Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope

 

(61) Дополнительное и авт. сеид-ву (22) Заявлено 27.0>.78.(2) ) gg 7Qggg/> 5 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано ЙЙ.0431. Бвллетень М 23

Дата опубликования описания 2Й.ОЙЖ, (72) Автор: изобретения

П.Т.Потапенко (g g з г ) ) ЛЯ

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно — физический институт (54) СПОСО И СИС7ЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗМЕРГОВЫДЕЛЕБИЯ

В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ

Изобретение относится к области учравления яцерным реактором и предназначено преимуществбнно цля регулирования неустойчивого энергорйспрецеления мощности.

К неустойчивости склонно, например, энерго. распрецеление нй некоторых канальны тя-.

6 желоводных и уран — графитовых реакторах

Известна система регулирования мощности содержащая несколькО локальных (зонных) регуляторов и регулятор интегральной MomHOCTH, возцейсФвущий на cep " вопривоцы зонных регуляторов(Я. В этой системе цля получения сигнала ошибки регулятора интегральной мощности суммируют разбйлансы между заданными знйченйями показаний цатчиков и их актйческими сигналами.

Вследствие большой связи всех честей активной зоны в реакторе с неустойчивым енергораспрецелением надежность и точвость этой системы нецостаточна.

Известна система регулирования канадского тяжеловоцного канального реактора

Джентли - Х с неустойчивым энергорас/ прецелением, В кОтОрой TBKKS использ лот синхронное цвижеиие стержней по c+4 у мерному сигнйлу резбйлйнса датчиков (cHP нал ошибки в интегральной мощности) к

Одновременно несинхронное перемещение еТНК же стержней КОТОрое Вычисляется кйк произведение псевцообразной матрицы рэактОра на разбалансы цатчиков Гi . При псевцообрйзнйя матpHHa Bkl BKJIHSTOH цля матрицы реакторйр прецстйвляищен СО бой реакции рйзбалансов датчиков за выче тОМ Вклацй B HiRK фундаментальной гармо ники (иитегральнОЙ мощности) иа пере мещения регулирующих стержней.

Вследствие неустойчивости; азимутайьж

НОЙ гармоники псевцос@ратная матрица

ОпределеннаЯ таким образом» HMseT прйк тически Все члеиыР не paBHMs иулиу и цля Вычисления перемещения пО тйкОму способу неОбходимо учитывать Все датчики чтО усложняет структуру системы регу лировйния, приВОцит и снижен и1о 99 нацеж иостH и тбчиОСТИ.

В отличие от системы - прототипа. предлагаемая система позволяет стабили

1 зировать энергораспределение, неустой) чивое по аэимутальной гармонике. При этом при отказе одного или нескольких, азимутальных или локальных (включенных через псевдообратную матрицу) регуляторов не приводит к выходу из строя всей системы регулирования.

Динамическое поведение неустойчивых фундаментальной и первой езимутчльной гармоник существенно отличается между: собой и относительно высших гармоник, учитываемых статической. псевдообратт ной матрицей. Раздельное регулпровяние этих гармоник по предлагчелюму методу

3 69537

Наиболее близкими к предлагаемым является способ регулирования распределенйя в ядерном реакторе, заключающийся в одийаково направленном и противоположно направленном перемещении регулирующих оргайоа в симметричных относительно диаметральной плоскости половинах активной ММй" йо сигналу, пропорциональному сумме и разности разбалансов между заданными и фактическими значениями показаний дат-. io чиков, и система регулирования распреде ления энерговыделения в ядерном реакторе, содержащая датчики ., задатчики, усилители разбалансов датчиков, подключенные как непосредственно к ближайшим к датчикам д уегулируюшим органэм, так и через первый сумматор разбалансов с первым корректирующим устройством, и через второй сумматор с вторым корректирующим устройством, разнополярными входами и выходами, под- I20 ключенными соответственно к усилителям раэбаламса и регулирующим органам, рас положенным в симметричных относительно первой диаметральной плоскости половинах активной зоны 53).

Однако этот способ и система регулированйя преднаэначены преимущественно дЛя регулирования распределения энерговыделения по высоте активной эоны. При неустойчивости аэимутальной гармоники, наиболее часто встречающейся на практике, плоскость раздела положительных,и отрицательных отклонений энергораспреде» ления от заданных значений перемешается. поэтому способ - прототип, применимый И при неподвижной плоскости раздела, приводит к низкой"точности и надежности системы регулирования.

Цель изобретения - повышение точности и надежности регулирования энергораспределения в реакторах, склонных к

I неустойчивости по фундаментальной и первой азимутальной гармоникам

Это достигается тем, что противополож. но направленное перемещение регулирующих

-органов производят относительно двух взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостей по сигналу, равному разности сумная раэбалансов датчиков, расположенных

- 56 в первом и htopoM " квадрантах, и суммщ разбалансов датчиков расположенйых в третьем и четвертом квадрантах, и сиг налу, равному разности суммы разбалансев датчиков, расположеннйх в первом и .четвертом квадрантах, и суммы разба: лаисов датчиков, расположенных во втором и третьем квадрантвх, после чего дополнительно производят индивидуальные перемещения регулирующих органов по .сигналам, пропорциональным сумме оставшихся раэбалансов с датчиков, бли- жайших к соответственному регулирующему органу.

Кроме того, разбалансы датчиков ограничивают наперед заданной величиной. ! Л в систему регулирования введен треrqp сумматор с третьим корректирующим ! устройством, подключенный раэнополярными входами и. выходами соответственно к усилителям разбаланса и регулирующим органам, расположенным в половинах активной зоны, симметричных относительно второй диаметральной плоскости, перпендикулярной к первой плоскости.

Половины реактора, принадлежащие первому сумматору, наполовину перекрыл ваются половинами, принадлежащими вто, рому сумматору.

Сигналы с усилителей разбаланса HB вход сумматора и управляющие сигналы на перемещение стержней подаются с ве совыми коэффициентами, пропорциональными значению соответствующей гармоники в месте расположения датчика и стержня. . Введение двух одинаковых регуляторов азимутальной гармоники позволяет существенно сократить число связей каждого регулирующего органа непосредственно с датчиками, по сравнению с канадской системой регулирования реактора Джентли - 1.

Действительно, в этой системе число связей равно Му> (М вЂ” число датчиков, гп - число стержней}, а по предлагаемому способу число таких связей. равно

ЗМ (2М связей стержней с двумя регуля-, ТораМН aGRtvpJ тальной гармоники tt M cBB зей, обусловленных практически диагональной псевдообратнай матрицей) .

6953

5 тремя различными регуляторами, связанными общими функциональными элементами (датчики, стержни, усилители) позволяет соответствующим выбором корректирующих устройств улучшить качество и точность регулирования энергораспрецеления по сравнению с известными метоцами н системами.

На фиг. 1 представлена иллюстрация предлагаемого способа регулирования, реализованного на базе управляющей вычисли- 0 тельной машины (УВМ ); на фиг. 2— структурная схема предлагаемой системы регулирования, также реализующей прецлагаемый способ.

Активная зона представлена в плане в И виде круга, в активной зоне размещены датчики 1 и регулирующие органы 2, например стержни, перемещаемые с помощью сервопривоцов 3 . Сигналы датчиков усиливаются, нормируются на усилителях щ

4 разбалансов датчиков и подаются на

УВМ 5, в которой реализуется способ (алгоритм) регулирования.

Вычислительная машина 5 выдает управляющий сигнал на перемещение каждого 23 стержня, складывающийся нз сигналов разбаланса . по интегральной мощности, по двум первым аэимутальным гармоникам, повернутым одна относительно другой на

90, по индивидуальному сигналу, выраба 30

0 тываемому путем пер.множенна в УВМ псевцообразной матрицы на разбалансы показаний датчиков„также вычисляемые в УВМ. Вследствие того, что псевцообратная матрица вычисляется от матра- щ цы реактора эа вычетом вклаца в нее фундаментальной н первой азимутальной гармоник, то индивидуальный сигнал вы числяется практически по разбалансам нескольких датчиков, ближайших к.перемещае.40 мому стержню. Активная зона разбита двумя взаимно — перпенцнкулярнымн плоскостями MN я ИМ дважды на две половины: на половины, состоящие нз А, Б квадрантов н В, Г квадрантов и на половины, состоящие яз А, Г квадрантов и Б,В квадрантов.

Для упрощения фиг. 1 на нэй показаны не все связи датчиков 1 и стержней 2 с вычислительной машиной 5. Допустим, что в результате разгрузки канала в 1 четверти мощность ее упала. Тогда стержни, перемещаютса по управляющему сигналу, являющемуса суммой следующих снгналоФ сигнала,пропорционального сумме разбалан сов всех датчиков (сигнал одного знака на все стержни) сигнала, пропорпнональ- ного разности суммарных разбалансов

79 4 между датчиками А, Г квадрантов и суммарных разбалансов Б, В квадрантов (прнводнт к извлечению стержней А„Г,квадрантов н погружению стержней Б н В квадрантов); сигнала, пропорционального разности суммарных раэбалансов B,Ã квадрантов н суммарных разбалансов А,Б квадрантов (приводит к извлечению стержней A,Á квадрантов н погружению стержней В,Г квадрантов), индивидуального сигнала, пропорцнональногo произведению псевдообратной матрицы (эа вычетом вклада фундаментальной и амплитудной гармоник) на разбалансы датчиков (этот сигнал опре деляется практически по ближайшим к; перегружаемому каналу цатчнкам н 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 приме-. нения ЭВМ. В ней первый сумматор с первым корректирующим устройством 6 обеспечивает выработку управляющего сигнала одного знака на все стержни по сумме разбалансов со всех усилителей разба лансов (разбалансы вычисляются на задатчнках 7). Второй сумматор с вторым корректирующим устройством 8,н третий сумматор с третьим корректирующим устройством 9 обеспечивает выработку управ» лающих сигналов по первой азнмутальной гармонике, прн этом разнополарные входы и выходы этих устройств подключены соот ветственно к усилителям разбаланса н регулирующим органам через сервоприводы, а датчики н регулирующие органы расположены ai симметричных относительно двух циаметрально перпендикулярных плоскостей половинах активной зоны. Пеовый, второй и третий сумматоры содержат корректирующие уетройства, настроенные на регулирование интегральной мощности (на выходе первого сумматора) н на регулирование первой азнмутальной гармоники (на выхоце второго н третьего сумматора). Таким образом, сумматоры с корректирующими устройствами прадставляют собой электронные регуляторы для фундаментальной н азнмутальной гармоник с индивидуальным законом регулирования для каждо :, гармоники.

Аналогично, ннднвндуальный закон регулирования устанавпнвается н по контуру индивидуального управленна стержнем, образованному датчиками 1, блнжайшнмн

7 6S53 к стержню, эадатчиками 7, усилителями разбаланса, усилителями мощности с сервопроводами 3, .стержнями 2. Коэфициент усиления этого контура выбран таким, что этот индивидуальный (зонный) регулятор является медленнодействующим, т.е. он вступает в действие после быстрого подавления фундаментальной и первой азимутальной гармоник контурами регуляторов с сумматорами. По этой причине 16 элемент псевдообратной матрицы, необходимый для вычисления индивидуального цополнительного сигнала управленйя на стержень в этой системе пропорционален сумматорному разбалансу датчиков, бли- 15 жайших к стержню. Таким образом,.в этой сйстеме индивидуальные контуры управления стержнями работают как зонные регуляторы, не связанные оцин с другим ни через объект, ни через элементы 20 ре гулят оров.

Система, представленная на. фиг. 2, работаег аналогично системе, представленной на фиг. 1. Фундаментальная гармоника (интегральная мощность) и первая азимутальная гармоника стабилизируются соответственно сумматорами с корректирующими устройствами (регуляторами), а поддержание заданной формы распределения тепловыделения обеспечивается в основном контурами зонных регуляторов.

Доверительные разбалансы датчиков ограничивают по модулю наперед заданной .величиной, например 5%. Зго означает, что разбалансы, равные 3.5/a, система 3S и алгоритм обрабатывают как достоверные разбалансы, а всем разбалансам, большим, чем 5 oyer по модулю) присваивают значение„ равное 5% с соответствую« щим знаком, или нуль. Б аналоговом регуляторе это обеспечивается соответствую» щими зонами пропорциональности и насы-. щения усилителя, а при реализации на УВМ соответствующими логическими условиями

s алгоритме регулирования

79 8

Разумеется, 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 фиг.1) аналоговая реализация системы (фиг. 2) . Целесообразна также реализация наиболее важных с точки зрения надежности регуняторов аналоговыми средствами с соответствующим резервированием, а контуров зонного регулирования — на УВМ.

Введенйе указанного ограничения на до верительные разбалансы позволяет дополни-, "т 3 ° тельно увеличйть надежность и точность регулирования за счет исключения ложной информации от вышедших из строя датчиков и усилителей рйзбалайЫ являюшихся наиболее массовыми и ненадежными элементами в системе.

Возможна также отбраковка измерительных каналов при обнаружении большого (наперец 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 оба - из активной зоны — при другой полярности сигнала. Зонное регулирование распреде4 ления тепловыделения по высоте (длине канала) при этом осуществляют, как и в системе - прототипе, по разности сигналов верхних датчиков и нижних, путем извлечения из активной зоны нижних стержней и погружения верхних или наоборот, в зависимости or полярности разностного сигнала.

Для больших каналов реакторов предлагаемый способ целесообразно реализовать путем включения 5-12 стержней в контуры регулирования ингегральной мощности и первой азимутальной 1гармоники. Остав- шиеся стержнидолжны быть включены только в инцивидуальные контуры эонного ; регулирования, Технический эффект от, применения предлагаемых способа и системы регулирования состоит в повышении нацежности и точности регулирования. В отличие от системы - прототипа предлагаемая система обеспечивает стабилизациЫ распределения тепловыделения с неустойчивой первой аэимутальной гармоникой.

Формула изобретения

1. Способ регулирования распрепе ения энерговыделения в ядерном реакторе, 6953 заключающийся в одинаково направленном и противоположно направленном перемеще><ии регулируюших органов в симмвтрнчных относительно днаметральной плоскости половинах активной зоны по сигналу, про- 5 порцнональному сумме и разности разбаленсов между заданными и фактически ми значениями показаний датчиков, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности регу- 1ч лирования энергораспрвделения в реакто-рах, склонных к неустойчивости по фундаментальной и первой азимутальной гар моникам, противоположно направленное перемеШение регулирующих органов про- 15 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 квадрантах, и си налу, равному разности суммы пеэбалансов датчиков, расположенных в первом н четвертом квадрантах и суммы раз- уЗ балансов датчиков, расположенных во втором и третьем квадрантах, после чего дополнительно производят ннднвидуальные перемещения регулирующих органов по сигналам пропорцоональным щ сумме оставшихся. разбалансов с датчиков, ближайших к соответствующему органу.

2.Способпоп. 1, отличавшийся юм, что разбалансы датчиков ограничивают на-gg перец заданной величиной.

79 10

З.Система регулирования распределения энерговьщелення в ядерйом реакторе по способу по пп.1 и 2, содержашая датчикн задатчнки, усилители разбалансов детчй-< ков, подключенные как непосредственно к ближайшим к датчикам регулируюшим . органам, так н через первый сумматор раэбалансов с первым корректируюшим устройством, и через второй сумматор с вторым корректирующим устройством, раэнополярными входами и выходами, подключенньпми соответственно к усилителям раэбаланса и регулирукицнм органам, расположенным в симметричных относя тельно первой днамвтральной плоскости половинах активной эоны, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в систему введен третий сумматор с третьим корректирующим устройством, подключенный раэнопо лярными входами н выходами соответственно к уснлнтелям резбаланса и регулирующим органам, расположенным в половинах активной эоны, симметричных относительно . второй диаметральной плоскости, пврценднкулярной к первой плоскости.

Источники информации, .поинятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 497883, кл. Я 21 С 7/36, 17.65.74.

2. Стабилизация полей внерговыдвпеУ

1 ния в реакторе АЗС Джентлн. Атомная техника эа рубежом, М5, 1973, с. 3-9.

3; Авторское свндетельство СССР по заявке %2363742/1825, кл. Я 21 С 7/36, 25.05.76 (прототцп).

Составитель В,Медков

Редактор Т.Колодцева Техред Т. Маточка Корректор МЯемчик

Заказ 4492/17 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушскаа наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г.Ужгород,ул. Проектнан, 4

Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope Способ регулирования распределенияэнерговыделения b ядерном peaktope 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дальнометрии и может быть использовано в различной аппаратуре, требующей измерения интервалов времени в широком диапазоне между двумя апериодическими импульсами, например, в эхолокации, в диагностических приборах для технологических процессов в атомной промышленности /1/

Изобретение относится к системе (1) для управления управляющими стержнями, которые являются вводимыми в активную зону реактора и выводимыми из активной зоны реактора атомной энергетической установки, с устройством выбора (3), устройством контроля (4) и устройством управления стержнями (5)

Изобретение относится к способам передачи данных и системам для их осуществления, а более точно - к способам и системам сбора и обработки сигналов в системе внутриреакторного контроля активной зоны ядерного реактора

Изобретение относится к способу регистрации падения одного или нескольких регулирующих элементов в активную зону реактора и устройству для его осуществления

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в системах управления и защиты ядерного реактора для его аварийного останова при недопустимом увеличении скорости изменения плотности нейтронного потока

Изобретение относится к области управления ядерными реакторами

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

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

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