Комментариев: 011.12.2021

ATOMINFO.RU, ОПУБЛИКОВАНО 10.12.2021

Необычная ошибка оператора стала причиной инцидента на исследовательском реакторе в университете штата Пенсильвания (США).

Инцидент, о котором сообщила комиссия по ядерному регулированию (NRC) США, произошёл 7 декабря 2021 года.

В университете Пенсильвания эксплуатируется исследовательский реактор PSBR (Penn State Breazeale Reactor).

Это реактор типа TRIGA. В сообщении NRC его проект назван "1100 Kw Triga Mark III". В базе данных RRDB, поддерживаемой МАГАТЭ, проект определяется как "TRIGA Mark Conv".

7 декабря 2021 года в 12⁴⁸ по местному времени оператор PSBR приступил к выполнению штатной процедуры подъёма мощности в режиме square wave.

Режим square wave

Общеизвестно, что реакторы типа TRIGA могут работать как в режиме с постоянным потоком нейтронов (на постоянной мощности), так и в импульсном режиме.

Однако у таких реакторов есть ещё один режим работы, важный для их применения в качестве университетских установок - режим под названием square wave.

Устоявшегося перевода названия на русский язык нет (а переводы с использованием слова "меандр" нам представляются запутывающими читателя), поэтому в статье далее будем по-прежнему использовать англоязычный вариант названия.

Назначение режима square wave - быстрый (за считанные секунды!) вывод реактора на заданную мощность. Физика реактора TRIGA позволяет реализовать такой режим благодаря большим по модулю мгновенным отрицательным температурным коэффициентам реактивности.

Перед началом работы в режиме square wave реактор должен быть выведен на критику на малой мощности (рекомендованная мощность порядка 50 Вт, но может быть и немного большей, вплоть до киловатта).

Также оператор должен задать желаемую мощность, на которую необходимо вывести аппарат, и определить вносимую в ходе вывода положительную реактивность.

При подъёме мощности система управления по заложенному в неё алгоритму будет перемещать один из стержней СУЗ (transient rod), что и позволит поднять и стабилизировать мощность на заданном уровне.

Ниже приводится типичный список инструкций, которые должен исполнить оператор TRIGA для старта режима square wave из критического состояния на малой мощности. Обратим внимание в этом списке на пункт V (обведён красным), задание желаемой мощности при помощи thumbwheels (колёсиков, или, если кому-то привычнее, цилиндров).

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра

На следующем рисунке показана схема типичного (оригинального!) щита управления реактора TRIGA. В правом нижнем углу обведены кнопка запуска режима square wave и задатчик мощности с упомянутыми колёсиками.

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра

Прогресс в области систем управления не стоит на месте, и с 50-ых годов прошлого века, когда появились реакторы TRIGA, многое изменилось. В частности, теперь оператор может вводить заданное значение мощности с консоли.

Инцидент 7 декабря 2021 года

Напомним, что 7 декабря 2021 года в 12⁴⁸ по местному времени оператор PSBR приступил к выполнению штатной процедуры подъёма мощности в режиме square wave. Реактор в этот момент находился на мощности 100 Вт.

Оператор определил величину вносимой реактивности как 75 центов и задал с консоли мощность 500 кВт. Точнее, он набрал это значение, но забыл нажать на клавишу ENTER. Ошибка, ставшая возможной после перехода от колёсиков к клавиатуре.

По умолчанию, значение заданной мощности равнялось текущей величине мощности. Как следствие, алгоритм, реализующий режим square wave, приступил к выполнению бессмысленной задачи по подъёму мощности со 100 Вт до 100 Вт.

Стержень transient rod начал перемещаться, внося положительную реактивность, так как она была задана оператором. Остальные стержни СУЗ также пришли в движение, противодействуя эффекту движения transient rod и пытаясь удержать мощность на заданном значении 100 Вт.

Оператор относительно быстро обнаружил свою ошибку и попытался исправить её. Для этого он нажал на клавишу ENTER, введя тем самым нужное значение мощности.

Произошло это спустя 9 секунд после старта режима square wave, но за это время ситуация с положением стержней СУЗ в активной зоне существенно изменилась, и алгоритм засбоил.

Согласно оценкам, приведённым в сообщении NRC, реактивность в результате действия оператора выросла до примерно +1,1 доллара. Соответственно, мощность реактора поднялась до 1,29-1,38 МВт. В этот момент сработала защита по превышению мощности, и реактор был успешно заглушен.

Серьёзных последствий инцидент не имел. Так, температура топлива успела подняться всего до 42°C, что значительно ниже допустимого значения 1500°C.

Однако об инциденте пришлось доложить регуляторам, так как были нарушены пределы по мощности (реактор лицензирован на мощность не более 1,1 МВт) и по изменению реактивности (должно быть не более 1 доллара при перемещенни стержней СУЗ). Собственно поэтому о необычной ошибке оператора и стало известно.

После инцидента на реакторе были приняты следующие корректирующие мероприятия:

1) в инструкции операторам добавлен пункт о необходимости проверки успешности задания нужной мощности;

2) с персоналом проведён разбор инцидента;

3) в административном порядке запрещена работа реактора в режиме square wave до тех пор, пока в эксплуатационное программное обеспечение не будет внесено изменение, не допускающее повторения такого инцидента в будущем (как конкретно данное изменение будет реализовано, пока неизвестно).

Ключевые слова: Исследовательские реакторы, США, Безопасность, Статьи