2.7 Система контроля нейтронного потока

Для обеспечения необходимой надёжности в реакторах устанавливают ограничения на предельно допустимые значения мощности (энерговыделения) реактора, технологических каналов, тепловыделяющих сборок или плотности энерговыделения в единице массы (объёме) топлива. Эффективный контроль энерговыделения в реакторе – важнейшее условие для его безопасной работы. Эти задачи выполняет АКНП.

АКНП предназначена для контроля нейтронной мощности и периода ЯР во всех режимах его работы по значению плотности нейтронного потока и скорости его изменения. Комплекс формирует сигналы превышения заданных значения периода и мощности, выдаёт сигналы в СУЗ ЯР, осуществляет обработку, регистрацию и предоставление информации оператору и на ЭВМ.АКНП выполняет следующие функции:

1. Формирования дискретных сигналов превышения lnN и T;

2. Формирование сигналов переключения диапазонов измерения;

3. Формирование непрерывных (аналоговых) сигналов, пропорциональных lnN и Т на УВС, на регулирование и управление;

4. Усреднение по трём каналам информации о ln N и Т;

5. Формирование звукового сигнала пропорционального плотности нейтронного потока в ДИ;

6. Автоматический контроль неисправности своих устройств;

7. Ручная калибровка измерительных каналов;

8. Формирование дискретных сигналов для световой сигнализации состояния измерительных каналов;

9. Управление, перемещение и контроль положения блоков детектирования;

10. Выборочное представление информации о нейтронной мощности и периоде, и регистрации на самопишущих приборах;

11. Аналоговое представление информации на экране оперативного дисплея о значениях lnN и Т, а также значений пороговых уставок по всем каналам.

Комплекс АКНП состоит из трёх систем, которые функционально автономны в эксплуатации:

• система АКНП для СУЗ ЯР (2 комплекта);

• система АКНП при перегрузке топлива (СКП);

• система АКНП для РЩУ.

Диапазон контроля нейтронной мощности разбит на три поддиапазона:

• ДИ -диапазон источника (10 ^-7-10 ^-1% ном.);

• ДП -диапазон промежуточный (10 ^-3-100% ном.);

• ДЭ -диапазон энергетический (0,1-120% ном.).

Контроль нейтронного потока осуществляется от уровня 10 ^-7 до 120% ном. При работе ЯР в энергетическом режиме ионизационные камеры диапазонов ДИ, ДП при помощи механизма перемещения (МП) выводятся из зоны максимального нейтронного потока.

Рассмотрим прохождение сигнала на одном из диапазонов измерения (энергетическом) рисунок 2.14.

Измеритель скорости счета

Входная информация в виде импульсов положительной полярности поступает на измеритель скорости счета КПБ-30А1, структурная схема которого приведена на рисунке 2.14. Для измерения информации в диапазоне шести десятичных порядков узел КПБ-30А1 содержит три частотно-токовых преобразователя, различающихся значениями коэффициента преобразования. Через согласующий трансформатор Т1 и входной дискриминатор У2, в котором предусмотрена регулировка уровня дискриминации при помощи резистора R3 (чувствительность), импульсы одновременно поступают на три частотно-токовых преобразователя (на третий - через делитель частоты на 10). На их входе установлены триггеры УЗ и У4, разравнивающие интервалы между входными импульсами, что повышает разрешающую способность в области больших частот, и формирующие сигналы по длительности.

Далее импульсы усиливаются по амплитуде на ключах У5. Сформированные импульсы служат для заряда дозирующих емкостей С5-С7, СЗ-С4, С2 соответственно для первого, второго и третьего частотно-токовых преобразователей, осуществляющих нормирование заряда по величине.

Нормированные заряды поступают на интеграторы. В первом частотно-токовом преобразователе интегрирование осуществляется интегрирующим RC-контуром. Для обеспечения линейности характеристики в интеграторе И1 используется токовый каскад на транзисторе, выполненный по схеме с общей базой, У6. Диод VD6 обеспечивает автоматическое изменение постоянной времени интегрирования в зависимости от частоты входных сигналов. Для уменьшения выходного сопротивления к выходу RC-контура подключен эмиттерный повторитель У11, У12, У13. Во втором и третьем частотно-токовых преобразователях интеграторы И2 и ИЗ представляют собой усилитель постоянного тока (У7 и У9 или У8 и У10) с интегрирующей цепью в обратной связи.

Применение усилителя постоянного тока обеспечивает линейность преобразования и низкое выходное сопротивление интегратора.

На выходах измерителя скорости счета формируются аналоговые сигналы, которые поступают на входы трех логарифматоров КПН-03АI.

Логарифматор

Логарифматор КПН-03А1 предназначен для логарифмического преобразования постоянного (медленно меняющегося) напряжения в широком диапазоне. Структурная схема логарифматора изображена на рисунке 2.14.

Функция преобразования

,

где U_o - начальная точка логарифмической шкалы;

к - постоянный коэффициент.

В основу работы логарифматора положен логарифмический времяимпульсный метод преобразования напряжения, заключающийся в фиксации времени заряда эталонного конденсатора С от источника входного напряжения . Периодический разряд конденсатора С осуществляется с помощью ключей УЗ и У5, которые управляются синхронно с частотой генератором стабильной частоты У1, У2 и У4. Полученный импульс перезаряда конденсатора С поступает на амплитудный дискриминатор У8 и У10 (У9 и У11) с порогом дискриминации U_o. На выходе амплитудного дискриминатора формируются импульсы длительностью

,

где R - общее сопротивление цепи заряда.

Импульсы длительностью т частотой повторения усиливаются на ключах У7. Сформированные по амплитуде и длительности импульсы поступают на фильтр Ф1 (или Ф2), выполненный на каскаде с общей базой У12 (У13) и интегрирующем RC-контуре. На интегрирующем контуре вырабатывается выходное напряжение

,

где А - коэффициент пропорциональности.

Введение двух параллельно работающих трактов в логарифматоре обусловлено задачами БФО: формирование сигналов, пропорциональных входной частоте и скорости ее изменения. Каждый логарифматор имеет два выхода. При экспоненциальном нарастании входной частоты напряжение на выходе логарифматора меняется линейно.

Сигналы с первых выходов поступают на соответствующие входы дифференцирующего усилителя УРД-03А1.

Дифференциатор

Дифференцирующий усилитель (рисунок 2.14) предназначен для формирования сигнала пропорционального скорости изменения входной частоты.

Усилитель состоит из трех идентичных трактов, включающих дифференцирующую цепь RC, повторитель напряжения У4, У5 и У6, усилитель У7 и У8, инвертор У9 и элементы схемы "ИЛИ" (У1, У2, УЗ, УД8).

Если входной сигнал изменяется во времени линейно:

,

где - скорость изменения входного сигнала, то выходное напряжение дифференциального усилителя определяется по формуле

,

где - коэффициент усиления.

Сигналы с выходов усилителей собираются через элементы сборки аналоговых сигналов "ИЛИ". Сигнал на выходе сборки пропорционален скорости нарастания входной информации во всем диапазоне. Также происходит формирование аналогового сигнала, пропорционального скорости уменьшения входной информации, только сигнал на аналоговую схему "ИЛИ" поступает с выходов инверторов каждого тракта.

Таким образом, на выходе дифференцирующего усилителя имеется два аналоговых сигнала, соответствующих положительному (Т) и отрицательному ( ) периодам во всем диапазоне, которые поступают на масштабный преобразователь ЦСП-02А1.

Для формирования сигнала, пропорционального логарифму входной частоты (Р) во всем диапазоне, производится суммирование сигналов со вторых выходов логарифматоров, которые объединены и подключены к масштабному преобразователю ЦСП-02А1, который предназначен для размножения аналоговых сигналов.

Таблица 3 – Параметры системы АКНП-3

Наименование параметра		ДЭ
1 Диапазон контроля нейтронной мощности,		0,1-120
2 Диапазон контроля периода, T (сек)		999-10
3 Выходные аналоговые сигналы, пропорциональные значению нейтронной мощности (логарифму мощности), %		0-6,0
4 Погрешность аналоговых сигналов, пропорциональные значению нейтронной мощности (логарифму мощности), %
5 Погрешность по периоду, (%)
6 Сигналы защиты по уровню нейтронной мощности (уставки ПСР и РМР формируются одновременно с уставками АЗР тем же органом управления в соотношении (АЗ:ПС:РМ=107:104:102))	АЗ ПС РМ		Дискретно, через в диапазоне -//- -//-
7 Уставки защиты по периоду (переключение уставок АЗ, ПС и РМ производится синхронно), сек	АЗ ПС РМ		10, 20, 40 20, 40, 80 40, 80, 160
8 Нестабильность уставок АЗ, ПС и РМ
9 Нестабильность аналоговых сигналов, пропорциональные значению нейтронной мощности (логарифму мощности), %
10 Постоянная времени измерительного канала, сек		не более 0,1
11 Диапазон измерения плотности потока тепловых нейтронов в мостах расположения БД, ( )
12 Допустимый гамма-фон (А/кг) (Р/ч)