Схема ядерной энергетической установки. Определение СУЗ реактора. Основные системы управления и их функции. Современные проблемы управления реактором.

Схема

При делении ядер урана в активной зоне реактора высвобождается энергия, которая передается через оболочку твэла теплоносителю первого контура, прокачиваемому главными циркулярными насосами (ГЦН). Тепло, содержащееся в теплоносителе, передается через трубки парогенератора кипящему теплоносителю второго контура. Насыщенный пар, образующийся в парогенераторе, направляется в главный паровой коллектор, а далее на турбину, где тепловая энергия

пара преобразуется в механическую. Убыль пара из парогенератора восполняется притоком питательной воды, подаваемой питательными циркуляционными насосами (ЦН).

( – температура, G – расход воды, P – давление пара)

Определение СУЗ.

Регулирующие, компенсирующие и аварийные стержни совместно со всем оборудованием, обеспечивающим их нормальное функционирование, образуют систему управления и защиты реактора (СУЗ).

Система управления и защиты (СУЗ) предназначена для осуществления пуска реактора, регулирования уровня нейтронной мощности реактора, компенсации выгорания, отравления и температурных эффектов, стабилизации полей энерговыделения в реакторе контроля уровня мощности и скорости ее изменения, положения органов регулирования реактивности в активной зоне, а также неисправностей в системе для выработки информации о функционировании СУЗ в системе сигнализации и регистрации аварийной защиты в аварийных ситуациях от автоматического снижения мощности до безопасных уровней, до полного заглушения реактора и поддержания остановленного и расхоложенного реактора в подкритическом состоянии.

Основные системы управления и их функции

Система регулирования:

• Интегральный регулятор мощности.

Интегральный регулятор решает проблему регулирования ЯР в общем (общая мощность).

ЗМ – задатчик мощности – выполняет функцию задания Ф0, а также коррекции коэффициента усиления системы.

- механизм превращения вращательного движения в поступательное.

РС – регулирующий стержень – поглощает нейтроны. При опускании – уменьшается мощность.

ИК – ионизационная камера – измеряет нейтронный поток и превращает в электрический сигнал (датчик).

КТК – корректор тока камеры) – для коррекции характеристик ИК.

КУ – корректор уставки – для настройки параметра качества регулятора.

• Локальный автоматический регулятор. Управление полем ЯР.

На самом деле реактор представляет из себя пространственно распределенный объект. Здесь поле не является постоянным, а так же в ходе эксплуатации реактора деформируется из-за неоднородностей (загрузки, неодинакового расположения стержней). Основной концепцией управления этим объектом как распределенным является конуепция теплотехнической надежности, т.е. недопущения выхода параметров активной зоны за установленные лимиты.

Система защиты. Системы аварийной защиты предназначены для внеплановых остановок реактора в случае поступления аварийного сигнала.

• САЗ по мощности

  ИК – ионизационная камера. УЗМ – усилитель задатчика. ПУ – пороговое устройство. ЭММ – электронно-магнитная муфта.

1. АЗМ – самая главная подсистема защиты, срабатывает при превышении порога мощности.

2. Каналов АЗМ обычно не один.

3. Каналы АЗМ обычно объединены по мажоритарной схеме.

4. Стержень АЗ имеет большой вес и должен идти вниз с ускорением. Часто сбрасывается не только АЗ, но и другие тяжелые стержни.

5. В инженерной практике различают два принципа защиты по мощности: по абсолютной (задается уставка относительно номинальной мощности) и по относительной (уставка задается в любом диапазоне) площади.

• САЗ по скорости (по периоду)

Система контроля. Датчики, выдающие сигналы и сравнивающие его с уставкой.

Система автопуска (может быть автоматическая или ручная). Предназначена для автоматического выведения стержней для достижения нужной мощности при заданной уставке.

Система перегруза топлива

Современные проблемы управления реактором.

Советчик оператору. Создание советчика оператору по выравниванию поля в активной зоне.. Для этого может быть использовано два подхода: линейное программирование и эвристические алгоритмы регулирования.

В эвристических алгоритмах формулируются правила и упрощенные критерии, которые позволяют отбросить большое число вариантов и провести отбор наилучшего варианта примерно из 10.

В алгоритме предлагается:

• максимизировать минимальный запас до предельной мощности;

• минимизировать перекосы по высоте;

• стабилизировать макрораспределение.

Для реализации такого подхода каждому стержню ставится в соответствие функция разбаланса, в которой учитываются возможные величины перемещения стержня на мощности в близлежайших долях. Для уменьшения числа вариантов исключаются стержни, находящиеся на концевиках, стержни, в которы х возможное влияние мало, и в концечном счете остаются 4 стержня, подозреваемых на перемещение.

Наблюдение за параметрами безопасности. Создание упрощенного графического интерфейса для оператора, который позволяет следить за рядом важных параметров ЯР, нуждающихся в регулировании. При выходе одного или нескольких параметров из-под контроля оператор тут же получает об этом информацию в наглядной форме.

Кризисный центр. Создание кризисных центров, предназначенных для оперативного решения внештатных (кризисных) ситуаций на удаленных АЭС. Работа таких центров заключается в мониторинге состояния работы удаленных АЭС. При возникновении кризисной ситуации при помощи таких центров можно установить и скоординировать радио и телемосты со специалистами.