BR112018069995B1

BR112018069995B1 - ENERGY INSTALLATION CHEMICAL CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: BR112018069995B1
Application number: BR112018069995-0A
Authority: BR
Inventors: Vladimir Georgievich Kritskiy; Nikolai Aleksandrovich Prokhorov; Fedor Vladimirovich Nikolaev; Pavel Semenovich Styazhkin
Original assignee: Joint Stock Company ''science And Innovations''; Joint Stock Company Scientific Research and Design Institute for Energy Technologies Atomproekt
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2023-05-30

Abstract

Sistema de controle químico da central elétrica que inclui pelo menos um sensor do indicador (15) eletroquímico do refrigerante ligado eletricamente à unidade (21) de processamento e transmissão de dados de medição. A saída deste está ligada a um computador (22) central que controla os atuadores (23), (24) para a entrada de hidrogénio e reagentes químicos. O sensor (15) é feito por fluxo, a entrada hidráulica (13) é ligada por um tubo para a seleção de amostras ao circuito tecnológico da central, e a saída hidráulica do sensor (15) está hidraulicamente ligada em série com o primeiro permutador de calor (17) e o primeiro dispositivo de estrangulamento (18) está equipado com um circuito inversor de refrigeração (19).Chemical control system of the power plant, including at least one sensor of the electrochemical indicator (15) of the refrigerant electrically connected to the unit (21) for processing and transmitting measurement data. The output of this is connected to a central computer (22) that controls the actuators (23), (24) for the entry of hydrogen and chemical reagents. The sensor (15) is made by flow, the hydraulic input (13) is connected by a tube for the selection of samples to the technological circuit of the plant, and the hydraulic output of the sensor (15) is hydraulically connected in series with the first heat exchanger (17) and the first throttling device (18) is equipped with an inverter cooling circuit (19).

Description

TECHNICAL AREA

[0001] A invenção refere-se à energética, nomeadamente aos dispositivos de controle tecnológico para garantir o funcionamento seguro do equipamento de instalações energéticas com a ajuda de meios de regulação regimes de circuitos tecnológicos hidroquímicos.[0001] The invention relates to energy, namely to technological control devices to ensure the safe operation of equipment of energy installations with the help of means of regulating regimes of hydrochemical technological circuits.

BACKGROUND LEVEL OF TECHNOLOGY

[0002] As centrais energéticas, incluindo as centrais nucleares com reatores moderados a água, referem-se a objetos de maior complexidade técnica. É prestada maior atenção à segurança do funcionamento de tais instalações de energia, considerando que a fonte de energia nesses locais é uma reação nuclear de fracionada controlada. A manutenção da qualidade da água dos circuitos primário e secundário de centrais nucleares é uma das condições mais importantes para garantir o seu funcionamento seguro e económico (NP-001-15 Disposições gerais para a garantia da segurança das centrais nucleares) https://www.seogan.ru/np-001-15). Os sistemas de controle químico são projetados para obter informações operacionais sobre o estado dos regimes hidroquímicos com base nos resultados da medição dos parâmetros normalizados e de diagnóstico dos ambientes hídricos dos circuitos tecnológicos. A gestão de indicadores de regimes hidroquímicos é realizada com base em dados de sistemas de controle químico. O volume ou a composição dos indicadores de qualidade medidos deve assegurar a obtenção de informações suficientes para a avaliação adequada do estado atual dos regimes hidroquímicos dos circuitos tecnológicos e da corrosão do equipamento desses circuitos. A recolha, processamento, arquivo e a exibição de dados de controle químico devem ser fornecidos pela aplicação sistémica de instalações técnicas modernas e produtos de software. (STO 1.1.1.03.004.0980-2014 “O regime hidroquímico do circuito primário aquando da entrada da unidade de energia da central nuclear do projeto CN--2006 em funcionamento. Normas de qualidade de refrigerante e meios de manutenção” STO 1.1.1.03.004.0979-2014 “O regime hidroquímico do circuito secundário aquando da entrada da unidade de energia da central nuclear do projeto CN-2006 em funcionamento. Normas de qualidade do ambiente de trabalho e ferramentas de software http://www.snti.ru/snips_rd3.htm).[0002] Power plants, including nuclear power plants with water-moderated reactors, refer to objects of greater technical complexity. Greater attention is paid to the safety of operation of such power installations, considering that the energy source in these places is a controlled fractional nuclear reaction. Maintaining the water quality of the primary and secondary circuits of nuclear power plants is one of the most important conditions for ensuring their safe and economical operation (NP-001-15 General Provisions for Ensuring the Safety of Nuclear Power Plants) https://www.seogan.ru/np-001-15). The chemical control systems are designed to obtain operational information about the state of the hydrochemical regimes based on the results of the measurement of the normalized parameters and the diagnosis of the water environments of the technological circuits. The management of hydrochemical regime indicators is carried out based on data from chemical control systems. The volume or composition of the quality indicators measured must ensure that sufficient information is obtained for the proper assessment of the current state of the hydrochemical regimes of the technological circuits and of the corrosion of the equipment in these circuits. The collection, processing, archiving and display of chemical control data must be provided by the systemic application of modern technical facilities and software products. (STO 1.1.1.03.004.0980-2014 “The hydrochemical regime of the primary circuit when the power unit of the nuclear power plant of project CN--2006 is put into operation. desktop quality standards and software tools http://www.snti.ru/snips_rd3.htm).

[0003] O conhecido sistema de controle e proteção de canalizações contra a corrosão (ver patente RU2200895; IPC F16L 58/00; publicado a 20.03.2003) inclui a canalização de dois a oito canais de controle independentes, cada um com um sensor de velocidade de corrosão, um transdutor de medição de corrosão, um dispositivo de interface de sinal do sensor e um atuador para injeção de um inibidor, contendo o dispensador. O dispositivo emparelhamento dos sinais do sensor é caracterizado por um microcontrolador ligado a cada canal do sistema e ligado a um dispositivo de controle, processamento e armazenamento por um computador eletrónico.[0003] The well-known system for controlling and protecting pipelines against corrosion (see patent RU2200895; IPC F16L 58/00; published on 20.03.2003) includes the pipeline from two to eight independent control channels, each with a corrosion velocity sensor, a corrosion measurement transducer, a sensor signal interface device and an actuator for injecting an inhibitor, containing the dispenser. The sensor signal pairing device is characterized by a microcontroller connected to each channel of the system and connected to a control, processing and storage device by an electronic computer.

[0004] A desvantagem do sistema consiste no facto de não fornecer às centrais de energia, por exemplo, o circuito primário e secundário da central nuclear com um reator energético moderado a água e um reator de água pressurizada, operação confiável na capacidade projetada, nos modos de transição ou durante os modos de limpeza, passivação e em modo de espera. O sistema não tem em consideração as diferenças significativas dos parâmetros do estado do meio de preenchimento e das características hidráulicas dos circuitos tecnológicos, mesmo dentro da instalação de energia, em comparação a qualquer trajeto da canalização.[0004] The disadvantage of the system is that it does not provide power plants, for example, the primary and secondary circuit of a nuclear power plant with a water-moderated power reactor and a pressurized water reactor, with reliable operation at design capacity, in transition modes or during cleaning, passivation and standby modes. The system does not take into account the significant differences in the parameters of the state of the filling medium and the hydraulic characteristics of the technological circuits, even within the energy installation, compared to any pipeline path.

[0005] O sistema de controle químico do refrigerante do reator de refrigeração a água (ver JP2581833, MPKG01N 17/02, publicado a 12.02.1997) inclui um sensor instalado no agente de transmissão de calor do sensor eletroquímico de capacidade, conectado a um computador equipado com uma unidade de memória e um monitor. O computador está conectado ao atuador para a introdução de gás ou reagente químico.[0005] The water cooling reactor coolant chemical control system (see JP2581833, MPKG01N 02/17, published on 02.12.1997) includes a sensor installed in the heat transfer agent of the electrochemical capacity sensor, connected to a computer equipped with a memory unit and a monitor. The computer is connected to the actuator for the introduction of gas or chemical reagent.

[0006] A desvantagem do sistema é a localização dos sensores na zona ativa de evaporação e diretamente no campo de neutrões. Como é sabido, muitos materiais alteram as suas propriedades físicas e mecânicas, incluindo elementos de materiais isolantes e coletores de corrente de sensores, sob a influência de neutrões. O período seguro de funcionamento dos sensores do sistema é claramente menor no campo de neutrões, em comparação com a duração do funcionamento de equipamentos similares além dos seus limites. A substituição de sensores só é possível durante a paragem da unidade de energia para recarga de combustível. Além disso, na zona ativa de evaporação, os valores medidos vão variar muito, especialmente as concentrações de gases dissolvidos. A média desses valores no tempo conduz à subestimação da quantidade real de hidrogénio introduzida e outros reagentes devido à migração de gases dissolvidos em bolhas, a captura dos reagentes pelos produtos da corrosão quando concentrados e depositados na superfície de transferência de calor do combustível. Consequentemente, o controle da dosagem de hidrogénio e outros reagentes será superestimado pela quantidade de incerteza associada à dispersão das leituras dos sensores do sistema.[0006] The disadvantage of the system is the location of the sensors in the active evaporation zone and directly in the neutron field. As is known, many materials change their physical and mechanical properties, including elements of insulating materials and current collectors of sensors, under the influence of neutrons. The safe period of operation of the system's sensors is clearly shorter in the neutron field compared to the duration of operation of similar equipment beyond its limits. Replacement of sensors is only possible when the power unit is stopped for fuel recharging. Furthermore, in the active evaporation zone, the measured values will vary greatly, especially the dissolved gas concentrations. Averaging these values over time leads to an underestimation of the actual amount of introduced hydrogen and other reactants due to the migration of gases dissolved in bubbles, the capture of the reactants by the corrosion products when concentrated and deposited on the heat transfer surface of the fuel. Consequently, controlling the dosage of hydrogen and other reagents will be overestimated by the amount of uncertainty associated with the dispersion of readings from the system's sensors.

[0007] O sistema de controle químico da instalação energética coincide com a presente solução para o maior número de características essenciais e é adotado para o protótipo (EP0661538, MπK G01N 17/02, G21C 17/02, publicado em 05.07.1995). O sistema protótipo inclui um indicador eletroquímico do refrigerante instalado no núcleo do reator, conectado para calcular o potencial de corrosão para a unidade de processamento e transmissão dos dados de medição. A saída está conectada ao computador central, controlando os atuadores para a introdução de hidrogénio e reagentes químicos. O sistema também pode incluir um sensor de oxigénio dissolvido, um sensor de peróxido de hidrogénio, um sensor de condutividade elétrica e um sensor de pH.[0007] The chemical control system of the energy installation matches the present solution for the largest number of essential characteristics and is adopted for the prototype (EP0661538, MπK G01N 02/17, G21C 02/17, published on 07/05/1995). The prototype system includes an electrochemical indicator of the coolant installed in the reactor core, connected to calculate the corrosion potential to the processing unit and transmission of the measurement data. The output is connected to the central computer, controlling the actuators for the introduction of hydrogen and chemical reagents. The system may also include a dissolved oxygen sensor, a hydrogen peroxide sensor, an electrical conductivity sensor, and a pH sensor.

[0008] A localização do sensor eletroquímico do refrigerante no núcleo do reator minimiza o tempo de atraso de transporte (o período de tempo entre os momentos de saída da amostra do ponto de seleção e obtenção da rutura do sensor). A desvantagem do sistema consiste nas é no facto de que em condições de um poderoso campo de radiação da zona ativa, a duração de funcionamento dos sensores e elementos do sistema é menor em comparação com a duração de equipamentos semelhantes além dos seus limites, e a substituição de sensores e dos elementos do sistema é possível apenas durante a paragem da unidade de energia para a sobrecarga de combustível. Deve-se substituir todos os elementos do sistema devido à alta atividade induzida, incluindo os elétrodos do sensor de resistência de polarização. Neste caso, a atualização regular o estado da superfície dos sensores quando, em caso da sua mudança, reduz a autenticidade das estimativas do desgaste por corrosão, uma vez que a corrosão geral, enquanto propriedades corrosivas do meio permanecem inalteradas, diminui ao longo da parábola. Em caso de variações de qualidade do modo hidroquímico da função de resposta dos elétrodos substituídos, a película de óxido de superfície que difere significativamente das películas formadas na superfície do equipamento do circuito por um longo período, será menos confiável para fundamentar a escolha das características quantitativas do uso de meios para otimizar os parâmetros de refrigerante.[0008] The location of the electrochemical sensor of the coolant in the reactor core minimizes the transport delay time (the period of time between the moments of exit of the sample from the selection point and obtaining the rupture of the sensor). The disadvantage of the system consists in the fact that in conditions of a powerful radiation field of the active zone, the duration of operation of sensors and system elements is less compared to the duration of similar equipment beyond its limits, and replacement of sensors and system elements is possible only during shutdown of the power unit for fuel overload. All system elements must be replaced due to the high induced activity, including the polarization resistance sensor electrodes. In this case, the update regulates the state of the surface of the sensors when, in case of its change, it reduces the authenticity of the corrosion wear estimates, since the general corrosion, while corrosive properties of the medium remain unchanged, decreases along the parabola. In case of quality variations of the hydrochemical mode of the response function of the replaced electrodes, the surface oxide film that differs significantly from the films formed on the surface of the circuit equipment over a long period, will be less reliable to base the choice of quantitative characteristics of the use of means to optimize the coolant parameters.

DISCLOSURE OF THE INVENTION

[0009] A tarefa desta solução técnica é o desenvolvimento de um sistema de controle químico para a central que teria uma vida útil mais longa dos sensores, mantendo valores confiáveis dos parâmetros padronizados e diagnósticos dos ambientes hídricos dos circuitos tecnológicos em potência, modos transitórios ou modos de limpeza, passivação e paragem.[0009] The task of this technical solution is the development of a chemical control system for the plant that would have a longer useful life for the sensors, maintaining reliable values of the standardized and diagnostic parameters of the water environments of the technological circuits in power, transient modes or cleaning, passivation and stop modes.

[0010] A tarefa apresentada é resolvida pelo sistema de controle químico da central elétrica incluir pelo menos um sensor do indicador eletroquímico do refrigerante ligado eletricamente à unidade de processamento e transmissão de dados de medição. A saída está ligada a um computador central que controla os atuadores para a entrada de hidrogénio e reagentes químicos. O sensor do indicador eletroquímico do refrigerante é composto por uma entrada hidráulica conectada por um tubo para amostragem do circuito tecnológico da central, e uma saída hidráulica do indicador eletroquímico do circuito de transferência de refrigerante ligado em série ao primeiro permutador de calor e o primeiro dispositivo de estrangulamento, equipado com um circuito inversor de refrigeração.[0010] The task presented is solved by the chemical control system of the power plant including at least one sensor of the electrochemical indicator of the refrigerant electrically connected to the processing unit and transmission of measurement data. The output is connected to a central computer that controls the actuators for the entry of hydrogen and chemical reagents. The refrigerant electrochemical indicator sensor is composed of a hydraulic input connected by a tube for sampling the technological circuit of the plant, and a hydraulic output of the electrochemical indicator of the refrigerant transfer circuit connected in series to the first heat exchanger and the first throttling device, equipped with an inverter refrigeration circuit.

[0011] A remoção do sensor do índice eletroquímico do refrigerante do campo de radiação do núcleo do reator proporciona uma vida útil mais longa do sensor. A descarga do meio de transferência de calor que passa através do sensor para a linha de drenagem ocorre através do primeiro permutador de calor para reduzir a temperatura do refrigerante e do dispositivo de estrangulamento para reduzir a pressão e o fluxo. Este é composto por um circuito reverso de refrigeração que mantém uma taxa de fluxo constante da amostra através do sensor do índice eletroquímico do refrigerante, de modo a evitar a redução do consumo de amostras de fluxo e aumentar o tempo de atraso de transporte, devido ao entupimento gradual do dispositivo de estrangulamento de produtos de corrosão do ferro, o que leva a uma redução do diâmetro do dispositivo de estrangulamento. O circuito inverso é especialmente importante quando o funcionamento do reator em modos transientes (início, paragem), quando a energia da unidade de energia é alterada, incluindo a desconexão de emergência. As mudanças na potência do reator/caldeira ou na comutação de bombas são acompanhadas por um aumento no refrigerante das partículas insolúveis suspensas de produtos de corrosão formando depósitos superficiais em condições estacionárias, soltas e pouco aderentes a películas densas de óxidos protetores. O circuito inverso nestes casos garante o fluxo constante da amostra através de sensores eletroquímicos, o que permite a obtenção de valores confiáveis dos parâmetros normalizados e diagnósticos dos meios hídricos dos circuitos tecnológicos.[0011] Removal of the coolant electrochemical index sensor from the reactor core radiation field provides longer sensor life. Discharge of the heat transfer medium passing through the sensor to the drain line takes place through the first heat exchanger to reduce the temperature of the refrigerant and throttling device to reduce the pressure and flow. This is composed of a reverse cooling circuit that maintains a constant flow rate of the sample through the coolant electrochemical index sensor, so as to avoid reducing the consumption of flow samples and increasing the transport delay time, due to the gradual clogging of the throttling device by iron corrosion products, which leads to a reduction in the diameter of the throttling device. The reverse circuit is especially important when operating the reactor in transient modes (start, stop), when the power to the power unit changes, including emergency shutdown. Changes in reactor/boiler power or pump switching are accompanied by an increase in coolant from suspended insoluble particles of corrosion products forming surface deposits under stationary conditions, loose and loosely adherent to dense films of protective oxides. The inverse circuit in these cases guarantees the constant flow of the sample through electrochemical sensors, which allows obtaining reliable values of the normalized and diagnostic parameters of the water media of the technological circuits.

[0012] O sensor do índice eletroquímico do refrigerante pode ser feito na forma de um sensor de fluxo da resistência de polarização.[0012] The refrigerant electrochemical index sensor can be made in the form of a bias resistance flow sensor.

[0013] O sensor do índice eletroquímico do refrigerante pode ser feito na forma de um sensor de fluxo de potencial eletroquímico.[0013] The refrigerant electrochemical index sensor can be made in the form of an electrochemical potential flow sensor.

[0014] O sensor do índice eletroquímico do refrigerante pode ser instalado no circuito primário da centrais tecnológica.[0014] The refrigerant electrochemical index sensor can be installed in the primary circuit of the technology center.

[0015] O sensor do índice eletroquímico do refrigerante pode ser instalado no circuito secundário da central tecnológica.[0015] The refrigerant electrochemical index sensor can be installed in the secondary circuit of the technology center.

[0016] O sistema de controle químico da central pode incluir um sensor de oxigénio dissolvido e/ou um sensor de hidrogénio dissolvido e/ou um sensor de condutividade elétrica e/ou um sensor de pH situado entre um segundo permutador de calor, ligado hidraulicamente ao circuito de processo da central e um segundo dispositivo de estrangulamento ou instalado após o segundo dispositivo de estrangulamento.[0016] The plant's chemical control system may include a dissolved oxygen sensor and/or a dissolved hydrogen sensor and/or an electrical conductivity sensor and/or a pH sensor located between a second heat exchanger, hydraulically connected to the plant's process circuit and a second throttling device or installed after the second throttling device.

[0017] Os sensores dos parâmetros eletroquímicos do refrigerante do presente sistema de controle químico da central podem ser instalados nos circuitos tecnológicos de várias centrais: circuitos de circulação de reatores de ebulição, como BWR (reator de água fervente) e reator de alta potência, nos circuitos primários e secundários da central nuclear com PWR e reatores moderados a água, nos circuitos de estações térmicas. Mas, como exemplo, abaixo consideramos um sistema de controle químico para a central do circuito primário de um reator de água leve com água pressurizada.[0017] The sensors of the electrochemical parameters of the coolant of the present chemical control system of the plant can be installed in the technological circuits of several plants: circulation circuits of boiling reactors, such as BWR (boiling water reactor) and high power reactor, in the primary and secondary circuits of the nuclear power plant with PWR and water-moderated reactors, in the circuits of thermal stations. But, as an example, below we consider a chemical control system for the central primary circuit of a light water reactor with pressurized water.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0018] O atual sistema de controle químico da central está explicado no desenho, onde: - a fig. 1 ilustra o principal circuito hidráulico do circuito primário de um reator de água leve com água pressurizada com um sistema de monitoramento químico da central; - a fig. 2 ilustra o diagrama elétrico principal do sistema de controle químico da central; - a fig. 3 ilustra um diagrama de um dispositivo de estrangulamento equipado com um circuito de fornecimento de refrigerante inverso.[0018] The current chemical control system of the plant is explained in the drawing, where: - fig. 1 illustrates the main hydraulic circuit of the primary circuit of a light water reactor with pressurized water with a plant chemical monitoring system; - fig. 2 illustrates the main electrical diagram of the plant's chemical control system; - fig. 3 illustrates a diagram of a throttling device equipped with a reverse refrigerant supply circuit.

BEST OPTION FOR IMPLEMENTING THE INVENTION

[0019] O primeiro circuito de uma central de energia com um sistema de controle químico (ver Fig. 1) consiste no corpo do reator 1 com o compensador de pressão 2, equipamentos de ventilação do primeiro circuito incluindo a canalização de alimentação 3 ao gerador refrigerante quente 4 que o devolve através da canalização 5, bomba de circulação principal 6 que devolve através da canalização 7 para o corpo do reator 1. O sistema de gestão e manutenção da qualidade do regime hídrico e químico do circuito primário inclui a canalização de saída 8 e a canalização de entrada 9, que liga o corpo do reator 1 ao sistema de purga e alimentação, composto por um permutador de calor regenerativo 10, um sistema de purificação de refrigerante nos filtros de troca iónica 11 e uma bomba de alimentação 12. O corpo do reator 1 está ligado hidraulicamente por um tubo de coleta de amostras 13 a um sensor de fluxo 14 dos indicadores eletroquímicos do refrigerante. Por exemplo, pode estar ligado ao sensor de resistência de polarização (D1) 15 e um sensor de potencial eletroquímico (D2) 16 que são ligados hidraulicamente em série ao primeiro permutador de calor 17 e o primeiro por um dispositivo de estrangulamento 18, equipado com um circuito de fornecimento de refrigerante reversível 19. D1 15 e D2 16 podem estar ligados em série (como ilustrado na Fig. 1) ou em paralelo, dependendo da estrutura e condições de funcionamento. O primeiro dispositivo de estrangulamento 18, por exemplo, pode ter a forma de um corpo com a entrada e saída de ligações, dentro do qual está instalado um bloco de arruelas (não ilustrado). A saída hidráulica do primeiro dispositivo de estrangulamento 18 está ligada à primeira linha de drenagem 20. O sensor de fluxo (D1) 15 da resistência de polarização e o sensor de fluxo (D2) 16 dos indicadores eletroquímicos do refrigerante do bloco 14 (ver Fig. 2) estão eletricamente ligados às entradas do primeiro desmineralizador de blocos (DB1) 21, cuja saída está ligada a um computador central 22, ao atuador (A1) 23 para a entrada de hidrogénio e ao atuador (A2) 24 para a entrada de reagentes químicos. O computador central 22 está equipado com um monitor 25 para o controle visual pelo operador de dados medidos e aceitação de decisões de gestão durante o funcionamento da unidade de energia. D1 15 e D2 16, o primeiro permutador de calor 17, o primeiro dispositivo de estrangulamento 18 com o circuito inverso 19 e a desmineralizador de blocos (DB1) 21 estão localizados dentro do circuito hermético do reator e não estão disponíveis quando operam na potência. O sistema de controle químico da central de energia pode incluir (ver Fig. 1), por exemplo, um sensor de oxigénio dissolvido (D3) 26, um sensor de hidrogénio dissolvido (D4) 27, um sensor de condutividade elétrica (D5) 28 e um sensor de pH (D6) 29 instalado entre o segundo permutador de calor 30 e o segundo dispositivo de estrangulamento 31 de projeto semelhante ao primeiro dispositivo de estrangulamento 18 (ver Fig. 1), ou pode ser instalado após o segundo dispositivo de estrangulamento 31. D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29 podem ser conectados em paralelo (tal como está ilustrado na Fig. 1) ou em série, dependendo da estrutura e condições de funcionamento. A entrada do segundo permutador de calor 30 pode ser ligada hidraulicamente ao corpo do reator 1 retirando do tubo 13 (um ponto de entrada) ou através de um tubo de seleção 32 (dois pontos de entrada, tal como está ilustrado na Fig. 1). Para a amostragem do refrigerante que passam através de D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29, foi concebida a segunda linha de drenagem 33. D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29 ligado eletricamente (ver Fig. 2) para o segundo desmineralizador de blocos (DB2) e transmissão de dados de medição 34, a saída do desmineralizador de blocos (DB2) 34 é ligada ao computador 22. D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29 estão localizados fora do circuito do reator e estão disponíveis para manutenção quando em funcionamento. O arrefecimento da amostra no segundo permutador de calor 30 cria condições aceitáveis de operação de baixa temperatura D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29 e, em combinação com a ação do segundo dispositivo 31 para reduzir a pressão e estabilizar o consumo de movimento do meio móvel da amostra, fornece, de acordo com os requisitos técnicos, uma amostra aceitável da descarga da amostra para a segunda linha de drenagem 33. Na Fig. está ilustrado 3 o primeiro dispositivo de estrangulamento 18, com uma imagem mais detalhada do circuito de retorno do refrigerante 19. O circuito inverso 19 contém os tubos 35, 36 para reverter o fornecimento de amostras de transferência de calor e válvulas 37, 38, 39, 40, proporcionando um fluxo inverso da amostra através do primeiro dispositivo de estrangulamento 18. Em sentido direto do fluxo de amostra através do primeiro dispositivo de estrangulamento 18 em direção à primeira linha de drenagem 20 (fig. 1 e Fig. 2) as válvulas 37 e 38 estão abertas e as válvulas 39 e 40 estão fechadas. O fluxo inverso do fluxo de amostra através do primeiro dispositivo de estrangulamento 17 quando este é descarregado ocorre se as válvulas 37 e 38 estiverem fechadas e as válvulas 39 e 40 estiverem abertas.[0019] The first circuit of a power plant with a chemical control system (see Fig. 1) consists of the reactor body 1 with the pressure compensator 2, ventilation equipment of the first circuit including the supply pipe 3 to the hot coolant generator 4 which returns it through pipe 5, main circulation pump 6 which returns through pipe 7 to the reactor body 1. The system for managing and maintaining the quality of the water and chemical regime of the primary circuit includes pipe outlet 8 and the inlet piping 9, which connects the reactor body 1 to the purge and feed system, comprising a regenerative heat exchanger 10, a coolant purification system in ion exchange filters 11 and a feed pump 12. The reactor body 1 is hydraulically connected by a sample collection tube 13 to a flow sensor 14 of the electrochemical coolant indicators. For example, it can be connected to a polarization resistance sensor (D1) 15 and an electrochemical potential sensor (D2) 16 which are hydraulically connected in series to the first heat exchanger 17 and the first by a throttling device 18, equipped with a reversible coolant supply circuit 19. D1 15 and D2 16 can be connected in series (as illustrated in Fig. 1) or in parallel, depending on the structure and operating conditions. The first throttling device 18, for example, can be in the form of a body with inlet and outlet connections, inside which a block of washers (not shown) is installed. The hydraulic output of the first throttling device 18 is connected to the first drain line 20. The flow sensor (D1) 15 of the polarization resistor and the flow sensor (D2) 16 of the electrochemical indicators of the refrigerant of the block 14 (see Fig. 2) are electrically connected to the inputs of the first block demineralizer (DB1) 21, whose output is connected to a central computer 22, to the actuator (A1) 23 for the entry of hydrogen and to the actuator (A2) 24 for the entry of chemical reagents. The central computer 22 is equipped with a monitor 25 for visual control by the operator of measured data and acceptance of management decisions during operation of the power unit. D1 15 and D2 16, the first heat exchanger 17, the first throttling device 18 with the reverse circuit 19 and the block demineralizer (DB1) 21 are located within the hermetic circuit of the reactor and are not available when operating at power. The chemical control system of the power plant may include (see Fig. 1) for example a dissolved oxygen sensor (D3) 26, a dissolved hydrogen sensor (D4) 27, an electrical conductivity sensor (D5) 28 and a pH sensor (D6) 29 installed between the second heat exchanger 30 and the second throttling device 31 of similar design to the first throttling device 18 (see Fig. 1), or it may be installed after the second throttling device 31. D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29 can be connected in parallel (as shown in Fig. 1) or in series, depending on the structure and operating conditions. The inlet of the second heat exchanger 30 can be hydraulically connected to the reactor body 1 by withdrawing from pipe 13 (one entry point) or through a selection pipe 32 (two entry points, as shown in Fig. 1). For sampling the coolant passing through D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29, the second drain line 33 has been designed. D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29 electrically connected (see Fig. 2) to the second block demineralizer (DB2) and measurement data transmission 34, the output of the block demineralizer (DB2) 34 is connected to the computer 22. D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29 are located outside the reactor circuit and are available for maintenance when in operation. The cooling of the sample in the second heat exchanger 30 creates acceptable low temperature operating conditions D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29 and, in combination with the action of the second device 31 to reduce the pressure and stabilize the movement consumption of the moving sample medium, provides, in accordance with the technical requirements, an acceptable sample of the sample discharge to the second drain line 33. In Fig. Shown 3 is the first throttling device 18, with a more detailed view of the coolant return circuit 19. The reverse circuit 19 contains tubes 35, 36 for reverse supplying heat transfer samples and valves 37, 38, 39, 40, providing a reverse flow of the sample through the first throttling device 18. drain 20 (Fig. 1 and Fig. 2) valves 37 and 38 are open and valves 39 and 40 are closed. Reverse flow of sample flow through the first throttling device 17 as it is discharged occurs if valves 37 and 38 are closed and valves 39 and 40 are open.

[0020] O atual sistema de controle químico da central funciona da seguinte forma. O refrigerante do circuito primário é alimentado automaticamente a partir dos pontos de amostragem através do tubo 13 para o sensor de fluxo 14 no bloco de sensores de fluxo de parâmetros eletroquímicos do refrigerante contendo, por exemplo, D1 15 da resistência de polarização e D2 16 do potencial eletroquímico e, em seguida, o fluxo da amostra passa pelo primeiro permutador de calor 17 e o primeiro dispositivo de estrangulamento 18, dotado de um circuito de fornecimento de refrigerante reversível 19 para a lavagem do dispositivo de estrangulamento 18. O primeiro permutador de calor 17 e o primeiro dispositivo de estrangulamento 18 proporcionam valores ideais de temperatura, pressão e caudal da amostra na linha de drenagem de 20. Os sinais D1 15 e D2 16 são enviados para o desmineralizador de blocos (DB1) 21 para processamento e transmissão dos dados de medição e depois para o computador central 22. Em paralelo, o ambiente de trabalho através do tubo 32 (numa variante de conexão ao processo do circuito) ou através do tubo 13 (noutra conexão ao circuito tecnológico) entra no segundo permutador de calor 30 e, à temperatura ambiente, passa pelo D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29, medindo os parâmetros de normalização e de diagnóstico da qualidade do ambiente do circuito. Em seguida, o fluxo de amostra passa pelo segundo dispositivo de estrangulamento 31 e entra na linha de drenagem 33. Os sinais D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29 são enviados para BOU 34 e depois para o computador central 22. No computador central 22, os resultados de medição processados D1 15, D2 16, D3 26, D4 27, D5 28 e D6 29 são usados para justificar as decisões de gestão durante o funcionamento da unidade de energia. Periodicamente, realizam a lavagem do interior do primeiro dispositivo de estrangulamento 18 dos produtos de corrosão de ferro através da mudança de direção do fluxo da amostra com a ajuda das válvulas 37, 38, 39, 40 do circuito inverso 19. É aconselhável mudar a direção do fluxo da amostra através do primeiro dispositivo de estrangulamento 18 com uma redução dupla do caudal da amostra em comparação com o valor inicial no regime estacionário e, preventivamente, no final de cada fase do fluxo de transição de regimes. A lavagem periódica do primeiro dispositivo de estrangulamento 18 permite manter o tempo de atraso de transporte e a estabilidade do fluxo de amostra nos elementos sensíveis Dl 15, D 2 16, D 3 26, D 4 27, D 5 28 e D 6 29, o que permite obter valores válidos dos parâmetros de diagnóstico e normalizados do meio aquático do circuito tecnológico de potência, nos modos transitórios ou durante a lavagem, passivação e nos modos de estacionamento. A escolha dos valores de indicadores normalizados e diagnósticos da qualidade do regime hidroquímico do circuito tecnológico de acordo com o critério mínimo da resistência de agressividade do meio de enchimento e a manutenção dos valores dos indicadores dentro de certos limites, são uma condição para a operação segura da unidade. Em caso de desvios dos indicadores dos indicadores além dos limites estabelecidos são produzidas ações para eliminar problemas durante o tempo regulado. Se não possível eliminar as causas do desvio dos valores dos parâmetros medidos do circuito tecnológico durante um determinado tempo, decide-se a suspensão ou cessação de trabalhos adicionais na unidade (SRT 1.1.1.03.004.0980-2014 “Regime hidroquímico do circuito primário quando a unidade de energia da central nuclear do projeto NPP-2006 é colocada em funcionamento. Normas de qualidade de refrigerante e meios de manutenção” STO 1.1.1.03.004.0979-2014 “O regime hidroquímico do circuito secundário aquando da entrada da unidade de energia da central nuclear do projeto CN-2006 em funcionamento. Normas de qualidade do ambiente de trabalho e ferramentas de software http://www.snti.ru/snips_rd3.htm).[0020] The plant's current chemical control system works as follows. The primary circuit refrigerant is fed automatically from the sampling points through pipe 13 to the flow sensor 14 in the refrigerant electrochemical parameters flow sensor block containing, for example, D1 15 of the bias resistance and D2 16 of the electrochemical potential, and then the sample flow passes through the first heat exchanger 17 and the first throttling device 18, provided with a reversible refrigerant supply circuit 19 for flushing the throttling device 18. The first heat exchanger 17 and the first throttling device 18 provide ideal values of temperature, pressure and flow rate of the sample in the drain line 20. The D1 15 and D2 16 signals are sent to the block demineralizer (DB1) 21 for processing and transmission of the measurement data and then to the central computer 22. tube 13 (in another connection to the technological circuit) enters the second heat exchanger 30 and, at room temperature, passes through D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29, measuring the parameters for normalization and diagnosis of the quality of the circuit's environment. Then the sample flow passes through the second throttling device 31 and enters the drain line 33. The signals D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29 are sent to BOU 34 and then to the central computer 22. In the central computer 22, the processed measurement results D1 15, D2 16, D3 26, D4 27, D5 28 and D6 29 are used to justify management decisions during power unit operation. Periodically, wash the interior of the first throttling device 18 from iron corrosion products by changing the sample flow direction with the help of valves 37, 38, 39, 40 of the reverse circuit 19. It is advisable to change the sample flow direction through the first throttling device 18 with a twofold reduction of the sample flow rate compared to the initial value in the steady state and, preventively, at the end of each phase of the flow transition of regimes. Periodic washing of the first throttling device 18 makes it possible to maintain the transport delay time and the stability of the sample flow in the sensitive elements D1 15, D 2 16, D 3 26, D 4 27, D 5 28 and D 6 29, which allows obtaining valid values of the diagnostic and normalized parameters of the aquatic environment of the technological power circuit, in transient modes or during washing, passivation and parking modes. The choice of standardized indicator values and diagnostics of the quality of the hydrochemical regime of the technological circuit according to the minimum criterion of the aggressiveness resistance of the filling medium and the maintenance of indicator values within certain limits, are a condition for the safe operation of the unit. In case of deviations of the indicators beyond the established limits, actions are taken to eliminate problems during the regulated time. If it is not possible to eliminate the causes of the deviation of the values of the measured parameters of the technological circuit during a certain time, it is decided to suspend or cease further work on the unit (SRT 1.1. 9-2014 “The hydrochemical regime of the secondary circuit when the power unit of the nuclear power plant of the CN-2006 project is put into operation. Quality standards of the working environment and software tools http://www.snti.ru/snips_rd3.htm).

INDUSTRIAL APPLICATION

[0021] Abaixo está um exemplo concreto que ilustra a eficácia da utilização do sistema atual de controle químico da central, incluindo sensores dos parâmetros eletroquímicos do refrigerante dos circuitos tecnológicos da central e formam um complexo com permutadores de calor e dispositivos de estrangulamento com um circuito reverso de refrigeração.[0021] Below is a concrete example that illustrates the effectiveness of using the current chemical control system of the plant, including sensors of the electrochemical parameters of the refrigerant of the technological circuits of the plant and form a complex with heat exchangers and throttling devices with a reverse cooling circuit.

[0022] Exemplo. O protótipo do complexo de corrosão de acompanhamento foi montado numa das unidades geradoras, com reator de alta potência-1000. A unidade de energia com reator de alta potência-1000 é uma central de energia de circuito único do tipo de ebulição. O permutador de calor - água (H2O) move-se ao longo do circuito da circulação múltipla que combina o reator de canais, a turbina e a bomba de circulação principal. O diagrama de circuito do circuito da circulação múltipla é semelhante ao circuito de circulação mostrado na Fig. 1 (posição 1, 4, 6). A organização da amostragem de forma automatizada e sua conexão com o sistema de controle químico da central também é semelhante (ver Fig. 1, posição 13, 16-20). A primeira variante da configuração do protótipo do sistema de controle químico consiste em células com elétrodos do sensor eletroquímico, um permutador de calor- refrigerador, um dispositivo de estrangulamento em forma de bloco de arruelas. O bloco de arruelas foi projetado para fornecer uma redução de pressão de 8 a 0,15 MPa e manter o consumo de refrigerante de cerca de 20 dm3/h. As medidas do potencial eletroquímico foram realizadas usando um conversor de medidas e drenagem sinal de 4-20 mA para o sistema de registo numa fita de um gravador padrão. A qualidade do regime hidroquímico correspondeu ao documento normativo (STO 1.1.1.02.013.0715-2009 “Regime hídrico-químico do circuito tecnológico principal e dos sistemas auxiliares de centrais nucleares com reatores de alta potência-1000”. http://www.snti.ru/snips_rd3.htm). Os indicadores de qualidade mudaram quando o funcionamento em potência nos seguintes limites: concentração de oxigénio é de 25 a 40 μg/kg; concentração de hidrogénio é de 0 a 2 μg/kg; concentração de produtos de corrosão de ferro de 7 para 10 μg/kg; condutividade elétrica específica de 0,08 a 0,27 μs/cm. Durante a primeira fase de testes em condições de funcionamento da unidade de energia na potência nominal, foi observada uma diminuição no fluxo da amostra. O fluxo de uma amostra do refrigerante através do complexo diminuiu para metade (até 10 dm3/h) após 200 horas, e após 800 horas para 3 dm3/h, o que corresponde a um aumento no tempo de atraso de transporte de seis vezes, a ~ 5 minutos com o comprimento do tubo de amostra 10 metros do ponto de amostragem até o sensor. O aumento do tempo de atraso no transporte tem um impacto negativo na autenticidade dos valores dos parâmetros normalizados e diagnósticos dos ambientes aquáticos do circuito tecnológico. A taxa de fluxo do refrigerante de amostra de (17-19) dm3/h foi restaurada como resultado dos seguintes procedimentos: desativação do complexo do circuito da circulação múltipla, extração do complexo do bloco das arruelas, remoção mecânica de depósitos de produtos de corrosão de ferro com as superfícies internas das arruelas, montagem de um bloco de arruelas, instalação do bloco no circuito hidráulico do complexo e sua colocação em funcionamento. A monitorização periódica do consumo da amostra mostrou que uma diminuição gradual do consumo ocorre praticamente ao mesmo ritmo do início do teste. Formação semelhante de depósitos de produtos de corrosão de ferro na forma de magnetite foi registada na válvula de regulação para fornecer água de alimentação da caldeira ao tambor de uma instalação num dos centros elétrico térmicos. Limpeza da válvula de depósitos é necessário, pelo menos uma vez por mês. Para corrigir essas deficiências, foi produzido um complexo hidráulico complexo, para escorar a organização de retrocesso do circuito para fornecer refrigerante ao dispositivo, semelhante ao ilustrado na fig. 3. O complexo atualizado com um dispositivo de estrangulamento equipado com um circuito reverso de refrigeração permitiu a realização de testes de longo prazo (pelo menos 5000 horas) na potência nominal da unidade de energia, durante os períodos de inicialização (48 a 144 horas) e interrupção (48 a 100 horas). Os indicadores de qualidade mudaram durante os períodos de início e interrupção dentro dos seguintes limites: concentração de oxigénio é de 25 a 140 μg/kg; concentração de hidrogénio é de 0 a 4 μg/kg; concentração de produtos de corrosão de ferro de 20 para 100 μg/kg; condutividade elétrica específica de 0,28 a 0,77 μs/cm. A comutação atempada da direção de fluxo do refrigerante através do dispositivo de estrangulamento permitiu manter o fluxo em resultados aceitáveis para fidedignidade de medições que variam entre 15 a 18 dm3/h.[0022] Example. The prototype of the accompanying corrosion complex was mounted on one of the generating units, with a high-power 1000 reactor. High Power Reactor Power Unit-1000 is a boiling type single circuit power plant. The heat-to-water (H2O) exchanger moves along the multiple circulation loop that combines the channel reactor, turbine and main circulation pump. The circuit diagram of the multiple circulation circuit is similar to the circulation circuit shown in Fig. 1 (position 1, 4, 6). The organization of sampling in an automated way and its connection with the chemical control system of the plant is also similar (see Fig. 1, position 13, 16-20). The first variant of the chemical control system prototype configuration consists of cells with electrochemical sensor electrodes, a heat exchanger-cooler, a throttling device in the form of a washer block. The washer block is designed to provide a pressure reduction of 8 to 0.15 MPa and keep the coolant consumption around 20 dm3/h. Electrochemical potential measurements were performed using a 4-20 mA signal drain and measurement converter for the recording system on a standard tape recorder. The quality of the hydrochemical regime corresponded to the normative document (STO 1.1.1.02.013.0715-2009 “Water-chemical regime of the main technological circuit and auxiliary systems of nuclear power plants with high-power reactors-1000”. http://www.snti.ru/snips_rd3.htm). Quality indicators changed when operating at power in the following limits: oxygen concentration is 25 to 40 μg/kg; hydrogen concentration is 0 to 2 μg/kg; concentration of iron corrosion products from 7 to 10 μg/kg; specific electrical conductivity from 0.08 to 0.27 μs/cm. During the first phase of testing under operating conditions of the power unit at nominal power, a decrease in sample flow was observed. The flow of a refrigerant sample through the complex decreased by half (down to 10 dm3/h) after 200 hours, and after 800 hours to 3 dm3/h, which corresponds to a six-fold increase in transport delay time, to ~5 minutes with the sample tube length 10 meters from the sampling point to the sensor. The increase in the transport delay time has a negative impact on the authenticity of the values of the normalized and diagnostic parameters of the aquatic environments of the technological circuit. The flow rate of the sample refrigerant of (17-19) dm3/h was restored as a result of the following procedures: deactivation of the multi-circulation circuit complex, extraction of the complex from the washer block, mechanical removal of deposits of iron corrosion products with the inner surfaces of the washers, assembly of a washer block, installation of the block in the hydraulic circuit of the complex and its commissioning. Periodic monitoring of sample consumption showed that a gradual decrease in consumption occurs at practically the same pace as at the beginning of the test. Similar formation of deposits of iron corrosion products in the form of magnetite has been recorded on the regulating valve to supply boiler feed water to the drum of an installation in one of the thermal electrical centres. Cleaning the valve from deposits is necessary at least once a month. To correct these shortcomings, a complex hydraulic complex was produced, for strutting the backward organization of the circuit for supplying coolant to the device, similar to that illustrated in fig. 3. The upgraded complex with a throttling device equipped with a reverse cooling circuit allowed to carry out long-term tests (at least 5000 hours) at the rated power of the power unit, during start-up (48-144 hours) and shutdown (48-100 hours) periods. Quality indicators changed during the start and stop periods within the following ranges: oxygen concentration is 25 to 140 μg/kg; hydrogen concentration is 0 to 4 μg/kg; concentration of iron corrosion products from 20 to 100 μg/kg; specific electrical conductivity from 0.28 to 0.77 μs/cm. Timely switching of the coolant flow direction through the throttling device allowed to maintain the flow at acceptable results for the reliability of measurements ranging from 15 to 18 dm3/h.

Claims

1. A power plant chemical control system, comprising at least one coolant electrochemical parameter sensor (15), electrically connected to a measurement data transfer and processing unit (21), wherein its output is connected to the central computer (22) which controls the actuators (23, 24) for the input of hydrogen and chemical reagents, characterized in that the coolant electrochemical parameter sensor (15) is of the flow type, with its hydraulic input (13) connected to the process circuit of a power plant by means of a sampling tube (13), and with its hydraulic outlet hydraulically connected in series with the primary heat exchanger (17) and the primary throttling device (18) equipped with a refrigerant supply circuit (19) composed of tubes (35, 36) and valves (37, 38, 39, 40) which are located so as to allow the reversal of the refrigerant flow through the primary heat exchanger (17).

2. System according to claim 1, characterized in that the refrigerant electrochemical parameter sensor (15) is installed in the primary process circuit of an energy installation.

3. System according to claim 1, characterized in that the refrigerant electrochemical parameter sensor (15) is installed in the secondary process circuit of an energy installation.

4. System according to claim 1, characterized in that the refrigerant electrochemical parameter sensor (15) is made as a flow-type polarization resistance sensor (15).

5. System according to claim 1, characterized in that the refrigerant electrochemical parameter sensor (15) is made as a flow-type electrochemical potential sensor (16).

6. System according to claim 1, characterized in that it comprises a dissolved oxygen sensor (26) and/or a dissolved hydrogen sensor (27), and/or an electrical conductivity sensor (28), and/or a pH sensor (29) installed between the secondary heat exchanger (30) and the secondary throttling device (31) or downstream of the throttling device (31); and wherein the secondary heat exchanger (30) is hydraulically connected to the process circuit, and said sensors are electrically connected to the secondary processing and measurement transfer unit (34), whose output is connected to the central computer (22).