Чернобыль. Месть мирного атома - [156]

оптимизацией других теплогидравлических параметров ручным регулированием подачи питательной воды.

На тренажере моделировались только последние 2 минуты процесса испытаний (включая выбег, который длился менее 40 сек) и все последующие события аварии. Первыми из событий были: отключение от энергосистемы единственного находящегося в работе турбогенератора (ТГ- 8) и закрытие его стопорных клапанов от ключа на БЩУ. Этим действием была прекращена подача пара на турбину (ТГ-8), и начался совместный выбег турбогенератора и подключенных к нему четырех ГЦН (по два на каждой половине реактора). На левой половине ими были ГЦН-13 и ГЦН-14, а на правой - ГЦН-23 и ГЦН-24. Последним действием операторов был сброс стержней от кнопки АЗ-5 на БЩУ. Все дальнейшие события протекали без их участия.

Сброс аварийной защиты реактора был произведен в 01.23.39, т.е. через 35 сек после закрытия стопорных клапанов.

Характеристики аварийного процесса

Результаты многочисленных расчетных исследований, проведенных различными авторами на высокоточных моделях, а также тщательный анализ фактических данных, зафиксированных в аварийном процессе системой регистрации технологических параметров энергоблока, дают достаточно определенную картину протекания аварийного процесса.

а) Началом процесса следует считать ввод стержней СУЗ в активную зону по сигналу сброса аварийной защиты. Все стержни, кроме автоматических регуляторов (АР), конструктивно состоят из двух частей: поглотителя (на основе карбида бора) и вытеснителя (на основе графита). В крайнем верхнем положении стержня РР поглотитель полностью извлечен из активной зоны, и в ней находится вытеснитель воды (рис.9, лев.). Такая конструкция стержней СУЗ уменьшает «паразитное» поглощение нейтронов в активной зоне и увеличивает эффективность стержней. При погружении стержня СУЗ в активную зону из крайнего верхнего положения в верхней части канала СУЗ материал вытеснителя (графит) замещается материалом поглотителя (карбид бора), т.е. в верхнюю часть реактора всегда вносится отрицательная реактивность. Одновременно в нижней части (рис. 9, сред.) происходит замещение воды на графит, что приводит к внесению положительной реактивности (сечение поглощения тепловых нейтронов у воды в двадцать раз больше, чем у графита). И только после того, как почти весь столб воды под вытеснителем (1,2 м) будет выдавлен, в эту область опускающимся стержнем будет вноситься отрицательная

Рис. 9. Распределение плотности потока нейтронов по высоте реактора после нажатия кнопки АЗ-5 (сброс всех стержней, кроме УСП)

Введение положительной реактивности в нижней части активной зоны продолжается в течение первых трех секунд, но как только нижний край вытеснителя достигнет нижнего края активной зоны, ввод положительной реактивности прекращается (рис. 9, прав.). Знак суммарно вводимой реактивности при движении стержня СУЗ зависит от распределения потока нейтронов по высоте активной зоны и наличия в нижней части реактора поглощающих стержней (или полностью погруженных РР, или У СП). Если максимум потока находится в нижней части зоны и рядом нет введенных укороченных стержней-поглотителей (УСП), то суммарно вводимая реактивность при погружении стержня в активную зону может оказаться и положительной, и очень значительной по величине (см. рис. 10).

Аксиальное распределение потока нейтронов
Н (м) Рис. 10. Высотное (7 точек) распределение потока нейтронов после нажатия кнопки АЗ-5 через 1, 2, 3 и 8 сек.

Следует отметить, что при ОЗР равном 15 (и более) стержней РР низ активной зоны практически всегда оказывается перекрыт введенными снизу стержнями У СП, которыми СИУР вынужден пользоваться для выравнивания полей энерговыделения в реакторе. И в такой перекрытой стержнями У СП нижней части реактора опасный «концевой эффект» стержней СУЗ проявляется уже в безопасных пределах.

б) Аварийный процесс в начальной фазе развивался как неконтролируемый. Быстрый рост нейтронного потока в локальной области нижней части активной зоны (с 12-го по 30-й ряд ТК), был вызван вводом в эту область положительной реактивности при массовом выталкивании вытеснителями стержней СУЗ воды (поглотителя нейтронов) из нижней части каналов СУЗ.

Реактор РБМК представляет собой большой реактор, т.е. является как бы совокупностью локальных критических масс, связанных между собой постоянными перетечками нейтронов. Форма распределения нейтронного потока в таком реакторе сильно подвержена влиянию локальных изменений реактивности, т.е. является неустойчивой. В отношении радиальных распределений этот факт хорошо известен из практики эксплуатации, так как радиальное распределение напрямую связано с мощностью каждого из технологических каналов. Что же касается аксиальной неустойчивости, то ее внешнее проявление при обычной эксплуатации и регламентной величине ОЗР не так заметно.

И только при описанном выше одновременном движении вниз всех стержней СУЗ, с вводом отрицательной реактивности в верхнюю часть активной зоны, и положительной - в нижнюю, аксиальная неустойчивость распределения нейтронного потока проявляется в полной мере. При этом высотное распределение плотности нейтронного потока быстро и сильно деформируется со смещением максимума вниз. Это, в свою очередь, еще сильнее увеличивает положительную реактивность, вводимую в нижнюю часть реактора, и уменьшает отрицательную в верхней части, делая сумму вводимых реактивностей положительной. Особенно неустойчива, в указанном смысле, начальная форма аксиального распределения с двумя максимумами ("двугорбое поле"). Именно такую форму имело аксиальное нейтронное распределение на момент аварии.