Способ контроля и управления ядерного реактора

-2 ОсудАРстВенный Комитет сссРО делАм изоБРетений и ОтнРытий(прототип),(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, включающий измере ние температуры теплоносителя на выходе каждого канала активной эоны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности контроля и управления за счет диагностирования причины повышения температуры, измеряют среднюютемпературу теплоносителя на выходеиз активной зоны, создают колебания,мощности реактора или расхода теплоносителя, измеряют средние квадратические отклонения указанной температуры и температуры теплоносителя навыходе каждого канала и по отношениямсредних квадратических отклоненийтемператур теплоносителя на выходекаждого канала и на выходе из активной зоны определяют диагностическиепараметы, характеризующие отличиемощности каждого канала и/или расхода теплоносителя по каналу от средних по активной зоне, и температурутеплоносителя на входе в активнуюзону.Изобретение относится к ядерной энерге 5 г",е и может быть испальэава" но для определения температур и других параметров активной зоны нап- ример расхОдов теппаностел 5 при испытаниях и эксплуатации ядрныхреакторов,Известны способы температурногоконтроля активных эан ядерных реакторов, большинство которых свацится 1 Ок непосредственному измерению температур с помощью определенного количества датчиков, размещенных в реак .торе .1 1.По своему назначению датчки температурного контроля можно подразделить на две группы: датчики контроля балансовых или режимных параметров - средних температур теплоносителя на входе в яктивнуо эану и вы Оходе из активной зоны, используемыедля проверки соответствия указанныхпараметров яцерной энергетическойустановки (ЯЭУ) проектным значениям;датчики внутриреактарного контроля,используемые для лалучения пформации О структуре температурных полейв объеме активно 5 зоны и необходимые прежде всего дя обеспечения безопасной эксплуатации реактора, ЭОНаиболее блиэкйм па техническойСУПНОСТ" К ЧВРДЛ,ГЯРМОМУ ЯВЛ 5 Е гас Яспособ температурагс контроля ак-:тивой эоы ядерага в вар тора вкло:,чающий измепение темпевятурь тепло":носите 1 я ня в ход 5 д 1 э Ого эра яктивнаи зоны 2. Бэ чисп.-.: . ОнтрО- лируемьж сборок вьбираотс 5 155 е г руппы " с максимальными и ИГ-,.аль.ьми емпературам, Га каждой иэ назван О ных гв,и сборок апэеделяются снеп" ние темпевятвь;, азу сматвивяеРе а" ОТВЕ"СТВЕННО 5 1 К " М 1 етЗЯ"ГР РЕП 1 О"- носителя на вьхозе з "горяч.-. ф (Т.) и холодных Тсборок:, СппнРе 4." ариФметическое укаэанных "еиператур т,е. Т- + Т, принимается эа средиоо2температуру ня выходе иэ активной .зоныр Для каждого момнта времени ,Орепеляется также разность мякси МДЛЬНОй И М 5 НИМЯЛЬНО ТЕМПЕРЯТУР т,е. Т, - Т Для ко;ой из контролируемых сборок раекторя К вырабатывается сигнал Е;Э 5 где- сигнал, соответствующий выодной температуре для сборки КуБ . : аналоговый сигнал, соответствующий тамгературе ТЦ " я:уогавьи сагнэ. со атв". Гствующий температуре ТС " характеристика сборки К,)кус .1 анавлиз яемая на моментисходной настройки такимобразом, чтобы Е= О,Побое нарушение охлаждения, возникающее в какой-либо иэ кантролруемьхсборок п изменяющее в заметной степени сигнал .5, приводит контролируюпгую систему в состояние разбаланса,в зависмасти ат степени которого авТОМЯТГЕСКИ ВВОДИТСЯ В ДЕйетВИЕ татюи иной, механизм обеспечения безопасности (предупрецитсльный сигнал,аварийная остановка реактора и пр,. Недостатками известного способа.теплового контроля активной заньядерного реактора является следующее.Положенный в основу способа принципсравнения температур по разности их.75 о; 5 ьх: наче, да рмд л"э уз г конт раль и не представляет вазможностей для анализа причин изменения темпера-.Урь 5 з Отдельных ;:онтролруемьх сбор.сах,т,е,воэможностей диагностирования и прогноза теплогидравлическаго состоя 5.": активной зоны. Так, одна и та же причия например снижение расхода по какой-либо иэ сборок 1 может не при- :эсти к с в ,ественной раэнипе темпе.;Ятур на р;:име малой мощности и сде,ат; эту разницу .едапустима большой 15 Я ; ЕйМЕ баДЬШОИ МОЩНО С ти с 5 О СЕ 3 уль тяте произойдет ававийная остановка реактора, которая обычно связана с ьэвес "Гны 5 еренапряжением с,с темы и катаруо можно в ряде случа.:в избесвоевременнам выяснении причин:перегрева, 5 я возможна более раннего распознавания возникших ано алий в -ктюай эане при работе реактора на вобам уровне мощности путем сравнения измеренных на каждом уровне мощности температур с допускаемыми эначсниями - уставками гребу ется задание в системе контроля серии уставак ,так как температура телоона:теля на выхаце иэ каналов активной эанз изменяется при измененп, мсщнасти реактора. Зта усложияет систсму контроля. Определение средней те 55;.Яратурь 5 как палсуммы максю 5 аль1092573 3ной 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 оказывается зависящей от локальных, а не от всей совокупности температур по объему реактора, определяющей истинно среднюю температу О ру теплоноситя на выходе из активной зоны.Цель изобретения - повьппение эффективности и надежности контроля и управления за счет диагностирования 5 причины повьппения температуры.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля и управления работой ядерного реактора, включающему измерение температуры щ теплоносителя па выходе каждого канала активной зоны, измеряют среднюю температуру теплоносителя на выходе из активной зоны, создают колебания мощности реактора или расхода теп лоносителя, измеряют средние квадратические отклонения указанной температуры и температуры теплоносителя на выходе каждого канала и по отношениям средних квадратических отклонений температур теплоносителя на вьг. ходе каждого канала и на выходе из активной зоны определяют диагностические параметры, характеризующие отличие мощности каждого канала и/35 или расхода теплоносителя по каналу от средних по активной зоне, и температуру теплоносителя на входе в активную зону. Сущность способа заключается в 40 следующем.Как известно, температура теплоносителя на выходе из-го канала активной зоны Т связана с режимными параметрами реактора соот ношением:Т,=Т,+К, аТ, (2) где Т - температура теплоносителяна входе в активную зону;йТ - средний подогрев теплоносителя в каналах активной зоны;Т Вьх ТВф (3) где Т , - средняя температура теплоносителя на выходе из 55активной зоны;К. - коэффициент подогрева1теплоносителя в-ом Ьканале, характеризующий отличие мощности 1 -го канала Я и расхода теп 1лоносителя через канал С; от средних для каналов данного реактора Я,С ) значений,В данном способе в качестве контролируемых параметров выбираются не абсогпотные 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 6 /6 и относительный расход теплоносителя по каналам Й;/С при отсутствии температурных аномалий в работе канала не зависит от мощности реактора и общего расхода теплоносителя. Для каждого канала величина И;6 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 в канале от нормы и соответствующим образом изменить этот расход в процессе управления установкой. Предложенный способ температурного контроля позволяет определить диагностический параметр для 1 -го канала К, путем измерения всего лишь двух параметров: средних квадратических отклонений 6-, и,Ьзиалых Известно, что на стационарных режимах работы мощность реактора Ц (или расход теплоносителя через реактор С ) в силу ряда причин претерпевают случайные изменения дЯ, + д 5 . Слу" чайные (,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 1 дисперсия температуры теплоносителя на выходе нз канала определяется тогда так:1 О 925 2при делен входе Гнеобходтемпе р Составитель К, Косоуроолощук Техред И,Медведева ктор К Решетк 1 рек т Тираж 414 ВНИИПИ Государс по делам и 113035, Г 1 осква, 1 одписное тета СССРоткрытийая каб.,д,ака венного коми обретения и Ж, Раушск ШП "Патент", г, Ужгород роекткая,РТФ - ЭТз+(К )2 ПДТ или+(К)2 (ОТ 4 ОТПараметр 111 на момент измерений является постоянной величиной, так как относительная мощность каналов и,относительный расход теплоносителя по каналам ке зависит от мощности реактора и общего расхода теплоноси" теля. Известно также, что возникшие в реакторе колебания температуры теп О доносителя сглаживаются при прохожде. - нии теплоносителя через теплообменЭ -3 ники, причем 0 ТВкРТвь,. Подбирая соответствующим образом д"9 или д"6 (если создаются квазислучайные 15 колебания режимных параметров), можно обеспечить ЭТ - О. Тогда из (5 )вх получаем: ОТ; (К ) ВТ ыкф2 О откудаЬт, В силу независимости параметров К, от мощности реактора их определение можно проводить для каждого требуе" мого момента времени на небольших уровнях мощности, используя затем полученные результаты для прогнозироваиич температурного состояния активной зоны в более напряженных ре%мах работы реактора е Суждение о причинах изменения параметров К 1, а следовательно, и температур что произошло; изменение мощкссти канала илн расхода теплоносителя по каналу ) выводится на основании опорной информади о положении органов регулирования на момент контроля,й известных параметрах имости может быть оп атура теплоносителя н 6 активную зону Т. Из выражений6( (2 1 и 1,31 следует:к.т -т зцьх(твх Кэ -1 Более точноК.Т Т" = - ""д , (81 вк и Кз1 ф 1 где и - число контроллруемьк кана-лов активной зоны, Точность определения параметров К; может быть повышена увеличением количества измерений. Чтобы повысить точность определения Тв , необходи- У вх мо увеличить также количество контролируемых каналов.Пределы изменения мощности илк расхода теплоносителя (8 Я и д"6) выбираются в зависимости от,имеющегося запаса до уровня максимально допустимых температур и исходя из возможностей системы регулирования.Предложенный способ позволяет сделать ввывод о степени опасности температурного состояния активной эоны при работе реактора ка любом уровне мошности, в частности, ка режимах с невысоким уровнем температур. Изобретение повышает надежность температурного контроля путем перехода от недостаточно представительного определения средней температуры теплокоситепя на выходе из активной зоны какголусуммы максимальной и минимальной локальных температур к ее непосредственному измерению, а также повысить з 44 ективкость контроля путем уменьшения количества сравниваемых параметров и совмещения процедуры контроля с процедурами диагностирования и прогноза теплогидравлического состояния активной зоны,