Способ управления неаварийным расхолаживанием ядерной энергетической установки

 

Использование: для управления расхолаживанием ядерной энергетической установки с естественной циркуляцией теплоносителя в контурах охлаждения и отрицательным эффектом реактивности на участке процесса уменьшения физической мощности реактора до пяти и менее процентов ее номинального значения. Сущность изобретения: при снижении мощности реактора путем перемещения в зависимости от управляющего сигнала в процессе расхолаживания регулирующих органов до заданного промежуточного уровня регулируемой теплофизической переменной скорость перемещения регулирующих органов на участке их непрерывного движения предварительно выбирают, исходя из условий выполнения ограничений на максимальную скорость расхолаживания и допустимую продолжительность процесса расхолаживания. Управляющий сигнал формируют путем переключения уставки канала управления теплофизической переменной на значение, соответствующее заданному промежуточному режиму работы установки, одновременно путем изменения режима работы исполнительного механизма уменьшают скорость перемещения до выбранного меньшего постоянного значения, и перемещение регулирующих органов осуществляют с этой скоростью, пока управляющий сигнал превышает по модулю величину зоны нечувствительности в канале управления. После чего осуществляют переключение установки канала ограничения теплофизической переменной на значение, соответствующее указанному промежуточному режиму.

Изобретение относится к ядерной техники и касается способа управления расхолаживанием ядерной энергетической установки (ЯЭУ) с естественной циркуляцией теплоносителя в контурах охлаждения и отрицательным температурным эффектом реактивности (ТЭР) на участке процесса уменьшения физической мощности реактора до пяти и менее процентов ее номинального значения. При более низких уровнях мощности реактора знак и величина ТЭР практически не оказывают влияния на процесс расхолаживания ЯЭУ.

Известен способ управления остановом ЯЭУ по сигналу, формируемому в результате сравнения полученного значения энергии, которая идет на разогрев реактора, с ее допустимым значением (или уставкой). Эту энергию определяют путем преобразования результатов измерения мощности, выделяемой в реакторе, и мощности, отводимой от него, за заданный отрезок времени (патент США N 4361535, кл.176-21, 1984).

Однако рассматривается только неплановый останов ЯЗУ (полное расхолаживание) для предотвращения недопустимого разогрева реактора. При этом управление идет по разомкнутому каналу без учета возможного ограничения скорости расхолаживания реактора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления, при котором (РО) в зависимости от управляющего сигнала, уменьшая тем самым значение регулируемой теплофизической переменной энергетической установки от уровня, определяемого уставками каналов управления и ограничения этой переменной на номинальном режиме работы установки, до уровня значения указанной переменной, соответствующего заданному промежуточному режиму работы энергетической установки, на котором стабилизирует значение теплофизической переменной. На этом режиме работы проводят операции по подготовке дальнейшего расхолаживания ЯЭУ проверяется автоматика, останавливаются вспомогательные турбогенераторы, циркуляционный и конденсатный насосы и др. В процессе поочередного вывода из действия механизмов, постепенное уменьшение мощности реактора осуществляется оператором, который также уменьшает расход питательный воды, контролируя скорость снижения температуры первого контура реактора.

При необходимости полного расхолаживания ЯЭУ возобновляют уменьшение мощности реактора, а при мощности около 1 сбрасывают органы аварийной защиты (Судовые ядерные энергетические установки /Под ред. В. А. Кузнецова М. Атомиздат, 1976, с. 319 325).

Недостатком известного способа является необходимость действия оператора при расхолаживании энергоустановки по заданной программе, содержащей многократное включение и выключение привода РО и инструктивные указания по выполнению операций в определенном порядке. При этом не исключена возможности ошибки в действиях оператора при расхолаживании ЯЭУ.

Автоматизация программы, выполняемой оператором, потребует введения специального программного задающего воздействия, что усложняет процесс управления.

Задача изобретения упрощение и повышение надежности управления расхолаживанием ЯЭУ.

Технический результат изобретения заключается в использовании минимума простых операций в процессе управления до заданного уровня теплофизической переменной, включая переключение уставок каналов управления и ограничения и непрерывное перемещение РО с постоянной скорость, что облегчает задачу полной автоматизации процесса управления.

Этот результат достигается тем, что при снижении мощности реактора путем перемещения РО в зависимости от управляющего сигнала в процессе расхолаживания ЯЭУ до заданного промежуточного уровня регулируемой теплофизической переменной, на котором стабилизируют ее величину, с последующим возобновлением, при необходимости полного расхолаживания, снижения мощности, скорость перемещения РО на участке их непрерывного движения предварительно выбирают, исходя из условий выполнения ограничений на максимальную скорость расхолаживания и допустимую продолжительность процесса расхолаживания, а управляющий сигнал формируют путем переключения уставки канала управления теплофизической переменной на значение, соответствующее заданному промежуточному режиму работы установки, одновременно путем изменения режима работы исполнительного механизма уменьшают скорость перемещения РО до выбранного меньшего постоянного значения, и перемещение РО осуществляют с этой скоростью, пока управляющий сигнал превышает по модулю величину зоны нечувствительности в канале управления, после чего осуществляют переключение уставки канала ограничения теплофизической переменной на значение, соответствующее указанному промежуточному режиму, а при необходимости полного расхолаживания установки, стабилизацию регулируемой переменной осуществляют в течение отрезка времени, за который скорость расхолаживания реактора уменьшится в 2 3 раза, после чего формируют новый управляющий сигнал путем переключения уставки канала управления физической переменной на ее минимальное, например нулевое, значение.

Пример осуществления способа Предварительно проводят расчетно-экспериментальных исследование процесса управления расхолаживанием указанного класса ЯЭУ (с естественной циркуляцией теплоносителя и отрицательным ТЭР). В результате определяют скорость непрерывного перемещения РО, при которой, с одной стороны, обеспечивается допустимая продолжительность процесса расхолаживания, а с другой, не превышается максимально допустимая скорость расхолаживания. Необходимым условием существования такой скорости РО является наличие отрицательного ТЭР в процессе снижения мощности реактора вплоть до уровня 5 и менее ее номинального значения.

Далее обычно выбирают тот режим работы исполнительного механизма (ИМ), при котором скорость перемещения РО будет минимально отличаться от ее расчетного значения. В любом случае эта скорость будет существенно меньше скорости перемещения РО во время управления энергетическим пуском ЯЗУ или в процессе ограничения теплофизической переменной.

При подаче команды на расхолаживание ЯЭУ от уровня номинального режима работы переключают уставку канала управления по теплофизической переменной (например, по температуре теплоносителя на выходе из реактора) на ее значение, соответствующее заданному промежуточному режиму работы ЯЭУ. В результате формируется управляющий сигнал, зависящий от рассогласования между значением уставки и текущим значением теплофизической переменной. Одновременно путем изменения режима работы ИМ уменьшают скорость перемещения РО до предварительно выбранного постоянного значения.

В результате РО перемещаются с указанной постоянной скоростью, уменьшая реактивность и соответственно мощность реактора, пока управляющий сигнал превышает по модулю величину зоны нечувствительности в канале управления. После чего переключают уставку канала ограничения теплофизической переменной на значение, соответствующее заданному промежуточному режиму, и стабилизируют значение теплофизической переменной, заданное уставкой канала управления.

При необходимости полного расхолаживания ЯЭУ режим стабилизация теплофизической переменной осуществляют в течение отрезка времени, за которое скорость расхолаживания реактора уменьшается в 2 3 раза (например, уменьшение скорости охлаждения теплоносителя реактора при стабилизации его мощности, соответствующей промежуточному режиму). Тем самым создается запас по времени, в течение которого скорость последующего расхолаживания ЯЭУ вновь возрастет до предельно допустимой величины. После указанного режима стабилизации формируют новый управляющий сигнал путем переключения уставку канала управления физической переменной на ее минимальное, например нулевое значение. Под действием управляющего сигнала возобновляется перемещение РО с постоянной скоростью в сторону уменьшения реактивности. При выборе этой скорости рассматривалось расхолаживание ЯЭУ, в которой снижение температуры второго контура мало влияло на скорость охлаждения теплоносителя реакторного контура, так как скорость охлаждения второго контура и диапазон изменения его температуры существенно меньше, чем в реакторном контуре.

Таким образом, предложенный способ обладает рядом существенных отличий от известного технического решения и может быть применим для указанного класса ЯЭУ.

Формула изобретения

Способ управления неаварийным расхолаживанием ядерной энергетической установки с естественной циркуляцией теплоносителя, имеющей отрицательный температурный эффект реактивности на участке процесса уменьшения физической мощности реактора до 5% и менее от ее номинального значения, заключающийся в том, что снижают мощность реактора путем перемещения регулирующих органов в зависимости от управляющего сигнала, уменьшая тем самым значение регулируемой теплофизической переменной энергетической установки от уровня, определяемого уставками каналов управления, и ограничения этой переменной на номинальном режиме работы установки до уровня значения указанной переменной, соответствующего заданному промежуточному режиму работы энергетической установки, на котором стабилизируют значение теплофизической переменной, а при необходимости полного расхолаживания возобновляют снижение мощности, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности управления, скорость перемещения регулирующих органов на участке их непрерывного движения предварительно выбирают исходя из условий обеспечения выполнения ограничений на максимальную скорость расхолаживания и допустимую продолжительность процесса расхолаживания, а управляющий сигнал формируют путем переключения уставки канала управления теплофизической переменной на значение, соответствующее заданному промежуточному режиму работы установки, одновременно путем изменения режима работы исполнительного механизма уменьшают скорость перемещения регулирующих органов до постоянного значения х и перемещение регулирующих органов осуществляют с этой скоростью, пока управляющий сигнал превышает по модулю величину зоны нечувствительности в канале управления, после чего осуществляют переключение уставки канала ограничения теплофизической переменной на значение, соответствующее указанному промежуточному режиму, а при необходимости полного расхолаживания установки стабилизацию регулирующей переменной осуществляют в течение отрезка времени, за который скорость расхолаживания реактора уменьшится в 2 3 раза, после чего формируют новый управляющий сигнал путем переключения уставки канала управления физической переменной на ее минимальное значение.