Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope

(23) Приоритет Опубликовано ЙЙ.0431. Бвллетень М 23 Дата опубликования описания 2 Й,ОЙ.Й 1,(72) Автор: изобретения П,Т,Потапенко р:; е. гцйф Московский ордена Трудового Красного Знамениинженерно - физический институт(54) СПОСО И СИС 7 ЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ Изобретение относится к области учравденио яцерным реактором и предназначенопреимущественно цля регулирования неустойчивого энергораспределения мощности.К неустойчивости склонно, например, энерго. распрецеление на некоторых канальны тя-.6желоводных и уран - графитовых реакторахИзвестна система регулирования мощнОсти содержащая БесколькО локальных(зонных) регуляторов и регулятор интегр льноВ мощности, воздействующий на сер-йвопривоцы зонных регуляоров Г 1 В этойсистеме цля получения сигнала ошибки регулятора интегральной мощности суммируют разбалансы между заданными значенйями показаний цатчиков и их актйческимисигналами,Вследствие большой связи всех честейактивной зоны в реакторе с неустойчивыменергораспрецелением надежность и точвость этой системы недостаточна,Известна система регулирования канадского тяжеловоцного канального реактораДжентли - 1 с неустойчивым энергораспределением В кОтОрой также использлотсинхронное цвиж 8 ние стержней;по с)фй"мерному сигналу резбзланса датчиков сигБал ошибки в интегральной мощности) БОдновременно несинхроннОе пер 8 мещениеэтих же стержней, которое вычисляетсякйк произведение псевцообразной матрицыреактбра Б 6 разбалансы датчиков Г 4 . Приетом псевцообразная мйтрипй ынеяцля мйтрипь 3 реактбра прецстйвлякщей собой реакции разбйлансов датчиков зй вычетом вклада О них фундаментальной гармоники (интегральной мощности) на перемещения регулирующих стержней. Вследствие неустойчивости; азимутайь.ной гармоники псевцос:ратина МатрицаОпрецеленнаЯ таким ОбразОМ имеет прйктичесКИ ВС 8 Члеим Бе РйВБЫ 8 ИУЛК Ицля Вычисления перемещения пО тйкбмуспособу неОбхОцимо учитывать Все ца 7 чикичтО усложняет структуру системы рагулировйния пркВОдит и снижению 88 нацежНости н точнОсти.перемещения регулирующих органов посигналам, пропорциональным суммеоставшихся раэбалансов с датчиков, бли-жайших к соответственному регулирующемуоргану.Кроме того,разбалансыдатчиков ограничивают наперед заданной величиной.Л в систему регулирования введен третщй сумматор с третьим корректирующимустройством, подключенный раэноподярнымивходами и. выхоцами соответственно кусилителям разбаданса и регулирующиморганам, расположенным в половинах активной зоны, симметричных относительновторой диаметральной плоскости, перпен-дикулярнойк первой плоскости.Половины реактора, принадлежащие первому сумматору, наполовину перекры-ваются половинами, принадлежащими вто, рому сумматору.Сигналы с усилителей разбаланса навход сумматора и управляющие сигналына перемещение стержней подаются с весовыми коэффициентами, пропорциональными значению соответствующей гармоники в месте расположения датчика истержня.. Введение двух оцинаковык регуляторовазимутальной гармоники позволяет существенно сократить число связей каждого регулирующего органа непосрецственно сдатчиками, по сравнению с канадской системой регулирования реактора Джентди - 1,Действительно, в этой системе число связей равно М уп (М - число датчиков ,гй - число стержней) , а по предлагаемому способу число таких связей равноЗМ ( 2 М связей стержней сдвумя регуля-,торами азимутальной гармоники и М связей, обусловленных практически циагональной псевдообратнай матрицей),В отличие от системы - прототипа.предлагаемая система позволяет стабидизировать энергораспрецеление, неустой-чивое по аэимутадьной гармонике. Приэтом при отказе одного или нескольких , азимутадьных иди локальных (включенныхчерез псевдообратную матрицу) регуляторов не приводит к выходу иэ строя всейсистемы регулирования.Динамическое поведение неустойчивых фундаментальной и первой езимутчдьной гармоник существенно отличается между особой и относительно высших гармоник, учитываемых статической псевдообратт ной матрицей. Раэдеиьное ре удпровяние этик гармоник по предлагаемому методу 3 69537Наиболее близкими к предлагаемымявляется способ регулирования распределения в ядерном реакторе, заключающийся воцийаково направленном и противоположнонапраменном перемещении регулирующихоргайов в симметричных относительно диаметральной плоскости половинах активнойИМй" йо"сигналу, пропорциональному суммеи разности разбалансов между заданнымии фактическими значениями показаний дат-,10чиков, и система регулирования распреде "ления энерговыделения в ядерном реакторе,содержащая датчики., задатчики, усилителиразбалансов датчиков, подключенные какнепосредственно к ближайшим к датчикам дрегулирующим органэч, так и через первысумматор разбалансов с первым корректирующим устройством, и через второй сумматорс вторым корректирующим устройством ,разноподярными входами и выкодами, под- аОклвченнымисоответственно к усилителямраэбаламса и регулирующим органам, рас положенным в симметричных относительно первой диаметральной плоскостиполовинах активной зоны 31,Однако этот способ и система регулированйя предназначены преимущественнодля регулирования распределения энерговыделения по высоте активной эоны. Принеустойчивости аэимутальной гармоники, ЗОнаиболее часто встречающейся на практике, плоскость раздела положительных,иотрицательных отклонений энергораспредедения от заданнык значений перемещается.поэтому способ - прототип, применимый Ипри неподвижной плоскости раздела, приводит к низкой "точности и нацежностисистемы ре гулирования.Цель изобретения - повышение точности и надежности регулирования энергораспределения в реакторак, склонных кнеустойчивости по фунцаментальной ипервой азимутальной гармоникам.Это достигается тем, что противоположно направленное перемещение регулирующих-органов производят относительно двук взаимно перпендикулярных диаметральныхплоскостей по сигналу, равному разностисуммйраэбалансовдатчиков,расположенных-Юв первом и Втором " квадрантак, и суммщразбалансовдатчиков расподоженйых втретьеми четвертом квадрантак, и сигналу, равному разности суммы разбалансев датчиков, расподоженнйх в первом и. четвертом квадрантах, и суммы разба: лансов цатчиков, расположенных во втором и третьем квапрантвк, после чегойойолнительно производят индивидуальные5 6953тремя различными регуляторами, связанными общими функциональными элементами( датчики, стержни, усилители) позволяет соответствующим выбором корректирующих устройств улучшить качество и точностьрегулирования энергораспреаеления по сравнению с известными методами и системами.На фиг. 1 представлена иллюстрацияпреалагаемого способа регулирования, реализованного на базе управляющей вычисли тельной машины ( УВМ ); на фиг, 2 -структурная схема. предлагаемой системырегулирования, также реализуюшей предлагаемый способ.Активная зона представлена в плане в 15виде круга, в активной зоне размещеныдатчики 1 и регулирующие органы 2, например стержни, перемещаемые с помощьюсервопривоаов 3 . Сигналы датчиковусиливаются, нормируются на усилителях 204 разбалансов датчиков и подаются наУВМ 5, в которой реализуется способ (адгоритм) регулирования,Вычислительная машина 5 выдает управляющий сигнал на перемещение каждого 25стержня, складывающийся из сигналов разбаланса ; по интегральной мощности, подвум первым аэимутальным гармоникам,повернутым оана относительно другой на90, по индивидуальному сигналу, выраба Зодтываемому путем перемножения в УВМпсеваообразной матрицы на разбалансыпоказаний датчиков также вычисляемыев УВМ, Вследствие того, что псевдообратная матрица вычисляется от матри яцы реактора эа вычетом вклада в неефундаментальной и первой азимутадьнойгармоник, то индивидуальный сигнал вы числяется практически по разбадансам нескольких датчиков, ближайших к.перемещае 46мому стержню. Активная зона разбитадвумя взаимно - перпендикулярными плоскостями ММ и ИМ дважды на две половины: на половины, состоящие из А, Б квадрантов и В, Г кваарантов и на половины,состоящие из А, Г квадрантов и Б,В квадрантов.Ддя упрощения фиг, 1 на нэй показаныне все связи датчиков 1 и стержней 2с вычислительной машиной 5. Допустим,что в результате разгрузки канала в 1 четверти мощность ее упала. Тогда 1 стержни,перемешаются по управляющему сигналу,являющемуся суммой следующих сигнадоФсигнала,пропорционального сумме разбалансов всех датчиков (сигнад одного знакана все стержни) сигнала, пропорциональ-ного разности суммарных разбалансов 79емежду датчиками А, Г квадраитов и сум- марных разбалансов Б, В квадрантов (приводит к извлечению стержней АГ,квадрантов и погружению стержней Б .и В кваарантов); сигнала, пропорционального разности суммарных раэбалансов В,Г кваарантов и суммарных разбалансов А,Б квадрантов (приводит к извлечению стержней А,Б квадрантов и погружению . стержней В,Гквадрантов), индивидуального сигнала, пропорционального произведению псевдообратной матрицы (эа вычетом вклада фундаментальной и амплитудной гармоник) на разбалансы датчиков (этот сигнал определяется практически по ближайшим к; перегружаемому каналу датчикам и вызывает перемещение вверх ближайшего стержня к перегружаемому каналу).В описанном примере команду на перемещение УВМ дает в основном на стержни А квадранта.Система регулирования (см. фиг, 2) реализует предлагаемый способ без применения ЭВМ. В ней первый сумматор с первым корректирующим устройством 6 обеспечивает выработку управляюшего сигнала оаного анака на все стержни по сумме разбалансов со всех усилителей разбалансов (разбалансы вычисляются на задатчиках 7). Второй сумматор с вторым корректирующим устройством 8,и третий сумматор с третьим корректирующим устройством 9 обеспечивает выработку управ ляющих сигнадов по первой азимутальной гармонике, при этом разнополярные входы и выходы этих устройств подключены соответственно к усилителям разбаланса и регулирующим органам через сервоприводы, а датчики и регулирующие органы расположены в симметричных относительно двух диаметрально перпендикулярных плоскостей половинах активной зоны. Пеовый, второй и третий сумматоры содержат корректирующие уетройства, настроенные на регулирование интегральной мощности (на выходе первого сумматора) и на регулирование первой азимутальной гармоники (на выходе второго и третьего сумматора), Таким образом , сумматоры с корректирующими устройствами прааставдяют собой электронные регуляторы ддя фундаментадьной и азимутальной гармоник с индивидуальщам законом регулирования ддя каждо%:. гармоники.Аналогично, инаивидуадьный закон регулирования устанавднвается и по контуру индивидуального управления стержнем, образованному датчиками 1, ближайшими7 6953к стержню, эааатчиками 7, усилителямиразбаланса, усилителями мощности с сервопроводами 3, стержнями 2. Коэфициентусиления этого контура выбран таким ,что этот индивидуальный (зонный) регулятор является медленнодействующим ,т.е, он вступает в действие после быстрого подавления фундаментальной и первойазимутальной гармоник контурами регуляторов с сумматорами. По этой причине 16элемент псевдообратной матрицы, необходимый для вычисления индивидуальногодополнительного сигнала управденйя нвстержень в этой системе пропорционаленсумматорному разбалансу датчиков, ближайших к стержню. Таким образом,.в этойсйстеме индивидуальные контуры управления стержнями работают квк зонныерегуляторы, не связанные оВин с другим ни через объект, ни через элементы 20регуляторов.Система, представленная нв фиг. 2 ,работаег аналогично системе, представленной на фиг. 1, фундаментальная гармоника (интегральная мощность) и первая фазимутальная гармоника стабилизируютсясоответственно сумматорами с корректирующими устройствами (регуляторами), в подаержвние заданной формы распределениятепловыделения обеспечивается в основном фОконтурами зонных регуляторов,Доверительные разбвлансы датчиков ограничивают по модулюнаперед заданной.величиной, например 5%. Зго означает,что разбалансы, равные 15%, система 3и алгоритм обрабатывают как достоверные разбалансы, а всем рвзбвлвнсам ,большим , чем 59 о(по модулю) присваивают значение равное 8% с соответствующим знаком, или нуль. Б аналоговом ре- Егуляторе это обеспечивается соответствующими зонами пропорциональности и насыщения усилителя, а при реализации на УВМсоответствующими логическими условиямив алгоритме регулирования,4 79 8Разумеется, не все датчики и не все стержни включены одновременно во все четыре контура регулирования, Так например, число эонных регуляторов может . превышать число стержней, включенных одновременно во все контуры регулирования (см. фиг. 1, 2).Возможна реализация способа целиком на базе УВМ фнг.1) аналоговая реализация системы (фиг, 2), Целесообразна также реализация наиболее важных с точки зрения надежности регуляторов аналоговыми средствами с соответствующим резервированием, и контуров зонного регулирования - нв УВМ. Введенйе укаэанного ограничения нв доверительные разбалансы позволяет дополни-"Ф г тельно увеличйть надежность и точность регулирования зв счет исключения ложной информации от вышедших из строя датчиков и усилителей разбвлайсв являющийся наиболее массовыми и ненадежными элементами в системе.Возможна также отбраковка измерительных каналов при обнаружении большого (наперед заданного) отличия их сигналов от сигналов соседних каналов. Предлагаемый способ реализует также трехмерное регулирование распределения тепловыделения по объему активной зоны. В этом случае, полученный по этому способу управляющий сигнал используют для регулирования радиального распределения мощности по каналам реакторам путем перемещения верхних и нижних стержней оба - в активную зону при одной полярности управляющего сигнала и обв - иэ активной зоны - при другой полярности сигнала. Зонное регулирование распределения тепловыделения по высоте (длине канала) при этом осуществляют, как и всистеме - прототипе, по разности сигналов верхних датчиков и нижних, путем извлечения из активной зоны нижних стержней и погружения верхних или наоборот , в зависимости от полярности разностного сигнала. Ддя больших канадов реакторов предлагаемый способ целесообразно реализоватьпутем включения 5-12 стержней в контурырегулирования ингеградьной мощности ипервой аэимутвльной гармоники. Остав-шнеся стержнидоланы быть включены только в индивидуальные контуры эонного;регулирования,Технический эффект от , примененияпредлагаемых способа и системы регулирования состоит в повышении надежностии точности регулирования. В отличие отсистемы - прототипа предлвгвемая системаобеспечивает стабилизвциЫ распределения тепловыделения с неустойчивой первойаэимутальной гармоникой,Формула изобретения 1. Способ регулирования распределения энерговыделения в ядерном реакторе,6953заключающийся в одинаково направленном и противоположно направленном перемещеии регулирующих органов в симметрнчных относительно днаметральной плоскости половинах активной зоны по сигналу, про порднональному сумме и разности разбаленсов между заданными и фактически ми значениями показаний аетчиков, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и нааежности регу О лирования энергораспределения в реакто- рах, склонных к неустойчивости по фундаментальной и первой азимутальной гврмоникам, противоположно направленное перемещение регулирующих органов про изводят относительно двух взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостей по сигналу, равному разности суммы раэбалансов датчиков, расположенных в первом и втором квадрантах, и суммы разбалансов датчиков, расположенных в третьем и четвертом квадрентах, и сигвалу, равному разности суммы пеэбалансов датчиков, расположенных в первом н четвертом квацрентах н суммы раз- Б балансов датчиков, расположенных во втором и третьем кваарентех, после чего аопопнительно производят ннанвидуальные перемещения регулирующих органов по сигналам пропорпоональным щ сумме оставшихся. разбалансов с датчиков, ближайших к соответствующему органу.2.Способпоп. 1, отличающийся тем, что разбелансы датчиков ограничивают на-З перед заданной величиной. 79 10З.Система регулирования распределенияэнерговыцелення в ядерном реакторе поспособу по пп.1 и 2, содержащая датчикнзааатчнки, усилители разбелансов аетчй-ков, подключенные как непосредственно кближайшим к датчикам регулирующиморганам, так н через первый сумматорраэбалансов с первым корректирующимустройством, и через второй сумматорс вторым корректирующим устройством ,раэнополярными входами и выходами, подключенньпии соответственно к усилителямраэбаланса и регулирующнм органам,ресположенным в симметричных относятельно первой диаметральной плоскостиполовинах активной эоны, о т л и ч а 1 ощ а я с я тем, что в систему введентретий сумматор с третьим корректирующим устройством, подключенный раэнополярными входами н выходами соответственно к уснлнтелям разбаланса и регулвру 1 ощим органам, расположенным в половинахактивной эоны, снмметричных относительно.поинятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 497883, кл. Я 21 С 7/36, 17.С 5.74,2. Стабилизация полей энерговыделеУния в реакторе АЗС Джентлн, Атомнаятехника эа рубежом, М 5, 1973, с. 3-9.3; Авторское свнаетельство СССРпо заявке %2363742/18 25,кл. Я 21 С 7/36, 25.05.76 (прототап).аз 4492/17 Тираж 476 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета С по делам иэобретений и открытий 11 3035, Москва, Ж 35, Раушска