Регулятор нейтронной мощности ядерного реактора Советский патент 1985 года по МПК G21C7/36 

t

Изобретение относится к области систем автоматического управления, а точнее к С1)едствам управления ядерными реакторами.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для регулирования плотности потока нейтронов в исследовательских, транспортных и энергетических ядерных реакторах.

Известен регулятор нейтронной мощности для систем автоматического пуска и регулирования мощности ядерного реактора, имеющий контур регулирования по мощности {плотности нейтронного потока) и по скорости изменения мощности (обратному периоду) . .

Недостатком известного устройств является затягивание процесса изменения мощности ядерного реактора в переходных режимах.

Наиболее близким по технической сущности является регулятор нейтронной мощности ядерного реактора, . содержащий логарифмический усШ1Итель задатчик логарифма мощности, измеритель и задатчик обратного периода, первый и второй блоки сравнения, релейный усилитель, сервопривод, регулирующий стержень и детектор нейтронного потока, причем выход детектора нейтронного потока соедине с входом логарифмического усилителя, выход которого соединен с входом измерителя обратного периода и первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика логарифма мощности, выход первого блока сравнения соединен с входом задатчика обратного периода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя обратного периода выход второго блока сравнения соединен с входом релейного усилителя, выход которого соединен с сервоприводом регулирующего стержня,

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность при использовании его в систем автоматического управления мощностью ядерного реактора, поскольку в контуре управления не контролируются отказы, которые не приводят к срабатыванию аварийной защиты.

Целью изобретения является повышение надежности.

4961

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор нейтронной мощности ядерного реактора, содержащий логарифмический усилитель, задат5 чик логарифма мощности, измеритель и задатчик обратного периода, первый и второй блоки сравнения, релейный усилитель, сервопривод, регулирующий стержень и детектор нейтрон0 ного потока, причем выход детектора нейтронного потока соединен с входом логарифмического усилителя, выход которого соединен,с входом измерителя обратного периода и первым

5 входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика логарифма мощности, выход первого блока сравнения соединен с входом задатчика обратного периода,

0 выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с . выходом измерителя обратного периода, выход второго блока сравнения

5 соединен с входом регулирующего

стержня, введены электронная модель контура управления, третий блок сравнения, пороговый элемент и сигнализатор, причем вход электронной

Q модели соединен с выходом релейного усилителя, первый вход третьего блока сравнения соединен с выходом измерителя обратного периода, выход электронной модели соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с сигнализатором.

Кроме того, электронная модель д содержит четыре резистора и три конденсатора, причем три последовательно соединенных резистора включены между входом и выходом электронной модели, при этом первый и , второй конденсаторы соединены одной обкладкой с общей шиной, а другой соответст1вённо с точкой соединения первого и второго резисторов и второго н третьего резисторов, четвертый резистор и третий конденсатор соединены последовательно и подключены к выходу и общей тине электронной модели.

Выходной логический сигнал порогового элемента является критерием исправности контура регулирования и может быть использован в качестве сигнала предупреждения оператору для подключения резервного регулятоI

pa или для управления органами аварийной защиты.

Такое конструктивное выполнение регулятора нейтронной мощности обеспечит в процессе его работы непрерывный автоматический контроль исправности всего контура управления, включающего как электронный регулятор, так и сервопривод, стержень автоматического регулирования, реактор и детектор нейтронного потока.

На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора нейтронной мощности ядерного ректора; на фиг. 2 - электронная модель контура управления. Пунктирной линией оконтурены элементы регулятора и объекта управления, а утолщенными линиями показано введение в регулятор устройство самоконтроля.

Регулятор нейтронной мощности ядерного реактора содержит логарифмический усилитель 1 и задатчик 2 логарифма мощности, выходы которых соединены с входами первого блока 3 сравнения, подключенного ВБТХОДОМ ко входу задатчика 4 обратного периода имеющего релейную характеристику с зоной нечувствительности и изменяемые уровни ограничения. Выход логарифмической мощности усилителя 1 подключен к входу измерителя 5 обратного периода, выход которого соединен со входом второгоблока 6 сравнения, другой вход которого соединен с выходом задатчика 4 обратного периода. Выход второго блока б сравнения соединен со входом реле ного усилителя 7, выход которого подключен ко входу электронной модели 8, реакция которой на управляющие сигналы с выхода релейного усилителя 7 подобна реакции на те же сигналы контура управления, включающего последовательно соединенные сервопривод 9, регулирующий стержень 10, реактор 11, детектор 12 нейтронного потока, логарифмический усилитель 1 и измеритель 5 обратного периода. Выходы электронной модели 8 и измерителя 5 обратного периода соединены со входами третьего блока 13 сравнения, выход которого подключен ко входу порогового элемента 14, выход которого соединен с сигнализатором 15.

Устройство работает следующим образом. В случае исправности контура регулирования при срабатывании релейного

119496Л

усилителя 7 независимо от причины, вызывающей это срабатывание, на выходах измерителя 5 обратного периода и модели 8 появятся сигналы, 5 которые будут совпадать. В случае отказа или изменения характеристик любого из элементов как контура ре- гулирования, включающего сервопривод 9, регулирующий стерже1Д1ь 10, реак10 тор 11, детектор 12 нейтронного по-, тока, логарифмический усилитель I и измеритель 5 обратного периода, так и устройства самоконтроля, включающего модель 8 и третий блок 13 срав15 нения, на его выходе возникает сигнал небаланса, который приведет к срабатыванию порогового элемента 14 и появлению на его выходе сигнала отказа. Поскольку надежность

2Q устройства самоконтроля модели значительно выще надежности элементов контура управления основной причиной появления сигнала отказа является неисправность элементов контура.

25 Надежность, обнаружения отказа очень высока. Даже при очень медленных изменениях плотности нейтронного потока, на которые не реагирует измеритель 5 обратного периода, срабатывание релейного усилителя 7 в

30 случае исправности контура приведет к появлению на выходе измерителя 5 сигнала, идентичного сигналу на выходе модели 8.

С целью диагностики исправности

35 контура целесообразно использовать модель, учитывающую наиболее существенные закономерности реакции сигнала на выходе измерителя обратного периода на сигнал управления серво40приводом. В качестве первого приближения можно использовать простейшую линейн.ую модель, передаточная функция которой равна-произведению передаточных функций последовательно сое45диненных элементов контура W«(S)(S) Wp(S)-T.Tjs),

где (S) - передаточная

Ч функция приво50да, связывающая

сигнал управления с реактивностью, вносимой регулирующим органом;

55

W (s) - передаточная г р

функция реактора, связывающая

выходной сигнал измерителя логарифма мощности и реактивность;

W сч-УлЕгШ

..(S)

передаточная функция измерителя обратного периода,

Для сервопривода с двигателем постоянного тока

VI rs -пр S(T,S+1) ,

Передаточную функцию реактора ну левой мощности с одной усреднённой группой запаздывающих нейтронов предKjd S+l)

ставлягот в виде W.p(S),

Если измеритель обратного периода

функцию ,(S) имеет передаточную

,

S(T,S-t-)

1,8+1

()

К к гТэ

где К

Реализация данной передаточной функции на электронных элементах представлена: на фиг. 2. Модель реализована целиком на пассивных КСэлементах, конденсаторах резисторах R,-R4 Р этом интегрирующее звено в передаточной функции модели заменено апериодическим с большой постоянной времени 1,1,,,

19496Ь

погрешность, допускаемая при этом, не превьгаает отклонений, определяемых приближенным описанием моделью динамики контура управления. 5 Высокая надежность устройства самоконтроля - модели вытекает из простоты реализации схемы, содержащей минимальное количество активных и пассивных электронных элеменtO тов, минимума соединений, отсутствия протяженных линий связи и механических узлов, которые наиболее подвержены отказам. Учет более тонких особенностей динамики реактора, хотя и

15 несколько снизит надежность модели, позволит только повысить чувствительность устройства самоконтроля к изменению характеристик контура управления за счет уменьшения пороговых

0 напряжений срабатывания в пороговом элементе.

Предложенный регулятор нейтронной мощности по сравнению с лучшими об5 разцами аналогичных регуляторов, в том числе и с базовым объектом, позволяет повысить надежность и безопасность эксплуатации как самого регулятора, так и всей системы упQ равления мощностью ядерного реактора за счет непрерывного автоматического контроля исправности контура регулирования.

1. РЕГУЛЯТОР НЕЙТРОННОЙ МОЩНОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содер кащкй логарифмический усилитель, задатчик логарифма мощности, измеритель и задатчик обратного периода, первый и второй блоки сравнения, релейный усилитель, сервопривод, регулирующий стержень и детектор нейтронного потока, причем выход детектора нейтронного потока соединен с входом логарифмического усилителя, выход которого соединен с входом измерителя обратного периода и первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика логарифма меткости, выход первого блока сравнения соединен с входом задатчика обратного периода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя обратного перйода, выход второго блока сравнения соединен с входом релейного стержня,. отличающийся тем что, с целью повышения надежности, введены электронная модель контура управления, третий блок сравнения, пороговый элемент и сигнализатор, причем вход электронной модели соединен с выходом релейного усилителя, первый вход третьего блока сравнения соединен с выходом измерителя обратного периода, выход электронной модели соединен с вторым входом третьего § блока сравнения, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с сигнализатором. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что электронная модель содержит четыре резистора и три конденсатора, причем три последовательно соединенных резистора включены между входом и выходом электронной модели, при этом первый 4ik и второй конденсаторы соединены одной QD О) обкладкой с общей шиной, а другой соответственно с точкой соединения первого и второго резисторов и второго и третьего резисторов, четвертый резистор и третий конденсатор соединены последовательно и подклю чены к выходу и общей щине электронной модели.