Система управления и защиты реактора
Основное назначение системы управления и защиты (СУЗ) реактора заключается в непрерывном контроле хода цепной реакции в реакторе и управлении указанным процессом в следующих режимах: первичная загрузка или перегрузка топлива, пуск реактора на мощность и его вывод, работа на заданной мощности и ее изменение, аварийный или плановый останов реактора. В установившемся режиме работы мощность реактора должна быть равна заданному значению, при этом реактивность должна быть равна нулю, а коэффициент размножения – единице. Тем не менее на практике происходит изменение реактивности из-за температурного эффекта, возникающего вследствие изменения температуры теплоносителя и топлива. В случае изменения уровня мощности изменяется равновесие и максимальное отравление ксеноном, и при длительной работе реактора выгорает топливо, происходит накопление шлаков. Все это приводит к изменению коэффициента размножения. Система управления должна обеспечивать компенсацию всех изменений реактивности, вызываемых указанными причинами, причем переходный процесс в системе должен соответствовать заданным требованиям при воздействии определенных возмущений. В качестве управляющих воздействий здесь могут использоваться: · изменение поглощения нейтронов; · изменение утечки нейтронов; · введение или выведение топлива в активную зону. Наиболее распространенным в современных реакторах является метод поглощения нейтронов. При этом поглотители могут быть как твердыми (стержни), так и жидкими – растворенными в теплоносителе. В состав АСР мощности реактора входят: · автоматический регулятор; · система контроля мощности реактора; · органы управления. В зависимости от способа формирования сигнала, характеризующего мощность, различают следующие типы АСР: · АСР тепловых параметров; · АСР плотности нейтронного потока; · комбинированные АСР. Следует отметить, что плотность нейтронного потока характеризует тепловую мощность энергетического реактора с точностью до 8 %. Более точным методом определения мощности реактора является способ определения мощности по расходу теплоносителя G и разности температур теплоносителя на входе и выходе Δt:
Np = G · Cp · Δt, (2.1)
где Cp – изобарная теплоемкость среды. Описанный способ обладает высокой статической точностью, но имеет большую инерционность. Поэтому для кипящих реакторов в качестве сигнала, характеризующего мощность, может использоваться давление пара, изменение которого говорит о небалансе производимой и потребляемой энергии. Необходимо отметить, что при малых мощностях сигналы, характеризующие теплотехнические параметры, не используются. АСР функционируют по сигналам ионизационных камер. Однако из-за влияния содержания борной кислоты в теплоносителе, температуры ионизационной камеры и распределения энергoвыделения по oбъему активной зоны пропорциональный коэффициент между мощностью реактора и сигналом ионизационных камер со временем изменяется. В связи с этим при больших уровнях мощности управление осуществляется по теплотехническим параметрам или применяются комбинированные схемы АСР. При управлении мощностью реактора по нейтронному потоку периодически требуется корректировка заданного значения тока камер в зависимости от действительной тепловой мощности реактора. В зависимости от способа регулирования пространственного распределения мощности различают: · АСР локальной мощности; · АСР интегральной мощности; · комбинированные АСР. Выбор структуры АСР мощности реактора определяется рядом причин: конструкцией и назначением реактора, его динамическими свойствами и свойствами энергоблока в целом, технологической схемой энергоблока, возмущающими воздействиями, режимом работы энергоблока. Структурная схема АСР интегральной плотности нейтронного потока приведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. АСР интегральной плотности нейтронного потока: ИК – ионизационные камеры; УС – усилители сигнала; Рнм –регуляторы; ИМ – исполнительный механизм; ЭС – элемент сравнения Сигнал I, характеризующий действительный ток камеры, от ионизационных камер 1, усиленный средствами контроля нейтронного потока 2, через сумматор поступает к элементу сравнения ЭС. Элемент сравнения вырабатывает сигнал, пропорциональный соотношению (2.2) где I3 – заданный ток камеры; N – действительная плотность нейтронов; N3 – заданная плотность нейтронов. Выходной сигнал элемента сравнения определяется выражением . (2.3) Сигнал, определяемый выражением (2.3), поступает к регулятору Рнм, вырабатывающему сигнал управления исполнительным механизмом ИМ, после чего исполнительный механизм перемещает управляющие стержни. В общем случае регулирование плотности нейтронного потока осуществляется с помощью интегрального закона регулирования (совместно с исполнительным механизмом). АСР мощности реактора входит в АСУ энергоблоком и играет подчиненную роль, т. е. ее работа определяется режимом работы энергоблока в целом. Для оперативного прекращения цепной реакции в реакторе в аварийных ситуациях [в которых существует вероятность разрушения тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и выхода продуктов деления во внереакторнoе пространство] существуют специальные системы – системы аварийной защиты реактора. Разрушение ТВЭЛ происходит в случаях: · пережога, возникающего вследствие превышения мощности допускаемого предела или ухудшения теплоотвода, возникающего вследствие разрыва контура, отключения насосов; · если скорость изменения мощности превышает допустимые пределы. Быстрое прекращение цепной реакции деления ядеp топлива при отклонении одного из контролируемых параметров от допустимого значения в реакторе позволяет предотвратить аварийные ситуации. Поэтому нейтронная мощность и скорость ее изменения в реакторе, а также определенные технологические параметры непрерывно контролируются в любых режимах работы реактора. Контролируемые параметры выбираются в зависимости от степени полноты и достоверности информации о состоянии реактора, определяемой этими параметрами. В этом качестве могут быть использованы следующие технологические параметры: · температура или давление первого контура; · расход теплоносителя. Останов реактора производится в случае отключения питания главных циркуляционных насосов, питания на щите системы управления и защиты. В случаях, когда непосредственное измерение необходимых параметров (локальные тепловые потоки от ТВЭЛ к теплоносителю; скорости теплоносителя в ТВС; температура ядерного топлива и оболочки) в действующем реакторе невозможно, их значения определяются косвенным путем. Обеспечение надежности работы системы управления и защиты реактора осуществляется за счет: · применения надежных основных и резервных источников питания; · дублирования каналов; · применения специальных принципов проектирования автоматизированных систем. Управляющие или защитные воздействия в системах аварийной защиты реактора определяются возникающими нарушениями или опасностью. Некоторые аварии (например, увеличение плотности нейтронов) предотвращаются оперативным снижением реактивности. В случае возникновения аварий, возникающих вследствие технологических нарушений (например, разрыв трубопроводов первого контура), аварийную защиту дополняют системой аварийного охлаждения зоны. Рассмотрим системы защит энергетического реактора типа ВВЭР-1000. Аварийная защита (АЗ) срабатывает в случае одновременного падения всех органов регулирования до крайнего нижнего положения. При этом действие системы АЗ не прекращается. Предупредительная защита (ПЗ) в зависимости от типа вызывает поочередное движение групп стержней, начиная с рабочей, вниз с рабочей скоростью, при этом ликвидация сигнала причины срабатывания защиты приводит к отмене команды (тип ПЗ-1). ПЗ-2 запрещает движение стержней вверх до исчезновения сигнала причины срабатывания защиты. Технические средства и электрооборудование АЗ и ПЗ разделены на независимые комплексы: два комплекса АЗ и один комплекс ПЗ. Причем комплексы размещаются в различных помещениях. Выработка сигналов АЗ и ПЗ производится по принципу два из трех, т. е. на щит управления подается светозвуковой сигнал о срабатывании одного или двух приборов, если второй прибор при этом отказал. Для систем АЗ и ПЗ предусматривается возможность апробации систем без воздействий на объект управления [8].
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1370)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |