպես էլ ներքին գործոններով:

 Արտաքին գործոններից են  կոռոզիոն միջավայրը և նրա կազմը, pH-ը, ջերմաստի­ճանը, ճնշումը, այլ նյութերի կատիոնիտների առկայությունը ջերմատարում և այլն:

Ներքին գործոններից են  մետաղի կառուցվածքը և կազմը, մակերևույթի վիճակը, մեխանիկական լարվածությունների ազդեցությունը:

 pH-ի հիմնական ազդեցության 4-ից մինչև 10 փոփոխությունը գործնականում չի ազդում ո՛չ անոդային և ո՛չ էլ կատոդային պրոցեսների վրա: Այդ պատճառով  4-ից 10 pH-ի դեպքում երկաթի և նրա համաձուլվածքների կոռոզիան  հաստատուն է: Երբ pH-ը 4-ից փոքր է, ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան մեծանում է, ջրածնային ապաբևեռիչի արագությունը մեծանում է, իսկ կոռոզիայի արագությունը՝ ինտենսիվանում: Երբ pH>11,3, տեղի է ունենում մակերևույթի պասսիվացման շերտի գոյացում և կոռոզիան նվազում է, իսկ երբ pH<14, մանավանդ բարձր ջերմաստիճանններում տեղի է ունենում հիդրոօք­սի­դային շերտի քայքայում, որի պատճառով  կոռոզիան աճում է:

Ազնիվ մետաղների կոռոզիան կախված չէ pH -ից:

Օքսիդիչները, ըստ մետաղների վրա ունեցած ազդեցության,  երկու տեսակ են.

1)            օքսիդիչներ, որոնք արագացնում են կատոդային պրոցեսը և գործնականում  չեն ազդում անոդային պրոցեսի կինետիկայի վրա,

2)            օքսիդիչներ, որոնք մեծացնում են կատոդային պրոցեսը և արգելակում  մետաղ­նե­րի անոդային լուծման պրոցեսը:

 Առաջին խմբին են պատկանում, օրինակ, եռավալենտ երկաթի՝ Fe³⁺, Cu⁺² իոնները և այլն:

Երկրորդ խմբին են պատկանում նիտրատները, քրոմիտները: Սրանք փոխազդում են մետաղի մակերևույթի հետ, արգելակում են անոդային պրոցեսը և պասսիվացնում  մետա­ղը: Այդ պատճառով  սրանք շատ հաճախ անվանվում են դանդաղարարներ կամ ինհի­բի­տորներ:

Թթվածնի ազդեցությունը: Երբ թթվածնի կոնցենտրացիան 0,2 մգ/կգ է, ապա քի­միա­պես աղազրկված ջրում 293-353K ջերմաստիճանում պեռլիտային դասի պողպատները գտնվում են մինչպասսիվացման վիճակում, և դրանց կոռոզիան փոքր է: -ի մեծացմանը զուգահեռ մեծանում է կատոդային պրոցեսը, մետաղի ստացիոնար պոտենցիալը համ­ընկ­նում է ակտիվ լուծման տիրույթին, և կոռոզիան արագանում է: -ի կոնցենտրացիայի հե­տագա մեծացումը հանգեցնում է մետաղի ստացիոնար պոտենցիալի աճին: Աճում է նաև մակերևութային ատոմների էներգիան, և համապատասխանաբար՝ նվազում  դիֆուզիայի ակտիվացման էներգիան: Եվ երբ   կոռոզիան, օրինակ՝ 20-ի դեպքում, սկսում է նվազել՝ դրա մակերևույթին առաջացած պաշտպանիչ օքսի­դա­յին շերտի շնորհիվ:

Ջերմաստիճանային ազդեցությունը: Մետաղների կառուցվածքում անոդային պրո­ցեսը ակտիվ և պասսիվ վիճակից մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգահեռ: Ջրածնային ապաբևեռացման դեպքում կատոդային պրոցեսը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց: Թթվածնային ապաբևեռացման արդյունավետությունը ոչ միշտ է ինտենսիվանում ջերմաստիճանի բարձրացումից:

Ջրի շարժման արագությունը: Ջրի շարժման արագությունը հանգեցնում է դիֆու­զիոն շերտի հաստության նվազմանը, որի պատճառով  մի շարք մետաղներում կոռոզիան կարող է արագանալ: Չժանգոտվող պողպատների դեպքում ջրի արագությունը գործնա­կա­նում չի ազդում  կոռոզիայի վրա, քանի որ դրանց ստացիոնար պոտենցիալը գտնվում է պաս­սիվ տիրույթում:

Միջուկային էներգետիկական տեղակայանքներում անհնար է խույս տալ տարբեր մե­տաղների շփումից, որոնք տարբերվում են էլեկտրաքիմիական բնութագրերով և առա­ջին հերթին՝ ստացիոնար պոտենցիալով: Այն մետաղը, որի պոտենցիալն ավելի բացա­սա­կան է, հանդես է գալիս անոդի հետ որպես գալվանական զույգ և քայքայվում է շփումային կո­ռոզիայի հետևանքով:

>>

 

 

6.8.   ՃԱՌԱԳԱՅԹՄԱՆ ԱԶԴԵՑՈՒԹՅՈՒՆԸ ՌԵԱԿՏՈՐԱՅԻՆ ՆՅՈՒԹԵՐԻ ԿՈՌՈԶԻԱՅԻ ՎՐԱ

Ճառագայթման ազդեցությունից մետաղներում առաջացող կոռոզիան կախված է երեք գործոններից՝

որտեղ Э_Ռ-ն ճառագայթման ռադիացիոն էֆեկտն է՝ պայմանավորված  ռադիոլիզի հե­տևան­քով կոռոզիոն միջավայրի քիմիական կազմի փոփոխությամբ, Э_Դ-ն՝ դիստրուկցիոն էֆեկտը, որը հանգեցնում է մետաղի պաշտպանիչ օքսիդիչ շերտի կառուցվածքի փոփո­խությանը (դիստրուկցիա, միկրոարատներ)՝ ճառագայթման մասնիկների ռմբակոծման հետևանքով, Э_Ֆ –ն՝ ֆոտոռադիացիոն կամ ռադիացիոն էլեկտրաքիմիական էֆեկտը, որի արդյունքում փոփոխվում են օքսիդիչ շերտի կիսահաղորդչային հատկությունները՝  ճա­ռա­գայթման էներգիայի կլանման հետևանքով:

Ռադիոլիզային էֆեկտը: Աղազրկված ջրում իոնացնող ճառագայթների ազդեցու­թյամբ  առաջանում են ռադիոլիզի մոլեկուլային կայուն միացություններ՝ և ռադիկալ միացություններ՝  

Ռադիոլիզի արդյունքում, ջրում առաջացած օքսիդիչների հետևանքով, պեռլիտային դասի պողպատների  կոռոզիան   աճում է  3,2 անգամ: Սենյակային ջերմաստիճանում 10¹² 1/սմ ²∙վ  խտությամբ նեյտրոնային հոսքի ազդեցությունից ռադիոլիզային էֆեկտի  արդ­յունքում Ст20 պողպատի կոռոզիան աճում է 3-ից 5 անգամ: Ռադիոլիզի հետևանքով աճում է նաև ցիրկոնիումի և չժանգոտվող պողպատների կոռոզիայի արագությունը, բայց ոչ այնքան ինտենսիվ, ինչպես  Ст20-ի և պեռլիտային դասի պողպատների դեպքում:

 Դիստրուկցիոն էֆեկտը: Ճառագայթման ժամանակ մետաղների մակերեսին առա­ջա­ցած պաշտպանիչ օքսիդիչ շերտում առաջանում են ռադիացիոն արատներ: 300⁰C-ում ռեակտորային նյութերի կոռոզիան պայմանավորված է մետաղի և թթվածնի իոնների դիֆուզիայով, դրանց ներթափանցմամբ պաշտպանիչ օքսիդիչ շերտ: Ճառագայթման ազ­դե­ցությունից առաջացած արատները նպաստում են թթվածնի իոնների ներթափանցմանը  պաշտպանիչ օքսիդիչ շերտ, որն էլ հանգեցնում է կոռոզիայի արագության մեծացմանը: Այս է պատճառը, որ  պեռլիտային և չժանգոտվող պողպատների, ցիրկոնիումի, այսինքն՝ այնպիսի մետաղների համաձուլվածքներում, որոնց մակերեսին առաջանում են օքսիդիչ շերտեր, 300⁰C ջերմաստիճանում ճառագայթման ժամանակ դիստրուկցիոն էֆեկտի հետևանքով կոռոզիան մեծանում է  1,2-ից 4,4 անգամ:

Ֆոտոռադիացիոն էֆեկտը: Կոռոզիայի արդյունքում մետաղի մակերևույթին առա­ջա­ցած օքսիդները կիսահաղորդիչ են: Ճառագայթման էներգիայի կլանման հետևանքով այդ օքսիդիչ շերտում փոփոխվում է հոսանքակիրների քանակությունը, ինչը էական ազդե­ցու­թյուն է ունենում կոռոզիայի արագության վրա: 

Ֆոտոռադիացիոն էֆեկտի  պատճառները հետևյալն են.

1)            Ատոմների իոնացումը հանգեցնում է կիսահաղորդչի հաղորդականության մե­ծաց­մանը, ինչպես նաև կիսահաղորդիչ/էլեկտրոլիտ սահմանագծում՝ էլեկտրաքիմ­իա­կան լար­վածությունների փոքրացմանը:

2)            Ճառագայթված կիսահաղորդչում առաջանում են այնպիսի տարրերի ատոմներ կամ իոններ, որոնք բացակայում են ելային նյութի մեջ: Այդ նոր ատոմները կամ իոնները կարող են լինել ակցեպտորներ կամ դոնորներ տվյալ հաղորդչի հիմնական լիցքերը կրող­ների համար, ինչը հանգեցնում է տվյալ կիսահաղորդչի էլեկտրահա­ղորդա­կանու­թյան մեծաց­մանը կամ փոքրացմանը:

Ֆոտոադիացիոն էֆեկտի արդյունքում, օրինակ, պեռլիտային դասի մետաղների կո­ռո­զիան աճում է  10 %-ով: Որոշ պայմանների առկայությամբ այն կարող է ավելի մեծ լի­նել:

>>

 

 

 

6.9.   ՋՋԷՌ  ՏԻՊԻ ՌԵԱԿՏՈՐՆԵՐՈՎ ԱԷԿ-Ի ԱՌԱՋԻՆ ԿՈՆՏՈՒՐԻ ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԸ

ՋՋԷՌ ռեակտորներով ԱԷԿ-ների առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմի յու­րահատկությունն այն է, որ ռեակտորի ռեակտիվությունը կարգավորվում է շրջապտույտ կատարող ջերմատարում մինչև 13գ/լ կոնցենտրացիայով բորաթթվի լուծույթի (H₃BO₃) ավե­լացմամբ [20]:

Բորաթթուն ունի մի շարք առավելություններ.  լուծելի է ջրում, և նրա լուծելիությունը բարձրանում է ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգահեռ, գործնականում չի փոխազդում առաջին կոնտուրի մետաղի հետ, չի առաջացնում նստվածքներ ռեակտորի ներքին մա­կերևույթին: Սակայն  բորաթթվի  թերությունն այն է, որ ցածրացնում է pH-ը: Հիշենք, որ pH=7-ը համապատասխանում է չեզոք միջավայրին, pH <7՝ թթու միջավայրին և pH >7՝ հիմնային միջավայրին (t=25˚C): pH -ի ցածրացումը հանգեցնում է կոռոզիայի ինտենսի­վացմանը: Ջերմատարի pH-ի բարձրացման համար ջերմատար են ներածում հիմքեր: Հիմքերի ընտրությունը կատարում են՝ ելնելով ցիրկոնիումի համաձուլվածքի հետ դրանց փոխազդեցության ագրեսիվությունից [17,21].

Ինչպես երևում է այս շարքից, ամիակային ջրաքիմիական ռեժիմն ամենա­նպաս­տա­վորն է ցիրկոնիումի համաձուլվածքների դեպքում: Սակայն ամիակը բարձր ջերմաս­տի­ճաններում (300°C) շատ քիչ է ենթարկվում դիսոցման, որի պատճառով  նրա հիմնային հատկությունը խիստ ընկնում է: Բացի դրանից, որպեսզի պահպանենք պահանջվող pH-ը, անհրաժեշտ կլինի ջերմատարում ամիակի կոնցենտրացիան հասցնել 100Մգ/լ-ի, որը ռադիոլիզի հետևանքով կհանգեցնի -ի կոնցենտրացիայի մեծացմանը, իսկ վերջինս՝ պողպատների ջրածնային փխրեցմանը: NaOH-ի օգտագործումը ցանկալի չէ, քանի որ  ռադիոնուկլիդի հաշվին կբարձրանա ջրի ակտիվությունը:

-ի կիսատրոհման պարբերությունը 15 ժ է, և արձակում է  քվանտներ՝ 2,75 Մէվ  էներգիայով:

 LiOH օգտագործելիս առաջանում է ռադիոակտիվ H³  իզոտոպը (կամ տրետիում՝  )  հետևյալ ռեակցիայի արդյունքում [17,21]`

 

 իզոտոպը մտնում է ջերմատարի կազմի մեջ, և հնարավոր չէ այն հեռացնել առա­ջին կոնտուրից: Բայց և այնպես արտասահմանյան PWR էներգաբլոկներում օգտագործում են LiOH-ը: Այս դեպքում Li⁶ իզոտոպը պետք է հեռացվի ջերմատարից, այսինքն՝ անհրա­ժեշ­տություն է առաջ գալիս մաքրելու ջերմատարը Li⁶-իզոտոպից, որից ստացվում է : Չնայած այս սարքավորումները շատ թանկ են, սակայն արտերկրում ընտրել են այդ ճանապարհը: LiOH-ի առավելությունն այն է, որ  քիմիապես ակտիվ է KOH-ի համեմատ, և ջերմատարում անհրաժեշտ pH ունենալու համար կպահանջվի մի քանի անգամ ավելի քիչ քանակություն, քան KOH-ի դեպքում: Պետք է հաշվի առնել մի հանգամանք ևս. առաջին կոնտուրում B¹⁰-ի՝  նեյտրոններով  ճառագայթելուց  առաջանում է`

Այս դեպքում ուշադրություն պետք է դարձնել, որ առաջանում է Li⁷, այլ ոչ թե վնասակար Li⁶:

Մի աշխատաշրջանի ընթացքում BBЭР-440-ի առաջին կոնտուրում հավաքվում է մինչև 800գ  Li⁷, որը վերածվում է LiOH-ի և KOH-ի հետ մեկտեղ չեզոքացնում է բորաթթուն:

ՋՋԷՌ էներգաբլոկում, այդ թվում՝ նաև ՀԱԷԿ-ում առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը կարգավորելիս օգտագործում են KOH: KOH-ի դեպքում առաջանում են K⁴² ռադիոնուկլիդները՝

 

K⁴² ռադիոնուկլիդի ակտիվությունը մեծ չէ, և բացի դրանից, K⁴¹ իզոտոպը բնական կալիումի մեջ պարունակվում է ընդամենը 6,4%:

KOH-ով -ի կարգավորում իրականացնելիս պետք է հաշվի առնել, որ հնարավոր է -ի համաձուլվածքի կոռոզիայի աճ, իսկ   -ի ավելի բարձր արժեքի դեպքում՝  պող­պատ­ների կոռոզիոն ճաքճքում:  -ի արժեքը ոչ բարձր, բայց անհրաժեշտ մակարդակով կայուն վիճակում պահելու համար ռեակտորի ջրի մեջ ավելացնում են ոչ միայն KOH, այլև , այսինքն՝ իրականացնում են, այսպես կոչված, «կալիում-ամիակային» ջրային ռեժիմ: Ո՞րն է  այսպիսի ջրաքիմիական ռեժիմի էությունը: Այսպես, երբ ռեակտորն աշխատում է լրիվ հզորությամբ և բարձր ջերմաստիճանում, ապա բորաթթվի դիսոցումն աննշան է, փոքր է նաև ամիակի հիդրօքսիդի դիսոցումը   և նրա ազդեցությունը թույլ է արտահայտվում: Այս պայմաններում բորաթթվի գլխավոր չեզոքացնող ռեագենտը  KOH-ն է: Երբ ռեակտորի ջրի ջերմաստիճանը ցածրացնում են, օրինակ,  կանգնեցման դեպքում, -ի հատկության ուժեղ դրսևորման շնորհիվ հնարավոր է պահպանել անհրաժեշտ  -ը՝ առանց ավելացնելու KOH-ի քանակը:

Ինչպես գիտենք, ջերմատարի՝  ակտիվ գոտով անցնելիս նեյտրոնային հոսքի ազդեցությունից,  ռադիոլիզի շնորհիվ,  առաջանում է`

Սա O₂-ի մի աղբյուրն է: Մյուս աղբյուրը  սնող ջրի հետ O₂-ի մուտքն է ջերմատար: Ըստ պահանջվող նորմերի՝ O₂-ի քանակությունը առաջին կոնտուր չպետք է գերազանցի 0,01 Մգ/կգ կամ 10 Մկգ/կգ:

Գոյություն ունեն ազատ O₂-ը կապելու տարբեր եղանակներ: Արտերկրում առաջին կոնտուր են տալիս H₂-ը, որը, համաձայն (6.43) ռեակցիայի, O₂/H₂ խառնուրդը բերում է անհրաժեշտ հավասարակշռված վիճակի: ՋՋԷՌ-440 ռեակտորներում օգտագործում են ամիակ () կամ հիդրազին (): Վերջիններիս ռադիացիոն քայքայման արդյունքում առաջանում է H₂, որն էլ կապում է O₂-ը.

Ջերմատարում N₂H₄ ներածելը նպատակահարմար է հատկապես վերանորոգման աշխատանքների  ժամանակ, երբ O₂-ը մեծ քանակությամբ խառնվում է ջրին:

NH₃-ը օգտագործելիս պետք է նորմավորումը կատարել այնպես, որ առաջացած H₂-ը լրիվ ծախսվի O₂-ը կապելու համար, հակառակ դեպքում, ջրածնավորման պատճառով, կառաջանա ցիրկոնիումի համաձուլվածքի փխրեցման վտանգ:

Առաջին կոնտուրի ջրի աղտոտման հիմնական պատճառը  կոռոզիոն նյութերն են, առաջին հերթին՝ Fe₃O₄-ը և քլորիդները: Վերջիններս առաջին կոնտուր են ընկնում սնող ջրի և կոռեկցիոն նյութերի հետ՝  , KOH, NH₃, N₂H₄:

Այսպիսով, ՋՋԷՌ էներգաբլոկի առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական բնականոն ռեժիմն ապահոված կլինի, եթե բավարարվեն հետևյալ պայմանները.

1.    pH -ը պահվի անհրաժեշտ մակարդակով` բոլոր հնարավոր ռեժիմներում,

2.  սահմանափակվի  քլորիդների և ֆտորիդների քանակությունը,

3.  ջերմատարից արդյունավետ կերպով հեռացվեն կոռոզիոն և այլ խառնուրդները:

Ջրի մաքրումն իրականացվում է իոնիտային ֆիլտրերի միջոցով՝ առանց ճնշման իջեցման կամ այն իջեցնելով մինչև 2ՄՊա, ինչը գործնականում բացառում է լուծված H₂-ի անջատումը ջրից: Աղ. 6.1- ում բերված են այն նորմերը, որոնք անհրաժեշտ են պահել  ՋՋԷՌ ռեակտորներով ԱԷԿ-ների առաջին կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը կարգա­վո­րելիս: 

 >>

 

            

 

6.10.                ՋՋԷՌ ՏԻՊԻ ՌԵԱԿՏՈՐՆԵՐՈՎ ԱԷԿ-Ի ԵՐԿՐՈՐԴ ԿՈՆՏՈՒՐԻ ՋՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄԸ

ՋՋԷՌ ռեակտորներով ԱԷԿ-ի երկրորդ կոնտուրի նյութերն են` ածխածնային պող­պատները, լատունը (ցածր ճնշման տաքացուցիչների և կոնդենսատորի խողովա­կաշա­րե­րը) և չժանգոտվող աուստենիտյան պողպատները (շոգեգեներատորի խողովակաշարերը, որոնք հավասարաչափ պատկանում են, և՛ առաջին, և՛ երկրորդ կոնտուրին): Սնող ջրի աղտոտման հիմնական աղբյուրներն են` տարբեր կոշտությամբ աղերը, սիլիկա­թթուն՝ H₂SiO₃ (կայծքարաթթու), քլորիդները, ինչպես նաև O₂-ը, որը ներծծվում է վակուու­մա­յին համակարգով, և կոռոզիոն նյութերը: Քլորիդները և սիլիկաթթուն նորմավորվում են, և միջոցառումներ են ձեռնարկվում՝ դրանց պարունակությունը ցածրացնելու ոչ միայն սնող, այլև շոգեգեներատորների արտափչվող ջրում: Շոգեգեներատորների արտափչվող ջրի ծախսը կախված է ջրի մեջ պարունակվող աղերի քանակությունից և սովորաբար տատան­վում է ընդհանուր ջրի ծախսի 4-6%-ի սահմաններում:

ՋՋԷՌ ռեակտորներով ԱԷԿ-ի երկրորդ կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը ինչպես Հայկական ԱԷԿ-ում, այնպես էլ արտասահմանում, հիմնականում հիդրազին-ամիակային ջրային ռեժիմն է: Քանի որ այս կայաններում բացակայում է կոնդենսատամաքրման հա­մա­կարգը, ապա հնարավոր չէ ունենալ կամ կիրառելի դարձնել չեզոք ջրային ռեժիմը:

Շոգեգեներատորների արտափչվող ջուրը մաքրման է ենթարկվում իոնիտային ֆիլտրերով: Ջուրը վերցվում է շոգեգեներատորների ներքին մասից այն նկատառումով, որ այդտեղ ավելի շատ են կուտակված կոռոզիոն նյութերը:

Հիդրազին-ամիակային ջրային ռեժիմն ամբողջությամբ չի ձերբազատում շոգեգենե­րա­տորների մակերևույթները կոռոզիոն նյութերի նստվածքներից: Այս երևույթից խույս տալու համար վերջին տարիներին կիրառում է գտել շոգեգեներատորների կոմպլեքսո­նա­յին ջրային ռեժիմը: Այն թույլ է տալիս երկաթի, պղնձի, ցինկի, կալցիումի կատիոնները վե­րա­ծել լավ լուծելի կոմպլեքսոնների, և հնարավորություն է առաջանում արտափչվող ջրի հետ միասին դրանք հեռացնել շոգեգեներատորներից՝ մինչև վերջիններիս խողովա­կա­շա­րերի մակերևույթներին նստվածքի առաջանալը:

ԱէԿ-ում սնող ջրի մշակման համար  որպես կոմպլեքսոններ օգտագործում են ЭДТК կամ դրա աղերը, մասնավորապես՝ տրիլոն Б: Կոմպլեքսոնային ջրային ռեժիմն անցկաց­վում է ինչպես անընդհատ՝ ինչ-որ չափաքանակով ռեագենտ մտցնելով  սնող ջրի մեջ, ինչը կանխում է նստվածքների գոյացումը, անպես էլ ժամանակ առ ժամանակ՝ հեռացնելու համար ավելի վաղ առաջացած նստվածքները: Կոմպլեքսոնի կոնցենտարցիան սնող ջրում անընդհատ ռեագենտի չափավորման դեպքում որոշվում է հետևյալ արտահայտությամբ`

որտեղ Cж-ն սնող ջրի կոշտությունն է, С_Fe, C_Cu, C_Zn –ը՝  համապատասխանաբար երկաթի, պղնձի և ցինկի կոնցենտրացիաները  սնող ջրում, Մկգ/լ:

ՋՋԷՌ ռեակտորներով ԱԷԿ-ների շոգեգեներատորների սնող ջուրը կոմպլեքսոնով մշակելու դեպքում անհրաժեշտ է ավտոմատացնել դոզավորումն այնպես, որ կոմպլեքսոնի դոզավորվող լուծույթի կոնցենտրացիան չգերազանցի 15գ/լ, իսկ կոմպլեքսոնը ներածել միայն սնող ջրի խողովակով, այն էլ շոգեգեներատորի մուտքից 10-15մ հեռավորության վրա:

Դոզավորող պոմպի արտադրողականությունը որոշվում է հետևյալ արտահայ­տու­թյամբ.

որտեղ D_ПВ–ն սնող ջրի ծախսն է, С_TPB –ն՝ տրիլոն Б-ի կոնցենտրացիան  սնող ջրում, որը որոշվում է (6.46) հավասարումով, 15-ը՝ դոզավորող լուծույթի կոնցենտրացիայի սահմա­նային արժեքը, գ/լ, 0,6-ը՝ գործակից, որը հաշվի է առնում կոմպլեքսոնի հատկության փոփոխությունը ջերմաստիճանային քայքայումից:

Աղ. 6.2-ում բերված են ՋՋԷՌ ռեակտորներով ԱԷԿ-ների շոգեգեներատորների սնող և արտափչող ջրի որակական նորմերը:

Մինչև վերջին ժամանակներս ՋՋԷՌ-440 և ՋՋԷՌ-1000 ռեակտորներով էներգա­բլոկ­ներում երկրորդ կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը հիդրազին-ամիակային էր, որի դեպ­քում նախատեսվում էր սնող ջրին ավելացնել հիդրազին կամ ամիակ: Վերջին տարիներին մշակվել և ՋՋԷՌ ռեակտորներով մի շարք ատոմակայաններում ներդրվել են, այսպես կոչված, մորֆոլինային և էտալիմինային ջրաքիմիական ռեժիմները:

Փորձարկումները ցույց են տվել, որ մորֆոլին և էտալիմին կիրառելու դեպքում եր­կա­թի կոնցենտրացիան սնող ջրում ցածր է, քան հիդրազին-ամիակային ջրաքիմիական ռեժիմի դեպքում (նկ. 6.6): Մորֆոլին կամ էտալիմին օգտագործելու դեպքում շոգեգենե­րա­տորում խիստ նվազում է նաև երկաթի կոռոզիոն նյութերի կուտակման արագությունը [21]:

            Երկրորդ կոնտուրի ջրաքիմիական ռեժիմը լինում է նորմավորվող և ախտորոշվող:

Նորմավորվող են այն ցուցանիշները, որոնց պահպանման շնորհիվ ապահովվում է շոգեգեներատորների և երկրորդ կոնտուրի սարքավորումների հուսալի և անվտանգ շա­հա­գործումը՝ առանց իջեցնելու տնտեսական ցուցնիշները [20,21]:

Ախտորոշվող են այն ցուցանիշները, որոնց միջոցով լրացուցիչ տեղեկություն է տրվում շահագործող անձնակազմին` ճիշտ կազմակերպելու ջրաքիմիական ռեժիմը, նաև այն շեղումների վերաբերյալ, որոնք կհանգեցնեն ջրաքիմիական ռեժիմն ապահովող տեխնոլոգիական համակարգերի խախտմանը:

 

ՕԳՏԱԳՈՐԾՎԱԾ ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

 

1.             Дорощук В.Е. Ядерные реакторы на электростанциях. М.: “Атомиздат’’, 1977.

2.             Зверков В.В., Игнатенко Е.И., Ядерная паропроизводящая установка с ВВЭР-440. М.: Энергоатомиздат, 1987.

3.             Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических реакторов / Ф.Я. Овчинни­ков, Л.И. Голубев, В. Д. Добрынин и др. М.: Атомиздат, 1979.

4.             Սահակյան Ա.Պ., Պետրոսյան ВВЭР-440 ռեակտորների շահագործման և կառա­վար­ման հիմունքներ: Ուսումնական ձեռնարկ, Երևան 2006.

5.             Крупенников В. П. Эксплуатационные вопросы физики реакторов ВВЭР-440. Энергоато­миздат М.: 1986.

6.             Владимиров В.И. Практические задачи по эксплуатации ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1976.

7.             Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат М.: 1984.

8.             Дементьев Б.А. Кинетика и регулирование ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1973.

9.             Иванов В. А. Регулирование энергоблоков. Л.: Машиностроение, 1982.

10.         Գևորգյան Ա.Ա., Հովհաննիսյան Լ.Ս., Խուդավերդյան Ա.Գ. ՀԱԷԿ-ի ռեակտորային տե­ղա­կայանքի ֆիզիկան շահագործման հիմունքներ: Մեծամոր, 2002:

11.         Плютинский В.И., Погорелов В.И. Автоматическое управление и защита теплоэнер­ге­ти­ческих установок АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1983.

12.         Баклушин Р. П. Эпсплуатационные режимы АЭС. Учебное пособие для ВУЗОВ. М.: Издательстводом МЭИ, 2012.

13.         Գևորգյան Ա.Ա., Մարուխյան Ո.Զ. Ատոմային էլեկտրական կայաններ: Դասագիրք, Երևան «Լուսաբաց հրատարակչություն», 2012:

14.         Анализ проектных аварий по сценариям уменьшения расхода в первом контуре. Отчет “Арматом’’ Ереван, 2006.

15.         Острейковский В.А. Эксплуатация атомных станций. М.: Энергоатомиздат. 1999.

16.         Самойлов О.Б. и др. Безопасность ядерных электрических установок: Учебное пособие для вузов. М: Энергоатомиздат. 1989.

17.         Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций.-М.: Высш. шк., 1987.-319с.

18.         Герасимов В.В., Монахов А.С. Материалы ядерной техники. Учебник для вузов.-М.: Энергоиздат, 1982.- 288с.

19.         Бяков В.М., Ниупоров Ф.Г. Радиолиз воды в ядерных реакторах.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-176с.

20.         Воронов В.Н., Ларин Б.М., Сенина В.А. Химико-технологические режимы АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами.-М.: Издательский дом МЭИ,     2006.-390с.

21.         Петрова Т.И., Воронов В.Н., Ларина Б.М. Технология организации водно-химического режима атомных электростанции.-М.: Издательский дом МЭИ, 2012.-272с.

 

 

Հավելված 1

 

 

 

 

 

 

 

ՎՊ- I, II, III, IV գործարկման ազդանշանների ցանկը

ՎՊ-I-ը գործարկվում է, երբ.

1.             Օպերատորը սեղմում է 6 կոճակներից որևէ մեկը (ԲՂՎ-ի վրա դրանք 2-ն են):

2.             Ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը ¿ներգադիապազոնում բարձրանում է նեյտրոնային հոսքի սարքի դրվածքից (100% հզորության դեպքում սարքի վրա դրվում է 112%):

3.             Ռեակտորի պարբերությունը էներգադիապազոնում իջնում է մինչև 10 վ:

4.             Ռեակտորի պարբերությունը միջանկյալ դիապազոնում իջնում է մինչև 20 վ:

5.             ՃՓ-ում մակարդակը անվանականից բարձրանում է 1000 մմ-ով:

6.             ՃՓ-ում մակարդակն անվանականից իջնում է 2560 մմ-ով:

7.             Ճնշումը I կոնտուրում բարձրանում է մինչև 140 կգ/սմ ²:

8.             Ճնշումը I կոնտուրում իջնում է մինչև 95 կգ/սմ ²:

9.             Ակտիվ գոտում ճնշման անկումը հասնում է մինչև 3,75 կգ/սմ ²:

10.         Չորս և ավելի ԳՇՊ-երի ճնշման անկումն իջնում է մինչև 1,5 կգ/սմ ², կամ էլկտ­րական հզորությունն իջնում է անվանական արժեքի մինչև 0,55 մասը (չորս և ավելի ԳՇՊ-երի անջատում):

11.         Աշխատող երկու ՇԳ-ներից մեկում մակարդակն անվանականից իջնում է 400 մմ-ով:

12.         Աշխատող վերջին տուրբինի երկու փակող սողնակները փակվում են: Գոր­ծարկ­վում են 2 վ ուշացումով (աշխատող երկու տուրբինների անջատում):

13.         Սեյսմիկության չափի 50 սմ/վ ² մեծացման դեպքում (6 բալից ավելի երկրաշարժ):

14.         ԿՊՀ-ի վահանակի 220 Վ հաստատուն լարման սնուցումը կորչում է:

15.         Էներգաբլոկը լրիվ հոսանքազրկվում է: Ձևավորվում է «էներգաբլոկի լրիվ հոսանքազրկում» ռեժիմը:

16.         ՇԳԿ-ի ցանկացած կիսակոլեկտորում ճնշումն իջնում է մինչև 35 կգ/սմ ²:

 

ՎՊ-II-ը գործարկվում է, երբ.

 Օպերատորը սեղմում է երկու կոճակներից մեկը:

1.             Գործարկվում է ՎՊ-III-ը՝ ըստ ռեակտորի պարբերության կամ նեյտրոնային հզորության ազդանշանների, և շարունակվում է 10 վ-ից ավելի:

2.             Գործարկվում է ՎՊ-III-ը և շարունակվում է 20 վ-ից ավելի հետևյալ տեխնոլո­գիական պատճառներով.

·      I կոնտուրի երեք և ավելի օղակների տաք գծերի ջրի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 310.

·      I կոնտուրի ճնշումը բարձրանում է մինչև 135 կգ/սմ ².

3.              ՇԳ-ԳՇՊ բոքսի ճնշումը բարձրանում է մինչև 0,2 կգ/սմ ²:

 

ՎՊ-III-ը գործարկվում է, երբ.

1.        Օպերատորը սեղմում է երկու կոճակներից մեկը:

2.        Ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը էներգադիապազոնում բարձրանում է նեյտրոնային հոսքի սարքի դրվածքից (100% հզորության դեպքում սարքի վրա դրվում է 106%), և եթե ազդանշանը չի վերանում, 10 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

3.        Ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը թողարկման դիապազոնում անվանա­կանից բարձրանում է 20%-ով, և եթե ազդանշանը չի վերանում, 10 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

4.        Ռեակտորի պարբերությունը էներգադիապազոնում իջնում է մինչև 20 վ: Այդ պահին ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը անվանականից բարձրացել է 5%-ով: Եթե ազդանշանը չի վերանում, 10 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

5.        Ռեակտորի պարբերությունը հզորության միջանկյալ դիապազոնում իջնում է մինչև 20 վ: Այդ պահին ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունն աճել է մեկ կար­գով: Եթե ազդանշանը չի վերանում, 10 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

6.        Ռեակտորի պարբերությունը թողարկման դիապազոնում իջնում է մինչև 40 վ: Այդ պահին ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը բարձրացել է մեկ կարգով: Եթե ազդանշանը չի վերանում, 10 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

7.        I կոնտուրի երեք և ավելի օղակների տաք գծերի ջրի ջերմաստիճանները բարձրանում են մինչև 310 և 20 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

8.        I կոնտուրում ճնշումը բարձրանում է մինչև 135 կգ/սմ ², և եթե ազդանշանը չի վերանում, 20 վ հետո գործարկվում է ՎՊ-II-ը:

9.        I կոնտուրում ճնշումն իջնում է մինչև 115 կգ/սմ ²:

10.    Մեկ ԳՇՊ-ի էլեկտրական հզորությունն իջնում է մինչև անվանական արժեքի 0,55 մասը: Գործարկումը կատարվում է 2վ պահաժամով և տևում է 10 վ:

11.    Մեկ ԳՇՊ-ի ճնշումն իջնում է մինչև 1,5 կգ/սմ ²: Գործարկման ժա­մա­նա­կա­հատ­վածը տևում է 10 վ:

12.    Երկու ԳՇՊ-երի էլեկտրական հզորությունն իջնում է մինչև անվանական ար­ժեքի 0,55 մասը, կամ ճնշումն իջնում է մինչև 1,5 կգ/սմ ²: Գործարկումը կատար­վում է 2վ ժամապահով և տևում է 20 վ (երկու ԳՇՊ-երի անջատում):

13.    Երեք ԳՇՊ-երի էլեկտրական հզորությունն իջնում է մինչև անվանական արժեքի 0,55 մասը, կամ ճնշումն իջնում է մինչև 1,5 կգ/սմ ²: Գործարկումը կատարվում է 2վ պահաժամով և տևում է 30 վ (երեք ԳՇՊ-երի անջատում):

14.    Աշխատող երկու ՇԳ-ներից մեկի մակարդակն անվանականից իջնում է 200 մմ-ով:

15.    Աշխատող երկու տուրբիններից մեկի 4 փակող սողնակներից երկուսը փակվում են: Ազդանշանի գործարկման ժամանակահատվածը տևում է 30 վ (անջատվում է մեկ տուրբինը):

16.    ԳՇՊ-երի ավտոմատացման երկու լրակազմերի էլեկտրական սնուցումը կորչում է:

 

ՎՊ-IV-ը գործարկվում է, երբ.

1.        Ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը միջանկյալ դիապազոնում բարձրանում է նեյտրոնային հոսքի դրվածքի սարքում ֆիքսված մեծությունից ավելի (անվա­նա­կա­նից 10%-ով ավելի):

2.        ԱԿՓ կասետները գտնվում են ստորին կոշտ հենարանի կամ ստորին ծայրային անջատիչի վրա:

3.        Առաջին կոնտուրի երեք և ավելի օղակների տաք գծերի ջերմաստիճանը բարձ­րանում է մինչև 305

 

 Աղյուսակ հ.1

ՋՋԷՌ-440-ի ռեակտորի հիմնական բնութագրերը

 

 

 

ԽՆԴԻՐ 1.

Գնահատել ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի ջերմային և էլեկտրական հզո­րու­թյունները, եթե նեյտրոնային հոսքի խտությունը հա­վա­սար է , վառելանյութի իզոտոպային հարստա­ցու­մը կազմում է 3% (0,03), ռեակտորում անջատված լրիվ էներգիայի 76 % -ը վերածվում է ջերմության և վերջինս 30%-ը՝ էլեկտրաէներգիայի:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Ռեակտորի վառելանյութի զանգվածը՝

Օգտվելով (2.1) բանաձևից՝ ռեակտորում անջատված լրիվ հզորությունը կլինի`

Ռեակտորի ջերմային էներգիան կլինի`

Էլեկտրական էներգիան կլինի`

ԽՆԴԻՐ 2.

Ռեակտորը թողարկումից հետո առաջին 10 օրվա ընթացքում աշխատել է հետևյալ ռեժիմներում.

օր                  %      հզորությամբ,

օր                  %      հզորությամբ,

օր                  %      հզորությամբ:

 

Որոշել ռեակտորի էներգաարտադրանքը:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Օգտվելով (2.2) արտահայտությունից` էներգաարտադ­րանքը կլինի`

իսկ արժեքը, արտահայտված արդյունավետ օրերով, կկազմի`

 

ԽՆԴԻՐ 3.

Հերթափոխն ընդունելիս ռեակտորը կառավարող առա­ջատար ճարտարագետը չափել է ՋԱՀ-երից դուրս եկող ջերմատարի ջերմաստիճանները: Չափման ար­դյունք­ները գտնվել են 297,5⁰C...306,5⁰C սահմաններում: Որո­շվել են բոլոր աշխատող օղակներում ռեակտոր մտնող ջերմատարի միջին ջերմաստիճանը՝  և ջերմատարի միջին ջերմաստիճանային անկումը՝ : Հաշվել -ը:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Օգտվելով (2.6) բանաձևից`կարելի է գրել.

 

ԽՆԴԻՐ 4.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորն աշխատել է հեևյալ ռեժիմներում`

Որոշել՝ աշխատանքի ընթացքում որքան  է այրվել, և որքան խարամ է կու­տակ­վել:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Այրված -ի զանգվածը որոշելու համար օգտվում ենք (2.13) առնչությունից`

 

Կուտակված խարամների քանակությունը հավասար է -ի բաժանված միջուկ­նե­րի զանգվածին և որոշվում է (2.14) արտահայտությամբ.

 

ԽՆԴԻՐ 5.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի աշխատաշրջանի տևողությունը 300 էֆ.օր է, իսկ սկզբնական բեռնվածքը -ով կազմում է 1028 կգ:

Որոշել աշխատաշրջանի ընթացքում -ի այրված քանակությունը և վառելիքի այր­ման խորությունը:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

 

ԽՆԴԻՐ 6.

 

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորը ապաթունավորման վիճակից դուրս է բերվել և աշխատում է անվանական հզորության 50%-ի չափով (N=0.5N_անվ): Կառուցել թունավորման գրաֆիկը`
կախված ժամանակից, ռեակտորի աշխատանքի առաջին 30 ժ-ի ընթացքում:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Հաշվի առնելով ստացիոնար կախումը ռեակտորի հզորությունից ( նկ.2.14 ), գտնում ենք՝ –ի համար ^ստ_Xe =_~2% : Այդ արժեքը տեղադրելով (2.18) բանաձևի մեջ և ելնելով նրանից, որ _J = 0.1, 1/ժ, կարող ենք հաշվել ժամանակից կախված թունավորման արժեքները: Ստացված արժեքների հիման վրա կառուցում ենք գրաֆիկը (նկ. հ1.5):

Նկարից երևում է, որ 40 ժ աշխատելուց հետո ռեակտորի թու­նավորումը հասնում է իր առավելագույն ստացիոնար ար­ժե­քին:

 

ԽՆԴԻՐ 7.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորը 10 օր աշխատել է 100% հզորությամբ (1375 ՄՎտ): Օպերա­տորը հզորությունն արագ իջեցրել է մինչև 25%: 3 ժ հետո հզորությունը վերականգնվել է:

Որոշել ռեակտորի թունավորման չափը քսենոնով՝ մինչև հզորության վերականգնումը:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Կանգ առնելուց առաջ հաստատվել էր ռեակտորի՝ քսենոնով ստացոնար թունա­վոր­ման առավելագույն արժեքը՝    քանի որ այն աշխատել էր 30-40 ժ-ից ավելի 100% հզորությամբ (տե՛ս նախորդ խնդիրը, նկ.հ.1.5): Հզո­րու­թյան մինչև 25% ան­կումից 3 ժ հետո յոդային փոսի խորությունը հա­վասար է -0,02-ի կամ -2% (տե՛ս նկ.2.16ա), որը թու­նավոր­ման հետևանքով ռեակտիվության պաշարի մեջ տեղի ունեցած փո­փո­խու­թյան չափն է:

Հետևաբար, նախքան հզորության վերականգնումը՝ քսենոնով թունավորման գումարային չափը կլինի՝ (-2,0%)+(-2%)=-4,0% :

 

 

ԽՆԴԻՐ 8.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորի՝ N=100% հզորությամբ աշ­խա­տան­քի ժամանակ աշխատել է առաջին կարգի պաշ­տ­պա­նու­թյան համակարգը, և հզորությունն ընկել է մինչև 0: Նախքան պաշտպանության համակարգի աշխատելը` ռեակ­­տիվության պաշարը, որը փոխհա­տուց­վում էր բո­րաթթվով և կարգավորող կասետներով,  է:

Ռեակտորի կանգ առնելուց հե­­տո յոդային փոսի պատճառով կլինի՞ արդյոք ժա­մա­նա­կա­­հատ­ված, երբ հնարավոր չի լինի ռեակտորը կրկին թողարկել: Եթե այո, ապա ինչի՞ են հավասար թույլատրելի և հարկադրական կանգառի ժամանակները:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Թույլատրելի և հարկադրական կանգառների ժամանակ­ները որոշվում են N₂=0 (նկ. 2.16ա) կորով: Օր­դի­նա­տա­յին առան­ցքի վրա տեղադրելով ռեակտիվության պաշարի -0,04 կամ -4% արժեքը և տեղաշարժվելով մինչև N₂=0 կորի հատ­­ման կետը` գտնում ենք թույլատրելի կանգառի ժա­մա­­նակը՝  ժ և  ժ: Գտնում ենք հարկադրական կան­­գա­ռի ժա­մանակը՝  ժ: Դա նշանակում է, որ եթե 5 ժ ընթացքում ռեակ­­տորը չթողարկվի, ապա հե­տա­­գա 4 ժ ընթացքում, յոդային փոսի պատճառով, հնա­րա­վոր չէ ռեակ­­­տորը կրկին թողարկել: Այսինքն՝ ևս 4 ժ պետք է սպասել, որպեսզի ռեակ­տորը ապա­թու­նա­վոր­վի (դուրս գա փոսից), հետո թողարկել:

 

ԽՆԴԻՐ 9.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորը բեռնավորումից հետո արտադրել է 330 ԳՎտ.ժ ջերմային էներգիա: Որոշել ռեակտորի թունավորումը սամարիումով՝ :

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Հաշվի առնելով, որ ռեակտորի ջերմային հզորությունը անվանական ռեժիմում 1375 ՄՎտ է, գտնում ենք՝ 1 էֆ.օր ընթացքում արտադրվել է 1375·24 = 33 ԳՎտ.ժ ջերմային էներգիա:

Ելնելով խնդրի պայմանից, որոշում ենք՝ ռեակտորն աշխատել է  այսինքն` թունավորումը դեռ չի կայու­նացել, քանի որ աշխատել է 30 օր-ից պակաս: Նկ. 2.17-ից գտնում ենք, որ 10 էֆ .օր ընթացքում սա­մա­րիու­մով թունավորումը՝   

 

ԽՆԴԻՐ 10.

Սամարիումով ստացիոնար թունավորված ՋՋԷՌ–440 ռեակ­տո­րը, նախ­քան կանգնեցնելը, աշխատել է 15 օր հետևյալ հզո­րու­թյուն­ների պայմաններում՝ 100,80 և 60 % N_անվ: Յուրաքանչյուր հզորությամբ աշխատել է 5 օր:

Որոշել պրո­մե­թեումի փոսի առա­վե­լա­գույն խորությունը:

 

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Կանգնելուց առաջ ռեակտորը չի աշ­խա­տել որևէ հզորությամբ այնքան ժամանակ, որ պրոմեթեումի  կոն­ցենտ­րա­ցիան կայուն հավասարակշռության հասներ (այսինքն` աշ­խա­տել է 30 օրից պակաս): Այդ պատճառով պրոմեթեումի փոսը անհրա­ժեշտ է որոշել ըստ ռեակտորի աշխատած 15 օրվա միջին հզո­րու­թյան: N= (100 x 5 + 80 x 5+60 x 5) / 15 = 80 % N_անվ: Քանի որ անվանական հզորությունից կանգնելու դեպքում պրո­մեթեումի փոսի առավելագույն չափը 0,5 % է (0,005) (տե՛ս նկ.2.18), N₂=0, ապա 80% N_անվ – ի դեպքում՝ _Sm = 0,5 x 0,8 = 0,4 %:

 

ԽՆԴԻՐ 11.

Ռեակտորի աշխատաշրջանի վերջում, երբ ռեակտորը դե­ռևս աշխատում է անվա­նա­կան ռեժիմում, առաջին կոն­տու­­րի ջերմատարից հեղուկ կլանիչը արդեն ամ­բող­ջովին հան­­ված է, իսկ կարգավորող ձողերը (կասետները) բար­ձ­րաց­ված են մինչև վերջ: Անհրա­ժեշտություն է առաջացել շա­րունակել էներգաբլոկի աշխատանքը մի քանի օր ևս:

Որոշել, թե որքան լրացուցիչ ռեակտիվության պաշար կա­րող է անջատվել և օգտագործվել էներգաարտադրման հա­­մար ռեակտիվության հզորության էֆեկտի հաշվին, եթե հե­տագա աշխատանքը շարունակվի անվանական հզո­րու­թյան 90%-ի չափով (N=0,9N_անվ):

Որքան ժամանակ ռեակտորը կաշխատի այդ ռեակ­տի­վու­թյան պաշարի հաշվին, եթե աշխատաշրջանի ավարտին այրման արագությունը 0,03  է:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

1. Ընդունենք՝ = -0,0015 % / ՄՎտ, այսինքն` 1 ՄՎտ հզորության անկման հաշվին անջատվում է 0,0015% ռեակտիվություն, ուրեմն` 10% հզորության անկման հաշվին կանջատվի`

ռեակտիվություն:

 

2. Եթե անվանական ռեժիմում օրական ծախսվում է 0,03 % ռեակտիվություն, ուրեմն N = 0,9N_անվ ռեժիմում օրական կծախսվի 0,030,9=0,027%: Հետևաբար, անջատված ռեակտիվության պաշարի հաշվին՝   ռեակտորը կաշխատի ևս   

 

 

Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումների լուծման առանձնահատկությունը և անալիտիկ լուծումը

(2.32) դիֆերենցիալ հավասարումները կարելի է լուծել և՛ թվային մեթոդներով, և՛ անալիտիկ ձևով:

Թվային մեթոդներով լուծման ժամանակ կիրառվում են Էյ­լե­րի, Ռունգե-Կուտի, Ադամսի և այլ մեթոդներ: Թվային լուծման առ­ան­ձ­նահատկությունն այն է, որ ինտեգրման  քայլը պետք է ընտրել ավելի փոքր, քան առաջին հա­վա­սար­ման ժամանակի հաստատունն է, այսինքն՝     

Եթե ընդունենք, որ   առա­վելագույն արժեքը կլինի`

Դա նշանակում է, որ 300 վ ընթացող պրոցեսի արժեքներն ստա­­նալու համար կպա­հանջվի ~3000…4000 քայլ, որը կհանգեցնի հաշվիչ մեքենայի ժա­մա­նա­­կի չարդա­րաց­ված կորստին:

Այսպիսով, (2.32) հավասարումների լուծման առան­ձ­նա­հատ­կու­­թյունն այն է, որ դրանք թվային մեթոդներով լուծելիս պահան­ջ­վում է համեմատաբար տևական ժամանակ, ինչը թույլ չի տալիս ստա­նալ ռեակտորում արագ ընթացող տեխ­նո­լո­գիա­կան պրո­ցես­ների լուծումն իրական ժամանակում:

Այդ հիմնախնդրի լուծման անհրաժեշտությունը զգացվում է ԱԷԿ-ի վար­ժա­սար­քե­րը մշակելիս, որի համար պետք է մո­դելավորել արագ ընթա­ցող ռեժիմներ, օրինակ, ռեակտորի հզորության ան­­կու­մը, երբ աշխատում է առաջին կարգի վթարային հա­մա­կար­գը կամ տուրբինների վթարային անջատումը և այլն:

Վերը նշված խնդիրը լուծելու համար հաճախ կիրառվում է, այս­­պես կոչված, «ակնթարթային թռիչքի» մեթոդը` (2.32) հա­մակարգի առաջին հա­վա­սար­ման ձախ մասը հավասարեցնելով զրոյի  քանի որ -ի արժեքը համեմատաբար փոքր է: Հավասարումները լու­ծում են -ի նկատմամբ՝ ստանալով հե­տևյալ տեսքը`

(հ1.1)-ի առաջին հավասարումը հանրահաշվական է: Հա­մա­կարգի լուծման քայլը որոշվում է երկրորդ դիֆերենցիալ հա­վասարման ժամանակի հաստատունով`

Ակնհայտ է, որ այս դեպքում լուծման արագության խնդիր չկա, քա­նի որ հաշվման քայլը կարելի է ընտրել ~10…12 վ, այսինքն՝ նախորդից ~100 անգամ ավելի:

Անհրաժեշտ է նշել, որ (2.32) հավասարումները փոխա­րի­նե­լով (հ.1.1) հավասարում­ներով՝ սխալի տոկոսը չի գերազանցի 0,3...0,5%-ը:

Նեյտրոնային կինետիկայի հավասարումների (2.32) անա­լի­տիկ լուծումը ռեակտի­վու­թյան թռիչքաձև փոփոխության դեպ­քում ունի հետևյալ տեսքը [3.8]`

 

Ըստ (հ1.2) հավասարման՝ դրական ռեակտիվության  դեպ­քում նեյտ­րո­նային հոսքը երկու անդամների տար­­բերությունն է, որոնցից դրական ան­դամը, ժամա­նակից կախ­­ված, աճում է, իսկ երկրորդը` բացա­սա­կանը, նվա­զում:

Այդ գործընթացը ներկայացնելու համար քննարկենք կոնկրետ օրի­նակ: Ընդունենք՝ վ, , , : Տեղադրելով այս թվային արժեքները (հ1.2) բա­նա­ձևի մեջ` կստանանք.

(հ1.3) հաշվման արդյունքները բերված են նկ.հ1. 6-ում:

 

Հոծ գծով ցույց են տրված -ի արժեքները, գծիկներով՝ հա­­­­վա­սարման աջ մասի առա­­­ջին և երկրորդ ան­­դամ­­նե­րի արժեք­նե­րի փո­փո­­խու­թյուն­­ները: 1-ին կորը համապատաս­խա­նում է առաջին անդամի փո­փո­­­խու­­թյանը, 2-րդը` երկրորդ անդամի փոփոխու­թյանը­:

Նկարից պարզ է, որ երկրորդ անդամը շատ արագ նվազում է և 1 վ ընթացքում կազ­մում ~0,1%, որը կա­րելի է անտեսել:

 

Շատ կարճ ժամանակ հետո (~ 1վ) նեյտ­րոնային հոսքի փոփոխությունը գործնա­կա­նում որոշվում է (հ.1.3) - ի առաջին անդամով, և կարելի է գրել`

 

Ըստ (հ1.4) արտահայտության՝ ռեակտորի կայունացած պարբերությունը կլինի`

 

Տեղադրելով  և -ի թվային արժեքները, որոնք օգտագործել էինք մինչ այդ, կստանանք՝

Ռեակտորի կայունացած պարբերությունը, հաշվի առնելով ուշացող նեյտրոնները, կազմում է 14,7 վ: Հիշենք, որ այս դեպքում, առանց հաշվի առնելու ուշացող նեյտ­րոն­նե­րը, պարբերությունը 0,33 վ էր ( տես 2.25 բա­նա­ձևը):

Այսպիսով, ևս մեկ անգամ ապացուցվեց, որ եթե հաշվի առ­նենք ուշացող նեյտրոնները, ան­ցո­ղիկ պրոցեսը կընթանա էապես դանդաղ, և ռեակտորի կառավարումը կդառ­նա հնարավոր:

Ռեակտիվության շատ փոքր արժեքների դեպքում,  որն առկա է իրական գործող ռեակ­տո­րում, (հ.1.5) բանաձևում -ն -ի համեմատ կարելի է ան­տե­սել, և կա­յունացած պարբերությունը հակադարձ համեմա­տա­կան կլինի ռեակտի­վությանը`

 որտեղ  արժեքը ուշացող նեյտրոն­նե­րի կյանքի միջինացված տևողությունն է, այսինքն`

(հ.1.6) արտահայտությունը նույնն է, ինչ որ (2.23)-ը, միայն արագ նեյտրոնների կյանքի տևո­ղու­թյան փոխարեն այս­տեղ գրված է ուշացող նեյտրոններինը, իսկ ավել­ցու­կային ռեակ­տի­վու­թյան փոխարեն՝ ռեակտիվությունը:

Այսպիսով, ռեակտորի կայունացած պարբերությունը միար­ժե­­­քորեն որոշվում է ուշացող նեյտրոնների կյանքի տևո­ղու­թյամբ:

Ինչ­­պես արդեն նշվել է, պարբե­րու­թյունը (հ.1.6) ռեակտորի կարևոր բնու­թագ­րե­րից մեկն է շահագործման տեսանկյունից և ռեակ­տորի աշ­խա­տան­­­­քի ընթացքում միշտ գտնվում է օպերատորի հսկողության տակ, հատկապես ռեակտորի թողարկման ժամա­նակ: Ղե­կա­վա­րող վահանակի վրա նախատեսված և տեղադրված են մի քանի չափիչ սար­քեր, որոնցով անընդհատ գրան­ց­վում է պար­բե­րու­թյան արժեքը:

Որքան պարբերությունը մեծ է, այնքան ռեակտորի թափ­առքի (նեյտրոնային հոսքի աճի) արագությունը փոքր է, և հա­կա­ռա­կը՝ ռեատորի պարբերության փոքրացման հետ թափառքի արագությունը մեծանում է:

Ռեակտիվության մեծ արժեքների դեպքում ռեակտորի պար­բե­րությունը փոքրանում է ( վ), և թափառքի արա­գությունը կարող է դառնալ այնքան մեծ, որ այլևս հնարավոր չի լինի կա­ռա­վարել ռեակտորը: Կայուն ռեժիմներում պար­բե­րու­թյան արժեքը չափիչ սարքի վրա ցույց է տալիս չափազանց մեծ թիվ՝ 1000:

Եթե , ապա ուշացող նեյտրոնները գործնականում չեն ազ­դում անցողիկ պրոցեսի վրա, և նեյտրոնային հզորությունը դառ­նում է անսահման մեծ, այսինքն` ռեակ­տորն անցնում է թափառքի՝ դառնալով անկառավարելի:

Ռեակտորում ընթացող պրոցեսների հետազոտությունների ընթացքում կիրառվում է, այսպես կոչված, ակնթարթային ռեակ­տիվություն հասկացությունը, որը համապատասխանում է  ռեակտորի վիճակին: Դա նշանակում է, որ ռեակտորը կրիտիկական է միայն արագ նեյտ­րոնների նկատմամբ, և թափառքն ու նրա արագությունը որոշվում են արագ նեյտրոնների կյանքի տևո­ղու­թյամբ:

Այսպիսով, -ն միշտ պետք է փոքր լինի -ից:

Դրական թռիչքաձև ռեակտիվության դեպքում, երբ -ից, նեյտրոնային հոսքը ժամանակի սկզբնական պահերին արագ աճում է, հետո փոփոխությունը դանդաղում է, և արա­գու­թյու­նը համապատասխանում է կայունացած պարբերությանը: Նեյտրոնային հոս­քի այդպիսի բնույթը բացատրվում է նրա­նով, որ արագ նեյտրոնները թռիչքաձև ռեակ­տի­վության փոփո­խու­թյանն արձագանքում են շատ կարճ ժամանակահատ­վա­ծում: Բայց քանի որ -ից, հոսքի հետագա արագ աճը դադա­րում է, և քանի որ ռեակտորը ներ­կրիտիկական է միայն արագ նեյտ­րոն­ների նկատմամբ, ուստի հետագա ավելի հանգիստ նեյտ­րո­նա­յին հոսքի փոփոխությունը պայմանավորված է լինում ուշացող նեյտ­րոն­նե­րով:

Նկ.հ.1. 7-ում ցույց է տրված նեյտրոնային հոսքի փոփո­խու­թյու­նը ռեակտիվության տարբեր արժեքների դեպքում:

Նկարից երևում է, որ ռեակտիվության աճի հետ միասին նեյտրոնային հոսքի սկզբնական թռիչքը մեծանում է, և հոսքի հետագա կայունացման փոփոխությունը կա­տար­վում է ավելի արագ: Դեպքը, երբ , համապատասխանում է ստացիոնար ռե­ժիմին, նեյտրոնների հոսքը չի փոխվում: Երբ -ն մոտենում է -ին, նեյտրոնների հոսքը անկասելիորեն արագ աճում է, և ռեակտորը դառնում է գործնականում անկա­ռա­վա­րելի:

 

Բացասական ռեակտիվություն

Անցողիկ պրոցեսների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ (հ.1.2) բանաձևը ճիշտ է նաև բացասական ռեակտիվության դեպ­քում: Եթե բանաձևի մեջ տեղադրենք նույն թվային արժեքները  ռեակ­տիվության դեպքում կստանանք`

Նկ.հ.1. 8-ում պատկերված են (հ.1.7) բանաձևի արժեքները գրա­ֆի­կորեն:

 

Գծիկներով 1 և 2 կորերը ցույց են տալիս առաջին և երկ­րորդ գումարելիների փոփո­խու­թյունը: Նկարից երևում է, որ երկրորդ ան­դամը (2 գիծը), ինչպես  դեպքում, արագ նվազում է, և հոսքի անկումը որոշվում է առա­ջին անդամի էքսպոնենտով: Երկրորդ անդամն այնքան արագ է նվազում, որ հոսքը 0,3 վ ընթացք­ում 0,3%-ից փոքրանում է՝ 1 վ-ում դառ­նալով 0:

Ռեակտորի կայունացված պարբերությունն ըստ (հ.1.5)-ի կլինի`

 

Բացասական նշանը ցույց է տալիս, որ նեյտրոնային հոսքը նվա­զում է: Կայունացած պարբերության արժեքը ~ 40 վ է: Այդ դեպքում, երբ ռեակտիվությունը դրական է, կա­յու­նացած պարբերությունը 14,7 վ է:

Այսպիսով, բացասական ռեակտիվության դեպքում դանդաղող նեյտրոնների ազդեցությունը անցողիկ ռե­ժիմ­ների վրա ավելի մեծ է, քան դրականի դեպքում:

Նկ.հ.1.9-ում ցույց է տրված նեյտրոնային հոսքի փոփո­խու­թյու­նը՝ կախված ժամա­նակից, դրական և բացասական թռիչքաձև ռեակ­տիվության դեպքերում:

 

Նկարից երևում է, որ դրական ռեակտիվության դեպքում հոս­քի փոփոխությունը տեղի է ունենում ավելի արագ:

Նեյտրոնների թռիչքաձև փոքրացումը բացասական ռեակ­տի­վու­թյան դեպքում հանգեցնում է ակտիվ գոտում ջերմանջատման կտրուկ նվազմանը: Դա կարելի է համարել ռեակ­տորի դրական հատկություններից մեկը, հատկապես` վթա­րային անջատման ժամանակ: Սակայն հետագա դանդաղ անկումը վկայում է, որ ռեակտորում միջուկների բաժանման գործընթացը դեռևս երկար ժամանակ այն մակարդակում է, որ պա­հանջ­վում է ակտիվ գոտու ինտենսիվ հովացում:

Ներկայացված օրինակներում ռեակ­տի­վու­թյան արժեքը`  բավականին մեծ թիվ է: Գործնականում ռեակտորի շահագործման ժամանակ ռեակ­տի­վության փո­փոխության տիրույթը փոքր է և տատանվում է ±0.0001...±0.000001 արժեքների սահ­ման­ներում, բացի այն դեպքերից, երբ ռեակտորը վթարային կանգ է առնում:

Օրինակ, երբ 6-րդ խմբի կասետները 1 վ-ում 2 սմ բարձ­րաց­վում են, ապա ներածվում է դրական ռեակտիվություն, որը հա­վա­սար է     արժեքին, այսինքն՝ ռեակ­տի­վության արա­գությունը հավասար է 0,003-ի: Իսկ ռեակտորի վթա­րա­յին անջատման ժամանակ, երբ բոլոր 37 կասետները թափ­վում են ակտիվ գոտի 20...30 արագությամբ, բացասական ռեակ­տիվության արագությունը`  

 

ԽՆԴԻՐ 12.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորն աշխատում է 50% հզո­րու­թյամբ: Օպերատորը ղեկավարող խմբի կասետները, առանց դադարի, 20 վ-ում բարձրացրել է վերև (հանել է ակտիվ գոտուց), որպեսզի հզորությունը բարձրացնի:

Որոշել, թե նեյտրոնային հոսքը որքանով կաճի 20 վ ընթացքում, եթե հաշվի չառնենք հետադարձ կապերը և ընդունենք, որ ներածված ռեակտիվությունը`
ԼՈՒԾՈՒՄ.

(հ.1.2) բանաձևի մեջ տեղադրելով թվային արժեքները՝ կստանանք.

 

 վ հետո՝

 

Այսինքն` նեյտրոնային հոսքը, հետևաբար և հզորությունը կա­ճեն  անգամ: Հաս­կանալի է, որ սա տեսական հաշվարկ է, քանի որ ռեակտորի վթարային համակարգը թույլ չի տա, որ հզո­րությունը 20 վ-ում    անգամ մեծանա: Անմի­ջա­պես, համաձայն պար­բերության գործոնին, ռեակտորը վթարային կան­ջատ­վի:

        

ԽՆԴԻՐ 13.

Լուծել նույն խնդիրը, երբ հետադարձ կապերի հետևանքով ներածված ռեակտի­վու­թյունը անգամ փոքր է նա­խոր­դից՝ p = +0,0006:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Տեղադրելով արժեքները (հ.1.2) բանաձևի մեջ՝ կստանանք.

 

20 վ  հետո նեյտրոնային հոսքի խտությունը կլինի`

 

Այսինքն՝    նեյտրոնային հոսքը, հետևաբար և հզորությունը կաճեն:

 

 

ԽՆԴԻՐ 14.

Ռեակտորն աշխատում է 100% հզորությամբ: Օպերատորը սեղմել է I կարգի վթա­րային պաշտպանիչ համակարգի կոճակը, և թվով 37 կասետները թափվել են ակտիվ գոտի:

Որոշել, թե նեյտրոնային հոսքը, հետևաբար և ռեակտորի հզորությունը որքան կնվազեն 5-20 վ հետո, եթե ներածված բացասական ռեակտիվությունը  

ԼՈՒԾՈՒՄ.

(հ.1.2)-ում տեղադրելով թվային արժեքները՝ կստանանք.

 

  վ  հետո՝

Այսինքն՝ ռեակտորի նեյտրոնային հոսքը, հետևաբար և հզորությունը 5 վ հետո կնվազեն 94%-ով՝ դառնալով 6%:

  վ  հետո՝

Այսինքն` ռեակտորի նեյտրոնային հոսքը, հետևաբար և հզորությունը 20 վ հետո գործ­նականում դառնում են զրո:

 

 

ԽՆԴԻՐ 15.

 

Ռեակտորն աշխատում է որոշակի հզորությամբ: ԱԿՓ կասետների 6-րդ խումբը գտնվում է սմ բարձրության մակարդակում: Բորաթթվի կոնցենտրացիան I կոնտուրում   Ջերմատարի միջին ջերմաստիճանը՝  t=285⁰C:

Որոշել՝ մինչև որ արժեքը պետք է նվազեցնել բորաթթվի կոնցենտրացիան, որպեսզի ԱԿՓ կասետների 6-րդ խումբն իջեցվի մինչև սմ բարձրության մակարդակը՝ անփոփոխ պահելով ռեակտորի հզորությունը:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Կասետների 6-րդ խմբի ինտեգրալ բնութագրից (նկ.2.20) գտնում ենք, որ խմբի    H_VI = 200սմ դիրքից մինչև H_VI = 100սմ դիր­քն իջեցնելու դեպքում փոխհատուցվում (կլանվում) է  

ռեակ­տի­վություն:

Հետևապես, այդքան ռեակտիվություն պետք է ան­ջատ­­վի բորաթթվի կոն­ցենտ­րացիան նվազեցնելու դեպ­քում: Աղ. 2.3-ից գտնում ենք, որ ջերմատարի աշ­խա­տանքային ջերմաստիճանի դեպքում՝

Հետևաբար, որպեսզի փոխհատուցվի 1% ռեակտիվություն, բորա­թթվի կոն­ցեն­տ­րա­ցիան պետք է նվազեցվի մինչև   

Այսինքն` առաջին կոնտուրին պետք է տրվի այնքան մաքուր ջուր, մինչև որ բորի կոնցենտրացիան դառնա 4,35:

 

 

ԽՆԴԻՐ 16.

Ռեակտորն աշխատում է անվանական հզորությամբ: Բորաթթվի կոնցենտրացիան I կոնտուրում C_H3BO3=O: ԱԿՓ կասետների 6-րդ խումբը գտնվում է H_VI=125 սմ բարձրության մակարդակում:

Հաշվել, թե դեռևս որքան ժամանակ ռեակտորը կաշխատի անվանական հզորու­թյամբ, եթե հզորությունը պահպանվում է կասետների 6-րդ խումբը մինչև վերջ բարձ­րացնելու միջոցով, և վառելիքի այրման արագությունը 0,03 է 1 էֆ. օր-ում:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Կասետների 6-րդ խմբի ինտեգրալ բնութագրից (նկ. 2.20) գտնում ենք ռեակտի­վության պաշարը՝  Dp պաշ., որի հաշվին ռեակտորը կարող է մինչև աշխատաշրջանի վերջը աշխատել անվանական հզորությամբ: Այսինքն՝ H_VI=125 սմ դիրքից մինչև H_VI=250 սմ դիրքը բարձ­րա­նալու դեպքում կանջատվի՝

 

ռեակտիվություն:

Եթե մեկ օրում ծախսվում է 0,03% ռեակտիվություն, ապա 0,81% ռեակտիվությունը կծախսվի   

Հետևաբար, ռեակտորը դեռևս 27 օր կարող է աշխատել անվանական հզորությամբ:

 

ԽՆԴԻՐ 17.        

Ռեակտորն աշխատում է ցածր հզորությամբ: Առաջին կոնտուրում բորաթթվի կոն­ցենտ­րացիան 3է:

Անհրաժեշտ է ռեակտորի հզորությունը բարձրացնել բո­րաթթվի կոնցենտրացիան նոսրացնելու միջոցով` 3-ը դարձնելով 1:

Որոշել՝ որքան ժամանակ կպահանջվի այդ պրո­ցե­սի հա­­մար, եթե միացվում են լրասնման բոլոր 4 պոմ­պե­րը՝ յու­րա­­քանչյուրը 6   արտադրողականությամբ, և ընդու­նե­լով I կոնտուրի ջերմատարի զանգվածը 200 տ:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Բորաթթվի կոնցենտրացիան նոսրացնելու համար լրասնման պոմպերով կմղվի մաքուր ջուր`  արտադրողականությամբ:

Տեղադրելով (2.35) հավասարման մեջ

 

Ստացված հավասարումը լուծելով -ի նկատմամբ` կստանանք  ժ:

Այսպիսով, լրասնման պոմպերը 9 ժ պետք է աշխատեն և մաքուր ջուր մղեն I կոնտուր, որպեսզի բորային կոնցենտրացիան 3-ից դառնա 1:

 

 

ԽՆԴԻՐ 18.

Ռեակտորի I կարգի վթարային պաշտպանությունը գործել է, և ղեկավարող բոլոր 6 խմբերի կասետները (37 հատ) թափվել են ակտիվ գոտի՝ մինչև վերջ: Ռեակտորի հզորությունը դարձել է 0: Այդ պահին առաջին կոնտուրի բորաթթվի կոնցենտրացիան 3է: Անհրաժեշտ է բորաթթվի կոնցենտրացիան մեծա­ց­նել` դարձնելով թողարկման կոնցենտրացիային հավասար՝ 6, որպեսզի թույլատրվի ռեակտորը կրկին թողարկել:

Որոշել՝ որքան ժամանակ կպահանջվի այդ պրոցեսի հա­մար, եթե միացվեն լրա­սնման բո­լոր 4 պոմպերը՝ յուրաքանչյուր 6 արտադ­րո­ղա­կա­նու­թյամբ, որոնք I կոնտուր են մղում 40 կոնցեն­տ­րա­ցի­այով բո­րաթթու: Ընդունենք՝ I կոնտուրի ջեր­մա­տարի զանգ­վածը 200 տ :

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Բորաթթվի կոնցենտրացիան մեծացնելու համար լրաս­նման պմպերով կմղվի 40 -ոց բորաթթու՝  արտադրողականությամբ: Նույն քանակով ար­տափ­չում պետք է իրականացվի՝ ճնշման փոխհատուցիչում մա­կարդակը պահելու համար:

Տեղադրելով (2.34) հավասարման մեջ   կստանանք`

 

Լուծելով հավասարումը -ի նկատմամբ, կստանանք` ժ, այսինքն` միայն 40 ր-ից կթույլատրվի կրկին թողարկել ռեակ­­տորը:

 

ԽՆԴԻՐ 19.

Որոշել ռեակտորի ջերմային հզորությունը, եթե նեյտրոնային հոսքի չափիչ սարքերի տվյալներով ռեակտորի նեյտրոնային հզորությունը 92% է, իսկ ակտիվ գոտում ջերմաստիճանային անկումը՝ 26,9⁰C (տե՛ս նկ.հ1.10): Աշխատում են բոլոր ԳՇՊ-երը:

Ճնշման անկումները ԳՇՊ-երում հավասար են. 1-ին օղակում՝

Ճնշումը առաջին կոնտուրում Pi =125,6 կգ/սմ², իսկ ջերմակրի միջին ջերմաս­տի­ճանը՝ Tcp =227,5(C:

Խնդրի տվյալները համընկնում են ՀԱԷԿ-ի 2-րդ էներգաբլոկի իրական աշխա­տան­քա­յին տվյալներին: Դրանք վերցված են ինֆորմացիոն-հաշվողական համակարգերից, ո­րոնց ձևաչափերից օգտվում է օպերատորը աշխատանքի ցանկացած պահին: Այդ ձևա­չա­փերից մեկը` առաջին կոնտուրի սխեման, ներկայացված է նկ.հ.10-ում, որից էլ վերցված են խնդրի տվյալները: Էներգաբլոկի էլեկտրական հզորությունը N_ТГ=N_ТГ3+ N_ТГ4=330,8ՄՎտ է:

Սեպտեմբեր ամիսն է. շրջանառու ջրի ջերմաստիճանը կոնդենսատորի մուտքում Т_ц•в =27,7⁰C է: Վակուումը կոնդենսատորում

 

ԼՈՒԾՈՒՄ.

Օգտվելով (2.37) հավասարումից՝ հաշվենք ռեակտորի ջերմային հզորությունը: Դրա համար նախ որոշենք ամեն մի օղակում ջերմատարի ծախսը՝ ըստ  (տե՛ս նկ.2.30 ) Քանի որ ԳՇՊ-ի ճնշման անկումները իրարից շատ չեն տարբերվում, հետևաբար` ըստ հայտնի աղյուսակների և ըստ տվյալների՝ Tcp =277,5(C , P=125,6 կգ/սմ² , գտնում ենք՝   Ռեակտորի ջերմային հզորությունը կլինի՝

ըստ նեյտրոնային հզորության՝

Այսպիսով, ռեակտորի ջերմային հզորությունը կարելի է միջինացնել և հաշվել՝

Խնդրից առանձին կարելի է գնահատել նաև էներգաբլոկի օ.գ.գ.-ն՝

Օ.գ.գ.-ն ցածր է, քանի որ կոնդենսատորներում վակուումը լավ չէ (շրջանառու ջրի ջերմաստիճանը համեմատաբար բարձր է, իսկ կոնդենսատորի խողովակները կեղտոտ­ված են): Էներգաբլոկի աշխատաշրջանի վերջն է, և այն 1÷2 ամսից վերանորոգվելու է:

 

ԽՆԴԻՐ 20.

ՋՋԷՌ-440 ռեակտորը 100 օր աշխատել է 1000 ՄՎտ ջերմային հզորությամբ:

Որոշել մնացորդային ջերմանջատման հզորությունը ռեակտորի կանգնելուց 10 օր հետո:

 

ԼՈՒԾՈՒՄ

Տեղադրելով (2.40) բանաձևի մեջ խնդրի տվյալները`կստանանք.

 

 

 

 

 Հավելված 2

 

 

Հավելված 3

 

Աղյուսակ հ.3.1

Ռեակտորային տեղակայանքի պաշտպանության գործարկման դրվածքները՝ կախված ռեակտորի հզորության մակարդակից

 

Աղյուսակում տրված են ռեակտորի ընթացիկ հզորությունը տոկոսներով և դրան համապատասխան՝ ՎՊ-I-ի և ՎՊ-III-ի գործարկման դրվածքային արժեքները, ինչ­պես նաև ռեակտորի աշխատանքային ռեժիմները՝ ДП, ДР1, ДР2 (հզորության էներգե­տի­կա­կան մակարդակները): ՎՊ-ի գործարկման դրվածքային արժեքը կարգավորվում է ըստ նշված աղյուսակի տվյալների:

Կորերից երևում է, որ 6-րդ խմբի տեղաշարժման միջակայքը կայուն ռեժիմներում սահմանափակվում է այսինքն՝ ռեակտորի կայուն աշխատանքի դեպքում 6-րդ խմբի դիրքը վերին սահմանային և ստորին սահմանային կորերից չպետք է դուրս գա:

 

 

Հավելված 4

 

 Աղյուսակ h.4.1

ՋՋԷՌ-տեսակի ռեակտորով էներգաբլոկը բնութագրող վթարային իրավիճակները