Система управления плотностью нейтронного потока ядерного реактора

. СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЕНИЯ ТВ лядио г динамиче по меньшеи вход блока нами коммуни потока. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ САНИЕ ИЭО К АВТОРСКОМУ СВ(56) 1. ОяЬогп К,Ч. АЕСЬ, арг 11 19772, Ьадгапде М. 1 п Ргос Яушр оп РЬуя 1 ся апй Масегха 1 РгоЪ 1 ешя оК Сопгго 1 Водя Чьеппа 1 АГА, 1963, р. 733 (прототип).(54)(57) 1, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЛОТНОСТЬЮ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащая газовый регулирующий орган, ресивер с высоким и ресивер с низким давлением газа-поглотителя нейтронов, между которыми включен насос-компрессор, коммуникационную линию с дросселем, через которую газовый регулирующий орган связан с ресиверами, электроклапаны, включенные между ресиверами низкого и высокого давления и коммуникационной линией, блок управления электро- клапанами, на который поступают входные сигналы, пропорциональные плот)4 С 21 С 7/22 С 21 С 7/ ности неитронного потока, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и надежности си емы, в коммуникационную линию паралельно включены по меньшей мере два осселя с различнымими сопротивлениями мере два электроклапа управления электрокла кационнои линии соединен с выходом электронного блока преобразования входного сигнала, пропорционального плотности нейтронного потока в циклический код, соседние комбинации которого отличаются на единицу в одном разряде,2. Система по и, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что электронный блок содержит двоичный реверсивный счетчик, выход которого соединен с блоком преобразования двоичного кода в циклический код, соседние комбинации которого отличаются на единицу в одном разряде, генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем И-НЕ, вторые входы которых соеди нены с выходами формирователя сигналов по скорости изменения нейтронного1069Изобретение относится к ядернойтехнике и предназначено для управления плотностью нейтронного потокаядерного реактора в широком диапазоне, преимущественно в петлевых каналах для изменения мощности экспериментальных тепловыделяющих сборок(ТВС),Известна система управления плотностью нейтронного потока ядерного 1 Ореактора, основанная на использовании газообразного поглотителя нейтронов, в которой плотность газа-поглотителя в регулирующем органе изменяется с помощью сильфонного вытесните ля, сжимающего или разжимающего газв системе 1"13.Однако диапазон управления плот-,ностью нейтронного потока в даннойсистеме ограничен рабочим объемом 20сильфонного вытеснителя (разностью .объемов сильфона в расжатом и сжатомсостоянии). Причем, чем больше максимально возможное давление газа-поглотителя в системе и чем больше объем 25газового регулирующего органа системы, тем труднее изготовить сильфон,удовлетворяющий требованиям к величине диапазона управления.В таких условиях для системынужен 30сильйон большого диаметра и с большимрабочим ходом, выдерживающий значительное давление газа-поглотителя.Изготовление подобных сильфонов в силу противоречивости приведенных выше Зтребований затруднено и часто невоз"можно.Таким образом, недостатками опи"санной системыявляется ограниченностьдиапазона управления и громоздкостьоборудования,Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система управления плотностью нейтрон ного потока ядерного реактора, содержащая газовый регулирующий орган, ресивер с высоким и ресивер с низким давлением газа-поглотителя нейтронов, между которыми включен насос-компрессор, коммуникационную линию с дросселем, через которую газовый регулирующий орган связан с ресиверами, электроклапаны, включенные между ресиверами низкого и высокого давления и 55 коммуникационной линией, блок управления электроклапанами, на который поступают входные сигналы, пропорцио 562 2нальные плотности нейтронного потока 23,1 ель изобретения - повышение точности и надежности системы. Поставленная цель достигаетсятем, что в системе управления плотностью нейтронного потока ядерногореактора, содержащей газовый регулирующий орган, ресивер с высоким и ресивер с низким давлением газа-поглотителя нейтронов, между которыми включен насос-компрессор, коммуникационную линию с дросселем, через которую газовый регулирующий:орган связан с ресиверами, электроклапаны, включенные между ресиверами низкогои высокого давления и коммуникационной линией, блок управления электро- клапанами, на который поступают входные сигналы пропорциональные плотности нейтронного потока, в коммуникационную линию параллельно включены по меньшей мере два дросселяс различными газодинамическими сопротивлениями и по меньшей мере электроклапана вход блока управления электроклапанами коммуникационной линии соединен с выходом электронного блока преобразования входного Сигнала,,пропорционального плотности нейтронного потока в циклический код, соединение комбинации которого отличаются на единицу в одном разряде. Кроме того, в системе управленияплотностью нейтронного потока ядерного реактора электронный блок содержит двоичный реверсивный счетчик,выход которого соединен с блоком преобразования двоичного кода в циклический код, соседние комбинации которого отличаются на единицу в одномразряде, и генератор прямоугольныхимпульсов, выход которого соединенс первым входом первой и второй схемы И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходами Формирователя сигналов по скорости изменения нейтронногопотока.На чертеже представлена системауправления плотностью нейтронногопотока,Система управления плотностьюнейтронного потока показана в режимеавтоматического управления плотностьюнейтронного потока в петлевом каналеядерного реактора и служит для управления мощностью, находящейся в петле1069562 10 вом канале экспериментальной тепловыделяющей сборки ТВС,Петлевой канал 1 содержит спираль 2из трубки, наполняемой газом-поглотителем нейтронов, которая являетсягазовым регулирующим органом системы.Этот регулирующий орган, окружающийэкспериментальную ТВС 3, содержитциркуляционный насос 4 и устройствоочистки 5 газа-поглотителя гелияот продукта выгорания трития. Электроклапаны 6 - 8 служат для подключения дросселей 9 - 11, которые ограничивают скорость течения газа к коммуникационной линии 12, 15Электроклапаны 13 и 14 подключаютрегулирующий орган через коммуникационную линию с дросселями к ресиверу 15 с высоким давлением (1 ИПа)и к ресиверу 16 с низким давлением 20(10МПа) соответственно. Разность.давлений между ресиверами поддерживается насосом-компрессором 17,датчик плотности нейтронного пото ка 18 подает. сигнал на элементы сравнения 19 и 20. Элемент сравнения 19 формирует на выходе сигнал ошибки рассогласования по "скорости" изменения плотности нейтронного потока, Это ЗО ошибка между текущим значением плотности и значением , которое должно быть в этот момент по закону управления, но она позволяет определить управляющие воздействия на ско- З 5 рость.Элемент сравнения 20 формирует сигнал ошибки по величине плотности нейтронного потока, разности между текущим значением плотности и ее 40 заданным конечным значением Ч , В зао висимости от первой ошибки формирователь 2 1 вырабатывает сигнал управления скоростью изменения плотности нейтронного потока - скоростью тече ния газа-поглотителя в коммуникационной линии, а в зависимости от второй ошибки формирователь 22 вырабатывает сигнал управления величиной плотности нейтронного потока - включением и 50 направлением течения газа-поглотителя. Формирователи представляют собой пороговые элементы, которые дискретизируют входные сигналы - ошибки рассогласования по уровню. 55В ручном режиме работы системы сигналы управления подаются с пульта, т.е. включаются с помощью тумблеров,4Логический сигнал управления скоростью изменения плотности нейтронного потока ("больше", "без изменений", "меньше") поступает на вход электронного блока 23, который изменяет газодинамическую проводимость коммуникационной линии путем смены комбинации, включенных в линию дросселей.На входе электронного блока стоят два элемента И-НЕ 24 и 25, которые прерывают управляющие сигналы(элемент 25 прерывает сигнал на увеличение, элемент 24 - сигнал на уменьшение скорости) с частотой, определяе. мой генератором 26 прямоугольных импульсов.Такая частотная модуляция управляющих сигналов необходима вследствие того, что в качестве основной функциональной схемы электронного блока выбран двоичный реверсивный счетчик 27, который управляется импульсами.Выходной сигнал счетчика поступает на блок 28 преобразования двоичного кода в циклический код. В свою очередь выходной сигнал с блока 28 поступает на блок 29 управления электроклапанами 6 - 8,На блок 30 управления электроклапанами 13 и 14 поступает логический сигнал управления величиной плотности нейтронного потока, Блоки 29 и 30 управления электроклапанами состоят из электронных ключей, подающих питание на обмотки электроклапанов при наличии входного разрешающего сигнала.Система управления плотностью нейтронного потока работает следующим образом.Требуемый закон изменения плотности нейтронного потока во времени за-дается установками: М - пределом изменения плотности нейтронного потока и Ч(11 - текущим значением плотности нейтронного потока в каждый момент времени в пределах изменения плотности в одном направлении до значения Ч . В элементах сравнения 19 и 20 происходит вычитание реального значения плотности нейтронного потока с установками (С), Ч, и формируются ошибки рассогласования, Ошибка на выходе элемента сравнения 19 позволяет управлять скоростью изменения плотности нейтронного потока (а непосредствен 1069562но - скоростью течения газа-поглотителя по коммуникационной линии системы) . Ошибка на выходе элемента сравнения 20 - величиной плотности (а непосредственно " включением и направлением течения газа-поглотителя).Для выработки управляющих сигналовпо скорости и уровню служат формирователи 21 и 22, которые сравнивают вели чину соответствующей ошибки с пороговым значением и формируют логическиесигналы управления; "больше", "безизменений", "меньше".15При необходимости вывести плотность нейтронного потока на уровень Мпо линейному закону (С)=Ч с,где Ч - постоянная скорость.После включения установокиэлементы сравнения 19,20 на выходе70дадут сигналы ошибок. Формирователь 21определит величину и знак ошибкипо "скорости" и сформирует логическийсигнал управления скоростью. В рас 25сматриваемом случае он сформируетна выходе сигнал увеличения скорости,так как в начальный момент все клапаны системы закрыты и скорость изменения плотности нейтронного потока,30и скорость течения газа-поглотителяв системе равна нулю. Этот сигналувеличения скорости поступает в электронный блок, где прерывается с частотой генератора 26 элементом И-НЕ 25и попадает на вход "+" реверсивногосчетчика 27. Счетчик по первому импульсу входа "+" перебросится из положения 000 в.положение 001.Блок 28 преобразования двоичного кода по этому положению счетчика подает сигнал в блок 29 управления наоткрытие электроклапана 6, которыйподключит к линии дроссель 9 с наименьшей проводимостью. Формирователь 22 определит величину и знакошибки по уровню и сформирует сигналуправления включением и направлениемтечения газа-поглотителя в коммуникационной линии системы. В данномслучае он подаст на блок 30 сигналвключения электроклапана 14, которыйсоединит,газовый регулирующий органс ресивером низкого давления 16.Газ-поглотитель со скоростью, определяемой дросселем 9, начнет перетекать из газового регулирующегооргана в ресивер 16, соответственнобудут уменьшаться его плотность и давление в регулирующем органе, азначит увеличиваться плотность нейт -ронного потока в петлевом канале 1.Если скорость увеличения плотностинейтронного потока в канале окажетсяменьше заданной, то значение ошибкис элемента сравнения 19 не уменьшится, выходной управляющий сигналформирователя 21 останется прежним,и со следующим импульсом генератора 26 счетчик 27 перебросится в очередное положение 010. Блок 28 преобразования двоичного кода этомуположению поставит в соответствиеследующую комбинацию 011 и подключит к коммуникационной, линии посредством электроклапана 7 дроссель 10.Отношение проводимостей дросселейможет варьироваться, но при отношении 1: 1:2:4 достаточно четырепять дросселей для изменения сопротивления линии в 27-81 разВ то жевремя величина "скачка" сопротивления линии при каждом подключении неслишком высока,Теперь в линию будут включеныдва дросселя 9 и 10 параллельно,скорость изменения плотности возрастет втрое, Если и этого окажетсянедостаточно, то аналогично к 9 и 10дросселям будут подключаться поочередно остальные.1Допустим, после подключения 10дросселя скорость изменения плотности нейтронного потока превысила заданную и ошибка поменяла знак и вышла за пороговое значение, Тогда формирователь 21 подаст управляющийсигнал "меньше", который придет надругой вход (вход "-") реверсивногосчетчика 27, и счетчик во время следующего импульса генератора 26 перебросится в предыдущее состояние, Блокпреобразования двоичного кода в соот"ветствии с этим подаст сигнал наблок управления, и она отключит электроклапан 7, который, в свою очередь,отсечет от линии дроссель 10. Скорость изменения плотности нейтронного потока уменьшится,.Этот процесс регулировки газодинамического сопротивления линии путемсмены комбинаций включенных в неедросселей будет продолжаться до техпор, пока величина плотности нейтронного потока не достигнет заданногоуровня Ч и формирователь 22 черезблок 30 выключит электроклапан 14, тем самым прекратит течение газа из регулирующего органа и изменение плотности нейтронного потока. 5В сторону уменьшения плотности система работает аналогично, но вместо электроклапана 14 срабатывает электроклапан 13.При отслеживании системой малых 1 О скоростей которые меньше, чем обеспечивает дроссель 9 с наименьшей проводимостью, этот дроссель будет работать в режиме периодического включения-выключения. Увеличивая отношение 15 времени выключения к времени включения дросселя можно достичь любой сколь угодно малой величины средней скорости изменения плотности нейтронного потока. 20Основными достоинствами предлагаемой системы по отношению к прототипу является повышение точности и надежности, Повышение точности достигается за счет введения регулировки скорости 25 течения газа по коммуникационной линии. Поскольку нет промышленного устройства, удовлетворяющего требованиям высокой герметичности, надежности и прочности (при давлениях более 30 1 ИПа), которое осуществляло бы непрерывное регулирование сопротивления, подключенной к нему газовой линии с приемлемой точностью, в системе осуществлена дискретная регулировка .сопротивления путем подключения к линии комбинации из дросселей с различ-, ными проходными сечениями.Таким образом, если в прототипе осуществляется только грубое релей- ,40 ное регулирование по закону включено с максимальной скоростью - выключено, то в предлагаемой системе скорость течения газа по линии всегда близка к требуемой за счет возможности менять сопротивление линии в широком диапазоне,Надежность в предлагаемой системе повышена за счет разделения Функций электроклапанов, регулирующих скорость и электроклапанов, регулирующих величину плотности нейтронного потока, и за счет минимизации как общего числа срабатываний электроклапанов так и числа срабатывания каждого клапана в отдельности. Сокращение числа срабатыванийполучено благодаря регулировке скорости течения газа по коммуникационной линии, вследствие чего увеличилось время нахождения ошибки по "скорости" в зоне нечувствительности формирователя 21. Если в прототипе заъданная средняя скорость достигаласьпутем поочередного включения линиина максимальную скорость и полноговыключения, то в предлагаемой системе она достигается путем включенияскоростей, близких к заданной, отличающихся между собой в 2-3 раза.Кроме того, сокращение числа срабатываний электроклапанов .обеспечивает блок преобразования двоичногокода, который дает на выходе код,каждая последующая комбинация которого отличается от предыдущей толькона единицу в одном разряде, Следовательно, разовое изменение скоростидостигается путем включения (иливыключения) только одного электроклапана. Таким образом, число срабатываний электроклапанов в предлагаемой системе в несколько раз меньше,чем в прототипе, что намного увеличивает срок из службы и надежностьсистемы,1069562 едактор С,Титова Техред И.Асталош Корректор В,Синицкая,аказ 5768/3ВН 113 иал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 Тираж 40 ИИПИ Государстве по делам изобре Москва, Ж, Подписноного комитета ССений и открытийРаушская наб д