Способ контроля и управления ядерного реактора Советский патент 1984 года по МПК G21C17/00 G21C17/02 G21C17/10 

о со ьо ел

1109

Изобретение относится к ядерной энергети. и может быть использовано для определения температур и других параметров активной зоны (напримерз расходов теплоносителя)при испытаниях и эксплуатации ядёрньк .реакторов

Известны способы температурного контроля активных зон ядерных реакторов, большинство которых сводится к кепосредственпому измерению температур с помощью определенного коли чества датчиковj размещенных в реакторе СГ,Д

По своему назначению датчики темп:ературного контроля можно подразделить на две группыS датчики контроля балансовых апи режртмных параметров - среднах те шератур теплоносителя на входе s активную зону и вы ходе из активной зоны,, используемые для проверки соответствия з азанных параметров ядерной энергетг-гческой установки (ЯЭУ) проектным значениям, датчржи внутриреакторного контроляj используемые для получение информации о структуре температу рны(: полей в oobejvje активной зог-ты и необход:№ мые прежде всего для обеспечения безопасной эксплуатагщи реактора,

Накболее близким по- технической суш.кости к предлагаемому звляется способ -температурного контроля активкой ЗО1Ш ядерного реактораj включающий измерение темпераууры теплоносителя на выходе кадцого канала ахстивной ЗО.НЫ 2. 3 , Из числг: контролируемыхсборок выбираются две группы с MakCHMajjibHbMH н М1зн:;;л:чльными иемпературамк. По каждой из нарзаннык ,гр7..пи сборок окределяотся сф(2ДHi a гекпературы., пассматр :шаемые соответственно как температуры тёплО носите.ля на выходе :га горячш- (Т;; и холодных (Т сборок,. Среднее арифметическое указанных 7емпгратзф. т.е. I-1-i- Тз 5 принимается за ср-еджс

2

температуру на выходе из 1ктивной .зоны. Для каяодого момента времени

..определяется также разность макси .калькой к м швмалькой темт.(ературз т.е. T,v| Т2 , Для какцой из контролнруегиых сборок раектора К выраба™ илвается сигнал Ел;

U,-fU

. . .г и .

(J,

(1| 2 -к с

где Uj.. - сигналв соответствующий выходной температуре для сборки К| Uj. аналоговый сигнал, соответствуюрдий тем-пературе Т j и... - аналоговый сигнал, соэтв- тствзгющий температуре Т 2 j Cj, характеристика сборки К, устанавливаемая на момент исходной настройки таким образом чтобы Ej 0. Лобое нарушение охлаждения, возникающее в какой-либо из контролируемых сборок II изменяющее в заметной степени сигнал U , ПР1ШОДИТ контролирующую в состояние разбаланса, в зависгшости от степени которого автомат1иески вводится в действие тот ичи иной, механизм обеспечения безопасности {предупредительный сигнал, аварийная остановка реактора и пр,Ло

Недостатками известного способа теплового контроля активной ядерного реактора является следующее Положанный в основу способа принщт сравнания температур по разности их лбсолорньк 5начен;ш формализует контроль н не предстаЕ(ляет возмохсностзй для анализа прнчш ; изменения тем.пераTypiii :з отдельных контролируемык: сборжаХ;. .р., е, возможностей диагностирования и прогноза теплогидравлического состояния активной зоны. Так,одна и та жепричшта {напрйк;ер5 снижение расхода по какой-либо из сборок I может не приnecifM к с;,-деетвенной разнице температур на режиме малой мощности и сделать эту разницу шдопустимо большой на ps.-хкме большой мощности с В резуль тате произойдат аварийная остановка реактора, которая обычно связана с известньЕ ; 11еренапряжение1 ; скстемьг и которую м. в ряде случаев избежать лри своевременном выяснении ПРИЧИН перегрева Для возможно более раннего рас.познавания возпш п)их аномалий в бгстз1виой зоне при работе реактора на любом уровне мощности путем срав.нения измеренных на каждом уровне мопщости температур с допускаемыми значениями - -уставками, требу-; . ется ;1адание в системе контроля серин уставок, : ,так как температура теп.по.к осителя на выходе из кана.лов а.кткзкой sotibi изменяется при изменеш-ш МС1ЦКОСТИ реактора Это услоясМяет систему контроля. Определение средней тем ае:ратуры как полсуммы iaкcи iaль31ной и минимальной температур (даже если каждая из этих температур определяется по некоторому множеству горячих и холодных каналов) не дает представительного результата, поскольку средняя температура в этом случае оказьшается зависящей от локальных, а не от всей совокупности температур по объему реактора, определяющей истинно среднюю температуру теплоноситя на выходе из активной зоны. Цель изобретения - повьшение эффективности и надежности контроля иуправления за счет диагностировани причины повышения температуры. Поставленная цель достигается тем что согласно способу контроля и управления работой ядерного реактора, включающему измерение температуры теплоносителя на выходе каждого кана ла активной зоны, измеряют среднюю температуру теплоносителя на выходе из активной зоны, создают колебания мощности реактора или расхода теплоноси.теля, измеряют средние квадратические отклонения указанной температуры и температуры теплоносителя на выходе каждого канала и по отноше ниям средних квадратических отклонеНИИ температур теплоносителя на выходе каждого канала и на выходе из активной зоны определяют диагности ческие параметры, характеризующие отличие мощности каждого канала и/ или расхода теплоносителя по каналу от средних по активной зоне, и тем пературу теплоносителя на входе в активную зону. Сущность способа заключается в следующем, Как известно, температура теплоносителя на выходе из -го канала акт1шной зоны Tj связана с ре жимными параметрами реактора соотношением : Л Т,(21 температура теплоносителя на входе в активную зону; средний подогрев теплоносителя в каналах активной зоны; - Т а«ч 3 I дт Т Bfcix - 6К где Тд, , - средняя температура теп лоносителя на выходе из активной зоны; Kj - коэффициент подогрева теплоносителя в i -ом 1 канале, характеризующт отличие мощности i -го канала Q j и расхода теплоносителя через канал G. от средних для каналов данного реактора (Q,G ) значений. к,т Q/G В данном способе в качестве контролируемых параметров выбираются не абсолютные температуры теплоносителя, требующие задания в системе управления серии допустимых установок (системы допускового контроля), а коэффициенты подогрева (4), значения которых сохраняются постоянными на любом уровне мощности и требуют задания только одной уставки-. .. Это связано с тем, что относительная мощность каналов G.- IQ и относительный расход теплоносителя по каналам при отсутствии температурных аномалий в работе канала не зависит от мощности реактора и общего расхода теплоносителя. Для каждого канала величина (} /fl остается достаточно консервативной при изменении мощности установки и надежно определяется расчетным путем. Тогда например, при отклонении параметра К-: от установленного значения можно определить величину отклонения расхода теплоносителя D канале от нормы и соответствующим образом изменить этот расход в процессе управления установкой. Предложенный способ температурного контроля позволяет определить диагностическ11Й параметр для -го канала К. путем измерения всего лишь двух параметров: средних квадратических отклонений (От. и 6 Известно, что на стационарных реяшнах работы мощность реактора Q (или расход теплоносителя через реактор G ) в силу ряда причин претерпевают случайные изменения , t cf& . Случайные (квазислучайные ) изменения указанных режимных параметров можно создать и преднамеренно. Температуры в активной зоне реактора при этом также будут изменяться случайным образом. В соответствии с выражением (2 ) дисперсия температуры теплоносителя на выходе из канала определяется тогда так: +(к1 Y -(Kf )2 еы. % Параметр н на момент измерении является постоянной величиной, так как относительная мощность каналов и.отаосительный расход теплоносител по каналам не зависит от мощности реактора и общего расхода теплонос.и теля. Известно также, что возникшие в реакторе колебания температуры те лоиосителя сглаживаются при прохожд нии теплоносителя через теплообменники, причем DTg « Pfg,,, . Подбирая соответствующим образом или (fO (если создаются квазислучайные кoлeбaн зя режимных параметров) , мо но обеспечить DT „ „ -г О. Тогда из ( 5 получаем IV Э Э DTt откуда ..)Т АТ ш. В силу независимости параметров К, от мощности реактора их определение можно проводить для каждого требуемого момента времени на небольших ypOBiZHX МОЩНОСТИ, используй затам получегшые результаты для прогнозирования температурного состояния ак тивной зоны в более напряженных ре :-шка 5 работы реактора С дение о причинах изменения параметров К, а следовательно, и температур (что пройзопто; изменение мощности канала или расхода теплоносителя по каналу J вьгоодится иа основанш опорной шформацгш о пог;ожении органов ;9егулироваяия на момент контроля. При ;«звестных параметрах Kj при иеобходнмости может быть определена температура теплоносителя на входа Из выраженш активную зону Т 3 I следует: -Т ,j. э 1 Bbix 1 Г1 - число контролируемьк каналов активной зоны. Точность определения параметров К может быть повьппена увеличением количества измерений. Чтобы повысить точность определения Т необходимо увеличить также количество контролируемых каналов. Пределы изменения мощности или расхода теплоносителя ( и сГй) выбираются в зависиь ости от,имеющегося запаса до уров1гя максимально допустимых температур и исходя из возможностей системы регулирования. Предложенный способ позволяет сделать ввывод о степени опасности температурного состояния активной зоны при работе реактора на любом уровне мощности, в частности;, на режда1ах с невысоким уровнем температур. Изобретение повышает надежность температурного контроля путем перехода от недостаточно представительного определения средней температуры теплоносителя на выходе из активной зоны как пoлyc,ммы максимальной и минимальной локальных температур к ее непосредстЕенному измерению, а также повысить эффективность контроля путем уменьшения количества сравниваегфгх параметров и совмещения ггроцедуры контроля с процедурами диагностирования и прогноза теплогидравлического состояния активной зоны.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВГШНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, включающий измерение температуры теплоносителя на выходе каждого канала активной зоны, отличающийся тем, что, с целью повьтения эффективности и надежности контроля и управления за счет диагностирования причины повышения температуры, измеряют температуру теплоносителя на выходе из активной зоны, создают колебания .мощности реактора или расхода теплоносителя, измеряют средние квадратические отклонения указанной температуры и температуры теплоносителя на выходе каждого канала и по отношениям средних квадратических отклонений температур теплоносителя на выходе каждого канала и на выходе из активной зоны определяют диагностические параметы, характеризующие отличие мощности каждого канала и/или расхода теплоносителя по каналу от средних по активной зоне, и температуру теплоносителя на входе з активную зону.