מזיקים
כור של ערוץ הספק גבוה. כור ערוץ Rbmk בעל הספק גבוה מבנה מתכת של ערכת "G"

כור של ערוץ הספק גבוה. כור ערוץ Rbmk בעל הספק גבוה מבנה מתכת של ערכת "G"

כדי להבין את הדברים הבאים, יש צורך לתאר בקצרה מהו כור גרעיני בכלל וכור RBMK בפרט.

הכור הגרעיני של תחנות כוח הוא מכשיר להמרת אנרגיה גרעינית לאנרגיה תרמית. הדלק ברוב המוחלט של הכורים הוא אורניום מועשר נמוך. בטבע, היסוד הכימי אורניום מורכב משניים מהאיזוטופים שלו: 0.7% איזוטופ במשקל אטומי של 235, השאר הוא איזוטופ במשקל אטומי של 238. רק האיזוטופ של אורניום-235 הוא דלק. כאשר נויטרון נתפס (נספג) על ידי גרעין אורניום-235, הוא הופך לבלתי יציב, ולפי סטנדרטים עולמיים, מתפרק מיידית לשני חלקים, לרוב לא שווים, עם שחרור של כמות גדולה של אנרגיה. בכל פעולת ביקוע גרעיני משתחררת אנרגיה פי מיליוני יותר מאשר בעת שריפה של מולקולת נפט או גז. בכור כה גדול כמו צ'רנוביל, כאשר הוא פועל בעוצמה מלאה, "נשרף" כארבעה קילוגרמים של אורניום ביום.

האנרגיה המשתחררת בכל ביקוע של גרעין האורניום מתממשת באופן הבא: החלק העיקרי הוא בצורת האנרגיה הקינטית של "שברי הביקוע", אשר במהלך האטה, מעבירים כמעט את כולה ביסוד הדלק בכור ובתוכו. מעטפת מבנית. כל חלק ניכר מהשברים היוצאים מהקליפה אינו מקובל. אם נתבונן בטבלה המחזורית, נראה שלגרעינים של שברי ביקוע יש עודף ברור של נויטרונים כדי להיות יציבים. לכן, כתוצאה משרשרת של זיהום קרינה של השטח בעת תאונה לאחר ההרס ושחרור בעת פיצוץ מוטות דלק.

לאחר הפסקת תגובת השרשרת, כאשר הכור נסגר, חום שיורי מהתפרקות של מוצרי ביקוע מאלץ את מוטות הדלק להתקרר במשך זמן רב.

בכל ביקוע של גרעין האורניום, שניים או שלושה, בממוצע, כשניים וחצי, נפלטים נויטרונים. האנרגיה הקינטית שלהם נספגת על ידי המנחה, הדלק והאלמנטים המבניים של הכור, ואז מועברת לנוזל הקירור.

נויטרונים הם המאפשרים לבצע תגובת שרשרת של ביקוע של גרעיני אורניום-235. אם נויטרון אחד מכל ביקוע גורם לביקוע חדש, אזי עוצמת התגובה תישאר באותה רמה.

רוב הנייטרונים נפלטים מיד במהלך הביקוע הגרעיני. אלו הם נויטרונים מהירים. חלק קטן, כ-0.7%, לאחר פרק זמן קצר, לאחר שניות ועשרות שניות, הם נויטרונים מושהים. הם מאפשרים לך לשלוט בעוצמת תגובת ביקוע האורניום ולווסת את כוחו של הכור. אחרת, קיומם של כורי כוח יהפוך לבעייתי - רק אטון נראה לעין.

בדרך כלל, לא אורניום טבעי, אלא מועשר במידה מסוימת באיזוטופ 235, משמש בכורים כוחניים. אבל עדיין, רובו הוא אורניום-238, ולכן, חלק ניכר מסוגל להתבקע עם ספיגת נויטרונים תרמיים, כמו אורניום-235. תכונותיו של פלוטוניום כדלק שונות מאלו של אורניום, ואם הוא מצטבר מספיק לאחר פעולה ארוכה של הכור, הן משנות במידת מה את הפיזיקה של הכור. הפלוטוניום ששוחרר במהלך התאונה תורם אף הוא לזיהום השטח. יתר על כן, אין תקווה לדעיכה שלו (זמן מחצית החיים של פלוטוניום-239 הוא יותר מ-24 אלף שנה), אלא רק נדידה לעומק כדור הארץ. איזוטופים אחרים של פלוטוניום קיימים גם הם. תכונות של אורניום-235:

- ביקוע לאחר ספיגת נויטרון תרמי (בעל אנרגיה נמוכה) על ידי הגרעין שלו;

- לשחרר כמות גדולה של אנרגיה;

- פולטים נויטרונים במהלך הביקוע, הכרחי לתגובה המקיימת את עצמה.

אורניום-235 הוא הבסיס ליצירת כורי כוח גרעיניים.

כמעט כל כורי תחנת הכוח הגרעינית פועלים על נויטרונים תרמיים, כלומר. נויטרונים בעלי אנרגיה קינטית נמוכה. ניוטרונים לאחר ביקוע אורניום או פלוטוניום עוברים את שלבי התמתנות, דיפוזיה ולכידה על ידי גרעינים של דלק וחומרי מבנה. חלק מהנייטרונים עפים מתוך הליבה - דליפה. במקביל, מתרחשים מספר רב של ביקועים, וכתוצאה מכך, בכור עובד יש תמיד מספר רב של נויטרונים המרכיבים את שטף הנויטרונים, שדה הנויטרונים. שריפה של גרעיני דלק מתרחשת באיטיות, ולכן, בפרק זמן ארוך מספיק, כמות הדלק בכור יכולה להיחשב ללא שינוי. אז מספר הנייטרונים הנספגים בדלק, ובמקביל מספר הגרעינים המבוקעים וכמות האנרגיה המתקבלת, יהיו פרופורציונליים ישירות לשטף הנייטרונים בליבה. למעשה, משימת המפעילים מצטמצמת למדידה ותחזוקה של שטף הנייטרונים בהתאם לדרישות לשמירה על הספק.

אם נחלק על תנאי ניוטרונים ביקוע לדורות עוקבים (המוסכמה היא כדלקמן - מכיוון שהביקוע מתרחש באופן לא עקבי, אז זה דומה לתנועה של קהל לא מאורגן, ולא לצעדים של טור צבאי) עם מספר הנייטרונים מס' 1 , מס' 2 וכן הלאה, אז עם שוויון מספר הנייטרונים של כל דור הספק של הכור יהיה קבוע, כור כזה ייקרא קריטי ומקדם הכפל הנייטרונים, שווה ליחס המספר של נויטרונים מהדור הבא לקודם, שווה לאחד. כאשר מקדם הכפל גדול מאחד, מספר הנייטרונים וההספק עולים ברציפות - הכור הוא סופר קריטי. ככל שמקדם הכפל גדול יותר, כך קצב הגידול בהספק גדול יותר, וההספק גדל עם הזמן לא באופן ליניארי, אלא אקספוננציאלי. בעבודה מבצעית, נראה שהדיוק בשימוש שווה ל- (K-1). בתרגול רגיל, המפעיל מתמודד עם כור שסופר-קריטיות או תגובתיות חיובית שלו אינה עולה על עשירית האחוז. עם תגובתיות רבה יותר, קצב ירידת הכוח הופך גבוה מדי, מסוכן לשלמות הכור ומערכות השירות. לכל כורי הכוח יש AZ אוטומטי שמכבה את הכור בקצב גבוה של עליית הספק. בכור RBMK פעל ה-AZ בקצב של הכפלת הספק בזמן של 20 שניות.

הרגע הכי חשוב. במהלך ביקוע גרעין אורניום, כ-0.7% מהנייטרונים אינם מיוצרים במהלך הביקוע, אלא באיחור מסוים. הם נכללים במספר הכולל של נויטרונים של דור נתון ובכך מגדילים את משך החיים של ייצור נויטרונים. השבר של נויטרונים מושהים מסומן בדרך כלל p. אם התגובתיות העודפת (החיובית) מגיעה (ויותר מכך) לערך של p, אז הכור הופך קריטי רק בניוטרונים מהירים, שקצב שינוי הדור שלהם גבוה - הוא נקבע על ידי ההאטה והדיפוזיה של הנייטרונים, וכן לכן קצב העלייה בכוח הוא גבוה מאוד. אין הגנה במקרה זה - רק הרס הכור יכול להפריע לתגובת השרשרת. כך היה ב-26 באפריל 1986 ביחידה הרביעית של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל. למעשה, בשל ייצור פלוטוניום בליבה וההבדל בתכונות של נויטרונים מהירים ומעוכבים בכור

הכור RBMK-1000 הוא כור מסוג תעלה, מנחה הנייטרונים הוא גרפיט ונוזל הקירור הוא מים רגילים. קסטת הדלק מורכבת מ-36 מוטות דלק באורך שלושה וחצי מטרים. מוטות דלק בעזרת רשתות מרווחים, הקבועות על מוט המיסב המרכזי, מונחות על שני עיגולים: על 6 החלקים הפנימיים ועל 12 החלקים החיצוניים.

כל קסטה מורכבת משתי קומות בגובה. לפיכך, לאזור הפעיל יש גובה של שבעה מטרים. כל אלמנט דלק מורכב מכדורי UO 2 המונחים בצינור אטום העשוי מסגסוגת זירקוניום-ניוביום. בניגוד לכורים בלחץ, בהם כל מחסניות הדלק ממוקמות בכלי משותף המיועד ללחץ הפעלה מלא, בכור RBMK כל מחסנית ממוקמת בתעלה טכנולוגית נפרדת, שהיא צינור בקוטר 80 מ"מ.

הליבה של כור RBMK, בגובה 7 מטרים ובקוטר 11.8 מטרים, מורכבת מ-1,888 עמודי גרפיט עם חורים מרכזיים כל אחד, שבהם מותקנות תעלות. מתוך מספר זה, 1,661 הם ערוצים טכנולוגיים עם מחסניות דלק, השאר הם ערוצי CPS, שבהם ממוקמים 211 מוטות קולטי נויטרונים ו-16 חיישני בקרה. ערוצי CPS מפוזרים באופן שווה על האזור הפעיל בכיווני הרדיאלי והאזימוט.

מלמטה מסופק נוזל קירור לערוצים הטכנולוגיים - מים רגילים בלחץ גבוה, המקררים את אלמנטי הדלק. מים מתאדים חלקית ובצורה של תערובת קיטור-מים מוזרמים מלמעלה למפרידי תופים, שם הקיטור מופרד ומוזן לטורבינות. מים ממפרידי תופים בעזרת ה-MCP מסופקים שוב לכניסה לערוצים הטכנולוגיים. הקיטור לאחר התשישות בטורבינות מתעבה וחוזר למעגל נוזל הקירור. לפיכך, מעגל זרימת המים סגור.

אם נקבל את העיצוב של הליבה כנתון, בואו נראה לאן הולכים ניוטרוני הביקוע. חלק מהנייטרונים עוזבים את הליבה ואובדים לנצח. חלק מהנייטרונים נספג על ידי המנחה, נוזל הקירור, חומרי המבנה ותוצרי הביקוע של גרעיני הדלק. זהו אובדן חסר תועלת של נויטרונים. השאר נצרכים על ידי הדלק. כדי לשמור על הספק קבוע, גם מספר הנייטרונים הנספגים בדלק חייב להיות קבוע. כתוצאה מכך, משניים וחצי (בממוצע) נויטרונים הנפלטים במהלך כל ביקוע של ליבת הדלק, אנו יכולים לאבד נויטרונים אחד וחצי בגין דליפה ולכידה על ידי חומרים שאינם בקיעים. זה יהיה כור קריטי.

כור כזה לא יכול לעבוד, ולו רק מהסיבה הבאה: במהלך ביקוע האורניום נוצרים גרעינים של יסודות כימיים שונים, וביניהם יש כמות משמעותית של קסנון במשקל אטומי של 135, שיש לו נויטרון גדול מאוד. חתך ספיגה. כשהכוח עולה, קסנון מתחיל להיווצר, והכור יתקע. כך היה עם הכור האמריקאי הראשון. E. Fermi חישב את החתך ללכידת נויטרונים על ידי גרעין קסנון ואמר בצחוק שהגרעין הוא בגודל של תפוז.

כדי לפצות על השפעות אלו ואחרות, מוכנס לכור דלק עודף, אשר עם דליפה מתמדת של נויטרונים וספיגתם על ידי חומרים שאינם בקיעים, מגדיל את שיעור הספיגה על ידי הדלק. על מנת למנוע עלייה מתמדת בעוצמתו של כור כזה, מוכנסים לליבה מה שנקרא רכיבי בקרת תגובתיות המכילים חומרים שסופגים נויטרונים באופן אינטנסיבי. שיטות הפיצוי יכולות להיות שונות, נשקול אותן רק בדוגמה של RBMK.

בתעלות CPS ממוקמים מוטות המכילים בולם נויטרונים חזק, בורון, בעזרתם נשמר האיזון הרצוי של הנייטרונים וכתוצאה מכך גם עוצמת הכור. אם יש צורך להגביר את ההספק, חלק מהמוטות מוסר לחלוטין או חלקי מהליבה, כתוצאה מכך גדל חלקיק הנייטרונים הנקלט בדלק, ההספק גדל, והמוטות, עם הגעה להספק הרצוי. רמה, מוכנסים מחדש לליבה. ככלל, המיקום החדש של מוטות הבקרה אינו זהה לזה המקורי - זה תלוי בשינוי בתגובתיות של הליבה עם שינוי בהספק - במקדם ההספק של התגובתיות. אם יש צורך להפחית את הכוח, מוטות מוכנסים לליבה, כלומר. תגובתיות שלילית מוצגת, הכור הופך תת-קריטי והכוח מתחיל לרדת. ברמה החדשה, הכוח מתייצב על ידי שינוי מיקום המוטות. כל זה נעשה על ידי AR. המפעיל, בלחיצה על כפתור, משנה את רמת ההספק הנתון, והשאר תלוי בווסת. נכון, במקרה של כור RBMK זה לא לגמרי נכון, ולפעמים בכלל לא - המפעיל נאלץ בהתערבותו לתקן את פעולת הרגולטור, בעיקר כדי לבסס את שחרור האנרגיה בחלק כזה או אחר של הכור. אֵזוֹר.

בכור חדש שנבנה, הערוצים הטכנולוגיים עמוסים במחסניות דלק טריות שלא נשרפו. אם כל 1,661 הערוצים עמוסים בקסטות, אז מקדם הכפל יהיה כל כך גבוה עד שאי אפשר יהיה לכבות אותו עם מוטות הבקרה הזמינים. לכן, כ-240 ערוצים טכנולוגיים עמוסים במוטות מיוחדים לספוג נויטרונים במקום קסטות דלק. ועוד כמה מאות בולמים ממוקמים בחורים של מוטות המיסב המרכזיים של מחסניות הדלק. ככל שהדלק נשרף, הבולמים הללו מוסרים בהדרגה ומוחלפים במחסניות דלק. כאשר כל הבולמים מוסרים, התגובתיות הנדרשת של הליבה נשמרת על ידי החלפת הקסטות השרופות ביותר בטריות. מגיע מצב של עומסים נייחים.

בכור RBMK, מחסניות דלק מוחלפות כאשר הכור פועל בכוח על ידי מכונת פריקה וטעינה מיוחדת. בשלב זה, הליבה מכילה קסטות שרופות לחלוטין, טריות ועם צריבה בינונית. עבור מצב זה מחושב מספר מוטות השליטה וההגנה.

כל מוט CPS מציג סוג של תגובתיות, התלויה במיקומו באזור ובצורת שדה הנייטרונים. בכור RBMK, תגובתיות נמדדת בדרך כלל במוטות, היעילות של מוט אחד נלקחת מותנית ל-0.05%. כפי שכבר הוסבר, קצב הגידול בהספק של הכור הוא גדול יותר, ככל שהריאקטיביות החיובית שלו גדולה יותר. קצב הפחתת ההספק גדול יותר גם עם תגובתיות שלילית גדולה יותר.

כתוצאה מהפרעות במשטר ותקלות במערכות, נוצר צורך בכיבוי מהיר של הכור על מנת למנוע נזק. לכן, מספר מוטות ה-CPS חייב תמיד להיות גבוה יותר כדי להביא את הכור למצב עם תת-הביקורת הנדרשת. כאשר הכור במצב קריטי (קריטי פירושו אינו קטסטרופלי, אלא שמקדם הכפל שלו שווה לאחד ובהתאם לכך התגובתיות שווה לאפס), יש להסיר לפחות מספר מסוים של מוטות מהליבה ולהכין. להחדרה מיידית לאזור להפסקת תגובת שרשרת הביקוע. וככל שיוסרו יותר מוטות מהליבה, כך יהיה יותר ביטחון שהכור, במידת הצורך, ייסגר במהירות, עם תת-קריטיות גדולה. זה נכון לגבי כל הכורים שתוכננו לפי דרישות קודי בטיחות ותקנות.

בכל הכורים, בדרך זו או אחרת, חלק ממרכיבי בקרת התגובתיות מוכנס לתוך הכור - זה הכרחי לתמרון כוח. למשל, במקרה של הפחתה חלקית מאולצת בהספק, כמות הקסנון עולה זמנית (אומרים שהכור מורעל על ידי קסנון), יש לפצות את העלייה בכמות בולם הנייטרונים על ידי הסרת חלק מהבולם. מוסר במהירות מהאזור. אחרת, יהיה צורך לכבות את הכור ולחכות להתפרקות הקסנון.

בכור RBMK, במהלך הפעולה, חלק ממוטות הבקרה נמצא חלקית או מלאה בליבה ומדכא (מפצה) איזושהי תגובתיות עודפת. עכשיו בואו נגדיר את המושג ORP.

מרווח התגובתיות התפעולית הוא התגובתיות החיובית שתהיה לכור עם הסרת כל מוטות ה-CPS.

כמו כורים רגילים, גם כור RBMK צריך מרווח תגובתיות לתמרון כוח. גם לאחר התאונה בשנת 1975 ביחידה הראשונה של NPP לנינגרד עבור RBMK, נקבע מרווח תגובתיות מינימלי של 15 מוטות בהתבסס על הצורך לשלוט בשחרור האנרגיה בליבה. ואחרי תאונת צ'רנוביל, פראות מוחלטת, נמצא אבסורד - עם אספקה קטנה של AZ, זה לא נתקע, אלא מאיץ את הכור. ככל ששולי התגובתיות נמוכים יותר, כך ה-RBMK מסוכן יותר גרעיני?! דע את שלנו!.. אנחנו לא כמו אחרים.

אין כורים אחרים עם תכונות כאלה. אפשר להבין ש-AZ לא התמודדה עם כיבוי הכור, אבל כדי שהיא תאיץ את הכור עצמו, זה לא היה נראה בסיוט.

כמו ORM, אפקט אדי תגובתיות וגורם כוח תגובתיות יוזכרו לעתים קרובות בטקסט. בואו נבהיר את המושגים.

תן לכור לפעול בהספק מסוים בקצב זרימת נוזל קירור קבוע. בערוץ הטכנולוגי מחממים את המים לרתיחה ומופיעים אדים. ככל שנעים בערוץ, יותר ויותר מים, שלוקחים חום ממוטות הדלק, הופכים לקיטור. לפיכך, במצב נייח, יש לנו כמות מסוימת של קיטור בתוך האזור הפעיל. עכשיו בואו נגדיל את כוחו של הכור. כמות החום עולה, וכתוצאה מכך, יהיו יותר אדי מים בליבה. איך זה ישפיע על התגובתיות של הליבה - בכיוון של ירידה או עלייה - תלוי ביחס בין גרעיני המתווך והדלק באזור. מים הם גם מנחה נויטרונים, וכך גם גרפיט, וככל שכמות הקיטור עולה, יש פחות מים בליבה. המתכננים, ככל הנראה על בסיס שיקולים כלכליים, בחרו את היחס בין ליבות המנחה והדלק ב-RBMK כך שהחלפה מלאה של מים בקיטור תוביל לעלייה בתגובתיות בחמש עד שש ר'.

למה זה מפחיד? לדוגמה, אם צינור נוזל קירור בקוטר 800 מ"מ נשבר, התייבשות מתרחשת תוך מספר שניות ו-AZ במהירות נמוכה לא יוכל להתמודד עם התגובתיות המשתחררת. פיצוץ, כמו 26 באפריל. זה לא הכל. עם הגדלת ההספק, הטמפרטורה של הדלק תמיד עולה וזה מוביל לירידה בתגובתיות. בכור RBMK, כאשר ההספק משתנה, משפיעים בעיקר שני גורמים על התגובתיות: השפעת הטמפרטורה השלילית של הדלק והשפעת הקיטור החיובית. הם מרכיבים את מקדם ההספק המהיר של התגובתיות - השינוי בתגובתיות עם שינוי בהספק במגה וואט אחד (או קילוואט). השפעות נוספות של שינויים בתגובתיות בהתאם להספק: השפעת הטמפרטורה של הרעלת גרפיט וקסנון של הכור, למרות שהן משמעותיות, מופיעות באיחור גדול ואינן משפיעות על הדינמיקה. כור מתוכנן כהלכה צריך להיות בעל גורם כוח שלילי. זה אומר שעם כל הפרעה התגובתיות עולה, איתה הכוח מתחיל לעלות וזה מביא לירידה בתגובתיות והכוח מתייצב, אם כי ברמה גבוהה יותר. עבור כור RBMK, גורם ההספק היה חיובי במגוון רחב של סמכויות, בניגוד לדרישות המסמכים הרגולטוריים. זה השפיע ישירות על התרחשות התאונה ב-26 באפריל.

RBMK הוא כור כוח תרמי חד-מעגל עם נוזל קירור מים רותחים בתעלות ואספקה ישירה של קיטור רווי לטורבינות. המנחה הוא גרפיט. מופעלים RBMK בהספקים של 1000 ו-1500 MW. נכון לשנת 2009, 12 יחידות כוח עם RBMK פועלות בארבע תחנות כוח גרעיניות.

נוזל הקירור מסופק בנפרד לכל תעלה, כאשר ניתן לווסת את זרימת המים בתעלה. בשל המוזרויות של הפיזיקה של הכור, אנרגיה תרמית משתחררת בצורה לא אחידה בנפח. במעבר בתעלה מתאדה חלק מהמים, בתעלות בעלות הספק מרבי, תכולת האדים המסה ביציאה מגיעה ל-20%, תכולת האדים הממוצעת ביציאת הכור היא 14.5%.

מים רותחים מהכור מועברים דרך מפרידי קיטור. לאחר מכן מסופק קיטור רווי (טמפרטורה של 284 מעלות צלזיוס) בלחץ של 65 אטמוספירות לשני גנרטורים עם הספק חשמלי של 500 מגוואט כל אחד. קיטור הפליטה מתעבה, ולאחר מכן משאבות המחזור מספקות מים לכניסה לכור. שני מפרידי קיטור RBMK-1000 בעלי גוף פלדה אופקי גלילי באורך 30 מ' ובקוטר של 2.3 מ'.

הספק תרמי של הכור, MW
הספק חשמלי של הכור, MW
טעינת דלק במצב נייח, כלומר.
גובה אזור פעיל, מ
קוטר הליבה, מ	11,8.
הספק ספציפי ממוצע של דלק לכל ק"ג אורניום, קילוואט/ק"ג	16,7
טמפרטורת מים ממוצעת בליבה, o С
צפיפות ממוצעת של מים באזור הפעיל, g/cm3	0,516
גודל גוש גרפיט, ס"מ	25x25
צפיפות גרפיט, גרם / ס"מ 3	1,65
מספר ערוצים טכנולוגיים
קוטר החור בגוש הגרפיט, ס"מ.	11,4
מספר מוטות דלק בערוץ הטכנולוגי
קוטר חיצוני TVEL, ס"מ	1,35
עובי מעטפת זירקוניום TVEL, מ"מ..	0,9
קוטר גלולת דלק, ס"מ	1,15.
צפיפות של UO 2, g/cm 3	10,5

כרטיסייה. 21מאפיינים עיקריים של ליבת RBMK-1000.

אחד היתרונות של RBMK מסוג ערוץ על פני VVERs מסוג כלי הוא האפשרות לטעון מחדש דלק שרוף מבלי לסגור את הכור. הדלק מוטען לכור באמצעות מכונת פריקה וטעינה ( REM). כאשר הערוץ עמוס יתר על המידה REMמחובר הרמטית לחלק העליון של התעלה, נוצר בו אותו לחץ כמו בערוץ, מכלולי הדלק המושקע מוסרים לתוך REM, מכלולי דלק טריים מותקנים בערוץ.

בתחילת הפעלת כורי RBMK-1000 נעשה שימוש בדלק בהעשרה של 1.8%, אך בהמשך התברר שמומלץ לעבור לדלק בהעשרה של 2%. בימים אלה מתבצע מעבר לדלק בהעשרה של 2.8%.

מכלולי דלק ורכיבי דלק של כור RBMK

דרישות אמינות גבוהות מוטלות על מוטות דלק ומכלולי דלק במהלך כל חיי השירות. המורכבות של היישום שלהם מחמירה על ידי העובדה שאורך התעלה הוא 7000 מ"מ בקוטר קטן יחסית, ובמקביל יש להבטיח טעינה מחדש במכונה של הקסטות הן בכור עצור והן בכור עובד. תנאי ההפעלה האינטנסיביים של מכלולי הדלק בכורי RBMK קבעו מראש את הצורך במכלול גדול של בדיקות טרום-כור וכורים. פרמטרים עיקריים המאפיינים את תנאי ההפעלה של מכלולי דלק

ישנם 1693 ערוצים עם מכלולי דלק בליבת הכור RBMK-1000, ו-1661 ערוצים ב-RBMK-1500. מכלולי הדלק נייחים במהלך הפעולה בכור. ויסות התגובה הגרעינית, שמירה על הספק המצוין של הכור, המעבר מרמת הספק אחת לאחרת וכיבוי הכור מתבצעים על ידי תנועה אנכית של בקרות מערכת הבקרה וההגנה בליבה.

שני סוגים של מכלולי דלק נמצאים בשימוש בכורים RBMK-1000 ו-RBMK-1500: מכלולי דלק עובדים ומכלולי דלק עובדים עבור מצלמת גמא. לכללי דלק מסוגים שונים יש כמה הבדלי עיצוב.

העיצוב של מכלולי הדלק RBMK-1000 ו-RBMK-1500 עם בולם שריפה ורשתות מרווח העשויות מסגסוגות זירקוניום הוא בעל יציבות גיאומטרית בשריפת 30-35 MW ימים/ק"ג אורניום, מספק בטיחות גבוהה וביצועים כלכליים טובים של ליבות הכור RBMK . ככלל, מכלולי דלק RBMK-1000 משתמשים בדלק מחודש.

מכלול הדלק מורכב משני צרורות של מוטות דלק, שני זנבות, מוט מרכזי עם מוט (למכלול דלק עובד) או צינור מנשא עם חלל מרכזי למיקום חיישנים (למכלול דלק עובד מתחת למצלמת גמא ), מחברים וחלקי תיקון.

במכלולי הדלק, צרור מוטות הדלק העליון מחובר לתחתון באמצעות מוט מרכזי עם מוט או צינור נשיאה ומהדקים. האורך הכולל של מכלול הדלק RBMK הוא 10 מ' עם קטע הדלק 7 מ'; TVS RBMK - TVS ללא כיסוי.

צרור מוטות הדלק מורכב מ-18 מוטות דלק, מסגרת עם רשתות מרווח ו-18 טבעות קרימפ המיועדות לחיזוק מוטות הדלק ברשת הקצה של מכלול הדלק.

מוטות דלק הם האלמנטים הפונקציונליים העיקריים של מכלולי דלק; בקצה אחד הם מחוברים לרשת הקצה, הקצה השני נשאר פנוי. יסודות הדלק הם צינורות מבניים העשויים מסגסוגת זירקוניום מלאות בכדוריות של דו-תחמוצת אורניום מסונטת עם תחמוצת ארביום, אטומות עם פקקים על ידי ריתוך. השימוש באלמנטים של דלק עם תחמוצת ארביום המשולבת בדלק איפשר לשפר את חלוקת הכוח בכל הכור, לשפר את הבטיחות ואת המאפיינים הטכניים והכלכליים של הליבות של כורי RBMK.

הרכיבים של מכלולי הדלק RBMK-1500 זהים למכלולי הדלק RBMK-1000. ההבדל הוא שכדי לערבב את זרימת נוזל הקירור ולהעצים את סילוק החום ממוטות הדלק, מותקנות בנוסף 18 רשתות של מגבירי העברת חום על הצרור העליון של מוטות הדלק.

7.3 PWR (כור מים בלחץ). אנלוגי רוסי (VVER).

PWR - כור מסוג כלי הפועל תחת נוזל קירור מים בלחץ גבוה, לא רותח, מעקף. PWR הוא סוג הכור הנפוץ ביותר בעולם.

ה-PWR מורכב ממעטפת בעובי 150 מ"מ. בקוטר פנימי של 5 מ', מצויד בארבע חרירי כניסה וארבעה חרירי יציאה הממוקמים בחלק העליון של הגוף באותה רמה. הקוטר של צינורות ענפים וצינורות של המעגל הראשוני הוא 750 מ"מ. המשטח הפנימי של כל המעגל הראשוני, כולל הכיסוי הכדורי הנשלף, מצופה בשכבה של נירוסטה אוסטניטית.

הליבה מורכבת ממכלולי דלק מרובעים המכילים צרור של מוטות דלק עם אורניום דו חמצני מועשר. מכלולי הדלק נחשפים, הוא כולל, יחד עם צרור של מוטות דלק, אלמנטים סופגים נעים (PEL).

תדלוק דלק בכורי PWR, כמו בכורי VVER, מתבצע תוך הפחתת עומסים מלאה ועם כיסוי מוסר. העמסת דלק בכל תדלוק חלקי מתבצעת על ידי מכלולי דלק עם העשרת אורניום של 3.4% לאזור ההיקפי של הליבה. מכלולי הדלק המושקע נפרקים מהאזור המרכזי.

נוזל הקירור הראשוני נמצא בלחץ של 150 אטמוספירה. הטמפרטורה ביציאה של ליבת הכור היא 315 מעלות צלזיוס, בכניסה היא כ-275 מעלות צלזיוס. נוזל הקירור נשאב סביב המעגל הראשוני על ידי משאבות חזקות שיכולות לצרוך עד 6 מגוואט כל אחת.

נוזל הקירור הראשוני המחומם נכנס למחולל הקיטור, שם החום מועבר לנוזל הקירור בלחץ הבינוני התחתון, שמתאדה עם לחץ הקיטור. העברת החום מתבצעת דרך מחולל הקיטור, ללא ערבוב של שני הנוזלים, דבר שרצוי מכיוון שנוזל הקירור הראשי עלול להפוך לרדיואקטיבי.

לכורי PWR יש מקדם טמפרטורה שלילי של תגובתיות, לכן, במקרה של תאונה וחורג מהקריטיות של הכור, הפחתת כוח הכור מתרחשת באופן אוטומטי.

ב-CPS, בנוסף לתמיסת הבור ומוטות הבולמים, כדי לשמור על קריטיות הכור, נעשה שימוש ביכולות בקרת הספק על ידי שליטה בסילוק החום. עלייה בטמפרטורה במעגל הראשוני מובילה לירידה בהספק ולהיפך. עם עלייה בלתי מתוכננת בהספק, המפעיל יכול להוסיף חומצת בור או להפחית את כוח המשאבה כדי להעלות את הטמפרטורה של נוזל הקירור הראשוני.

יתרונות:

מקדם הספק שלילי של תגובתיות .
עלות נמוכה של נוזל קירור ומנחה .
נוזל הקירור המשני אינו מזוהם בפסולת רדיואקטיבית.

פגמים:

דרישות מוגברות לחוזק הגוף וחומרי המבנה עקב לחץ גבוה בתוך המעגל הראשוני.
העלות הגבוהה של מחולל הקיטור.
תגובה קיטור-זירקוניום עם התפתחות מימן.

הערה:התאונה הגדולה ביותר מאז תאונת צ'רנוביל בשנת 1986 (INES רמה 7) התרחשה עם כור PWR בשנת 1979 בתחנת הכוח הגרעינית בארה"ב Three Mile Island (INES רמה 5).

החסרונות של הכור RBMK-1000:

מספר רב של צינורות ותתי מערכות עזר שונות, הדורשים מספר רב של כוח אדם מיומן;

הצורך בוויסות ערוץ אחר ערוץ של קצבי הזרימה, מה שעלול להוביל לתאונות הקשורות להפסקת זרימת נוזל הקירור דרך הערוץ;

עומס גבוה יותר על אנשי ההפעלה בהשוואה ל-VVER, הקשור לגודלה הגדול של הליבה ולתדלוק הדלק השוטף בערוצים.

מקדם תגובתיות אדים חיובי. במהלך פעולת הכור, מים נשאבים דרך הליבה ומשמשים כנוזל קירור. בתוך הכור הוא רותח, הופך חלקית לאדים. לכור היה מקדם תגובתיות קיטור חיובי, כלומר, ככל שיותר קיטור, כך השתחרר יותר כוח עקב תגובות גרעיניות. בהספק נמוך, שבו פעלה יחידת הכוח במהלך הניסוי, השפעת מקדם הקיטור החיובי לא פוצה על ידי תופעות אחרות המשפיעות על התגובתיות, ולכור היה מקדם הספק חיובי של תגובתיות.

זה אומר שהיה משוב חיובי - העלייה בעוצמה גרמה לתהליכים כאלה בליבה, מה שהוביל לעלייה גדולה עוד יותר בעוצמה. זה הפך את הכור לא יציב ומסוכן. בנוסף, המפעילים לא קיבלו מידע שמשוב חיובי עלול להתרחש בהספקים נמוכים. "אפקט קצה".

עוד יותר מסוכנת הייתה טעות בתכנון מוטות הבקרה. כדי לשלוט בכוחה של תגובה גרעינית, מוכנסים לליבה מוטות המכילים חומר הסופג נויטרונים. כאשר מוציאים את המוט מהליבה, נשארים מים בתעלה, שסופגים גם נויטרונים. על מנת לבטל את ההשפעה הבלתי רצויה של מים אלו, הונחו מתחת למוטות ברבמ"ק מחליפים מחומר שאינו סופג (גרפיט).

אבל כשהמוט מורם לגמרי, נותר עמוד מים בגובה 1.5 מטר מתחת לעקירה. כאשר המוט זז ממקומו העליון, בולם נכנס לחלק העליון של האזור ומכניס תגובתיות שלילית, ובחלק התחתון של התעלה, מחליף הגרפיט מחליף מים ומכניס תגובתיות חיובית. בזמן התאונה, לשדה הנייטרונים הייתה צניחה באמצע האזור הפעיל ושתי מקסימום - בחלקו העליון והתחתון.

עם חלוקה זו של השדה, התגובתיות הכוללת שהוצגו על ידי המוטות במהלך שלוש השניות הראשונות של התנועה הייתה חיובית. זהו מה שנקרא "אפקט הקצה", שבגללו הפעלת ההגנה לשעת חירום בשניות הראשונות הגדילה את הכוח, במקום לעצור מיד את הכור. (ההשפעה הסופית ב-RBMK היא תופעה המורכבת מעלייה קצרת טווח בתגובתיות של כור גרעיני (במקום הירידה הצפויה), הנצפית בכורי RBMK-1000 כאשר מוטות מערכת הבקרה וההגנה (CPS) מורידים מ המיקום העליון (או קרוב אליו). ההשפעה נגרמה על ידי תכנון מוטה לקוי.

אלכסנדר ניקולאביץ' רומיאנצבהתחנך ב-MEPHI. עד 1965, הוא עבד ב-NIKIET כמהנדס עיצוב, שולט בטכנולוגיית מחשבים שהייתה חדשה באותה תקופה, וערך חישובי ניוטרונים-פיזיקליים מסה. ב-1966 עבר לעבוד ב-IAE, שם השתתף בפיתוח תכנון חלופי לכור RBMK-1000, כשליטה עצמאית על מפתחי הפרויקט הראשי. בהמשך הדרך נמשכה העבודה על פיתוח טכנולוגיית מחשבים מתקדמת חדשה, יצירת תוכנות ויישום חישובים תלת מימדיים נויטרונים-פיזיים ותרמיים-הידראוליים. בשנת 1974 הופסקה הפעילות התחרותית בפרויקט RBMK-1000, ו א.נ. רומיאנצבהלך לעבוד בסבא"א. עם שובו ל-IAE ב-1981, הוא כיהן בתפקיד סגן מנהל ה-OVTR (המחלקה להנדסת מחשבים ורדיו אלקטרוניקה). להלן זיכרונותיו של א.נ. רומיאנצב, בהשראת יום השנה הבא לתאונת צ'רנוביל, ופורסמו על ידי סוכנות הידיעות PROatom. זיכרונות ארוכים אלה הם בעלי ערך משום שהם מתארים את השלב הראשוני של הפיתוח של פרויקט RBMK-1000 (1965-1975), אשר קבע מראש את הבחירה של הפרמטרים העיקריים של הפיזיקה והעיצוב של הכור, ונקבר לנצח מתחת לצ'רנוביל. תְאוּנָה.

צ'רנוביל ב-2009

A.N. Rumyantsev, דוקטור למדעים טכניים, סגן מנהל העבודה המדעית של STC "Electronics" NRC "Kurchatov Institute", 27 באפריל - 10 ביוני 2009

מאז התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל עברו 23 שנים (היום - כמעט 25 - ed.) של השנה. הרבה כבר נשכח. רבים מהיוצרים של כורים מסוג RBMK-1000 ו-RBMK-1500 כבר נפטרו. עם זאת, משתתפים חיים רבים ביצירת כורים כאלה עדיין ממשיכים לנתח את הגורמים לאסון מעשה ידי אדם זה, בעיקר כדי שניתן יהיה להשתמש ב"ידע" המתקבל בצורה אובייקטיבית ביותר להערכת סיכונים עתידיים הקשורים לאנרגיה גרעינית.

אחד מהם, ולנטין מיכאילוביץ' פדולנקו, עובד המרכז המדעי הרוסי (RNC) "מכון קורצ'טוב", שאיתו הכרתי בעבודה משותפת מאז תחילת שנות ה-70, היה מעורב ישירות בניתוח הגורמים ובחיסול ההשלכות. של תקריות ותאונות רבות בכורים תעשייתיים וכורי כוח בברית המועצות ובפדרציה הרוסית, כולל התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל באפריל 1986. הוא הציע להעריך את הסיבות להשתתפותי בפיתוח פרויקטים עבור כורים כאלה. של תאונה זו כפי שהיא נראית בשנת 2009. מאז הזמן באופן בלתי הפיך, בקשתו הייתה הסיבה ליצירת ה-aide-mémoire הזה.

רקע כללי

בתקופה 1966-1975, בהיותו עובד של Sector-14 IAE אותם. I.V. קורצ'טוב, שבראשה עמד פרופסור סאבלי מויסביץ' פיינברג, השתתפתי בתכנון של כורים מסוגי RBMK-1000 ו-RBMK-1500. ש.מ. פיינברג היה סגן המפקח המדעי של הפרויקטים. האקדמאי אנטולי פטרוביץ' אלכסנדרוב, מנהל ה-IAE על שם A.I. I.V. Kurchatov (מאז 1991 - RRC "מכון Kurchatov").

מיד לאחר סיום לימודי המכון לפיזיקה הנדסית במוסקבה בשנת 1963, כמהנדס-פיזיקאי, נשלחתי לעבוד כמהנדס עיצוב בארגון בית הספר לתארים מתקדמים. 788, עכשיו - מכון מחקר ועיצוב להנדסת חשמל (NIKIET) על שמו. נ.א. דולזאל. לאחר שהחל לעבוד באוגוסט 1963 בקבוצת יו.איי מיטאייב, שהייתה חלק מהמחלקה לפיזיקה מס' 5, שבראשה עמד א.ד. I.V. Kurchatov על מנת להשתמש בטכנולוגיית המחשב הזמינה בו (מחשב מסוג M-20) לביצוע עבודות בתחום המודלים החישוביים של המאפיינים של כורי תעלות עם התחממות קיטור ישירה, מותקנים ובבנייה בתחנת NPP Beloyarsk (כורים) מסוג AMB). ל-NIKIET לא היה את בסיס המחשוב הדרוש.

החל מפיתוח תכנות בקוד למחשב M-20, הממוקם בבניין. 101 IAE אותם. I.V. Kurchatov, כבר באמצע 1964, עבד בעיקר בלילה (זמן איתור באגים במחשב היה כמעט בלתי נגיש), חבילת התוכנה הראשונה ב-NIKIET נוצרה לחישוב השפעות התגובתיות של כורי אורניום-גרפיט מסוג AMB באמצעות הפרעות שיטות תיאוריה. שיטות החישוב שפותחו במכון לפיזיקה והנדסת חשמל (IPPE, Obninsk), שהיה המפקח המדעי של פרויקטים של כורים מסוג AMB, נלקחו כבסיס. המשימה שלי הייתה להעביר את השיטות הללו, ששימשו לביצוע חישובים במכונות חישוב חשמליות, למחשב. כתוצאה מכך, בשנת 1964 התוכניות הרבעוניות של יו.אי. ואז עובדים אחרים של NIKIET מיהרו למחשב. לפי החלטת מנהל NIKIET ניקולאי אנטונוביץ'. דולעזאל בסוף 1964 הופקדתי על משימת מציאת והשכרת זמן מחשב חינם במחשב M-20 במוסקבה ובאזור מוסקבה, ארגון עבודת ההתיישבות של עובדי NIKIET וקיבלתי את הזכות לחתום על מסמכים עבור תשלום עבור זמן המחשב המשמש. עד תחילת 1965, יחד עם שני עובדי NIKIET, V.G. Ovsepyan ו-V.K. Vikulov, פותחה תוכנית מקיפה לחישוב המאפיינים הפיזיים של התאים של תעלות העבודה של כורי אורניום-גרפיט, תוך התחשבות בצריבה. התוכנית קיבלה את השם VOR - שחיקה של סריג הומוגני - שחפף עם האותיות הראשונות של שמות המחברים. בתוכנית מורכבת זו לחישוב ההתפלגות של נויטרונים תרמיים על פני תא של כור אורניום-גרפיט ומקדם הניצול של נויטרונים תרמיים, התוכנית שנוצרה לאחרונה (1964) של G.I. Marchuk (IPPE), אשר חישב את השדות של נויטרונים תרמיים לא בדיפוזיה, אלא בקירוב P3 מדויק יותר. חישובי גורמי הכפל בניוטרונים מהירים וההסתברות להימנע מלכידת תהודה בוצעו על פי השיטות שפותחו על ידי ה-IPPE עבור כורים מסוג AMB עם תעלות רתיחה והתחממות. תוכנית זו והשינויים הבאים שלה היו כלי העבודה של NIKIET עד לביטולם של מחשבי M-20 ו-M-220 בתחילת שנות ה-70.

עבודתי בתחום הפיזיקה והידראוליקה התרמית של כורי אורניום-גרפיט באמצעות מחשבים, לרבות אלו הממוקמים ב-IAE. I.V. קורצ'טוב, הבחינו על ידי עובד מגזר 14 י.ב. שבלב, שהציע לש.מ. פיינברג להעביר אותי מ-NIKIET ל-IAE. I.V. קורצ'טוב. מכיוון שנחשבתי ל"מומחה צעיר", העברה כזו יכולה להתבצע רק לפי החלטה של מחלקת כוח האדם של הוועדה הממלכתית לשימוש באנרגיה אטומית של ברית המועצות (GKAE). ביוזמת ש.מ. פיינברג, מימש סגנו ל-Sector-14 V.A. IV Kurchatov עם קידום למהנדס בכיר.

לפני שעזבתי את NIKIET, הייתי צריך להסביר את עצמי ל-N.A. Dollezhal ולסגנו, I.Ya. Emelyanov. הם גילו שכמות השטרות שחתמתי עליהם לתשלום זמן מחשב ששימשו עובדי NIKIET במחשבים שונים במוסקבה ובאזור מוסקבה ב-1965, עלתה פי כמה על היכולות הפיננסיות של NIKIET. היו גם שכנועים להישאר ב-NIKIET עם קידום, ואיומים בעונש על סילוק כזה של הזכויות שניתנו לי, ש"הרס" את NIKIET.

מאז מרץ 1966, החלה העבודה בסקטור-14 על פרויקט של מחולל נייטרינו בצורת כור פועם אורניום-גרפיט עם קבוצת טיפה של מוטות עם ליתיום פלואוריד במשקל כמה עשרות טונות, שהיה אמור להיבנות בסמוך ל- העיר Serpukhov (אזור מוסקבה, כ-100 ק"מ ממוסקבה). פרויקט זה נוהל על ידי ש.מ. פיינברג וי.ו. שבלב, ממפתחי הכור הדופק הייחודי IGR. במהלך 1966, ביצעתי מחקרים ניסיוניים של קיבולת החום של ליתיום פלואוריד על קלורימטר זמין במגזר VI מרקין. נמצא שהנתונים האמריקאים שפורסמו כמעט הפחיתו את קיבולת החום הזו בחצי, שהייתה בעלת חשיבות מהותית ליצירת מחולל נייטרינו. באותה תקופה, בהנהגת N.I. Laletin, עובד S-14, נעשו ניסיונות ליצור מודל אנליטי לחישוב מקדם הדיפוזיה האניזוטרופי של נויטרונים תרמיים עבור מחולל נייטרינו. לאחר שכתבתי הרים של נייר, התקבלה הנוסחה הרצויה, אבל את החישוב עליה ניתן היה לעשות רק במחשב. כתוצאה מכך, הגיע למסקנה שהדרך היעילה ביותר לפתור בעיה זו היא הדמיית מונטה קרלו הישירה שלה. התוצאה של עבודה אחרת שבוצעה הייתה הצהרה על ההשפעה הסיסמית האפשרית של פריקת מערכת מוטות הליתיום של הכור הזה על העיר Serpukhov ואפילו על העיר מוסקבה. בשנים 1967-68. הפרויקט של גנרטור כזה "מת" בשקט. באותה שנת 1966, בהוראת ש.מ. פיינברג, בוצעו מספר עבודות להשוואת הפרמטרים של כורים מסוג AMB עם הפרמטרים הצפויים של כורים מסוג RBMK. כל החישובים בוצעו באמצעות תוכנית VOR.

השתתפות בתכנון כורי RBMK

מתחילת 1967, ש.מ. פיינברג העביר אותי לחלוטין לעבוד על תכנון כורי תעלות אורניום-גרפיט עם קירור מים רותחים - כורים מסוג RBMK. כמעט כל העבודה החישובית-תיאורטית והניסויית על כורים מסוג RBMK התרכזה בסקטור-15, שבראשו עמד E.P. Kunegin. Sector-15 ביצע בעיקר ניהול מדעי ותמיכה בכורים תעשייתיים לייצור פלוטוניום. עם זאת, ש.מ. פיינברג, כסגן המנהל המדעי של פרויקט RBMK, ראה צורך לערוך מחקרי עיצוב עצמאיים על מנת להיות מסוגל לשפוט באופן עצמאי את עבודתו של המעצב הראשי של RBMK, אשר מינה את NIKIET, עבודת המגזר- 15 ועבודתו של המעצב הראשי, אשר VNII Hydroproekt מונה. הוא עצמו, למעשה, פעל כאינטגרטור של רעיונות וגישות שפותחו על ידי צוותים שונים של מומחים.

בהיותו אדריכל בהכשרתו שתפש גרפיקה באופן פיגורטיבי, ש.מ. פיינברג העמיס אותי, V.A. צ'בוטרב ולאחר מכן מומחה צעיר מאוד V.E. מצויד במאפיינים תרמיים-הידראוליים וניוטרונים-פיזיקליים של הכור, בהם השתמש כשדן בפתרונות התכנון שהציע המפקד המעצב N.A. Dollezhal וצוותו מ-NIKIET. כמה פעמים SM Feinberg לקח אותי לדיונים האלה. יש צורך לחלוק כבוד לסיבולת של N.A. Dollezhal. לא פעם במהלך הפגישות הללו הוא הזכיר לי את "חורבן" של NIKIET ב-1966, שאליה הייתי מעורב ישירות. העבודה על תכנון המאפיינים התרמיים-הידראוליים והנויטרונים-פיזיקליים של ה-TC בוצעה באמצעות חבילת התוכנה VOR, השינויים שלה ותכניות חדשות שנוצרו, שאפשרו להשוות את התוצאות שהתקבלו ב-Sector-15 עם התוצאות שלנו חישובים. השיטות שיושמו בתוכנית VOR התבססו על השיטות שפותחו על ידי ה-IPPE עבור כורים מסוג AMB. השיטות ששימשו ב-Sector-15 התבססו על פיתוחים משלהן, שנוצרו לחישוב של כורים מסחריים לייצור אורניום-גרפיט פלוטוניום. פיתוחי התכנון העיקריים התבססו על מכלול התוכניות לחישוב תא פולי דו מימדי של 16 TCs שנוצרו ב-Sector-15, ושדות הנייטרונים התרמיים בכל תא ובין תאים נקבעו בקירוב הדיפוזיה ללא כל קשר עם התרמי. -מאפיינים הידראוליים של ה-TC.

ההבדלים העיקריים בשיטות היו קשורים לשיטות לחישוב ההסתברות להימנע מספיגת תהודה ושיטות לחישוב השדות של נויטרונים תרמיים בתאי FC. שיטות החישוב שפותחו על ידי ה-IPPE עבור כורים מסוג AMB ויושמו בתוכנית VOR ובתוכניות לחישוב מאזן הנייטרונים בכור, לרבות חישוב שדות נויטרונים תרמיים בתא בקירוב P3, נבדקו בניסוי בהפעלה כורים של תחנת ה-Beloarsk וה- NPP הראשון באובנינסק. שיטות החישוב שפותחו ב-Sector-15 נבדקו בספסל הקריטי של UG שנבנה ב-IAE על שם V.I. I.V. Kurchatov, שבו בוצעו ניסויים רק עם דלק טרי. קנה המידה של מתקן ה-UG היה קטן בסדר גודל מממדי התכנון של ליבת הכור RBMK. ניסויים במתקן UG הועברו לפולי-תאים עם צריבות שונות ולליבה בכללותה. השוואה בין תוצאות החישוב, שהיא מוגבלת מאוד בגלל הסודיות הקיימת של כל החומרים הקשורים לתכנון הכור RBMK, גילתה הבדל שיטתי בנתונים הן בהסתברות להימנע מלכידת תהודה והן בגורם הניצול של נויטרונים תרמיים כ פונקציה של צריבה.

באישור ש.מ. פיינברג, בתקופה מסוף 1967 עד סוף 1968, במשך מספר חודשים, נאלצתי להיות בנסיעות עסקים בסניף הרשות. I.V. Kurchatov - NITI, Sosnovy Bor, ליד אתר הבנייה של היחידה הראשונה של NPP לנינגרד עם הכור RBMK-1000. מטרת הנסיעות הייתה לבצע חישובי וריאנטים מרובים של ליבת הכור RBMK-1000 עם הניתוח השלם ביותר של השפעת תכנון FC ואופני הפעולה שלהם על המאפיינים הפיזיים והתרמית-הידראוליים של נויטרונים של ה-RBMK-1000 כור. ל-NITI היה מחשב טעון קל יחסית מסוג M-220, עליו ניתן היה להשיג זמן מכונה גדול (עד 6-12 שעות) כמעט מדי יום. ב-IAE אותם. I.V. Kurchatov, האפשרויות להשיג זמן מחשב הוגבלו על ידי המרווח בין 15 דקות לשעה אחת ביום.

תוצאות המחקרים החישוביים שבוצעו סוכמו במספר דוחות סגורים של ה-IAE. I.V. Kurchatov (1968), נערך ואושר באופן אישי ע"י ש.מ. פיינברג. לא כל התוצאות שהתקבלו נכללו בדוחות. מהמחקרים החישוביים שבוצעו, עלה כי:

גובה הערימה של גרפיט שנבחר עבור RBMK משיקולי עיצוב ברמה של 25 ס"מ, עם העשרה ראשונית עיצובית של אורניום-235 ברמה של 1.8%, הוא אופטימלי מבחינת שריפת דלק הניתנת להשגה, כולל מצב ייצור פלוטוניום כאשר מסוג RBMK כורים מועברים למצב פעולה דו-תכליתי;

עם זאת, בשלב של 25 ס"מ, השפעת האדים של תגובתיות ביחס למים (עקב ירידה בצפיפות המים במהלך היווצרות הקיטור) עבור הרכב איזוטופי הדלק הצפוי שנמצא בשיווי משקל במונחים של שריפה היא תמיד חיובית. והוא יכול לחרוג משמעותית מהחלק של נויטרונים מושהים;

בשלב של 20 ס"מ, השפעת האדים של התגובתיות היא תמיד שלילית בגלל הבולטות של ההשפעה של הגברת ספיגת התהודה של נויטרונים על השפעת הפחתת הספיגה במים;

בשלב של 30 ס"מ, השפעת האדים של התגובתיות היא תמיד שלילית עקב הבולטות של השפעת הגברת הספיגה בגרפיט על השפעת הפחתת הספיגה במים עם עלייה קלה בספיגת התהודה של נויטרונים;

בצעד של 25 ס"מ, ניתן היה להשיג הפחתה מסוימת בהשפעת הקיטור החיובית של תגובתיות על ידי הגדלת ההעשרה הראשונית באורניום-235 ל-2.2-2.4%; עם זאת, הגידול בהעשרה הראשונית הצריך שינוי משמעותי במערכת ה-CPS, שהוכרה כבלתי ניתנת למימוש. לא נכלל השימוש בבולמי שריפה כגון גדוליניום.

המסקנה הכללית מהחישובים שבוצעו הייתה שהבחירה בצעד של 25 ס"מ מובילה להופעת אפקט אדי חיובי משמעותי של תגובתיות, אשר עלול לגרום להתרחשות של שחרור אנרגיה לא אחיד גדול ובלתי מבוקר על פני נפח הכור. אבל בשלב זה, מאפייני העיצוב העיקריים של ה-RBMK-1000 כבר אושרו ולא ניתן היה עוד לשנות את הגובה של ערימת הגרפיט. הצעות להפחתת צפיפות הגרפיט למקביל לצעד של 20-22 ס"מ (גרפיט "בועתי" או מילוי הבנייה בכדורי גרפיט) נחשבו כמעט בלתי ניתנות למימוש. השוואה של הנתונים שהתקבלו עם עבודותיו של Sector-15 הראתה כי להבדלים בשיטות המיושמות של חישוב נויטרונים-פיזיקלי אין כמעט השפעה על עומקי השריפה הצפויים, יש השפעה מועטה על הרכב האיזוטופים הצפויים של הדלק כפונקציה של שריפה, אבל נבדלים בצפיפות של מים ובטמפרטורה עבור השפעות גרפיט של תגובתיות הן כמותית ואפילו בסימן.

במספר עבודות מאוחרות יותר של Sector-15 (1969-71), כולל אלה שדווחו בסמינרים סגורים, נמצאה גם אפקט אדים חיובי של תגובתיות. אבל מדד אי הוודאות של השפעה זו הוכר כגדול מכדי לקבל החלטות מיידיות על שינוי העיצוב של ערימת הגרפיט, או אלמנטים אחרים של תכנון הכור, או תיקון מצבי הפעולה של הכור.

בקשר עם הנוכחות ב-NITI וההופעה שלאחר מכן ב-IAE אותם. מחשב מסוג I.V. Kurchatov BESM-6 עם שיא לאותו זמן ביצועים של עד 1 מיליון פעולות בשנייה, אצלי בתקופה 1969-1971. פותחה מערך תוכניות לחישוב ניוטרונים-פיזי ותרמי-הידראולי תלת מימדי של מאפיינים נייחים של כורי תעלות. הדמיית המאפיינים הפיזיקליים של נויטרונים התבססה על שיטת גלנין-פיינברג שפותחה עבור גיאומטריה תלת מימדית. הפרמטרים הפיזיקליים של נויטרונים של כל TC, מוטות של מערכת הבקרה וההגנה (CPS), בולמים נוספים (DP) תוארו על ידי פונקציות מתאם המתקבלות על ידי עיבוד חישובי וריאנטים של הפרמטרים של תאי TC, CPS, DP כפונקציה של שריפה, צפיפות מים וטמפרטורת גרפיט. הבסיס לחישוב התרמי-הידראולי היה שיטת החישוב ערוץ אחר ערוץ של כל (עד 2,000) TCs עם פרמטרים תרמיים-הידראוליים בודדים, כולל האורכים ותכונות אחרות של מי הכניסה התחתון וקיטור היציאה העליון- תקשורת מים (NVK ו-PVK), שהתקיימה בשנים 1969-70. אימות ניסיוני בדוכן של KS IAE אותם. I.V. Kurchatov.

חבילת התוכנה שפותחה שימשה לניתוח מספר עומסים קריטיים של מתקן ה-UG. תוצאות החישוב היו תואמות את הניסוי. בתקופה 1971-1973. חישובים ניוטרוניים ותרמיים-הידראוליים תלת מימדיים של פרמטרים נייחים של כורים מסוג RBMK בוצעו עבור רמות הספק שונות והרכבים שונים של הליבות - מההפעלה הראשונית ועד למצב היציב במצב תדלוק רציף. חישוב אחד לקח 2-3 שעות מזמן המעבד של מחשב BESM-6. בעת ביצוע חישובים אלו, התברר כי השיטות המיושמות לחישוב מקדם הכפל האפקטיבי (Keff) כערך עצמי של אופרטור המטריצה נותנות את הערך העצמי הראשון המקסימלי בצורה של מספר שלילי בטווח של 10-12. לפתרון הנכון מבחינה מתמטית לא הייתה משמעות פיזיקלית. בעיה זו נדונה באינטנסיביות עם וי"י לבדב וי"ו שבלב. נמצא שרק הערך העצמי השני היה חיובי ובטווח האחדות, שהיה צפוי לקף. בעקבות ההיגיון הפורמלי של פרשנות הערכים העצמיים והווקטורים העצמיים של אופרטורים מטריצות, ניתן היה להסיק כי בתחילה המצב היציב ביותר של ליבת הכור הוא "היעדרו". זו הייתה הקריאה "הראשונה" בנוגע לבטיחות הראשונית של כורי RBMK עתידיים. הניתוח שלאחר מכן של המידע הזמין על הבעיות של ערכים עצמיים ווקטורים עצמיים של אופרטורים מטריצות הראה כי השפעה זו אופיינית למה שנקרא. "מערכות משולבות חלש", כלומר. מערכות המורכבות מתת-מערכות רבות שיש להן קישורים חלשים ביניהן. זה היה ידוע מחישובים וניסויים שקבוצה של 35-40 TCs טריים מסוג RBMK כבר יוצרת מערכת קריטית. מהחישובים עולה שאם יש עד 1700 TK בליבת כור RBMK, גם לאחר הגעה לשריפת שיווי משקל, קבוצה מקומית של 70-110 TK יכולה להגיע גם לקריטיות אם היא לא מכילה מוטות DP או מוטות CPS מוכנסים. .

התוצאות של חישובים של פרמטרים נייטרונים-פיזיים ותרמיים-הידראוליים תלת-ממדיים נייחים של הליבות של כורים מסוג RBMK, עם הגעה לשריפת שיווי משקל, חשפו כמה השפעות בלתי צפויות אז:

כאשר הכור פועל ברמות הספק נמוכות (1-5% מהנומינלי), ניתן כבר לספק את תערובת הקיטור ומי הקיטור לכניסה ל-FC, שיש להם את תקשורת המים הנמוכה ביותר (LWC), שנוצרה עקב שילוב של טמפרטורת המים המסופקים, קרוב לטמפרטורת הרוויה, וירידות בלחץ המים עקב התנגדות הידראולית מוגברת של ה-NVK; בשל אפקט הקיטור החיובי, ניתן להעביר את שחרור האנרגיה המקסימלי לחלק התחתון של הכור באזור עם FCs עם NVCs הארוכים ביותר, ליד מחזיר הצד, עם עלייה בו-זמנית במקדם הכולל של שחרור אנרגיה לא אחיד ב- הליבה;

כאשר הכור פועל ברמות הספק נמוכות (1-5% מהנומינלי), הסרת מוט ה-CPS שהיה שקוע קודם לכן שנמצא ליד מחזיר הצד, תוך הורדת מוט ה-CPS הממוקם בקצה הנגדי של הליבה (פעולת "יישור" המיקומים של מוטות ה-CPS בגובה), מוביל לעלייה משמעותית במקדם הכולל של שחרור אנרגיה לא אחיד בליבה עם מקסימום באזור מוט ה-CPS שחולץ;

לחלוקת הכוח של ה-TC בגובה יש "שתי דבשת" בולטת; כאשר הכור פועל בהספק מדורג, ה"גבנון" העליון גדול יותר מהתחתון; כאשר הכור פועל בהספק נמוך (כ-1-5% מהערך הנומינלי), ה"גבנון" התחתון עשוי להיות גדול מהגבוהה העליונה;

עם עלייה בהספק הכור להספק הנומינלי, שחרור האנרגיה המרבי בגובה עובר לחלק העליון של הליבה;

המקדם הכולל של שחרור אנרגיה לא אחיד בליבה יורד ככל שההספק גדל וטמפרטורת המים המסופקים ל-FC יורדת.

מהחישובים שבוצעו, המסקנה העיקרית הייתה שהכי קשה לשלוט ולנהל את הכור הם אופני פעולה בהספק נמוך עם זרימת מים מוגברת. מסקנה נוספת הייתה הצהרת העובדה של תלות משמעותית של ההתפלגות האנכית של שחרור האנרגיה לאורך ה-TC במיקום האזור שבו מתחילה הרתיחה הנפחית של מים. כאשר פועלים בהספק מדורג, אזור תחילת הרתיחה הנפחית היה ממוקם בגובה של 1.5-3 מ' מתחתית הליבה. עם זאת, עם ירידה בהספק הכור ועלייה מקבילה בקצב הזרימה של מים עם טמפרטורת כניסה גבוהה יותר, אזור תחילת הרתיחה יכול לעבור כלפי מטה לאזור של שריפת דלק נמוכה יותר, שונה עבור FCs שונים, אשר הציג תגובתיות חיובית נוספת. לפיכך, הוכח כי חישובי נויטרונים-פיזיקליים של הפרמטרים של כורים מסוג RBMK דורשים לקחת בחשבון את המאפיינים התרמיים-הידראוליים האישיים של כל FC.

הומצא בשנים 1971-1972. שיטה חדשה לקירור כור גרעיני רותח (מחברים: S.M. Feinberg, A.N. Rumyantsev, V.A. Chebotarev, A.Ya. Kramerov) ומה שנקרא. TC "רב קומות" (מחברים: S.M. Feinberg, A.N. Rumyantsev, V.A. Chebotarev, V.E. Nikulshin, V.S. Osmachkin, V.A. Kapustin) עם אספקת מים רוחבית, שנבדקה בהצלחה בדוכן KS בשנת 1973, עם אפשרות לשימוש הן בשני RBMK-1000 ו-RBMK-1500, הם ביטלו כמעט לחלוטין את הפיזור האנכי הלא אחיד של צפיפות המים ב-TC והיה בעל הספק קריטי גבוה פי 2.5-3 בהשוואה ל-TC עבור RBMK -1000. עם זאת, במקום זה, לתכנון הכור RBMK-1500, נעשה שימוש ב-TC שפותח על ידי NIKIET עם אספקת מים אורכית מסורתית ומערבולות פלדה לזרימת תערובת הקיטור-מים בחלק העליון של ה-TC. העיצוב של ה-TC עבור RBMK-1000 נותר ללא שינוי. חוסר האחידות האנכי של צפיפות המים בכורים מסוג RBMK נשמר.

בתקופה 1972-1973. נוצרו מתודולוגיה ותוכנית לחישוב תלת מימד נויטרונים-פיזיקליים ותרמיים הידראוליים תהליכים לא נייחים בכורי תעלות מסוג RBMK (עד 2000 TK). המודל של מאפיינים פיסיקליים של נויטרונים התבסס על שיטת גלנין-פיינברג שפותחה לתהליכים לא נייחים בגיאומטריה תלת מימדית. במודל המיושם נלקחו בחשבון 6 קבוצות של נויטרונים מושהים. התוכנית תוכננה לנתח תהליכים לא נייחים איטיים יחסית, שבהם תקופת השינוי בהספק של כל FC הייתה צריכה להיות ארוכה יותר מהזמן שבו נוזל הקירור עבר דרך הליבה עצמה. עבור RBMK, הזמן של נוזל הקירור לעבור דרך הליבה עצמה נאמד ב-3-4 שניות. מכיוון שהקבוע התרמי של TVEL מסוג RBMK עם דלק טרי נאמד ברמה של 13 שניות, למגבלות המודל הללו כמעט ולא הייתה השפעה על המודל של תהליכים "איטיים" יחסית לא נייחים שנגרמו, במיוחד, על ידי השפעות הצפיפות של תגובתיות במים. הידראוליקה תרמית לא נייחת חושבה עבור כל TC, תוך התחשבות במאפיינים האישיים של ה-NVK וה-PVK שלו. המאפיינים הנייטרונים של כל TC תוארו על ידי תלות בקורלציה כפונקציה של העשרה ראשונית, שריפה, טמפרטורת וצפיפות המים וטמפרטורת הגרפיט. המאפיינים הפיזיקליים של נויטרונים של מוטות DP ו-CPS תוארו על ידי תלות בקורלציה כפונקציה של טמפרטורה וצפיפות מים, וטמפרטורת גרפיט. תלות מתאם התקבלה על ידי עיבוד סדרה של חישובי וריאנטים של פרמטרים של תאים באמצעות VOR- שונה

כל חישוב וריאנטי של הכור התחיל בחישוב המצב היציב הראשוני. לאחר מכן, בהתאם לתרחיש האירועים המקובל, בוצע חישוב התהליך הלא-נייח החולף, החל מהמצב הנייח וכלה בהשגת מצב נייח כמעט חדש, או בהפסקת הספירה עקב הצפת רשת הסיביות של המספרים שהתקבלו עקב עליית הזמן של שטף הנייטרונים ועוצמת ה-TC (תא זיכרון מחשב BESM-6 אחד שימש לאחסון 3 מספרים עשרוניים). החישוב נקטע בצורה חריגה כאשר מקדם חוסר האחידות של שחרור החום על פני נפח ליבת הכור הגיע לערך בסדר גודל של 103. חישוב אחד של תהליך לא נייח שנמשך 3-5 דקות נדרש מ-100 ל-150 שעות של זמן מעבד BESM-6 EMW. קריטריון שלמות הליבה היה שלא נחרג משטף החום הקריטי בכל נקודה לאורך הגובה של כל TC. לבקשתי נתמך על ידי דיסקים מגנטיים Ya.V לחישובי RBMK לא נייחים במחשב BESM-6. הבקשה התקבלה. חבילת התוכנה צוידה במנגנון הפעלה מחדש אוטומטי, שאיפשר להתחיל ולעצור את המשימה בכל עת. מאחר שבאותה תקופה מפעילי מחשבי BESM-6 קיבלו בונוסים על השגת ניצול גבוה ביותר של זמן המעבד, מתחם התוכנה הזה הפך ל"מועדף" של המפעילים, שהשתמשו רק ב-4 כרטיסי ניקוב כדי להפעיל אותו. אירועי הסירוב להיכנס לחפיסות גדולות של קלפים מנוקבים עקב חסימתם, הטייתם וכו' היו שכיחים לאותה תקופה. אם לא ניתן היה לשחזר את הכרטיסים המנוקבים, אזי מפעילי המחשב העדיפו להפעיל את חבילת התוכנה על מנת להימנע מהשבתת המחשב. חישוב של שלב חד פעמי הנדרש מ-5 עד 15 דקות של זמן מעבד BESM-6. לפיכך, ניתן היה לקבל את זמן המחשב הנדרש לביצוע חישוב אחד של תהליך לא נייח בתוך 2-4 שבועות. במהלך התקופה 1972-1974 לא בוצעו יותר מ-30-40 חישובים מלאים.

בעיקר, המאפיינים של ליבות עם שריפת שיווי משקל שהושגה והרכב איזוטופי עוצבו. מצבים אלה התאימו לנוכחות באזור הפעיל של 10-20 מוטות DP, מפוזרים כמעט באופן שווה על פני האזור הפעיל. מספר מוטות CPS שהוכנסו נקבע באמצעות תיאוריית ההפרעות. חלוקת הגובה הראשונית של מוטות ה-CPS עוצבה בשיטת מונטה קרלו. הערך ההתחלתי של קף היה תמיד מנורמל לאחדות. תרחישים של רוב האירועים סוכמו עם ש"מ פיינברג ויע"ו שבלב. תשומת הלב הגדולה ביותר ניתנה לניתוח מצבים המתעוררים כאשר הכור פועל בהספק נמוך (1-5% מהערך הנומינלי) ומצבים של שחרור AZ ברמות הספק שונות. תוצאות החישובים נערכו בצורה של דיאגרמות של חלוקת הכוח של ה-TC בזמן (בערך 2.5x2.5 מטר בגודל, עד 20-30 גיליונות כאלה לכל אפשרות חישוב אחת) וערכים בחוברות עבודה הממוקמות ב- המחלקה הראשונה של הבניין. 101, אותה הוביל ל.ס. דנצ'נקו. תוצאות החישוב דווחו במספר סמינרים סגורים של מגזר-14. לא היו אפשרויות לאימות ניסיוני של תוצאות החישוב באותה תקופה. במספר חישובים נמצאו אי אחידות מובהקים לא נייחים בהתפלגות הכוח על נפח הליבה עם לוקליזציה בתוך נפחי הליבה, כולל כ-70-110 TC. מסקנות לגבי הופעה ופיתוח של השפעות מרחביות של חלוקה מחדש של הספק עם היווצרות אזורי על-קריטיות מקומיים ניתנות לאישור או להפריך רק על ידי ניסויים בהפעלת כורי RBMK. הניסיון שנצבר עד אז בהפעלת כורים תעשייתיים דו-שימושיים, וכן כורים מסוג AMB, לא יכול היה לאשש ולא להפריך מסקנות אלו.

מתוך התוצאות שהושגו עד כה (2009), ניתן לשחזר מהזיכרון רק מעטות, אשר, כפי שהתברר, אושרו לאחר מכן, למרבה הצער, בניסוי. לכן זוכרים אותם.

1) כאשר הכור פועל בהספק נמוך (1-5% מהנומינלי) ומשתמש ב-6 משאבות מחזור ראשיות (MCP), הסרת מוט ה-CPS שהיה שקוע לחלוטין בעבר, הממוקם ליד מחזיר הצד, באזור סימטריית הליבה, בעוד שהורדת מוט ה-CPS הממוקם בקצה הנגדי של הליבה (פעולת "יישור" מיקומי מוטות ה-CPS לגובה) עלולה להוביל להיווצרות אזור מקומי של שחרור אנרגיה מוגבר ומתגבר בחלק התחתון של ה-CPS. ליבה באזור המוט CPS שהוסר. קצב הצמיחה של הכוח המקומי של ה-FC היה תואם את הקבוע התרמי של ה-TVEL (כ-13 שניות). הקוטר האפקטיבי של אזור מקומי זה קרוב בצורתו לכדור או אליפסה בסוף הספירה נאמד ב-2.5-3 מטרים. אזור זה כיסה קבוצה של 70-110 TCs. המקדם הנפחי של שחרור אנרגיה לא אחיד השתנה על פני טווח רחב, והגיע ל-200-500, עם עלייה קטנה יחסית בהספק האינטגרלי של הכור. בתום הספירה, הכוח המקומי של ה-FC באזור של שחרור אנרגיה מקסימלי יכול לחרוג מהמשבר המגביל של העברת החום בפקטור של 2-10. אותו תהליך חולף כאשר הכור פעל בהספק נומינלי גרם רק לשינוי בחלוקת הכוח המקומי לאורך גובה ה-FC לחלק העליון של הליבה ללא שינויים משמעותיים במקדם הנפח של שחרור אנרגיה לא אחיד על הליבה . הגיע למסקנה כי יש צורך לבטל את פעולות יישור הגובה של מוטות ה-CPS המרוחקים כאשר הכור פועל ברמות הספק נמוכות ואת הצורך להפחית את זרימת המים דרך הליבה עם ירידה בהספק שלו. אינני יודע אם דרישה כזו נכללה בתקנון התפעול. התאונה ביחידה הראשונה של NPP לנינגרד (LNPP) בדצמבר 1975 אישרה את היתכנותם של תרחישים כאלה, כמו גם את קנה המידה של אזור התחממות יתר המקומי של ה-FC עם הורדת הלחץ שלאחר מכן (כ-100 מכלולי דלק).

2) פריקת הליבה ברמת הספק נמוכה (1-5% מהערך הנומינלי כאשר 6 MCPs פועלים) גרמה תמיד לעלייה במקדם הנפחי של אי אחידות שחרור אנרגיה עם שינוי בשחרור האנרגיה המקסימלי לנמוך חלק מהליבה בשל הסופרפוזיציה של שתי השפעות: נוכחות של תערובת קיטור-מיים כבר בכניסת FC, שהייתה לה תקשורת המים הנמוכה יותר באורך הגדול ביותר, ותזוזה של שטף הנייטרונים ושחרור האנרגיה המקסימלית. חלק תחתון של הליבה עקב נסיגה של מחליפים גרפיט מהליבה והכנסת החלק הסופג של ליבות הליבה. במקרה זה, הייתה תחרות בין שתי השפעות מרחביות - השפעת ירידה בתגובתיות מקומית בחלק העליון של הליבה עקב הכנסת אלמנטים סופגים של מוטות הליבה, והשפעת עלייה בתגובתיות מקומית ב. החלק התחתון של הליבה עקב אפקט האדים החיובי ו"סחיטה" של שדה הנייטרונים למטה. התוצאה של תחרות זו נקבעה על פי המיקום הראשוני של מוטות ה-DP וה-CPS בליבה, ומהירות ההחדרה של מוטות ה-AZ לליבה. במהירות החדרת מוטות הליבה, שאומצה בתכנון היחידה הראשונה של NPP לנינגרד (כ-0.4 מ' לשנייה), ההשפעה של "נפיחות" מקומית לטווח קצר תמיד באה לידי ביטוי. קנה המידה של ההשפעה נאמד על ידי הגדלת מקדם הנפח של שחרור אנרגיה לא אחיד בפקטור של עשרה. בתנאים ראשוניים מסוימים, השפעה זו הובילה למשבר הסרת חום לטווח קצר (ברמה של עשר שניות). במהלך תקופה זו, מוטות ה-AZ הוכנסו בערך לאמצע האזור הפעיל (3.5 מטר). השלכות אפשריות של תאוצה מקומית באזור הסמוך למחזיר הצד בקוטר אפקטיבי של 2.5-3 מטר, עם קבוע תרמי של יסוד הדלק ברמה של 13 שניות, ובהתחשב בכמות המימן שניתן לשחרר גם וגם. כתוצאה מתגובת קיטור-זירקוניום ובעיקר עקב פירוק תרמי של מים. במקביל, ההנחה הייתה ש-70–110 צינורות זירקוניום של ה-FC נשרפים ונשברים, ובמשך תקופה בסדר גודל של הקבוע התרמי של ה-TVEL, 5–10 טון מים, מפורקים תרמית למימן וחמצן. , נכנס לאזור העל קריטיות המקומי. במגע לאחר מכן עם האטמוספירה, יכול להתרחש פיצוץ של תערובת חמצן-מימן, שבו 1 טון מהתערובת נחשב שווה ערך ל-0.5-2 טון TNT. ההערכות שהתקבלו תאמו את המקבילה ל-TNT בטווח שבין 2 ל-20 טון של TNT.

בורות או בורות של התחרות שהתגלתה בין שתי השפעות מרחביות בשיפורים הבאים (ללא השתתפותי) בכורים מסוג RBMK הובילה לכך שבכורים של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל (ChNPP) ותחנת הכוח הגרעינית של איגנלינה עם RBMK- כור 1500, מעקירי גרפיט (מתגי קצה) על מוטות CPS ו-AZ. במקום גרפיט, בתחתית המוטות הללו היו עמודי מים בגובה של כ-1.2 מטר. עמודים אלה מילאו את התפקיד של בולם נויטרונים תרמי וגודלם תואם היטב את הקוטר האפקטיבי לעיל של אזור הקריטיות המקומי (2.5-3 מטר). כאשר נפלו מוטות הליבה בחלק התחתון של הליבה, המים נעקרו על ידי מכסי קצה הגרפיט של מוטות הליבה, מה שהכניס תגובתיות חיובית נוספת לאפקט קיטור התגובתיות החיובית הקיים והשפעת "סחיטה" של שדה נויטרונים. . ההשפעה החזויה של העלייה במקדם הנפח של שחרור אנרגיה לא אחיד במהלך פריקת ה-AZ ברמות הספק נמוכות עם אפשרות ליצור אזורי על-קריטיות מקומיים הייתה בתחילת שנות ה-80. של המאה הקודמת, זה אושר ניסיוני במהלך ההפעלה של כורים הן ב- NPP בצ'רנוביל והן ב- Ignalina NPP עם הכור RBMK-1500. בשנת 1986, השפעה זו אושרה שוב בניסוי על ידי התאונה בבלוק הרביעי של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל, שאירעה ביום הולדתי ב-26 באפריל.

המשך ההיסטוריה של ההשתתפות בתכנון כורי RBMK

ביוני 1973, הגנתי על עבודת הגמר שלי לתואר מועמד למדעי הפיזיקה והמתמטיקה במועצת ה-IAE. I.V. קורצ'טוב. בראש המועצה עמד א.פ. אלכסנדרוב. נושא העבודה, שסווגה, היה השיטות שנוצרו לחישוב מאפיינים נייטרונים-פיזיקליים ותרמיים-הידראוליים של כורים תלת מימדיים מסוג תעלות, מערכות התוכנה המתאימות וכמה תוצאות של חישוב הפרמטרים מסוג RBMK-1000 כורים. בהחלטה משותפת של ש.מ. פיינברג, לשעבר סגן יו"ר המועצה, וי"ו שבלב, י"ו שבלב מונה לממונה עליי. תוצאות החישובים שהטילו ספק בפרמטרי התכנון המקובלים של הכור RBMK-1000 לא נכללו בטקסט המקורי של עבודת הדוקטורט. ההגנה הצליחה.

בתחילת ספטמבר 1973, ש.מ. פיינברג, שמונה ליו"ר הוועדה הממלכתית להשקת הכור מסוג RBMK-1000 ביחידה 1 של תמ"א לנינגרד, חזר מנסיעת עסקים לתחנת לנינגרד, התקשר אליו ואמר : "סשה, יצרנו כאלה שהמוח האנושי כבר לא יכול לתפוס. נתחיל את הכור עד ה-7 בנובמבר. רק 30-40 ערוצים. ואז בחזרה לחישובים שלך. עד שנגיע לעומס המלא של הליבה, יהיה לנו זמן לבדוק מחדש ולהבהיר הכל". אחר כך טס ש.מ. פיינברג לסמינר בטביליסי. פיינברג פונה מהסמינר למוסקבה ומיד אושפז בבית החולים השישי, שם ניתנה לו אבחנה קטלנית. בסוף אוקטובר 1973 נפטר סאבלי מויסביץ' פיינברג. איש לא הורשה להיכנס לבית החולים מלבד קרוביו ו-V.A. Chebotarev. לא קיבלתי ממנו הנחיות נוספות. לעובד החדש של NIKIET, L.V. Konstantinov, שהכרתי היטב מעבודתי ב-NIKIET ושאיתו עבדתי בסבא"א במשך כמה שנים שלאחר מכן, לא היה מושג לגבי הבעיות של ה-RBMK, שפורטו בקצרה לעיל, יו"ר המדינה החדש שמונה לאחרונה. עמלה.
הארגון מחדש שלאחר מכן והקמת המחלקה לכורים גרעיניים בראשות V.A. Sidorenko, ההעברה הרשמית של הצוות שלי בהנהגתו של E.P. Kunegin, לא עצרו את הניסיונות לנתח עוד יותר את המאפיינים של כורי RBMK-1000 וה-RBMK- המעוצב. 1500. מבוסס על תוצאות העבודה בשנים 1973-1974. הוצאו מספר דוחות מסווגים. בתחילת 1974 פניתי לא.פ. אלכסנדרוב בהצעה ליצור, על בסיס הקבוצה שלי ומערכות התוכנה שנוצרו, מעבדה לסימולציה מספרית של כורים מסוג RBMK (סוג RBMK), המשלבת בתוכה מחשבוני RBMK הפזורים על פני מחלקות שונות. המעבדה לא הוקמה. במקביל, יע.ו. שבלב, על סמך תוצאות החישובים שבוצעו, לקחה יוזמה לצייד כל כור RBMK במתחם חישוב ואבחון המורכב מ-2 מחשבים מסוג BESM-6, שכן מחשבים נוספים של הכוח הנדרש לא הופק בברית המועצות. יוזמה זו לא יצאה לפועל. בעבודה משותפת עם תלמידי לתואר שני N.L. Pozdnyakov, הותוו דרכים לשיפור השיטות של חישובים תלת מימדיים נויטרונים-פיזיים ותרמיים-הידראוליים על מנת להפחית את עלות זמן המחשב פי 10 או יותר. שיטות אלו פותחו והיוו את הבסיס לעבודת הדוקטורט שלו שהוגנת בהצלחה.

בספטמבר 1974 נשלחתי לכנס של האגודה האמריקאית לגרעין באטלנטה (ארה"ב) עם דו"ח על שיטות המודלים התלת מימדיים של תהליכים לא נייחים בכורים מסוג ערוץ. הדיווח עורר עניין ופורסם בהליכי הוועידה. השאלה המרכזית הייתה: היכן הצלחתם למצוא מחשב כזה שאפשר יהיה לפתור בו בעיות בממד מטריצה בסדר גודל של 104-105 עם מספר האלמנטים 108-1010? לטענת האמריקאים, עדיין לא היו מחשבים כאלה בטבע. התשובה שמחשב כזה הוא BESM-6 גרמה הן להפתעה, לחוסר אמון, ואפילו לקנאה מסוימת. שאלה נפוצה נוספת הייתה יכולת השליטה של כורי RBMK ודרכים לשלוט בשחרור האנרגיה בליבה. הודות לביקור של צוות הנציבות האמריקנית לאנרגיה אטומית בראשות גלן סיבורג ביחידת NPP 1 בלנינגרד שנבנתה ב-1972, אשר לוותה על ידי S.M. Feinberg, האמריקאים כבר ידעו הרבה על תוכנית בניית NPP עם RBMK-1000 ואפילו לאחר מכן שליטה בכורים כאלה, ואפשרויות השימוש בהם במצבים דו-תכליתיים.

בסוף 1974 נרשמתי למילואים של ה-SCAE לעבוד בסבא"א. מאז פברואר 1975 הופסקה העבודה על ניתוח RBMK. כל החומרים, כולל מערכות תוכנת ההפעלה, הועברו רשמית ל-E.P. Kunegin. NL Pozdnyakov הגן בהצלחה על הגנתו שנתיים לאחר מכן. במאי 1975 עזבתי לווינה להתמחות בסבא"א.

חזר מוינה בדצמבר 1975 לצורך רישום לאחר מכן כחבר צוות של סבא"א עם פיטורין מהסבא"א. I.V. Kurchatov, נודע לי על תאונה מקומית ביחידה הראשונה של NPP לנינגרד. בפגישה עם ראש מעבדת רבמ"ק, א"א קרמרוב, הסברתי לו בפירוט את הסיבה הסבירה ביותר לתאונה (ראה לעיל) והחתמתי לו רשות להכיר את חוברות העבודה שלי, שהיו שמורות ב- מחלקה 101 של הבניין בצורת כתבי יד של דוחות סגורים. במרץ 1976 עזבתי לעבוד בסבא"א. לפני היציאה, סיכמתי עם ל.ס. דנצ'נקו שהיא תשמור במחלקה א' את כל חוברות העבודה שלי, כולן תיקיות עבות מאוד עם תדפיסים גם של טקסט המקור של התוכניות שלי וגם של תוצאות החישובים שלי.

לאחר שסיימתי את נסיעת העסקים שלי לסבא"א, מינואר 1981 הפכתי שוב לעובד של הרשות. I.V.Kurchatov בדרגת סגן מנהל המחלקה להנדסת מחשבים ורדיו-אלקטרוניקה (OVTRiR) עם הנחיות מ-V.A.Legasov ו-V.A. I.V. Kurchatov, מאז שהיה לו ניסיון עם טכנולוגיית המחשב הזרה העדכנית ביותר, ובעיות ניתוח המאפיינים של RBMK-1000 ו- RBMK-1500 חדלו להיות רלוונטיים - הכורים נבנו והופעלו בהצלחה. ככל הנראה, לא היו חזרות על התאונה שאירעה ביחידה 1 של NPP לנינגרד בדצמבר 1975. הצו המקביל של הוועד המרכזי של ה-CPSU ומועצת השרים של ברית המועצות על הקמת ה-IAE אותם. I.V. Kurchatov Cluster Center (CCC) אומץ בשנת 1980. הוא סיפק את בנייתו של CCC בשטח של עד 20 אלף מ"ר. מ' בתקופה שעד 1990 וציידו אותו במחשבים החזקים ביותר מייצור מקומי וזר, לרבות מחשבי-על מסוג Cray. טיוטת ההחלטה פותחה אז על ידי מנהל ה-OVTiR, I.I. Malashinin (שהפך לאדמירל העורף של הצי כמנהל ה-OVTiR) וסגנו, I.N. Polyakov, מטעם A.P. Aleksandrov.

עם החזרה מסבא"א התברר שבתהליך העברת מחלקה 1 מבניין 101 לבניין 158 הושמדו כל חוברות העבודה והניירות שלי בהוראת א.פ. קוניגין. תלמידי לשעבר נ.ל. פוזדניאקוב, שעד אז נשלח גם הוא לסבא"א, לא הצליח למנוע את הפעולה הזו של "גריפת" ארכיון הדיוויזיה הראשונה. ל.ס. דנצ'נקו היה מודאג מאוד, אך לא יכול היה לעשות דבר מסיבות רשמיות (חיי מדף, סודיות וכו').

ניסיונות לשחזר מערכות תוכנה לחישובים תלת מימדיים, שעותקי הגיבוי שלהן נשמרו מאז 1975 על סרטים מגנטים על ידי א.א. דרבנב, עובד המחלקה למכונות מחשוב (OCT), שנעשו ב-1981, כשלו. בניסיון הראשון לקרוא ולשכתב את הקלטות הללו על מדיה טרייה, נפלה מהן שכבה פרומגנטית. בנוסף לפרסומים וכמה מדריכי משתמש, לא נשאר דבר מכל מערכות התוכנה הללו. עד כה (2009) לא נמצאו אנלוגים פונקציונליים של קומפלקסים אלה. הקינטיקה של הכורים עדיין נקודתית, אין הידראוליקה תרמית מבוזרת, רמת המודלים של תהליכים פיזיקליים בכורים מסוג RBMK עדיין רחוקה ממה שהושג פעם לפני כמה עשורים.

במהלך העבודה על פיתוח בסיס המחשוב של IAE אותם. I.V. Kurchatov הצליח ללמוד על השיפורים ב-RBMK-1000 שהוצג בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל. ההחלטה לקצר את מחלצי הגרפיט על מוטות CPS ו-AZ עוררה את העניין הגדול ביותר. ניסיונות לברר מפי האנשים, אז כבר חתני פרס המדינה לכור RBMK, את מידת התוקף של שיפורים כאלה לא הובילה לכלום. כל שנותר היה לחכות. E.P. Kunegin, ששימש כסגן המנהל המדעי של פרויקט RBMK, הלך לעולמו בשנת 1983. V.A. Sidorenko הועבר לעבוד ב- Gosatomnadzor. A.P. אלכסנדרוב הפך לנשיא האקדמיה למדעים של ברית המועצות. הניהול בפועל של אזורי הכורים הועבר לסגן מנהל המכון V.A. לגסוב, כימאי מוכשר.

בפגישה מורחבת של המפלגה והפעילים הכלכליים של ה-IAE אותם. I.V. Kurchatov ב-13 בנובמבר 1984, שנוהל על ידי א.יו. גגארינסקי, שזה עתה נבחר למזכיר ועדת המפלגה של המכון, על ידי מטעם ה-OVTR (מנהל ה-OVTR I.I. התחתונה"). במסגרת יישום צו הועדה המרכזית ומועצת השרים התוותה תכנית לפיתוח בסיס המחשוב של המכון לפרספקטיבה של 10-15 שנים. התוכנית פותחה יחד עם I.N. Polyakov, אז סגן מנהל המחלקה למחקר טכני וטכני, מנהל עתידי של מרכז המחקר הרוסי "מכון קורצ'טוב" (2003-2006), בהשתתפותו הפעילה ביותר של יו"ר מועצת משתמשי מחשבים L.V. Mayorov וחברי המועצה. בעת הצגת התוכנית הודגש כי היעדר כוח מחשוב אינו מאפשר לנתח את בטיחות החלטות התכנון המתקבלות עבור תחנות כוח גרעיניות במידה הנדרשת, וכי המועמדות הסבירות ביותר לתאונה קשה הן יחידות ה-RBMK האחרונות עם כל השיפורים שהוכנסו בהם. המחסור החריף בכוח מחשוב והסיכון של פרויקטי כור "לא גמורים" הודגשו על ידי L.V. Mayorov. בשורה הראשונה של אולם הכנסים, bld. 158 היו A.P. Aleksandrov ו-V.A. Legasov. V.A. Legasov הגיב באלימות למה ששמע, ופנה להעלבות אישיות נגד L.V. Mayorov. א.פ. אלכסנדרוב שתק בעיקר, אבל הוא לקח את המידע הזה ללב עד כדי כך ששלושה ימים לאחר מכן העלה את שאלת ביטול ה-OVTR, מה שנעשה. באותה פגישה, המהנדס הראשי של הרשות הם. I.V.Kurchatov E.O.Adamov (ראש המשרד לאנרגיה אטומית לעתיד) הציע להקים מוסך ובתי מלאכה מכאניים אוטומטיים במקום מרכז מחשבים במסגרת תוכנית השחזור ההנדסי של המכון שפותחה על ידו. כתוצאה מכך יושמה הצעתו של א.ו. אדמוב. מהחלטת הוועד המרכזי ומועצת השרים התעלמו ללא השלכות. המוסך נבנה ועמד ריק למעלה מ-10 שנים, עד ש"הועבר" לחברת הרכב אאודי. הסדנאות המכניות שהוכרזו על ידי "אתר הבנייה All-Union shock Komsomol" נותרו לא גמורים עד היום. האדם היחיד שהעריך באופן חד משמעי מה קרה בנכס המסיבה והכלכלי הזה היה נ.נ. פונומארב-סטפנוי, שאחרי סיום הנכס אמר לי שה-KVC ייבנה. למרות כל הקשיים, בניין ה-KVC נבנה כעבור 12 שנים כחלק מהתוכנית ליצירת מתקני כורי חלל, אך ורק הודות ליוזמה ולתמיכה של נ.נ. פונומארב-סטפנוי. משימת התכנון לבניין זה נכתבה על ידי I. נ' פוליאקוב ואני. בניין זה, על כל מתקניו, התברר כמתאים במיוחד לפיתוח עבודת מיקרואלקטרוניקה ולאחר מכן לפריסת מערכות מחשוב מרובות מעבדים בו. הקלטות של נאומים ודיונים בפגישה מורחבת זו של המפלגה והפעילים הכלכליים נעלמו מארכיון ועדת המפלגה במאי-יוני 1986 לאחר התאונה בבלוק הרביעי של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל.

מידע על התאונה בבלוק הרביעי של תמ"א צ'רנוביל התקבל מא.י.יו. גגרינסקי ב-28 באפריל 1986 ללא כל פרטים. באשר לפרטים, הוא, מזכיר ועדת המפלגה, ייעץ בפומבי להאזין לתחנת הרדיו של קול אמריקה. שבוע לאחר מכן, כמנהיג הסמינר הפוליטי-כלכלי של ה-OBT, ערכתי סמינר מתוכנן. א.א. דרבנב, שהכיר היטב את ההיסטוריה של עבודתי ברבמ"ק, שאל על הסיבות האפשריות לתאונה זו. מבלי לדעת כל פרטים על מה שקרה, למעט דיווחים רשמיים על התאונה, הבעתי מספר גרסאות, שהעיקרית שבהן הייתה שחרור האנרגיה הלא אחיד שעוררה פעולה בהספק נמוך, מה שיזם את היווצרותם של אזורי על-קריטיות מקומיים בתחתית חלק מהליבה ליד מחזיר הצד עם האצה שלאחר מכן (ראה פרטים למעלה). מאוחר יותר התברר שזה המצב. ביוני 1986 פגש אותי בקנטינה של המכון ראש מעבדת הרבמ"ק א.י. קרמרוב שחזר מנסיעת עסקים לתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל ושאל את אותה שאלה. וקיבלתי את אותה תשובה, שהפתיעה מאוד.

במאי 1986, במהלך פגישה אישית עם וי.א. לגאסוב, שחזר מתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל, ביקשתי להיכלל בצוות המכון, שעסק בניתוח הגורמים לתאונה. הוא הבטיח לעשות את זה. שנתיים לאחר מכן, לאחר מותו של V.A. לגסוב, הצלחתי לגלות שהוא נתן פקודה לא לתת לי לנתח את התאונה הזו עבור ירי "תותח". הסיבות להחלטה זו אינן ידועות לי.

קצת על התאונה עצמה בבלוק הרביעי של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל

לא מחקר אינטנסיבי לאחר תאונה, ולא דו"ח הוועדה בראשות וי.א. לגאסוב, שהוצג בפני סבא"א, לא גילו לי שום דבר חדש בנוגע למאפייני ה-RBMK. הפעלה ארוכת טווח של הכור ברמת הספק נמוכה וליבה כמעט "נקיה" מ-CPS ו-DP עוררה יצירת אזורים מקומיים של קריטיות-על בחלק התחתון של הכור, באזור הקרוב לרפלקטור הצד ול-. ציר סימטריה של הליבה, עקב אפקט הקיטור החיובי כאשר הוא מוזן ל-TC של תערובת קיטור-מים עם תקופה ראשונית של הכפלת הספק שנקבעת על ידי הקבוע התרמי של ה-TVEL. העלייה האיטית יחסית בהספק לאחר מכן זוהתה על ידי מפעיל הכור, אשר לחץ על כפתור השחרור של מוטות ה-AZ. תחילת החדרת מוטות הליבה עוררה הכנסת תגובתיות נוספת לחלק התחתון של הליבה עקב עקירת מים על ידי מעקירי גרפיט "משופרים", ולאחר מכן האצת כוח. מומחי נפץ העריכו את המקבילה ל-TNT של התאונה ביחידה הרביעית של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל ברמה של 10-15 טון של TNT. ערך זה תואם היטב את ההערכות שעשיתי ב-1973.

הדו"ח הרשמי של ברית המועצות SCAE "התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל והשלכותיה", ערוך על ידי ועדה בראשות V.A. תחזיות של תהליכים לא נייחים בכורים מסוג RBMK-1000 שנעשו בשנים 1972-74.

החישובים להלן מבוססים על מידע על תרחישים אפשריים להתרחשות והתפתחות של תאונה, שהתקבל בתהליך של מודלים של המאפיינים הלא נייחים של כורים מסוג RBMK בשנים 1972-1974. נעשה שימוש במודל אנליטי ליניארי פשוט.

מהדוח ידוע כי בשעה 1. 22 דקות ב-26 באפריל 1986, המפעיל הפחית באופן דרסטי את קצב זרימת מי ההזנה, מה שהביא לעלייה בטמפרטורת המים בכניסת הכור בעיכוב השווה לזמן שלוקח למים לעבור מתופי ההפרדה אל הכור. כל 8 MCPs היו בפעולה עם קצב זרימה כולל של (56-58) 103 מ"ק לשעה. עם הכמות של TC 1680, קצב הזרימה הממוצע דרך TC אחד היה (56-58) 103 מ"ק לשעה / 1680 » (33.3-34.5) מ"ק לשעה » 9.4 ליטר לשנייה. בשל היעדר נתונים מדויקים, נעשה שימוש באומדני מרווחים נוספים בשיטה של אומדני אי ודאות כמותית. מדד ה"חדות" של הירידה בצריכת מי הזנה אינו מצוין בדוח. נניח שירידה "חדה" באספקת מי הזנה הובילה להפסקה כמעט מוחלטת של אספקתם תוך 5-7 שניות. אם לוקחים את הקוטר הפנימי של ה-NVC בטווח של 5 ס"מ, ואורך ה-NVC בטווח של 30¸50 מטר, נקבל את הקיבולת של NVC אחד בטווח של 19cm2*(3000¸5000)cm = ( 57000¸95000) cm3 = 57¸95 ליטר. מיכל דומה בקצב זרימה של 9.4 ליטר לשנייה דרך ה-TC יתמלא במים עם טמפרטורה מוגברת תוך (57/9.4)¸(95/9.4) שניות » 6¸10 שניות. בהתחשב באורך הקולטים ממפרידי התופים ל-MCP (>50 מ') ומהמק"פ לצומת הקולטים הקבוצתיים עם ה-NVK (> 60 מ'), נתיב המים בפועל ל-TC יגדל. ב-»110 מ' נוספים ויהיה (30 + 110)¸( 50 + 110) = 140¸160 מ'. טווח הזמן האמיתי למעבר מים עם טמפרטורה מוגברת לכניסה למרכז הקניות עם הארוך ביותר נמוך יותר תקשורת מים (LWC) פרופורציונלית לאורך הנתיב (140¸160) / (30¸50) "3.8 וניתן להעריך בטווח » 23¸38 שניות. בהתחשב ב"חדות" הירידה בצריכת מי הזנה, ניתן להעריך את הזמן האמיתי של מים עם טמפרטורה מוגברת להגיע לנקודת הכניסה ל-TC עם ה-NWC הארוך ביותר בטווח (23+5)¸(38 +7)=28¸45 שניות.

מהדוח ידוע כי בשעה 1. 22 דקות 30 שניות, תדפיס של שדות שחרור האנרגיה בפועל ומיקומם של כל מוטות הבקרה התקבל ממערכת "סקאלה". בהתחשב באינרציה של מערכת החיישנים של שדות שחרור האנרגיה והביצועים של מערכת "סקאלה", התדפיס שהתקבל בסבירות גבוהה היה שייך לנקודת זמן של עד שעה. 22 דקות, כלומר רשם את מצב הליבה עד שהמפעיל הפחית את זרימת מי ההזנה. עד שהתקבל תדפיס זה, המים בטמפרטורה הגבוהה ממפרידי התוף עדיין לא הגיעו לנקודת הכניסה ל-TC עם ה-CWC הארוך ביותר.

מהדוח ידוע כי דקה לאחר ירידה חדה בזרימת מי הזנה, בשעה. 23 דקות, פרמטרי הכור היו הקרובים ביותר ליציבים. הכור המשיך לפעול בהספק של '200 MW ('6.25% מהנומינלי). בשלב זה, כבר (60-45)¸(60-28)=15¸32 שניות, מים עם טמפרטורה מוגברת סופקו ל-TC עם ה-NWC הארוך ביותר.

מהדוח ידוע כי בשעה 1. 23 דקות 04 שניות שסתומי כיבוי ובקרה (SRK) של מחולל טורבינה מס' 8 נסגרו והחלו הבדיקות. בנקודת זמן זו, כבר (15+4)¸(32+4)=19¸36 שניות, מים עם טמפרטורה מוגברת סופקו ל-TC עם ה-NWC הארוך ביותר. הכור המשיך לפעול בהספק של »200 MW.

מהדוח ידוע כי זמן מה לאחר תחילת הבדיקות החלה עלייה איטית בהספק. המונחים "זמן מה" ו"עלייה איטית" אינם מוגדרים בדוח.

מהדוח ידוע כי בשעה 1. 23 דקות 40 שניות, כלומר 36 שניות לאחר סגירת מערכת בקרת החירום, פקח משמרת הבלוק נתן פקודה ללחוץ על כפתור ה-AZ-5, בסימן שממנו מוכנסים כל מוטות הבקרה ומוטות ההגנה לשעת חירום לתוך הליבה. המוטות ירדו, אך לאחר מספר שניות נשמעו זעזועים והמפעיל ראה שמוטות הבולמים נעצרו לפני שהגיעו למתגי הגבול התחתונים. הדוח לא אומר מה היה כוחו של הכור שאילץ את ראש משמרת הבלוק לתת את הפקודה ללחוץ על כפתור AZ-5.

כך, תוך 36 שניות בלבד מרגע תחילת הבדיקות, הספק הכור, שגדל באיטיות, הגיע לרמה שגרמה לאיפוס של AZ-5. הדוח אומר ש-3 שניות לאחר הפלת ה-AZ-5, הספק הכור עלה על 530 MW, ותקופת ההאצה הפכה להרבה פחות מ-20 שניות.
הבה ננתח את הדינמיקה הסבירה של שינויים בעוצמת הכור. עד השעה 1. 23 דקות הפרמטרים של הכור היו הכי קרובים ליציבים ועד שעה. 23 דקות הספק הכור של 04 שניות היה »200 MW (»6.25% מהנומינלי). בנקודת זמן זו (שעה 23 דקות 04 שניות) כבר 19¸36 שניות, מים עם טמפרטורה מוגברת סופקו ל-TC עם ה-NWC הארוך ביותר.

בהתחשב בירידה במקדם המוליכות התרמית דרך מרווח הגז בין כדורי האורניום דו-חמצני לחיפוי יסוד הדלק בעת שריפתו (מוערך מ- »5 עד »2 קילוואט/(m2* מעלות) הקבוע התרמי של ניתן לקבוע את אלמנט הדלק "t" בטווח של 13¸33 שניות עם ערך ממוצע (ציפייה מתמטית להתפלגות אחידה מבחינה לוגריתמית, ראה) ברמה של "21 שניות. בהנחה שהיווצרות של אזור מקומי של על-קריטיות בחלק התחתון של הליבה החלה מרגע תחילת אספקת המים עם טמפרטורה מוגברת ל-FC עם ה-NWC הארוך ביותר, לתקופה T=19¸36 שניות ב- קבוע תרמי של יסוד הדלק t=13¸33 שניות, ההספק המקומי שאזור העל-קריטיות גדל (תלות מעריכית) ב-e(T/t) »2.718((19¸36)/(13¸33)) »3.6 פעמים עם רווח סמך של 90% מ-2 עד 7.3 פעמים. במקביל, הספק FC באזור העל-קריטיות המקומי עלה מהרמה ההתחלתית של 6.25% מהנומינלי ל- (0.0625*3.6)»0.22 מהנומינלי עם רווח סמך של 90% של 0.125¸0.45 מהנומינלי. הקוטר האפקטיבי של אזור מקומי אפשרי של על-קריטיות נאמד בעבר ברמה של 2.5-3 מטרים. נפחו של אזור כזה הוא כ-11 מטרים מעוקבים. ניתן להעריך את נפח הליבה שתפס ה-FC עם דלק ברמה של 735 מטר מעוקב. בהנחה שרק אזור מקומי אחד של על-קריטיות נוצר, הכוח התרמי האינטגרלי של הליבה כולה יכול לגדול פי (1+(11/735)*3.6)»1.05 פעמים עם רווח סמך של 90% מ-1.03 ל-1.1, כלומר. מ-200 MW ל-210 MW עם רווח סמך של 90% מ-206 ל-220 MW. עלייה קטנה יחסית בהספק פשוט לא הייתה יכולה להבחין על ידי אנשי היחידה בשעה אחת. 23 דקות 04 שניות אנשי הבלוק שמו לב רק ש"זמן מה לאחר תחילת הבדיקות החלה עלייה איטית בכוח".

עד שהפקודה תינתן לאפס את ה-AZ-5 תוך 36 שניות. לא פחות מ-(19+36)¸(36+36)=55¸72 שניות. TCs עם NWCs הארוכים ביותר סופקו עם מים בטמפרטורה מוגברת. במהלך זמן זה, עובי אזור העל-קריטיות המקומי גדל ב-e(T/t)»2.718((55¸72)/(13¸33))»19 פעמים (!) עם רווח סמך של 90% מ-6 ל-87 פִּי. במקביל, ההספק של ה-FC באזור העל-קריטיות המקומי עלה מהרמה ההתחלתית של 6.25% מההספק הנומינלי ל-(0.0625*19)»1.2 נומינלי עם רווח סמך של 90% של 0.38¸5.4 מהנומינלי. בהנחה שרק אזור מקומי אחד של על-קריטיות נוצר, הכוח התרמי של הליבה כולה יכול לגדול פי (1+(11/735)*19)»1.3 עם רווח סמך של 90% מ-1.09 ל-2.3 פעמים, או עד 260 MW עם רווח סמך של 90% מ-218 ל-460 MW.

בהתחשב בזמן שהשקיע ראש המשמרת בניתוח העלייה המהירה באופן בלתי צפוי בכוח והוצאת הפקודה לאיפוס ה-AZ-5 (הערכת מומחה של 5-10 שניות, נקבעת על פי הנכונות לתפוס מידע שלילי ולהגיב אליו), ניתן להעריך את הערך ההתחלתי של ההספק האינטגרלי של הליבה, החל ממנו תשומת הלב של מפקח המשמרת מרתקת לחיישן רמת ההספק, כזמן מתחילת אספקת המים בטמפרטורה מוגברת לקניון עם ה-NWC הארוך ביותר עד שמנהל המשמרת יתחיל ניתוח בצורה (55-10)¸(72-5)=45¸68 שניות. במהלך פרק זמן זה, העובי של אזור העל-קריטיות המקומי גדל בהשוואה לזה ההתחלתי ב-e(T/t)»2.718((45¸68)/(13¸33))»13 פעמים עם 90% רווח סמך מ-5 עד 55 פעמים. במקביל, הספק FC באזור המקומי עלה ל- (0.0625*19)»0.8 מהערך הנומינלי עם רווח בר סמך של 90% של 0.3¸3.4 מהערך הנומינלי. 735) * 13) "פי 1.2. כך, הספק הכור, שמשך את תשומת ליבו של המפקח על משמרת היחידה, הגיע ל-240 מגה-וואט עם רווח סמך של 90% מ-214 ל-360 מגוואט והמשיך לגדול.

בזמן השחרור של AZ-5, ל-TCs באזור קריטי העל המקומי כבר היה כוח ממוצע על האזור ברמה של 1.2 ערכי הספק נומינליים. כוחם המשיך לגדול. בכל הנסיבות הנלוות, התאונה הפכה לבלתי נמנעת.

אם AZ-5 לא היה מכיל מעקירי גרפיט מקוצרים, אז האיפוס שלו לא היה יכול למנוע את התאונה, אבל יכול להפחית את קנה המידה שלו, ולהפוך אותו לתוצאות התאונה ביחידה הראשונה של NPP לנינגרד ב-1975. בהנחה שהתגובתיות ה"גלובלית" של AZ -5 הפכה שלילית משמעותית עם השינוי של משטר התאוצה למשטר של ירידה בכוח עם הכנסת בולמי מוט לעומק של 1/3 עד 1/2 מגובה הליבה (2.3 ¸3.5 מ'), התאוצה תימשך לאחר הרגע של שחרור AZ-5 עוד 5.3¸8.8 שניות במהירות מוט של 0.4 מ' לשנייה. בנקודת זמן זו, הצגת התגובתיות השלילית ה"גלובלית" היא לא פחות מ-(55+5.3)¸(72+8.8)=60.3¸80.8 שניות. TCs עם NWCs הארוכים ביותר יסופקו עם מים בטמפרטורה מוגברת. במהלך זמן זה, העובי של אזור העל-קריטיות המקומי יגדל בפקטור של e(T/t)»2.718((60.3¸80.8)/(13¸33))»26 פעמים (!) עם רווח סמך של 90% מ-7.5 עד 144 פעמים. במקרה זה, העוצמה של ה-FC באזור הסופר-קריטיות המקומית מהרמה הראשונית של 6.25% מהנומינלי תגדל ל- (0.0625*26)»1.6 ערכים של העוצמה הנומינלית עם רווח סמך של 90% של 0.46 ¸9 מהנומינלי. בהנחה שרק אזור מקומי אחד של על-קריטיות נוצר, ההספק התרמי האינטגרלי של הליבה כולה יכול לגדול פי (1+(11/735)*26)»1.4 עם רווח סמך של 90% מ-1.1 ל-3.2 פעמים, או עד 280 MW עם רווח בר סמך של 90% מ-220 ל-640 MW. עם כוחו של ה-FC באזור המקומי ברמה של 1.2¸1.6 מהנומינלי, הרס של אלמנט הדלק יתרחש בהכרח, מה כשלעצמו יכניס תגובתיות שלילית עם ירידה בכוח לאחר מכן. מכאן נובעת המסקנה שהיקף התאונה בתחנת צ'רנוביל עשוי להיות תואם למדי להיקף התאונה ביחידה 1 של המרכז לנינגרד ב-1975.

עם זאת, פריקת AZ-5 עם עקירים מקוצרים יזמה עלייה נוספת בהספק הכור עם הרחבת אזור העל-קריטיות המקומית עקב מעורבותם של אזורים אחרים של הליבה בחלקו התחתון, מה שקבע את ההשלכות הקטסטרופליות.

מהדו"ח ידוע כי לאחר לחיצה על כפתור האיפוס של ה-AZ-5 "...לאחר 3 שניות ההספק עלה על 530 MW, ותקופת ההאצה הפכה להרבה פחות מ-20 שניות...". במהירות התכנון של מוטות ה-CPS בסדר גודל של 0.4 מ' לשנייה, במשך 3 שניות מרגע הפלת ה-AZ-5, נמשכה הסרת עמודי המים בגובה 1.2 מ' מתחת למתגי הגבול התחתונים והחלפתם בגרפיט. . במהלך פרק זמן זה, קצוות הגרפיט הנעים כלפי מטה הכניסו תגובתיות חיובית נוספת לחלק התחתון של הליבה. בולמי הנייטרונים של מוטות ה-CPS שהוכנסו מלמעלה כיסו גם הם מרחק של 1.2 מ', אך תרומתם לתגובתיות ה"גלובלית" השלילית עדיין הייתה קטנה. לפחות (55+3)¸(72+3)=58¸75 שניות חלפו מאז האיפוס של AZ-5, שבמהלכו סופקו מים עם טמפרטורה מוגברת ל-TC עם ה-NVK הארוך ביותר.

מכיוון שאחרי 3 שניות "תקופת התאוצה הפכה להרבה פחות מ-20 שניות", אנו מגדירים ברגע זה את תקופת התאוצה "t" בטווח שבין "0.01 שניות, התואמת את משך החיים של נויטרונים תרמיים בליבה, ועד המקסימום המקובל לעיל של הקבוע התרמי של אלמנט הדלק"33 שניות, אופייני ליסודות דלק עם השריפה הגבוהה ביותר (כלומר, בטווח של 0.01¸33 שניות עם תוחלת מתמטית של »4.1 שניות). בהתחשב בשגיאת הקיבוע של "3 שניות" אלה ולאחר קביעת טווח הזמן במרווח של 3 ± 0.1 שניות, ההספק של ה-TC עם ה-NVK הארוך ביותר יגדל בעוד e(T/t)»2.718((2.9) ¸3.1)/(0.01¸33 )) » פעמיים עם רווח סמך של 90% מ-1.002 עד 24 פעמים. לפיכך, ההספק התרמי האינטגרלי של הליבה כולה, המוערך בזמן שחרור AZ-5 ב-260 מגה-וואט עם רווח סמך של 90% מ-218 ל-460 מגה-וואט, יגדל פי 2 נוספים במהלך 3 השניות הבאות ויכול להיות מוערך ברמה של 520 מגוואט עם רווח סמך של 90% מ-220 ל-6240 מגוואט. ההספק המדווח של 530 MW נמצא בגבולות רווח סמך זה של 90% ומתאם היטב עם אומדן של הספק הליבה הצפוי של 520 MW.

ההערכות של הדינמיקה הסבירה של שינוי הספק הכור שהתקבלו לעיל מוצגות בטבלה 1. העמודה החמישית של הטבלה מציינת את הזמן מאז תחילת אספקת המים החמים (HW) לליבה FC עם ה-NWC הארוך ביותר.

טבלה 1. הערכות מרווחים של הדינמיקה הסבירה של שינוי בכוח הכור

קו 5 בטבלה תואם את המצב ביחידה הרביעית של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל. בהגיעו להספק האינטגרלי של 530 מגוואט, הכור המשיך להאיץ.

שורה 6 מכילה את אותן הערכות למקרה של מתגי גבול גרפיט לא מקוצרים של מוטות CPS. בהגיעו להספק האינטגרלי של 280 מגוואט (פי שניים פחות מאשר בקו 5), הכור יפסיק לפעול.

אני מחשיב את האישור הן האיכותי והן הכמותי שלעיל לתחזיות שלי לגבי תהליכים לא נייחים בכורים מסוג RBMK-1000 עם היווצרות אזורי על-קריטיות מקומיים, שנעשו עוד בשנים 1972-74. ההערכות לעיל יכולות להיחשב עדות לטעות תכנונית על ידי המעצב הראשי והמפקח המדעי, אשר קיצר את תזוזות הגרפיט של מוטות ה-CPS, מה שגרם להשלכות הקטסטרופליות של תאונת צ'רנוביל.

ניתן להוסיף לכך שבעיצובים של כורים מסוג RBMK-1000, מהירות החדרת מוטות ה-CPS נבחרה להיות נמוכה מאוד (כ-0.4 מ'/שניה). הזמן להשלמת החדרת המוטות היה 17-18 שניות. אולם גם עם עלייה משמעותית (פי 2-3) במהירות החדרת מוטות הבקרה לליבה, לא ניתן היה למנוע את התאונה. עם מהירות החדרה של כ-0.8¸1.2 מ' לשנייה, ניתן להעריך את הזמן הדרוש להגיע משליש (2.3 מ') למחצית מגובה הליבה (3.5 מ') בטווח שבין (2.3/1.2) = 1.9 s עד (3.5/0.8)=4.4 שניות. במקרה זה, הזמן לעקירה של עמודי מים על ידי מעקירי גרפיט יהיה בין 1 ל 1.5 שניות. ניתן להעריך את מרווח הזמן הכולל לפני כניסתה של תגובתיות שלילית "גלובלית" בטווח (1+1.9)¸(1.5+4.4)»3¸6 שניות. לכן, עם שימוש במערכת שחרור מוטות CPS מהירה יותר, לפחות (55+3)¸(72+6)=58¸78 שניות היו עוברות לפני שהוצגה התגובה השלילית ה"גלובלית", שבמהלכה מים עם טמפרטורה מוגברת . במהלך זמן זה, העובי של אזור העל-קריטיות המקומי גדל ב-e(T/t)»2.718((58¸78)/(13¸33))»23 פעמים עם רווח סמך של 90% מ-7 ל-118 פעמים. בהנחה שרק אזור מקומי אחד של על-קריטיות נוצר, הכוח התרמי האינטגרלי של הליבה כולה יכול לגדול פי (1+(11/735)*23)»1.34 פעמים, כלומר. מ-200 מגה-ואט לסביבות 270 מגה-וואט. מהאמור לעיל עולה כי מהירותו של ה-AZ-5 למעשה לא יכלה להשפיע על היקף התאונה.

קצת על הדיווח על התאונה בבלוק הרביעי של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל
בדו"ח שהוגש לסבא"א נכתב כי (ציטוט מסעיף 4 "גורמים לתאונה"): "... מפתחי מפעל הכור לא דאגו ליצירת מערכות בטיחות מיגוניות המסוגלות למנוע תאונה במקרה זה. של מערך השבתות מכוונות של אמצעי הגנה טכניים והפרות של תקנות ההפעלה, שכן הם ראו שילוב כזה של אירועים בלתי אפשרי. לפיכך, הגורם העיקרי לתאונה היה שילוב בלתי סביר ביותר של הפרות של הסדר ומשטר המבצעים שבוצעו על ידי אנשי יחידת הכוח. התאונה קיבלה פרופורציות קטסטרופליות בשל העובדה שהכור הובא על ידי הצוות למצב שבו השפעת מקדם התגובתיות החיובי על הגדלת ההספק גדלה באופן משמעותי ... ".

עם זאת, קצת יותר למטה באותו דו"ח מכיל את המשפט (ציטוט מסעיף 5 "אמצעי עדיפות לשיפור הבטיחות של NPPs עם כורי RBMK"): "הוחלט לארגן מחדש את מתגי הגבול של מוטות הבקרה בפעילות NPPs עם כורי RBMK כך שבמצב הקיצוני כל המוטות היו שקועים בליבה לעומק של 1.2 מ' מדד זה מגביר את יעילות הגנת המהירות ו מבטל את האפשרות להגדיל את תכונות הרבייה של הליבה בחלקה התחתון (מודגש על ידי, ANR) כאשר המוט זז ממתג הגבול העליון."

קטע הטקסט שנבחר נועד להסוות את הסיבה האמיתית לתאונה בקנה מידה כה גדול, הקשורה לקיצור מחלצי הגרפיט של "מוטות הבקרה" ב-1.2 מטר כחלק מהעבודה לשיפור הכורים מסוג RBMK-1000. בוצע על ידי המעצב הראשי בהשתתפות המפקח המדעי, שהתעלם מהמאפיינים הידועים כבר של פיזיקת נויטרונים והידראוליקה תרמית בחלק התחתון של הליבה כאשר הכור פועל בהספק נמוך. אני מאמין שבלי לקצר את מעקרי הגרפיט, כל מניפולציה של אנשי צ'רנוביל יכולה להוביל רק לחזרה על התאונה שהתרחשה ביחידה ה-1 של NPP לנינגרד בדצמבר 1975. אולי בקנה מידה קצת יותר גדול. על זה הם יכולים להיענש. עד כמה שידוע לי, איש מאנשי היחידה ה-1 של תחנת לנינגרד לא הובא למשפט בגין התאונה בדצמבר 1975. עם זאת, קבוצת עובדים של תחנת צ'רנוביל הועמדה למשפט.

אישור למסקנה זו לגבי "הסתר" הוא הפרסום בכתב העת "אנרגיה אטומית" בנובמבר של אותה 1986 של המאמר "מידע על התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל והשלכותיה שהוכן עבור סבא"א" עם הטקסט ב- כותרת המשנה "להלן סיכום המידע שהוצג למומחים סובייטים בסבא"א. ב"קיצור" זה מובא מילה במילה סעיף 4 "סיבות התאונה" המוזכר לעיל של הדו"ח, מספר סעיפים מהדו"ח אף מורחבים, אך סעיף 5 המובא לעיל לדו"ח לסבא"א "אמצעי עדיפות לשיפור הבטיחות של תחנות כוח גרעיניות עם כורי RBMK" אינם נכללים לחלוטין. ככל הנראה, זה נבע מחוסר הנכונות לספר לקוראים הסובייטים את מה שכבר היה ידוע למעגל רחב מאוד של מומחים בינלאומיים שהתאספו בסבא"א באוגוסט 1986. לא נציגי המעצב הראשי ולא נציגי המנהל המדעי הובאו למשפט . קבוצה של עובדי צ'רנוביל נכלאה.

המשך
אני מאמין שגורלם של כורים מסוג RBMK נקבע מראש על ידי מותו בטרם עת של ש.מ. פיינברג שבועיים לפני ההפעלה הפיזית של הכור של היחידה הראשונה של NPP לנינגרד בשנת 1973. חשבתי ועדיין חושב שזה היה " שיחה שנייה". מי שירש אותו לא יכול היה לפצות על הפסד זה. "הקריאה השלישית", אני מאמין, הייתה התאונה ביחידה הראשונה של NPP לנינגרד בדצמבר 1975. ככל הנראה, ישנה סדירות מסוימת במערך התאונות האחרות שקדמו לתאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל. היו יותר מדי אירועים בקורלציה צולבים שהובילו לתוצאה כל כך עצובה.

לרוע המזל, רבים מאלה המפורטים לעיל כבר אינם בחיים היום. מבין האנשים המעורבים ישירות ביצירת תחנות כוח גרעיניות עם כורי RBMK, רק אדם אחד, אנטולי פטרוביץ' אלכסנדרוב, לקח בפומבי את כל האשמה בתאונת צ'רנוביל. נזק ישיר ועקיף מתאונת צ'רנוביל עלה פעמים רבות על כל ההשקעות בתעשיית הכוח הגרעיני של ברית המועצות ולמעשה, לאחר שיזם אסון כלכלי בתנאים של מחירי נפט נמוכים בעולם, הוביל להיעלמותה של ברית המועצות.

התאונה ביחידת הכוח הרביעית של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל לא הייתה התאונה הראשונה בתולדות האנרגיה הגרעינית. התאונה המרשימה ביותר לפני תאונת צ'רנוביל הייתה התאונה בתחנת הכוח הגרעינית האמריקאית Three Mile Island ב-1979, שהובילה להמסה של הליבה, אך ללא השלכות חמורות על האוכלוסייה והסביבה. עם זאת, היקף תאונת צ'רנוביל היה גדול באופן לא פרופורציונלי.

אני לא שולל שס.מ. פיינברג צדק כשאמר לי פעם בבית: "אנרגיה גרעינית לא מיועדת לדורות האלה של אנשים". אין לי מה להוסיף להערכה הזו.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל והשלכותיה. מידע שהוכן לקראת פגישת המומחים של סבא"א (25-29 באוגוסט 1986, וינה). חלק 1. חומר מוכלל. - M., GKAE ברית המועצות, 1986.

2. Rumyantsev A.N. שיטת הערכות כמותיות של אי ודאויות. - אנרגיה אטומית, 2007, נ' 102, מס'. 4, עמ'. 208-215.

3. מידע על התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל והשלכותיה, שהוכן עבור סבא"א. - אנרגיה אטומית, 1986, נ' 61, מס'. 5, עמ'. 301-320.

שלושה סוגים של כורי כוח פותחו והופעלו בהצלחה בארצנו:

כור מים-גרפיט ערוץ RBMK-1000 (RBMK-1500);

כור מים בלחץ VVER-1000 (VVER-440);

כור נויטרונים מהיר BN-600.

במדינות אחרות פותחו ופועלים הסוגים הבאים של כורי כוח:

כור מים בלחץ PWR;

BWR מיכל מים רותחים כור;

ערוץ כור מים כבדים CANDU;

כור כלי גז-גרפיט AGR.

מספר מוטות הדלק שהועמסו בליבת הכור מגיע ל-50,000 חתיכות. כדי להקל על ההתקנה, הטעינה מחדש, ההובלה וארגון הקירור, מרכיבי הדלק של כל כורי הכוח משולבים לתוך מכלולי דלק - מכלולי דלק. לקירור אמין, מוטות הדלק במכלולי הדלק מופרדים זה מזה על ידי מרווחים.

מוט דלק ומכלולי דלק של כורי rbmk-1000 ו-rbmk-1500

בליבת הכורים RBMK-1000 ו-RBMK-1500 עם גובה סריג מרובע של 250 מ"מ, ישנם 1693 ו-1661 ערוצים טכנולוגיים. מכלולי דלק ממוקמים בצינור המוביל של כל תעלה. לצינור התעלה ו 80x4 מ"מ עשוי מסגסוגת Zr+ 2.5% Nb במצב מגובש מחדש על ידי ריתוך דיפוזיה, קצות עשויות פלדה ОХ18Н10Т מחוברים בשני הצדדים, המאפשרים לחבר כל תעלה בחוזקה לקולט נוזל הקירור.

עיצוב כזה של התעלה מקל על טעינת ותדלוק מכלולי דלק בעזרת מכונת תדלוק, לרבות בכור הפעלה. קלטת נטענת בתעלה של הכור RBMK-1000, המורכבת משני מכלולי דלק נפרדים, הממוקמים זה מעל זה, המחוברים למכלול אחד באמצעות מוט נושא חלול עשוי Zr + 2.5% Nb( ו 15x1.25 מ"מ). בחלל המוט המוביל, במעטפת צינורית נפרדת העשויה מסגסוגת זירקוניום, ישנם חיישנים לשליטה בשחרור האנרגיה, או בולמי נויטרונים נוספים, המשמשים להשוואת שחרור האנרגיה בליבת הכור.

איור.1. מכלולי דלק של הכור RBMK-1000

כל מכלולי דלק עליונים ותחתונים (איור 1) נוצרים על ידי צרור מקביל של 18 מוטות דלק הממוקמים במעגלים קונצנטריים עם מדרגת רדיוס קבועה, מה שיוצר סילוק חום יציב לאורך כל חיי מוטות הדלק. קיבוע מוטות הדלק מובטח על ידי מסגרת המורכבת ממוט מרכזי נושא ועשר רשתות מרווחים המרווחות באופן שווה לאורך כל מכלול דלק. רשתות המרווח מורכבות מתאי דמויות נפרדים, מרותכים יחד בנקודות ומהודקות מבחוץ בשפה. לכל תא יש בליטות פנימיות באורך 0.1 - 0.2 מ"מ: ארבעה בתאים החיצוניים וחמישה בתאים של השורה הפנימית של אלמנטי הדלק, מקבעים היטב את אלמנטי הדלק שעברו דרך התאים עם התאמת הפרעה. זה מונע תנועות רדיאליות של מוטות דלק בתאים, אשר יכולים להיות מעוררים על ידי רטט של המבנה תחת פעולת זרימת נוזל קירור סוערת. בדרך זו, התרחשות של קורוזיה עצבנית בנקודות המגע בין חיפוי הדלק למתכת התאים אינה נכללת. הסורגים עשויים מנירוסטה אוסטניטית (בעבודות החלפת החומר בסגסוגת זירקוניום). לרשתות המרווחים יש חופש תנועה יחד עם צרור מרכיבי הדלק של מוט המוביל, עם זאת, סיבוב הרשת ביחס לציר המוט אינו נכלל.

מוטות הדלק בקצה אחד מהודקים לרשת המוביל עם מנעולי טבעת מכווצים לחתכים של קצוות מתולתלים. הקצוות האחרים של מוטות הדלק נשארים חופשיים. סורג המוביל (קצה) מחובר בצורה נוקשה לחצי הצירי של מוט המוביל.

התצוגה הכללית של מוט הדלק מוצגת באיור 2. האורך הכולל של מוט הדלק הוא 3644 מ"מ, אורך ליבת הדלק הוא 3430 מ"מ.

חומר החיפוי וחלקי הקצה של יסודות הדלק הוא סגסוגת Zr + 1% Nb במצב מגובש מחדש. קוטר מעטפת 13.6 מ"מ, עובי דופן 0.9 מ"מ. הדלק הוא כדורי אורניום דו-חמצני מסונט בגובה הקרוב לקוטר שלהם, עם חורים בקצוות.

המסה הממוצעת של עמוד הדלק היא 3590 גרם עם צפיפות מינימלית של 10.4 גרם/ס"מ 3 .

התפשטות טבלית הפינוי הקוטרלית - מעטפת היא 0.18-0.36 מ"מ. במעטפת, כדורי הדלק נדחסים על ידי קפיץ מעוות הממוקם בקולט הגז, מה שמפחית את הלחץ של תוצרי הביקוע הגזים. היחס בין הנפח החופשי מתחת לקליפה לנפח הכולל עם פרמטרים גיאומטריים ממוצעים הוא 0.09.

איור 2. מוט דלק בכור RBMK: 1 - תקע, 2 - גלולת דלק, 3 - נדן, 4 - קפיץ, 5 - תותב, 6 - קצה