Устройство для управления ядерным реактором

ОПИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ 111 558655 Союз Советских Социалистических Республик(31) Р 2337351.8 (33) ФРГОпубликовано 15.05.77. Бюллетень1 Гасуаарствеииый комитет Совета Мииистрсв СССР 3) УДК 621.039.5ата опубликования описания 24.06.77(72) Авторы изобретения Иностранцы Аляйте и Хайнц-Виль(ФРГ) Иностранная фирма СИМЕНС АГ(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЯДЕРНЫМ РЕАКТОРОМ 2 Изобретение относится к области управления ядерными реакторами и может быть использовано, преимущественно, для реактора, охлаждаемого водой под давлением.Известно устройство, содержащее по мень шей мере две группы регулирующих стержней со средствами перемещен:,я их (1).Известно также устройство, содержащее группу стержней тонкого регулирования и группу компенсирующих стержней, средства 10 их перемещения и средства контроля мощности (2).Известные устройства не позволяют обеспечить выравнивание энерговыделения по высосс активной зоны, т. к. не имеют сРеДств 15 дл 5 э т О. О.Наиболее Олизким к ОписьВаемому является устройство, содержащее первую и вторую группы регулирующих стержней со средствами управления их перемещением и средство 20 для введения в активную зону поглощающей нейтроны жидкости (3).Однако в этом устройстве отсутствует возможность выравнивания энерговыделения по высоте активной зоны. 25С целью уменьшения неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны в предлагаемом устройстве введены по меньшей мере по одной группе датчиков нейтронного потока, размещенные в верхней и нижней частях активной зоны и подключенные через блок вычитания, регулятор распределения мощности и первый переключатель к задатчил положения второй группы регулирующих стержней. Кроме этого, введена третья группа регулирующих стержней со средством управления их перемещением, на вход которой через второй переключатель подключен блок сравнения положения стержней второй группы с заданным значением с тепловой мощностью реактора, который через второй переключатель подключен к средству для введения в активную зону поглощающей нейтроны жидкости.Блок-схема устройства для управления ядерным реактором представлена на чертеже, где показан ядерный реактор 1 с активной зоной 2, контур теплоносителя 3, парогенсратор 4, на,ос первого контура 5, трубопровод питаюзцей воды 6, паровой трубопровод 7, первая группа регулирующих стержней 8, обозначенная на схеме индексом /., служащая для поддержания заданной температуры теплоносителя, перемещаемая преимущественно в верхней части активной зоны 9 и содержащая от 2/3 до 3/4 от числа регулирую 558655щих стержней, вторая группа регулирующих стержней 10, обозначенная на схеме индексом Р и служащая для компенсации воздействия выгорания на реактивность, содержащая около 110 от числа всех регулирующих стержней и перемещаемая практически по всей высоте активной зоны 2, что условно показано на схеме позицией 11, третья группа регулирующих стержней 12, обозначенная на схеме индексом Х и предназначенная для компенсации ксенонового отравления, содержащая менее 1/4 от числа всех регулирующих стержней. Эти стержни выполнены из слабопоглощающего нейтроны материала (серые стержни) и по отдельности пли малыми группами опущены в активную зону 2 или извлечены из нее, что условно показано на схеме позицией 13, На контуре теплоносителя 3 установлены датчики 14 и 15 температуры на выходе из теплообменника 4 и на выходе из реактора 1. Датчики 14 и 15 подключены к блоку усреднения 16, выход которого сравнивается с заданным значением от задатчика 17 в блоке сравнения 18, который подключен к пропорционально-дифференциальному (ПД) регулятору 19, который черезпропорциональное звено 20 с зоной нечувствительности :1- 1 С подключен к исполнительному механизму, например, шаговому электро- приводу 21 стержней группы 1., что показано на схеме линией действия 22. Электро- привод 21 имеет датчик положения 23. Блоки 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 23 составляют средство перемещения группы регулируюгцих стержней 1. 8.Активная зона 2 оборудована по меньшей мере двумя группами датчиков нейтронного потока 24 и 25, размещенными в верхней и нижней областях ее. Эти датчики 26 принадлежат к внутризонному оборудованию 27, устанавливаемому известным способом, и подключены к усилителям 28, подключенным к схеме вычитания 29 вместе со счетным устройством 30, вычисляющим общую тепловую мощность реактора. Расчет заданного значения распределения сгорания производится в блоке 31 с учетом показаний датчика 23. Блок 31 через блок замедления 32 подключен к блоку сравнения 33, который подключен к регулятору распределения мощности 34, содержащему временные элементы 35 и 36 и пропорциональное звено 37 с зоной нечувствительности. После сравнения выходных сигналов временных элементов 35 и 36 регулятор распределения мощности 34 подключен к переключателю 38, общий контакт которого подключен к блоку сравнения 39, на другой вход которого подключен задатчик 40 положения регулирующих стержней второй группы Р 1 О. Выходной сигнал блока сравнения 39 после сравнения с сигналами датчика 23 и ПД-регулятора 19 подается через пропорциональное звено 41 с зоной нечувствительности -+ 5 см на вход исполнительного механизма привода стержней второй группы Р 10, например, шаговый электропривод 42.Ко второму контакту переключателя 38 подключено внереакторное измерительное уст.ройство 43 с датчиками 44 и 45, суммирую щсе усреднители 46, которые поосле вычитания их сигналов подключены к регулятору 47.Средство для гвсдения в активную зону 2поглощающей:йтроны жидкости, например, 10 деионата (деиониирои."иной воды) или борной кислоты содержит трубопроводы 48 для борной кислоты и трубопровод 49 для деионата, насос 50, вентили 51 и 52, управляемые приводом 53.15 Датчик 54 положения регулирующих стержней группы Р 10 подключен к блоку сравнения 55 вместе со счетным устройством 30 и задатчиком 56 положения регулиру ющих стержней группы Р 10 и далее через вто рой переключатель 57 с одной стороны к исполнительному механизму привода стержней группы Х 12, например, шаговому электро- приводу 58 через пропорциональное звено 59 с зоной нечувствительности + 20 см, а с дру гой стороны - к приводу 53, на второй входкоторого может быть подключен датчик 60 положения стержней группы Х 12.Устройство работает следующим образом.Сигналы с датчиков 14, 15 температуры усЗ 0 редняются в блоке 16 и сравниваются в блоке 18 с заданным значением. Сигнал разбгланса поступает через ПД-регулятор 19 и пропорциональное звено 20 на электропривод 21 группы стержней 1. 8. Стержни этой группы перемещаются так, чтобы обеспечить постоянство общей тепловой мощности реактора.После вычитания в блоке 29 усредненныхи усиленных в блоках 28 сигналов с детекто ров 26 осуществляется сравнение в блоке 33разностного сигнала и заданного сигнала, вырабатываемого в блоках 31 и 32 и сигнал разбаланса служит заданием для блока 34.В блоке 31 формируется сигнал на основе из мерения местной мощности верха и низа активной зоны с учетом средней температуры теплоносителя, числа оборотов насоса 5 и положения стержней группы 1. 8. Затем сигнал с блока 34 через переключатель 38 по ступает для сравнения с сигналом задатчика40 и после корректировки во сигналам от средства перемещения стержней группы У, 8 поступает через звено 41 на электропривод 42 стержней группы Р 10, Задание для 55 стержней группы Р 10 изменяется с ростомобщей тепловой мощности реактора и уменьшаемой местной мощностью в верхней части активной зоны прибором, учитывающим изменения во времени в направлении большей 60 глубины погружения, Это значит, что припогружении стержней группы Р 10 происходит подъем стержней группы 1. 8 так, что мощность в верхней половине активной зоны снова повышается. Таким образом, стержни 65 группы Р 10 будут перемещаться, когда су 558 ВБ 6ществует или ожидается нежелательное распределение мощности.Пропорциональный регулятор 59 перемещает стержни группы Х 12 только при больших значениях сигнала с блока сравнения, рассчитанной в блоке 30 величины тепловой мо;цности реактора и данных о положении стержней группы б 10. В качестве дополнительной величины могут быть использованы данные от задатчика 56. Когда стер.кни группы Х 12 достигнут крайнего положечпя, го сигналу с датчика 60 включается привод 53 и в активную зону подается поглощающая нейтроны жидкость. Переключателем 57 задается режим работы компенсации либо стержнями группы Х 12, либо подачей жидкого поглотителя,Устройство особенно эффективно применять с однотипными стержнями регулирования с длиной поглощающей части, равной высоте активной зоны, и для реакторов большой мощности, имеющих большие габариты, например, с активной зоной высотой более 3,5 м.Формула изобретения 1. Устройство для управления ядерным реактором, содержащее первую и вторую группы регулирующих стержней со средствами управления их перемещением и средство для введения в активную зону поглощающей нейтроны жидкости, отличающееся тем,что,с целью уменьшения неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны, введе 5 ны по меньшей мере по одной группе датчиков нейтронного потока, размещенные в верх, й и нижней частях активной зоны и поденные через блок вычитания, регуляторраспределения могцности и первый переклю;О чатель к задатчику положения второй группырегулирующих стержней.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что введена третья группа регулирующих стержней со средством управления их15 перемещением, на вход которой через второйпереключатель подключен блок сравненияположения стержней второй группы с заданным значением с тепловой мощностью реактора, который через второй переключатель20 подключен к средству для введения в активную зону поглощающей нейтроны жидкости.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США Мо 3706921, кл. 318 в 5,25 1972 г.2. Симпозиум МАГАТЭ, Прага, 1973, январь 22 - 26, Доклад 1 АЕА/М - 168/А - 8 (Канада),3. Труды семинара по ядерным силовымЗО установкам, раздел Регулирование ядерныхсиловых установок, стр, 57 - 64, 1970, ФРГ.558655 Составители В. Пискулин Техред И. Карандашова Редактор М. Афанасьева Корректор О. Тюрина Типографии,р. Сапунова, 2 Заказ 16315 Изд. ЛЪ 440 Тираж 560 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д 4/5