Остановка (ядерного реактора)

Остановка — это состояние ядерного реактора , когда реакция деления значительно замедлена или полностью остановлена. Различные конструкции ядерных реакторов имеют разные определения того, что означает «остановка», но обычно это означает, что реактор не производит измеримого количества электроэнергии или тепла и находится в стабильном состоянии с очень низкой реактивностью .

Запас по остановке для ядерных реакторов (то есть, когда реактор считается безопасно находящимся в состоянии останова) обычно определяется либо в терминах реактивности, либо в долларах . Для реактивности он рассчитывается в единицах delta-k/k, где k равен критичности реактора (по сути, насколько быстрой и контролируемой является реакция ядерного деления). Иногда он также измеряется в долларах, где один доллар равен реактору в состоянии мгновенной критичности , это затем может быть использовано для расчета изменения реактивности, необходимого для останова или запуска реактора. ^[1]

Запас по остановке для каждого реактора может относиться либо к запасу, при котором реактор находится в подкритическом состоянии со всеми вставленными стержнями управления , либо к запасу, при котором реактор будет остановлен в случае аварийной остановки реактора . Этот запас должен быть тщательно рассмотрен для каждого реактора и конструкции реактора, чтобы гарантировать, что он остается в пределах технических характеристик и ограничений реактора. ^[2]

Реактор может быть непреднамеренно «выключен» из-за избытка нейтронных ядов в корпусе реактора. Нейтронные яды — это химические побочные продукты ядерной реакции, которые поглощают нейтроны , снижая реактивность в реакторе и потенциально останавливая реакцию, если накопится достаточное количество ядов. ^[3]

Примером этого может служить Чернобыльская катастрофа 1986 года, когда реактор № 4 пострадал от серьезного отравления ксеноном-135 , что привело реактор в нестабильное состояние, что впоследствии привело к аварии. ^[4] Хотя отравление нейтронами само по себе не считается остановкой, оно часто требует остановки реактора на время вымывания ядов из системы, поскольку они могут дестабилизировать реактор и привести к его непредсказуемому поведению.

Некоторые реакторы, такие как реактор CANDU (где он называется EPIS, или Emergency Poison Injection System), используют это явление как часть процедуры SCRAM. Когда происходит SCRAM, нейтронные яды вводятся в реактор, чтобы немедленно снизить реактивность реактора, одновременно или немного раньше других механизмов останова, таких как стержни управления. ^[5]

Разница между нормальным (горячим) остановом и холодным остановом по сути заключается в том, что топливо полностью или почти полностью остыло. ^[6] При типичном останове по-прежнему требуются обычные уровни охладителя, и топливо остается достаточно горячим, поскольку оно продолжает реагировать. При холодном останове система охлаждения обычно понижается для закачки воды при атмосферном давлении, а корпус реактора остается ниже 93 °C (200 °F). Эта температура настолько низкая, что охлаждающая вода в легководном реакторе не кипит и не испаряется, даже если давление в контуре охлаждения полностью падает. ^{[6] Однако после} расплавления активной зоны холодный останов невозможен , поскольку структура топливных стержней и контура охлаждения разрушены, а остатки реагируют неконтролируемым образом, даже если давление и температура соответствуют условиям холодного останова, по крайней мере временно. ^[7]

Холодный останов обычно применяется, когда операторам необходимо получить доступ к корпусу реактора для обслуживания, пополнения топлива или когда реактор получил какое-либо повреждение, требующее ремонта. Когда реактор находится в состоянии холодного останова, топливо и стержни управления можно безопасно извлечь и заменить, а также выполнить техническое обслуживание. Однако после того, как реактор перешел в состояние холодного останова, для повторного запуска цепной реакции требуется больше времени и энергии, чем если бы он находился в состоянии горячего останова. ^{[8] [9]}

• Йодная яма