СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2010 года по МПК G21C7/36 

Изобретение относится к системам релейного регулирования параметров ядерного реактора и может быть использовано при регулировании ядерных энергетических установок с водо-водяными реакторами под давлением с газовыми системами компенсации.

Известна система релейного регулирования ЯР, при которой осуществляется поддержание температуры теплоносителя в реакторе в соответствии с заданными значениями, в общем случае изменяющимися при изменении уровня заданной нейтронной мощности и массы циркулирующего теплоносителя. Сигнал рассогласования между заданным и фактическим значениями контролируемого параметра со схемы сравнения поступает на реле, осуществляющее при достижении сигналом рассогласования границы зоны нечувствительности включение в работу или отключение поглощающих стержней (Шульц М.А. Регулирование энергетических ядерных реакторов, изд. Иностранная литература, 1957, фиг.140б).

Недостатком известной релейной системы регулирования является отсутствие контроля и управления перетекаемой массой теплоносителя (перетечками) между 1 контуром и системой газовой компенсации давления.

Наиболее близкой по технической сущности является система регулирования параметров ядерного реактора, функциональная схема которой содержит первую схему сравнения фактического параметра (например, температуры теплоносителя) с заданной величиной, вторую схему сравнения фактической нейтронной мощности с заданным значением, суммирующий усилитель, релейный элемент, первый и второй управляемый ключ, дополнительный релейный элемент и дополнительную схему сравнения (а.с. № 858465, кл. G21C 7/36 от 04.04.80). Выход первого ключа является выходом устройства. На первый вход суммирующего усилителя подается сигнал с выхода первой схемы сравнения контролируемого параметра (ΔT), а на второй - через второй ключ - с выхода второй схемы сравнения нейтронной мощности (ΔN). В суммирующем усилителе путем соответствующего усиления, а затем сложения сигналов рассогласования формируется суммарный сигнал ошибки (∑=К_Т×ΔТ+K_N×ΔN), где К_Т, K_N - коэффициенты усиления, который через первый ключ поступает на управление перемещением поглощающих стержней. Первый ключ осуществляет пропускание сигнала с выхода суммирующего усилителя только при наличии сигнала на его управляющем входе. Сигнал на управляющий вход первого ключа поступает с выхода первого релейного элемента и формируется им при превышении сигналом рассогласования (ΔT) с выхода первой схемы сравнения контролируемого параметра величины заданной зоны нечувствительности. На один вход дополнительной схемы сравнения подается сигнал рассогласования мощности (ΔN) со второй схемы сравнения, а на другой вход - сигнал заданной величины допустимого отклонения (ΔNmin). Сформированный в дополнительной схеме сравнения сигнал разности между абсолютной величиной отклонения мощности и заданной величиной допустимого отклонения (δN=|ΔN|-ΔNmin) подается на вход дополнительного релейного элемента. При превышении отклонения мощности допустимого значения (δN>0) происходит срабатывание дополнительного релейного элемента и сигнал с его выхода поступает на управляющий вход второго колюча. В этом случае второй ключ осуществляет пропускание сигнала (ΔN) с выхода второй схемы сравнения на второй вход суммирующего усилителя. При незначительных отклонениях мощности (|ΔN|<ΔNmin) второй ключ не пропускает сигнал (ΔN) с выхода схемы сравнения на второй вход суммирующего усилителя.

Недостатком этой системы регулирования является отсутствие контроля и управления перетечками теплоносителя в системе газовой компенсации давления при нестационарных и квазистатических режимах ядерного реактора, когда отклонения температуры в реакторе длительное время находятся вне пределов зоны чувствительности регулятора и не отрабатываются им в принципе, и как следствие - большие значения масс перетечек теплоносителя между 1 контуром и системой газовой компенсации давления, что приводит к значительным термоциклическим воздействиям на систему газовой компенсации давления и в конечном итоге снижает ее надежность (снижает ее ресурсные характеристики и эксплуатационные свойства).

Техническая задача - создание устройства, позволяющего уменьшить перетечки теплоносителя в газовых системах компенсации при нестационарных и квазистатических режимах. Решение поставленной задачи позволяет избежать больших масс перетекаемого теплоносителя, оказывающих термоциклическое воздействие на оборудование системы газовой компенсации давления, и снижающего его надежность.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в системе регулирования параметров ядерного реактора, содержащей первую и дополнительную схемы сравнения, суммирующий усилитель, на первый вход которого подается сигнал с выхода первой схемы сравнения, первый и дополнительный релейный элемент, первый ключ, выход которого предназначен для съема сигнала регулирования, и второй ключ, причем второй вход суммирующего усилителя подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен через дополнительный релейный элемент к выходу дополнительной схемы сравнения, один из входов которой служит для подачи сигнала заданного допустимого отклонения мощности, а другой - сигнала с выхода второй схемы сравнения, подключенного также к основному входу второго ключа, выход суммирующего усилителя подключен к основному входу первого ключа, управляющий вход которого через релейный элемент подключен к выходу первой схемы сравнения, в нее дополнительно введен блок вычисления стабилизирующего сигнала градиента эффективной температуры теплоносителя, выход которого соединен с дополнительным третьим входом суммирующего усилителя.

Введение нового элемента - блока вычисления градиента эффективной температуры (Δ∑_Т), позволяет контролировать и уменьшать перетечки теплоносителя в нестационарных и квазистатических режимах ядерного реактора с системой газовой компенсации давления, при этом уровень снижения перетечек определяется коэффициентом усиления К_Д.

Система регулирования параметров ядерного реактора иллюстрируется блок-схемой и содержит первую схему сравнения 1 контролируемого параметра (например, температуры теплоносителя) с заданной величиной, вторую схему сравнения 2 измеренной нейтронной мощности с заданным значением, суммирующий усилитель 3, релейный элемент 4, первый 5 и второй 6 управляемые ключи, дополнительный релейный элемент 7, дополнительную схему сравнения 8, блок вычисления градиента эффективной температуры 9. Выход первого ключа 5 является выходом устройства.

Система работает следующим образом: на первый вход суммирующего усилителя 3 подается сигнал с выхода первой схемы сравнения 1 контролируемого параметра, формирующей контролирующий сигнал рассогласования (ΔT), а на второй - через второй ключ 6 - с выхода второй схемы сравнения нейтронной мощности 2, формирующей корректирующий сигнал рассогласования (ΔN). В суммирующем усилителе 3 путем соответствующего усиления, а затем сложения сигналов рассогласования формируется суммарный сигнал ошибки (∑=К_Т×ΔТ+K_N×ΔN+К_Д×Δ∑_Т), где К_Т, K_N, К_Д - коэффициенты усиления, который через первый ключ 5 поступает на управление перемещением поглощающих стержней. Первый ключ 5 осуществляет пропускание сигнала с выхода суммирующего усилителя 3 только при наличии сигнала на его управляющем входе. Сигнал на управляющий вход первого ключа 5 поступает с выхода первого релейного элемента 4 и формируется им при превышении сигналом рассогласования (ΔT) с выхода первой схемы сравнения контролируемого параметра 1 величины заданной зоны нечувствительности. На один вход дополнительной схемы сравнения 8 подается сигнал рассогласования мощности (ΔN) со второй схемы сравнения 2, а на другой - сигнал заданной величины допустимого отклонения (ΔNmin). Сформированный в дополнительной схеме сравнения 8 сигнал разности между абсолютной величиной отклонения мощности и заданной величиной допустимого отклонения (δN=|ΔN|-ΔNmin) подается на вход дополнительного релейного элемента 7. При превышении отклонением мощности допустимого значения (δN>0) происходит срабатывание дополнительного релейного элемента 7 и сигнал с его выхода поступает на управляющий вход второго ключа 6. В этом случае второй ключ 6 осуществляет пропускание сигнала (ΔN) с выхода второй схемы сравнения 2 на второй вход суммирующего усилителя 3. С выхода блока вычисления сигнала градиента эффективной температуры теплоносителя 9 подается дополнительный стабилизирующий сигнал - градиент эффективной температуры (Δ∑_Т) на дополнительно организованный третий вход суммирующего усилителя 3.

В суммирующем усилителе 3 осуществляется пропорциональное суммирование контролирующего сигнала (ΔT), корректирующего сигнала (ΔN) и стабилизирующего сигнала - градиента эффективной температуры теплоносителя (Δ∑_Т). Причем коэффициент усиления К_Д определяется из условия необходимой минимизации перетечек теплоносителя.

Таким образом, введением дополнительного блока вычисления стабилизирующего сигнала - градиента эффективной температуры теплоносителя (Δ∑_Т), достигается контроль и минимизация перетечек теплоносителя в нестационарных и квазистатических режимах ядерного реактора с газовыми системами компенсации, что позволяет снизить термоциклическое воздействие на оборудование системы газовой компенсации давления и повысить его ресурсную надежность и эксплуатационные свойства.

Изобретение относится к системам релейного регулирования параметров ядерного реактора и может быть использовано при регулировании ядерных энергетических установок с водо-водяными реакторами под давлением с газовыми системами компенсации. В схему регулирования реактора вводится блок вычисления стабилизирующего сигнала-градиента эффективной температуры теплоносителя, выход которого соединен с дополнительным третьим входом суммирующего усилителя. В результате изменения схемы достигается минимизация перетечек теплоносителя между 1 контуром и газовой системой компенсации при нестационарных и квазистатических режимах, что позволяет избежать термоциклического воздействия на оборудование. Изобретение направлено на повышение надежности оборудования реактора. 1 ил.

Система регулирования параметров ядерного реактора, содержащая первую и дополнительную схемы сравнения, суммирующий усилитель, на первый вход которого подается сигнал с выхода первой схемы сравнения, первый и дополнительный релейные элементы, первый ключ, выход которого предназначен для съема сигнала регулирования, и второй ключ, причем второй вход суммирующего усилителя подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен через дополнительный релейный элемент к выходу дополнительной схемы сравнения, один из входов которой служит для подачи сигнала заданного допустимого отклонения мощности, а другой - сигнала с выхода второй схемы сравнения, подключенного также к основному входу второго ключа, выход суммирующего усилителя подключен к основному входу первого ключа, управляющий вход которого через релейный элемент подключен к выходу первой схемы сравнения, отличающаяся тем, что в нее введен блок вычисления стабилизирующего сигнала градиента эффективной температуры теплоносителя, выход которого соединен с дополнительным третьим входом суммирующего усилителя.