Система регулирования параметров ядерного реактора

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2399969:

Открытое акционерное общество "Опытное конструкторское бюро машиностроения имени И.И. Африкантова" (ОАО "ОКБМ Африкантов") (RU)

Изобретение относится к системам релейного регулирования параметров ядерного реактора и может быть использовано при регулировании ядерных энергетических установок с водо-водяными реакторами под давлением с газовыми системами компенсации. В схему регулирования реактора вводится блок вычисления стабилизирующего сигнала-градиента эффективной температуры теплоносителя, выход которого соединен с дополнительным третьим входом суммирующего усилителя. В результате изменения схемы достигается минимизация перетечек теплоносителя между 1 контуром и газовой системой компенсации при нестационарных и квазистатических режимах, что позволяет избежать термоциклического воздействия на оборудование. Изобретение направлено на повышение надежности оборудования реактора. 1 ил.

Известна система релейного регулирования ЯР, при которой осуществляется поддержание температуры теплоносителя в реакторе в соответствии с заданными значениями, в общем случае изменяющимися при изменении уровня заданной нейтронной мощности и массы циркулирующего теплоносителя. Сигнал рассогласования между заданным и фактическим значениями контролируемого параметра со схемы сравнения поступает на реле, осуществляющее при достижении сигналом рассогласования границы зоны нечувствительности включение в работу или отключение поглощающих стержней (Шульц М.А. Регулирование энергетических ядерных реакторов, изд. Иностранная литература, 1957, фиг.140б).

Недостатком известной релейной системы регулирования является отсутствие контроля и управления перетекаемой массой теплоносителя (перетечками) между 1 контуром и системой газовой компенсации давления.

Наиболее близкой по технической сущности является система регулирования параметров ядерного реактора, функциональная схема которой содержит первую схему сравнения фактического параметра (например, температуры теплоносителя) с заданной величиной, вторую схему сравнения фактической нейтронной мощности с заданным значением, суммирующий усилитель, релейный элемент, первый и второй управляемый ключ, дополнительный релейный элемент и дополнительную схему сравнения (а.с. № 858465, кл. G21C 7/36 от 04.04.80). Выход первого ключа является выходом устройства. На первый вход суммирующего усилителя подается сигнал с выхода первой схемы сравнения контролируемого параметра (ΔT), а на второй - через второй ключ - с выхода второй схемы сравнения нейтронной мощности (ΔN). В суммирующем усилителе путем соответствующего усиления, а затем сложения сигналов рассогласования формируется суммарный сигнал ошибки (∑=К_Т×ΔТ+K_N×ΔN), где К_Т, K_N - коэффициенты усиления, который через первый ключ поступает на управление перемещением поглощающих стержней. Первый ключ осуществляет пропускание сигнала с выхода суммирующего усилителя только при наличии сигнала на его управляющем входе. Сигнал на управляющий вход первого ключа поступает с выхода первого релейного элемента и формируется им при превышении сигналом рассогласования (ΔT) с выхода первой схемы сравнения контролируемого параметра величины заданной зоны нечувствительности. На один вход дополнительной схемы сравнения подается сигнал рассогласования мощности (ΔN) со второй схемы сравнения, а на другой вход - сигнал заданной величины допустимого отклонения (ΔNmin). Сформированный в дополнительной схеме сравнения сигнал разности между абсолютной величиной отклонения мощности и заданной величиной допустимого отклонения (δN=|ΔN|-ΔNmin) подается на вход дополнительного релейного элемента. При превышении отклонения мощности допустимого значения (δN>0) происходит срабатывание дополнительного релейного элемента и сигнал с его выхода поступает на управляющий вход второго колюча. В этом случае второй ключ осуществляет пропускание сигнала (ΔN) с выхода второй схемы сравнения на второй вход суммирующего усилителя. При незначительных отклонениях мощности (|ΔN|<ΔNmin) второй ключ не пропускает сигнал (ΔN) с выхода схемы сравнения на второй вход суммирующего усилителя.

Недостатком этой системы регулирования является отсутствие контроля и управления перетечками теплоносителя в системе газовой компенсации давления при нестационарных и квазистатических режимах ядерного реактора, когда отклонения температуры в реакторе длительное время находятся вне пределов зоны чувствительности регулятора и не отрабатываются им в принципе, и как следствие - большие значения масс перетечек теплоносителя между 1 контуром и системой газовой компенсации давления, что приводит к значительным термоциклическим воздействиям на систему газовой компенсации давления и в конечном итоге снижает ее надежность (снижает ее ресурсные характеристики и эксплуатационные свойства).

Техническая задача - создание устройства, позволяющего уменьшить перетечки теплоносителя в газовых системах компенсации при нестационарных и квазистатических режимах. Решение поставленной задачи позволяет избежать больших масс перетекаемого теплоносителя, оказывающих термоциклическое воздействие на оборудование системы газовой компенсации давления, и снижающего его надежность.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в системе регулирования параметров ядерного реактора, содержащей первую и дополнительную схемы сравнения, суммирующий усилитель, на первый вход которого подается сигнал с выхода первой схемы сравнения, первый и дополнительный релейный элемент, первый ключ, выход которого предназначен для съема сигнала регулирования, и второй ключ, причем второй вход суммирующего усилителя подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен через дополнительный релейный элемент к выходу дополнительной схемы сравнения, один из входов которой служит для подачи сигнала заданного допустимого отклонения мощности, а другой - сигнала с выхода второй схемы сравнения, подключенного также к основному входу второго ключа, выход суммирующего усилителя подключен к основному входу первого ключа, управляющий вход которого через релейный элемент подключен к выходу первой схемы сравнения, в нее дополнительно введен блок вычисления стабилизирующего сигнала градиента эффективной температуры теплоносителя, выход которого соединен с дополнительным третьим входом суммирующего усилителя.

Введение нового элемента - блока вычисления градиента эффективной температуры (Δ∑_Т), позволяет контролировать и уменьшать перетечки теплоносителя в нестационарных и квазистатических режимах ядерного реактора с системой газовой компенсации давления, при этом уровень снижения перетечек определяется коэффициентом усиления К_Д.

Система регулирования параметров ядерного реактора иллюстрируется блок-схемой и содержит первую схему сравнения 1 контролируемого параметра (например, температуры теплоносителя) с заданной величиной, вторую схему сравнения 2 измеренной нейтронной мощности с заданным значением, суммирующий усилитель 3, релейный элемент 4, первый 5 и второй 6 управляемые ключи, дополнительный релейный элемент 7, дополнительную схему сравнения 8, блок вычисления градиента эффективной температуры 9. Выход первого ключа 5 является выходом устройства.

Система работает следующим образом: на первый вход суммирующего усилителя 3 подается сигнал с выхода первой схемы сравнения 1 контролируемого параметра, формирующей контролирующий сигнал рассогласования (ΔT), а на второй - через второй ключ 6 - с выхода второй схемы сравнения нейтронной мощности 2, формирующей корректирующий сигнал рассогласования (ΔN). В суммирующем усилителе 3 путем соответствующего усиления, а затем сложения сигналов рассогласования формируется суммарный сигнал ошибки (∑=К_Т×ΔТ+K_N×ΔN+К_Д×Δ∑_Т), где К_Т, K_N, К_Д - коэффициенты усиления, который через первый ключ 5 поступает на управление перемещением поглощающих стержней. Первый ключ 5 осуществляет пропускание сигнала с выхода суммирующего усилителя 3 только при наличии сигнала на его управляющем входе. Сигнал на управляющий вход первого ключа 5 поступает с выхода первого релейного элемента 4 и формируется им при превышении сигналом рассогласования (ΔT) с выхода первой схемы сравнения контролируемого параметра 1 величины заданной зоны нечувствительности. На один вход дополнительной схемы сравнения 8 подается сигнал рассогласования мощности (ΔN) со второй схемы сравнения 2, а на другой - сигнал заданной величины допустимого отклонения (ΔNmin). Сформированный в дополнительной схеме сравнения 8 сигнал разности между абсолютной величиной отклонения мощности и заданной величиной допустимого отклонения (δN=|ΔN|-ΔNmin) подается на вход дополнительного релейного элемента 7. При превышении отклонением мощности допустимого значения (δN>0) происходит срабатывание дополнительного релейного элемента 7 и сигнал с его выхода поступает на управляющий вход второго ключа 6. В этом случае второй ключ 6 осуществляет пропускание сигнала (ΔN) с выхода второй схемы сравнения 2 на второй вход суммирующего усилителя 3. С выхода блока вычисления сигнала градиента эффективной температуры теплоносителя 9 подается дополнительный стабилизирующий сигнал - градиент эффективной температуры (Δ∑_Т) на дополнительно организованный третий вход суммирующего усилителя 3.

В суммирующем усилителе 3 осуществляется пропорциональное суммирование контролирующего сигнала (ΔT), корректирующего сигнала (ΔN) и стабилизирующего сигнала - градиента эффективной температуры теплоносителя (Δ∑_Т). Причем коэффициент усиления К_Д определяется из условия необходимой минимизации перетечек теплоносителя.

Таким образом, введением дополнительного блока вычисления стабилизирующего сигнала - градиента эффективной температуры теплоносителя (Δ∑_Т), достигается контроль и минимизация перетечек теплоносителя в нестационарных и квазистатических режимах ядерного реактора с газовыми системами компенсации, что позволяет снизить термоциклическое воздействие на оборудование системы газовой компенсации давления и повысить его ресурсную надежность и эксплуатационные свойства.

Система регулирования параметров ядерного реактора, содержащая первую и дополнительную схемы сравнения, суммирующий усилитель, на первый вход которого подается сигнал с выхода первой схемы сравнения, первый и дополнительный релейные элементы, первый ключ, выход которого предназначен для съема сигнала регулирования, и второй ключ, причем второй вход суммирующего усилителя подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен через дополнительный релейный элемент к выходу дополнительной схемы сравнения, один из входов которой служит для подачи сигнала заданного допустимого отклонения мощности, а другой - сигнала с выхода второй схемы сравнения, подключенного также к основному входу второго ключа, выход суммирующего усилителя подключен к основному входу первого ключа, управляющий вход которого через релейный элемент подключен к выходу первой схемы сравнения, отличающаяся тем, что в нее введен блок вычисления стабилизирующего сигнала градиента эффективной температуры теплоносителя, выход которого соединен с дополнительным третьим входом суммирующего усилителя.

Изобретение относится к электронному оборудованию автоматизированных систем управления технологическими процессами и управляющих систем безопасности атомных электростанций (АЭС) и предназначено для обеспечения функций безопасности по управлению АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР).

Устройство управления исполнительными механизмами ядерного реактора // 2310247

Изобретение относится к области систем управления и защиты ядерных энергетических реакторов. .

Способ автоматического регулирования мощности ядерного реактора // 2310246

Изобретение относится к области автоматического регулирования мощности ядерного реактора. .

Устройство управления исполнительными механизмами ядерного реактора // 2310245

Изобретение относится к области систем управления и защиты ядерных энергетических реакторов. .

Устройство управления исполнительными механизмами ядерного реактора // 2310244

Изобретение относится к области систем управления и защиты ядерных энергетических реакторов. .

Система управления корпусным ядерным реактором и двухпозиционный переключатель пассивной защиты ядерного реактора // 2260211

Изобретение относится к системам управления ядерными реакторами (ЯР). .

Способ и устройство автоматического регулирования мощности ядерного реактора // 2244350

Изобретение относится к области автоматического регулирования и применяется для автоматического регулирования мощности ядерного энергетического реактора. .

Способ управления ядерным реактором // 2190267

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к способам управления ядерным реактором, и может быть использовано при регулировании мощности реактора атомной станции.

Способ управления разогревом энергетической установки // 2190266

Изобретение относится к области управления энергетическими установками тепловых электростанций и станций теплоснабжения с любым видом горючего, в том числе ядерного горючего, и может быть использовано в системах разогрева энергетических установок с принудительной и естественной циркуляцией кипящего и некипящего теплоносителя, а также при автоматическом переходе из режима пуска энергетической установки с ядерным реактором из критического или подкритического состояния в режим автоматического разогрева.

Способ определения быстродействия формирования аварийного сигнала по периоду ядерного реактора // 2190265

Изобретение относится к области управления ядерными реакторами. .

Система управления и контроля положения органов регулирования ядерного реактора // 2412493

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к электронному оборудованию систем группового и индивидуального управления органами регулирования системы управления и защиты ядерного реактора

Способ регулирования параметров ядерного реактора // 2413315

Изобретение относится к способам регулирования параметров ядерного реактора и может быть использовано при регулировании ядерных энергетических установок с водо-водяными реакторами под давлением с газовыми системами компенсации

Способ определения установившегося периода ядерного реактора // 2453005

Изобретение относится к области управления ядерными реакторами и может быть использовано в системах управления и защиты ядерных реакторов

Способ управления ядерным реактором // 2470392

Изобретение относится к области управления ядерными реакторами

Способ управления ядерным реактором // 2482558

Изобретение относится к области управления ядерными реакторами

Способ управления разогревом энергетической установки // 2523625

Изобретение относится к области управления энергетическими стационарными и транспортными установками электростанций и станций теплоснабжения с любым видом горючего, в том числе ядерного горючего, и может быть использовано в системах разогрева энергетических установок с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя. Формируют разность сигналов измеренной и заданной скорости изменения температуры теплоносителя, затем интегрируют эту разность сигналов и осуществляют управление регулятором разогрева по сумме сигнала управления по мощности и сигнала результата интегрирования. Дополнительно формируют характеристику отбираемой мощности, затем по этой характеристике задают сигнал, характеризующий отбираемую мощность. При формировании характеристики отбираемой мощности дополнительно учитывают величину и скорость изменения расхода используемой среды второго контура. 2 ил.

Способ управления ядерным реактором // 2529555

Изобретение относится к области управления ядерным реактором с принудительной циркуляцией теплоносителя стационарных и транспортных установок. Способ управления ядерным реактором осуществляется путем поддержания заданной температуры теплоносителя на выходе реактора изменением мощности установки регулирующими органами изменения реактивности, посредством измерения параметров теплоносителя первого контура. Вводят уставку средней температуры теплоносителя первого контура, формируют сигнал отклонения от этой уставки вычисленной средней температуры теплоносителя и по полученному сигналу регулируют циркуляцию теплоносителя реактора, причем дополнительно вводят процесс включения и отключения регулятора средней температуры теплоносителя. При этом отключают регулятор средней температуры в момент включения в работу регулятора поддержания заданной температуры теплоносителя на выходе реактора, а включают - в момент окончания действия регулятора поддержания температуры теплоносителя на выходе реактора. Технический результат - устранение возможных ошибок расчета зависимости температуры пара от температуры теплоносителя, скорости циркуляции теплоносителя реактора и оптимизация эксплуатационных качеств пара, кпд. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ управления энергетической установкой // 2539567

Изобретение относится к области управления энергетическими установками, включая ядерные энергетические стационарные и транспортные установки, в том числе с жидкометаллическим теплоносителем и закритическими параметрами пара. Энергетической установкой управляют поддержанием температуры пара путем регулирования температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения ее измеренного значения от своей уставки. При этом регулируют давление пара корректировкой заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения измеренного давления пара от своей уставки с корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения измеренной температуры пара от своей уставки. Корректировку уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора включают при достижении измеренной температуры пара уставки включения корректора. Технический результат - исключение автоколебания системы за счет взаимной блокировки между корректировкой уставки температуры на входе парогенератора и корректировкой заданного расхода питательной воды. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ управления энергетической установкой // 2565605

Изобретение относится к области управления энергетическими установками, включая стационарные и транспортные ядерные энергетические установки, в том числе с жидко-металлическим теплоносителем ядерного реактора и закритическими параметрами пара. Давление пара регулируют управлением положения клапана питательной воды парогенератора по сигналу отклонения давления пара от своей уставки. При этом управляют скоростью насоса питательной воды по отклонению сигнала расхода питательной воды от своей уставки и корректируют сигнал расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки. Управляют клапаном питательной воды поочередно по сигналу отклонения давления пара от своей уставки или по отклонению положения клапана от своей уставки. Очередность управления устанавливают приоритетом регулирования давления пара перед регулированием положения клапана. Уставку положения клапана питательной воды изменяют в зависимости от заданного режима работы установки. Технический результат - повышение быстродействия регулятора пара, снижение его погрешности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ управления ядерной энергетической установкой // 2565772

Изобретение относится к области управления энергетическими установками (ЯЭУ), включая стационарные и транспортные ядерные энергетические установки, в том числе с жидкометаллическим теплоносителем ядерного реактора и закритическими параметрами пара. Технический результат - повышение точности измерения расхода питательной воды за счет компенсации погрешности его измерителя. В способе управления ЯЭУ расход питательной воды парогенератора регулируют управлением насоса по сигналу отклонения расхода питательной воды от своей уставки, а также измеряют и регулируют давление пара. При этом производят интегрирование сигнала отклонения давления пара от своей уставки, по которому корректором изменяют масштаб сигнала расхода питательной воды. Введена уставка ограничения отклонения давления пара от своей уставки и уставка ограничения отклонения расхода питательной воды от своей уставки. При превышении уставок отключают сигнал от входа интегратора и останавливают процесс интегрирования. Когда указанных превышений уставок ограничения нет, интегратор работает. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.