Катись - Scram

Эта статья про ядерные реакторы. Для использования в других целях см. Scram (значения).
Кнопка SCRAM на Экспериментальный реактор-размножитель I в Айдахо, США. Иногда переключатель имеет откидную крышку, чтобы предотвратить случайное срабатывание.

А Катись или же КАТИСЬ, также известный как АЗ-5 (русский: АЗ-5), является аварийным отключением ядерный реактор осуществляется путем немедленного прекращения деление реакция. Это также название, которое дается ручному управлению Аварийная кнопка который инициирует выключение. При эксплуатации коммерческих реакторов этот тип останова часто называют "SCRAM" на реакторы с кипящей водой (BWR), реактор путешествие" в реакторы с водой под давлением (PWR) и EPIS на Реактор CANDU. [1] Во многих случаях SCRAM является частью обычной процедуры выключения, которая служит для проверки системы аварийного выключения.

Этимология термина является предметом споров. Соединенные Штаты Комиссия по ядерному регулированию историк Том Веллок отмечает, что Катись является англоязычным сленгом, означающим «быстро и срочно уехать», и ссылается на него как на исходное и, скорее всего, верное основание для использования Катись в техническом контексте.[2] Настойчивое альтернативное объяснение утверждает, что Катись является аббревиатурой от "Safety Control Rod Axe Man", которое предположительно было придумано Энрико Ферми когда первый в мире ядерный реактор был построен под зрительскими местами в Чикагском университете. Стагг Филд. У этого реактора был настоящий управляющий стержень, привязанный к веревке, а рядом с ним стоял человек с топором. Это также может означать "Безопасность Управляющие стержни Механизм активации »или« Защитный стержень управления. Привод Механизм".[3][4] Оба они, вероятно, бэкронимы от оригинального, нетехнического использования.

Русское название, АЗ-5 (АЗ-5, в Кириллица ), происходит от Аварийная Защита 5-й категории (Аварийная Защита 5-й категории), «Противоаварийная защита 5 категории».[5]

Механизмы

В любом реакторе SCRAM достигается за счет вставки большого количества отрицательных реактивность массы в середину делящегося материала, чтобы немедленно прекратить реакцию деления.

В легководные реакторы, это достигается за счет введения нейтронопоглощающих стержни управления в активную зону, хотя механизм вставки стержней зависит от типа реактора. В PWR управляющие стержни удерживаются над активной зоной реактора с помощью электродвигателей как против собственного веса, так и против мощной пружины. SCRAM предназначен для высвобождения управляющих стержней из этих двигателей и позволяет их весу и пружине загонять их в активную зону реактора, быстро останавливая ядерную реакцию за счет поглощения высвободившихся нейтронов. Другая конструкция использует электромагниты для удержания стержней в подвешенном состоянии, при этом любое отключение электрического тока приводит к немедленному и автоматическому вводу стержней управления.

В BWR регулирующие стержни вставляются снизу корпуса реактора. В этом случае гидравлический блок управления с резервуаром для хранения под давлением обеспечивает силу для быстрого введения управляющих стержней при любом прерывании электрического тока. Как в PWR, так и в BWR есть вторичные системы (и часто даже третичные системы), которые вставляют управляющие стержни в случае, если первичная быстрая установка не срабатывает быстро и полностью.

В Реакторы CANDU это достигается путем введения нейтронный яд в саму активную зону реактора через EPIS или систему аварийной отравления.

Кнопка SCRAM в диспетчерской NS Саванна

Жидкие поглотители нейтронов также используются в системах быстрого останова легководных реакторов. После SCRAM, если реактор (или его секции) не ниже предела останова (то есть они могут вернуться в критическое состояние из-за введения положительной реактивности из-за охлаждения, распада яда или других неконтролируемых условий), операторы могут вводить решения, содержащие нейтронные яды непосредственно в теплоноситель реактора. Нейтронный яд решения растворы на водной основе содержащие химические вещества, поглощающие нейтроны, Такие как бура обыкновенная бытовая, полиборат натрия, борная кислота, или же нитрат гадолиния, вызывая уменьшение размножение нейтронов, и, таким образом, остановка реактора без использования регулирующих стержней. В PWR эти поглощающие нейтроны растворы хранятся в резервуарах под давлением (называемых аккумуляторами), которые присоединены к системе теплоносителя первого контура через клапаны; переменный уровень поглотителя нейтронов постоянно поддерживается в теплоносителе первого контура и увеличивается с помощью аккумуляторов в случае отказа всех управляющих стержней для установки, что быстро приведет к тому, что реактор окажется ниже предела останова. В BWR растворимые поглотители нейтронов находятся внутри Резервная система контроля жидкости (SLCS), который использует резервные нагнетательные насосы с батарейным питанием или, в последних моделях, газообразный азот под высоким давлением для нагнетания раствора поглотителя нейтронов в корпус реактора против любого давления внутри. Поскольку они могут задержать перезапуск реактора, эти системы используются только для остановки реактора, если вставка регулирующего стержня не удалась. Эта проблема особенно важна в BWR, где введение жидкого бора может вызвать осадки твердых соединений бора на оболочке твэлов,[6] что предотвратит перезапуск реактора до тех пор, пока отложения бора не будут удалены.

В большинстве конструкций реакторов стандартная процедура останова также использует SCRAM для вставки управляющих стержней, поскольку это наиболее надежный метод полного ввода управляющих стержней и предотвращает возможность их случайного извлечения во время или после останова.

Реакция реактора

Большинство нейтронов в реакторе быстрые нейтроны; то есть нейтроны, образующиеся непосредственно в результате реакции деления. Эти нейтроны движутся со скоростью высокая скорость, поэтому они могут сбежать в Модератор прежде чем быть захвачен. В среднем замедлитель нейтронов требует около 13 мкс, чтобы способствовать длительная реакция, которая позволяет вставлять поглотители нейтронов для быстрого воздействия на реактор. В результате, после того, как реактор был отключен, мощность реактора значительно упадет почти мгновенно. Однако небольшая часть (около 0,65%) нейтронов в типичном энергетическом реакторе поступает из радиоактивный распад продукта деления. Эти запаздывающие нейтроны, которые испускаются с более низкими скоростями, ограничивают скорость, с которой ядерный реактор будет отключен.[7]

Из-за недостатков в оригинальной конструкции стержня управления, РБМК реактор может поднять реактивность до опасного уровня до ее понижения. Это было замечено, когда это вызвало скачок напряжения при запуске Игналинская АЭС Блок № 1, 1983 год. В 1986 году активация АЗ-5 на аварийном РБМК была последним действием, которое привело к взрыву реактора в Чернобыльская катастрофа. Впоследствии реакторы РБМК были модернизированы с учетом неисправности или сняты с эксплуатации.

Спад тепла

Дальнейшая информация: Спад тепла

Для реактора, который подвергается SCRAM после поддержания постоянного уровня мощности в течение длительного периода (более 100 часов), около 7% установившейся мощности останется после первоначального останова из-за распада продуктов деления. Для реактора, у которого не было постоянной мощности, точный процент определяется концентрациями и периодом полураспада отдельных продуктов деления в активной зоне во время SCRAM. Мощность, производимая спад тепла уменьшается по мере распада продуктов деления.

Этимология

Норман Хилберри (слева) и Лео Сцилард на Стэг-Филд, месте первой самоподдерживающейся ядерной цепной реакции.

Scram обычно называют аббревиатурой от предохранительный стержень топор человек; однако этот термин, вероятно, backronym. Настоящий человек с топором в первой цепной реакции был Норман Хилберри. В письме к Раймонду Мюррею (21 января 1981 г.) Хилберри писал:

Когда я появился на балконе 2 декабря 1942 г. днем меня провели к перилам балкона, вручили хорошо заточенный пожарный топор и сказали: «Если предохранительные стержни не сработают, отрежьте его. манильская веревка «Само собой разумеется, что предохранительные стержни сработали, веревка не была перерезана ... Я не думаю, что когда-либо чувствовал себя таким глупым, как тогда. ... Я не получил SCRAM [Safety Control Rod «Человек с топором»], спустя много лет после того, как это произошло. Затем однажды один из моих товарищей, которые были в строительной бригаде Зинна, назвал меня мистером Скрэмом. Я спросил его: «Как так?» И затем рассказ.

В записи в официальном блоге Комиссии по ядерному регулированию от 17 мая 2011 года историк NRC Том Веллок утверждает, что эта учетная запись фактически является городская легенда и возник через много лет после этого события.[2]

Статьи из Национальная лаборатория Окриджа (ORNL) указывают, что этот термин расшифровывается как «человек с безопасным разрезанием веревки с топором», имея в виду в этом случае ранний нейтронно-защитный механизм использования человека, оснащенного топором, для разрезания веревки, подвешивающей управляющие стержни над ядерным реактором Chicago Pile, в этот момент стержни под действием силы тяжести упадут в активная зона реактора, остановка реактора. Конкретно, Уоллес Келер, техник, работающий на Манхэттенский проект в Чикаго Пайл 1, под Стагг Филд на Чикагский университет, а позже физик-исследователь из ORNL, как сообщается, сказал, что Энрико Ферми придумал термин как этот акроним. Хотя Келер не служил в качестве человека-топора, перерезавшего канат, он был ответственен за выливание ведра с водой. кадмий раствор в реактор, если период реактора вошел в неоптимальный диапазон.[8]

Леона Маршалл Либби, присутствовавший в тот день на Чикагской свае, вспоминал[9] что термин был придуман Волни Уилсон кто руководил командой, разработавшей схему управляющих стержней:

Стержни безопасности были покрыты кадмиевой фольгой, и этот металл поглотил столько нейтронов, что цепная реакция прекратилась. Волни Уилсон назвал эти удилища «схватывающими». Он сказал, что свая «забилась», стержни «забились» в сваю.

Управляющий стержень и схема SCRAM для Чикагской сваи-1

Другие свидетели в тот день согласились с тем, что Либби приписывала Уилсону «схватку». Том Веллок, историк Комиссии по ядерному регулированию США, написал, что Уоррен Найер, студент, который работал над сборкой котла, также приписал это слово Уилсону: «Это слово возникло в ходе дискуссии, которая возникла у доктора Уилсона, который возглавлял группу контрольно-измерительных приборов. ", - писал Найер. «Группа решила иметь большую кнопку, чтобы нажимать на тяги управления и предохранительную тягу. Как это обозначить?« Что мы будем делать после того, как нажмем кнопку? », - спросил кто-то. ! », - сказал Уилсон. Билл Овербек, другой член той группы, сказал:« Хорошо, я назову это SCRAM ».[10]

Самые ранние упоминания о «схватке» среди команды Chicago Pile также были связаны со схемой отключения Уилсона, а не с Hilberry. В отчете Комиссии по атомной энергии США (AEC) США за 1952 год, подготовленном Энрико Ферми, AEC рассекретила информацию о Чикагской куче. Отчет включал раздел, написанный командой Уилсона вскоре после того, как 2 декабря 1942 года на Чикагской свае произошла самоподдерживающаяся цепная реакция. Он включал электрическую схему цепи управления стержнем с четко обозначенной линией «SCRAM» (см. Изображение слева и страницы 37 и 48).[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Системы защиты реактора и инженерные системы безопасности». Виртуальный ядерный турист. Получено 25 февраля 2007.
  2. ^ а б Веллок, Том (17 мая 2011 г.). «Разрушая миф о« схватке »». Комиссия по ядерному регулированию США. Получено 26 мая 2015.
  3. ^ "SCRAM Определение, бакроним". Получено 24 августа 2015.
  4. ^ "SCRAM Определение, бакроним". Получено 24 августа 2015.
  5. ^ "Глава 6. О нажатии АЗ-5" [Глава 6. О нажатии AZ-5]. За ОТВЕТСТВЕННУЮ ВЛАСТЬ! За ответственную власть!.
  6. ^ Шултис, Дж. Кеннет; Ричард Э. Фау (2002). Основы ядерной науки и техники. Марсель Деккер. ISBN  0-8247-0834-2.
  7. ^ Duderstadt, Джеймс Дж .; Луи Дж. Гамильтон (1976). Анализ ядерных реакторов. Wiley-Interscience. стр.245. ISBN  0-471-22363-8.
  8. ^ Блэкберн, Эдвин (сентябрь 2000 г.). ""Бегите! »- ветеран« Реактора »вспоминает о рождении ключевого слова в ядерном жаргоне». ORNL Reporter. Национальная лаборатория Окриджа. 19. Получено 25 октября 2014.
  9. ^ Урановые люди, Крейн, Русак и Ко, 1979 г.
  10. ^ Том Веллок, "Разрушение мифа о топоре", Блог Комиссии по ядерному регулированию США, 18 февраля 2016 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  11. ^ Э. Ферми, Экспериментальное производство расходящейся цепной реакции, AECD-3269 (Ок-Ридж, Теннесси: Комиссия по атомной энергии США, 4 января 1952 г.), https://www.osti.gov/biblio/4414200

внешняя ссылка