1.2.1.2 Системы контроля и регулирования распределения энерговыделения в реакторах ввэр
Системы контроля и регулирования распределения энерговыделения в первых реакторах ВВЭР-440 работали в основном по сигналам боковых ионизационных камер. Контроль радиально-азимутального распределения энерговыделения в реакторах ВВЭР-440 проводился с помощью термопар, установленных на выходах ~60% ТВС, имелось также до 12 сухих гильз, предназначенных для измерений посредством активации проволоки.
В связи со стабильностью распределения энерговыделения в реакторах ВВЭР-440 для прогнозирования и оценки его эффективно применяется физический расчет, обеспечивающий погрешность определения максимальных значений энерговыделения не более 10% .
Реакторы ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 нового поколения оснащены системами контроля и регулирования распределения энерговыделения, использующими соответственно 64 и 36 сборок ЭДН. Каждая сборка содержит 7 коротких родиевых ЭДН и 1 ванадиевый с длиной чувствительной части, равной высоте активной зоны. Если на реакторе ВВЭР-440 используются только информационные машины, то на реакторе ВВЭР-1000 ЭВМ предназначена для расчетной обработки внутриреакторных измерений.
Ниже изложена информация о системе внутриреакторного контроля (СВРК) для серийного реактора ВВЭР-1000.
СВРК предназначена для сбора, обработки и предоставления оперативному персоналу АЭС информации о распределении полей энерговыделения, температуры и других теплотехнических и ядерно-физических параметров внутри активной зоны. СВРК может быть использована для формирования сигналов защиты активной зоны реактора по уровню локальных энерговыделений и для автоматического управления распределением энерговыделением в реакторе.
СВРК серийного реактора ВВЭР-1000 обеспечивает:
измерение, отображение и регистрацию значений нейтронно-физических и теплогидравлических параметров и показателей состояния активной зоны и теплоносителя;
расчет тепловой мощности ядерного реактора по показаниям независимых групп измерительных преобразователей;
расчет тепловой мощности тепловыделяющих сборок;
расчет линейной мощности тепловыделяющих сборок;
расчет коэффициентов неравномерности энерговыделений в активной зоне реактора;
расчет минимального запаса до кризиса теплообмена, запаса до критической тепловой мощности реактора;
расчет коэффициентов реактивности;
расчет баланса реактивности;
определение нуклидного состава в объеме активной зоны с учетом динамики развития процессов выгорания топлива, отравления ксеноном и самарием;
расчет общей энерговыработки ядерного реактора от начала эксплуатации первой топливной загрузки и после очередной перегрузки ядерного топлива.
В состав СВРК входят датчики, линии связи, электронная измерительная аппаратура, вычислительный комплекс, а также математическое и программное обеспечение.
СВРК принимает сигналы следующих первичных преобразователей:
детекторы прямой зарядки (ДПЗ) с эмиттером из родия (
);термоэлектрические преобразователи (градуировки "К"), размещаемые как в корпусе реактора, так и в главном циркуляционном контуре (ГЦК);
преобразователи термосопротивления (Pt 100), установленные в ГЦК;
первичные преобразователи технологических параметров (давления, уровня и др.) с аналоговыми унифицированными сигналами;
источники дискретных сигналов (состояния исполнительных механизмов, сигнализаторов и др.) с выходным сигналом типа "сухой" контакт или потенциальным.
Кроме указанных сигналов в СВРК принимается информация от других подсистем энергоблока (АКНП, СУЗ и др.).
В серийном ВВЭР-1000 в активной зоне реактора размещено 64 канала нейтронных измерительных (КНИ), содержащих 7 ДПЗ каждый. ДПЗ размещены равномерно по высоте с шагом 437,5 мм. ДПЗ имеют малые габариты (диаметр 0.5 мм, длина 200 мм), не требуют внешнего источника питания, просты по конструкции и имеют хорошую воспроизводимость параметров. Небольшой выходной сигнал ДПЗ (единицы микроампер), сравнительно большая постоянная времени измерения, выгорание эмиттера требуют применения специальной информационно-измерительной аппаратуры.
Для контроля температуры теплоносителя внутри корпуса реактора установлено 98 преобразователей термоэлектрических, из которых 95 для контроля температуры теплоносителя на выходе из ТВС и 3 для контроля температуры в объеме под крышкой реактора. В ГЦК установлены термопреобразователи сопротивления по 1 шт. в каждой нитке петли и преобразователи (градуировка "К") по 2 шт. в каждой нитке петли.
Аппаратура СВРК принимает сигналы от первичных преобразователей, обеспечивая измерение тока низкого уровня на поддиапазонах 0.2, 2.0, 5 и 20 мкА, измерение напряжения низкого уровня на поддиапазонах 2.0, 5.0, 20 и 50 мВ, нормированных сигналов высокого уровня 5 мА, 20 мА и 5 В. Предусмотрены входные модули для приема дискретных сигналов типа "сухой" контакт и потенциальных. Аппаратура обеспечивает обмен информацией с аналогичной аппаратурой по гальванически развязанной линии связи, представление информации на экране ЭЛТ и регистрацию на принтере. Предусматривается как автономный режим работы аппаратуры СВРК (при этом существует ограничение по времени на работу РУ на номинальной мощности), так и режим работы совместно с вычислительным комплексом (ВК).
При выборе типа ЭВМ для ВК СВРК определяющим фактором была необходимость унификации средств вычислительной техники на энергоблоке, что определило использование ЭВМ, аналогичных применяемым в управляющей вычислительной системе (УВС) энергоблока. ВК СВРК серийных АЭС с ВВЭР-1000 состоит из двух идентичных специфицированных управляющих комплексов. Совместно с математическим и программным обеспечением ВК СВРК обеспечивает восстановление поля энерговыделения по объему активной зоны в 16 точках по высоте каждой кассеты и определение основных характеристик наиболее напряженных кассет.
Дальнейшим развитием СВРК является создание и внедрение на действующих и вновь сооружаемых энергоблоках АЭС комплексной системы контроля, управления и диагностики (СКУД), которая обеспечивает (кроме традиционных задач СВРК):
формирование сигналов защиты активной зоны по локальным параметрам (запас до кризиса теплообмена, максимальное линейное энерговыделение по поверхности твэл)
формирование сигналов по управлению распределением поля энерговыделения по объему активной зоны
диагностику состояния и режимов эксплуатации основного оборудования реакторной установки.
Модернизация СВРК предполагает применение современных средств вычислительной техники и развитие математического и программного обеспечения, совершенствование человеко-машинного интерфейса.
Далее приведена информация по новым системам, реализующим функции СВРК.