Làm thế nào mà thiết kế thanh điều khiển RBMK gây ra sự gia tăng phản ứng khi di chuyển xuống dưới?

Tôi đã cố gắng tìm hiểu một khía cạnh cụ thể của vụ tai nạn Chernobyl - vai trò của các bộ chuyển vị than chì ở phần cuối của thanh điều khiển. Câu chuyện cơ bản là các chất dịch chuyển than chì làm cho độ phản ứng của lõi tăng lên khi các thanh di chuyển xuống, một hiệu ứng không trực quan mà các nhà khai thác không mong đợi / nhận thức đầy đủ.

Tất cả các tài liệu tôi có thể tìm thấy kể về cơ bản cùng một câu chuyện, nhưng tôi sẽ đề cập ở đây để PDF này .

Trên trang 17 của bản PDF đó, nó mô tả các bộ chuyển vị than chì và hiển thị sơ đồ của một thanh điều khiển ở vị trí nâng lên và ở vị trí "chèn ban đầu".

Văn bản chỉ ra rằng:

Khi di chuyển xuống các chất hấp thụ vào lõi, bộ chuyển vị của chúng thay thế các cột nước từ phần dưới của lõi. Do đó, việc chèn các chất hấp thụ từ vị trí cực cao của chúng tạo ra phản ứng dương vào lõi vì than chì hấp thụ neutron ít hơn nhiều so với nước

Đồ họa cho thấy các vị trí "cực đỉnh" và "chèn ban đầu" của thanh điều khiển. Trong trường hợp thứ hai, than chì đã di chuyển trong kênh, thay thế nước ở đó và tăng khả năng phản ứng ở phần dưới của lõi. Hình ảnh có biểu tượng "+" hiển thị điều này.

Ngoài ra, có sự phản ứng giảm phía trên bộ chuyển đổi do nước thay thế than chì ở vị trí đó và giảm khả năng phản ứng ở phần trên cùng của lõi do sự hiện diện của thanh điều khiển boron. Có các ký hiệu "-" hiển thị các hiệu ứng này.

Câu hỏi của tôi là, nếu bộ chuyển đổi than chì đã có trong cột nước, làm thế nào để di chuyển nó xuống dưới có thể thay đổi khả năng phản ứng tổng thể của lõi?

Rõ ràng sự phân bố phản ứng thay đổi, nhưng dường như tôi nhìn vào sơ đồ rằng (+) và (-) từ chuyển động than chì sẽ triệt tiêu tổng thể, để lại (-) từ thanh boron: giảm tổng thể phản ứng.

Rõ ràng tôi đang hiểu nhầm điều gì đó.

Sơ đồ này cần giải thích vấn đề cơ bản. Trước khi xảy ra tai nạn, các thanh điều khiển đã ở vị trí II - nghĩa là ở vị trí rút hoàn toàn bình thường. Chất hấp thụ neutron thực tế bị kẹp giữa hai phần của bộ chuyển đổi than chì - vì vậy khi nhấn nút SCRAM, bộ chuyển đổi than chì rơi xuống vùng hoạt động của lõi và gây ra sự tăng đột biến cục bộ trong phản ứng ở dưới cùng của lõi - khu vực có nhiều nhất không ổn định.

Chỉnh sửa cho rõ ràng: thiết kế của các thanh điều khiển tại thời điểm đó để lại một cột nước 1,25m bên trên và bên dưới bộ chuyển đổi than chì khi ở vị trí III. Tôi không chắc về trạng thái chính xác của các thanh điều khiển ngay lập tức trước khi xảy ra tai nạn, nhưng, trong mọi trường hợp: rất có thể là 1,25m thấp hơn của lò phản ứng đã chịu sự cắt điện khi các thanh được lắp vào.

Điều này làm cho nước ở phần dưới của lò phản ứng sôi lên để hấp, làm hỏng lò phản ứng và làm cho thanh bị kẹt, và sau đó được đưa vào một hệ số khoảng trống dương, làm cho nước sôi hơn, v.v cho đến khi một vụ nổ hơi nước thổi lò phản ứng tách ra. RBMK là cái được gọi là lò phản ứng "lỏng lẻo", một phần do kích thước của nó. Các phần khác nhau của lõi có thể có mức năng lượng rất khác nhau và lõi đặc biệt nguy hiểm ở công suất thấp.

Trong mọi trường hợp, thiết kế thanh điều khiển là tác nhân cuối cùng trong chuỗi các sự kiện gây mất ổn định lò phản ứng - bản thân thiết kế của thanh không an toàn sâu sắc và gây ra sự gia tăng công suất lò phản ứng khi chèn, và sau đó giảm. Trong trường hợp của Chernobyl-4, các que không bao giờ di chuyển đủ xa vào lõi để ngăn chặn phản ứng dây chuyền.

Phần còn lại, như họ nói, là lịch sử.

Nguồn đồ họa: http://consumedland.com/page_06_en.html

Tôi đã đọc cuốn sách của Chernousenko vào những năm 90 (đó là một trong những tài liệu tham khảo trong bài báo). Nếu tôi nhớ chính xác, anh ta là một trong những người dẫn đầu nỗ lực dọn dẹp. Đó là một bản cáo trạng nguy hiểm của Gorbachov, đảng cộng sản, những người đã thiết kế các thí nghiệm trong khi phớt lờ các cảnh báo về hậu quả, sự lười biếng từ phía các nhà thiết kế và cố tình không an toàn để đưa các lò phản ứng hoạt động càng sớm càng tốt.

Vào cuối những năm 80, tôi đã tham dự một buổi thuyết trình tại Chicago được trao cho cộng đồng người Ukraine bởi một kỹ sư hạt nhân có nền tảng rộng lớn trong khu vực. Đánh giá của ông là loại lò phản ứng này ban đầu được thiết kế để sản xuất plutonium với việc phát điện là một tiện ích bổ sung.