CZ298181B6 - Zarízení pro merení doby volného pádu mnoziny svazku regulacních tycí do jádra jaderného reaktoru azpusob merení - Google Patents

Abstract

Zarízení pro merení doby volného pádu mnoziny svazku regulacních tycí (12) do jádra jaderného reaktoru (10) obsahuje pohánecí tyc (14), pripojenou kekazdému svazku regulacních tycí (12) pro zasunutísvazku do jádra reaktoru a pro jeho vytazení z jádra reaktoru, a mnozinu polohových snímacu (32), sdruzených s kazdým svazkem regulacních tycí (12) aumístených v tandemu podél dráhy pohybu kazdé pohánecí tyce (14). Kazdý polohový snímac (32) v tandemové soustave je pripojen ke spolecnému transformátoru (T.sub.1.n.), opatrenému bocníkem (50) pro zkratování transformátoru (T.sub.1.n.) behem merenídoby volného pádu. Zpusob obsahuje kroky odpojeníprimárního vinutí transformátoru (T.sub.1.n.) od energetického zdroje, zkratování transformátoru (T.sub.1.n.), a provádení merení proudu, procházejícího sekundárním vinutím transformátoru (T.sub.1.n.).

Description

Vynález se obecně týká indikačních systému pro zjišťování polohy řídicí regulačních tyčí jaderného reaktoru.

io Vynález se zejména týká zařízení pro měření doby volného pádu množiny svazků regulačních tyčí do jádra jaderného reaktoru.

Vynález se rovněž týká způsobu měření doby volného pádu množiny svazků regulačních tyčí do jádra jaderného reaktoru.

Dosavadní stav techniky

U jaderného reaktoru je velmi důležité znát stupeň vložení regulačních tyčí do jádra reaktoru. 20 Energetický výstup jádra reaktoru je přímou funkcí stupně vložení regulačních tyčí. Zde používaný výraz „regulační tyč zahrnuje jakýkoliv člen, umístěný v reaktoru, který mění reaktivitu reaktoru. Takže rovněž zahrnuje tyče, které slouží i k jiným účelům kromě jejich běžného řídicího či regulačního využívání. Používání slov, jako ..tyč, „prvek a „regulační prvek představuje pro účely tohoto vynálezu synonyma s výrazem „regulační tyč.

Pokud jsou plně vloženy do jádra, jsou regulační tyče umístěny v blízkosti jaderných palivových prvků, obsahujících jaderný štěpný materiál, přičemž obecně platí, že čím větší počet neutronů je v jádru reaktoru, k tím většímu počtu štěpení atomů paliva dochází, a v důsledku toho je uvolňováno tím větší množství energie.

Energie ve formě tepla je odváděna z oblasti reaktoru prostřednictvím chladivá, které proudí touto oblastí a poté proudí do tepelného výměníku, kde je teplo z chladivá reaktoru využíváno pro výrobu páry, určené pro pohon turbín za účelem přeměny tepelné energie na energii elektrickou. Za účelem snížení energetického výstupu jaderného reaktoru jsou regulační tyče, vyrobené z 35 materiálů, které absorbují neutrony, vkládány do reaktivní oblasti, která je obecně známa jako nukleární jádro.

Čím větší počet regulačních tyčí jc vložen do reaktivní oblasti, tím větší počet neutronu bude absorbován, v důsledku čehož se energetický výstup reaktoru sníží. A naopak za účelem zvýšení 40 energetického výstupu reaktoru jsou jaderné regulační tyče vytaženy z reaktivní oblasti. V důsledku toho poklesne počet absorbovaných neutronů, počet štěpení sc zvýší a v důsledku toho se zvýší i energetický výstup reaktoru.

Pro tlakové vodní reaktory je velice důležité znát přesnou polohu každé z regulačních tyčí. Roz45 díly nad 15 palců (38 cm) mezi sousedícími tyčemi nepříznivě ovlivňují řízení paliva. Kromě toho znalost polohy regulačních tyčí v porovnání s tepelným energetickým výstupem poskytuje údaje o stavu reaktoru, a tím o stupni spáleného paliva. Proto musejí být využívány mimořádně spolehlivé systémy pro pohon regulační tyče a pro zjišťování polohy regulační tyče za účelem udržování bezpečného a spolehlivého provozu reaktoru.

Jedním z nejobvykleji používaných typů poháněčího mechanizmu řídicí tyče se nazývá „magnetický zvedák”. S pomocí tohoto typu mechanizmu jsou řídicí tyče spouštěny do nukleárního jádra a zvedány z tohoto jádra v sérii pohybů, z nichž každý zahrnuje pohy b regulační tyče na jednot- 1 CZ 29X181 B6 livou přírůstkovou vzdálenost neboli „krok; proto jc takovýto pohyb obvykle nazýván „krokování regulačních tyčí.

Obvykle bývá 231 kroků mezi plně vytaženou polohou a plně vloženou polohou regulačních tyčí. Například 0 kroků představuje plné vloženou polohu, a 231 kroků představuje plně vytaženou polohu. Tento typ mechanizmu je vyobrazen a popsán v patentovém spise US 3 158 766 a v patentovém spise US 3 992 255. které byly převedeny na majitele tohoto vynálezu.

Tento typ poháněčího mechanizmu regulační tyče s magnetickým zvedákem obsahuje tri elektrické magnetické cívky a armatury nebo plunžry, které pracují tak, že zvedají a spouštějí hnací tyčový hřídel, která je pevně připojen k většímu množství regulačních tyčí, které se obecně nazývá „svazek, čímž regulují pohyb ústrojí svazku regulačních tyčí. Uvedené tri cívky jsou uspořádány zvnějšku kolem tlakového pláště, který vystupuje vzhůru nad nádobu reaktoru a hermeticky utěsňuje dráhu pohybu hnacích tyčí. Dvě z těchto cívek pohánějí příslušné plunžry pohyblivých a stacionárních unášečů, umístěných v plášti. Třetí cívka pohání zdvihací plunžr, připojený k pohyblivému unášeči.

Pohánění pohyblivých a stacionárních plunžrů dále ovládá soustavu obvodově umístěných západek. které svírají hnací tyčový hřídel, opatřený větším počtem osově umístěných obvodových drážek. Stacionární unášecí západky jsou určeny k držení hnacího hřídele v požadované osové poloze. Pohyblivé unášecí západky jsou poháněny za účelem zdvihání a spouštění hnacího tyčového hřídele.

Každý zdvihací nebo krokový pohyb hnacího mechanizmu regulační tyče pohne hnacím tyčovým hřídelem o pět osmin palce (1.58 cm). Tento zdvihací nebo krokový pohyb je tak ukončen prostřednictvím provozu tří soustav osové umístěných elektromagnetických cívek, určených k pohánění příslušných stacionárních, pohyblivých a zdvihacích plunžrů za účelem střídavého a postupného uchopování, pohybování a uvolňování hnacího hřídele regulační tyče příslušného mechanizmu.

U tlakového vodního reaktoru bývají obvykle uspořádány tři mechanizmy pro zjišťování polohy regulační tyče, a to počitadlo kroků, pohyblivý proudový mapovací systém polohy v jádru, a systém zjišťování polohy tyče.

Počitadlo kroků provádí nepřímé měřeni prostřednictvím elektrického počítání počtu mechanických kroků, ovládaných regulačním systémem tyče. Jako nepřímý měřicí systém tak nemůže zjišťovat mechanickou nesprávnou činnost za účelem zabránění pohybu tyče při ovládání.

Pohyblivý proudový mapovací systém polohy v jádru provádí přímé měření polohy regulační tyče tak, jak se pohybuje v prstenci v blízkosti příslušné tyče. Je však používán pouze jako záložní systém, a to v důsledku mechanického opotřebení a provozních problémů, spojených s jeho nepřetržitým využívání. Takže systém zjišťování polohy tyče je prvotním prostředkem přímého měření polohy regulační tyče.

Jak již bylo shora popsáno, pohybují sc regulační tyče v tlakové nádobě a jsou připevněny ke hnacím tyčím, kterými jc možno přírůstkově pohybovat v dopredném a zpětném směru prostřednictvím hnacího mechanizmu, který může být například zdvihací mechanizmus, popsaný ve shora uvedeném patentovém spise US 3 158 766 (Frisch). Obvykle bývá jediná hnací tyč připojena k většímu množství regulačních tyčí, které se nazývá ..svazek“ nebo „pavouk. Proto sc tedy veškeré regulační tyče, sdružené do jediného svazku, pohybují společně.

U nej obvyklejší ho regulačního schématu jc několik svazků ovládáno tak, že se pohybují společně, což je známo jako „skupiny“. Hnací tyče pro každý svazek se rozprostírají v podélném

- ? CZ 298181 B6 směru přes tlakovou nádobu podél přístupu pohybu regulační tyče směrem do utěsněného tlakového prostředí pláště dráhy tyče.

Jelikož jc velice důležité udržovat těsnicí integritu tlakové nádoby, je mechanické pronikání udržováno na minimu za účelem snížení pravděpodobnosti ztráty tlakového prostředí, které je zde obsaženo. Proto tedy nejsou povoleny žádné mechanické průniky pro účely zjišťování relativní polohy regulačních tyčí v prostoru jádra reaktoru. Jelikož by bylo velice obtížným úkolem zjišťovat polohu příslušných regulačních tyčí, byla praxe taková, že se zjišťovala poloha hnacích tyčí, které jsou k regulačním tyčím pevně připojeny, přičemž se poloha hnací tyče převáděla na polohu regulační tyče v prostoru jádra reaktivní nádoby.

V minulosti byla používána celá rada různých typů detektorů pro účely zjišťování polohy hnací tyče. Jedním takovým detektorem je analogový snímač, který obsahuje větší počet vrstvených vinutých cívek, soustředně uspořádaných do soustavy a nesených nemagnetickou trubicovitou konstrukcí z nerezové oceli, která se posunuje podél ncmagnctického dráhového pláště. Cívky jsou uspořádány střídavě jako primární a sekundární cívky, přičemž jsou všechny primární cívky zapojeny do série a všechny sekundární cívky jsou zapojeny rovněž do série.

Tyto cívky ve svém důsledku vytvářejí dlouhý lineární transformátor napětí, přiváděného po celé výšce dráhového pláště, takže spojení z primární cívky na sekundární je ovlivňováno rozsahem, do kterého magnetická hnací tyč proniká do svazku cívek. Poloha tyče je stanovována prostřednictvím uplatňování konstantního sinusoida) ního budicího proudu u primárních cívek a měřením napětí, indukovaného přes sekundární cívky. Velikost indukovaného sekundárního napětí odpovídá poloze tyče.

V patentových spisech US 3 846 771, US 3 893 090 a US 3 858 191 je popisován detektor, využívající digitální techniky, který jc tak mnohem přesnější, než shora popisovaný analogový detektor. Základní snímač systému takovéhoto typu jc vytvořen z většího množství oddělených nespojitých elektrických cívek, které jsou jednotlivé navinuty kolem pláště dráhy tyče v tandemové soustavě, probíhající podélně podél osy pohybu hnacích hřídelů regulační tyče.

Do každé z příslušných cívek je přiváděn střídavý elektrický proud o dostatečně nízkém kmitočtu za účelem zajištění výsledného proudu, který' proniká pláštěm dráhy tyče. Změna impedance v jednotlivých cívkách je zjišťována jak se hnací hřídel regulační tyče pohybuje přes středy umístění cívek. Tato změna impedance je převáděna na nespojité elektrické výstupy, udávající relativní polohu regulační tyče v prostoru jádra jaderného reaktoru.

U jednoho provedení jsou příslušné cívky zapojeny do série s odpovídajícími odpory, přičemž jsou odpovídající společné uzlové body přiléhajících sériových kombinací cívky a odporu využívány jako vstupy do diferenciálního zesilovače, který poskytuje výstup, představující rozdíly napětí mezi odpovídajícími uzlovými body. Tento výstup diferenciálních zesilovačů jc poté převáděn do digitální formy údajů o poloze regulační tyče.

Bezpečná regulace vyžaduje, aby ry chlost, se kterou mohou být regulační tyče vkládány do jádra z plně vytažené polohy působením gravitační síly zemské přitažlivosti, byla pravidelně ověřována za účelem zajištění toho, že zde nejsou žádné překážky pro rychle vkládání regulačních tyčí v případě nepravděpodobné možnosti, kdy by reaktor musel být okamžitě odstaven v případě nouze nebo nebezpečí. Toto ověřování musí být obvykle prováděno po každém cyklu naplnění paliva.

Existují dva obecně využívané způsoby měření doby poklesu regulační tyče. První způsob využívá akustické převodníky za účelem poslechu zvuku, který je vyvozován, když regulační tyč dopadne na dno po svém uvolnění. Tento způsob je využitelný pouze u jediného tyčového svazku. přičemž není praktický z mnoha různých důvodů.

- j

Druhý způsob spočívá ve využívání elektrický prostředků pro měření doby poklesu tyče. Tento druhý způsob může být uplatněn u několika tyčí najednou, a to až u všech tyčí, takže může znamenat výraznou úsporu ověřovacího času, což představuje výraznou ekonomickou výhodu. Jeli5 kož systémy pro zjišťování polohy tyče, pokud jsou uspořádány pro provoz během běžného provozu reaktoru, jsou schopny zjišťovat polohu regulačních tyčí při jejich pohybu rychlostí magnetického zvedacího systému, musejí tyto systémy pro zjišťování polohy značné snížit dobu odpovědi za účelem měření polohy tyčí, které padají v důsledku působení gravitační síly zemské přitažlivosti. Zjišťování přesné naměřené polohy v průběhu času je velmi důležitým bezpečnostio ním opatřením, neboť se tak zjišťuje, zda zde neexistuje nějaká překážka, která by mohla ohrozit rychlé odstavení reaktoru.

V dosavadním stavu techniky byla měřena doba poklesu tyče s využitím systémů pro zjišťování polohy tyče, a to s přiváděním energie pro napájení rozpojených cívek. Proud, indukovaný v cívkách při průchodu hnací tyče těmito cívkami, byl poté zjišťován jako funkce napětí ve společné dráze proudu v daném systému.

Jeden příklad takovéhoto systému, který je uplatňován u systému analogového zjišťování polohy, jc popsán v patentovém spise US 5 408 508. který byl vydán 18. dubna 1995, a který byl převe20 den na majitele tohoto vynálezu. Jak je v tomto patentovém spise uvedeno, tak daný systém umožňuje, aby byly všechny regulační tyče prověřovány současně.

V současné době však bylo zjištěno, že jelikož může být získána přesná poloha dráhy tyče v závislosti na čase když padá několik tyčí současně, tak může docházel k deformacím, pokud padá současně větší počet tyčí nebo dokonce všechny tyče. Takováto deformace výrazně ztěžuje provádění analýzy výstupu. Takže je nutno vyvinout zdokonalený systém měření poklesu tyče, který⁷ poskytne mnohem přesnější údaje o poloze dráhy regulační tyče v závislosti na čase v průběhu ověřování poklesu regulační tyče, pokud padá současně většina tyčí nebo dokonce všechny tyče.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je zdokonalený způsob a zařízení pro měřeni doby volného pádu většího množství svazků regulačních tyčí, když padají do jádra jaderného reaktoru v důsledku působení 35 gravitační síly zemské přitažlivosti.

U předmětného zařízení a způsobu je využíváno stávajících cívek pro systém zjišťování polohy řídicích tyčí, přičemž tyto cívky jsou uloženy ve sloupci v tandemu podél pláště, který obklopuje poháněči tyč, určenou pro regulaci pohybu regulační tyče.

Zařízení, které ztělesňuje předmět tohoto vynálezu, obsahuje bočník, který jc možno připojit k primárnímu vinutí společného transformátoru, který je využíván pro napájení každé z cívek. V průběhu zkušebního testu poklesu tyče, když je elektrická energie odpojena od společného transformátoru. je primární vinutí tohoto transformátoru zkratováno prostřednictvím boč ní ku za úče45 lem snížení indukčnosli v sekundárním vinutí, která způsobuje zkreslení na výstupním průběhu, vykazované v dosavadním stavu techniky.

U příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu pak relé, kterého je využíváno pro odpojení elektrické energie od primárního vinutí transformátoru, obsahuje přídavné kontakty, které sou?o časně zkratují primární vinutí. Tím bylo vyvinuto zdokonalené nové zařízení a lepší způsob provádění zkušebního testu poklesu tyče, které umožňují zjišťovat skutečný průběh polohy regulační tyče v závislosti na čase, a to dokonce i tehdy, pokud veškeré regulační tyče padají současně.

-4CZ 298181 B6

V souladu s předmětem tohoto vynálezu bylo tedy vyvinuto zařízení pro měření doby volného pádu množiny svazků regulačních tyčí do jádra jaderného reaktoru, které obsahuje poháněči tyč, připojenou ke každému svazku regulačních tyčí pro zasunutí svazku do jádra reaktoru a pro jeho vytažení z jádra reaktoru, a množinu polohových snímačů, sdružených s každým svazkem regulačních tyčí a umístěných v tandemu podél dráhy pohybu každé poháněči tyče, přičemž každý polohový snímač v tandemové soustavě je připojen ke společnému transformátoru, opatřenému bočníkem pro zkratování transformátoru během měření doby volného pádu.

Bočník jc s výhodou zapojen přes primární vinutí transformátoru během měřicího období.

Bočník jc s výhodou zapojen jak pro odpojení transformátoru od napájení, tak pro zkratování primárního vinutí.

Snímače jsou s výhodou tvořeny tandemovou soustavou cívek.

Snímače jsou s výhodou zapojeny paralelně.

Během běžného provozu reaktoru poskytují snímače oddělené digitální výstupy pro určení polohy každého svazku regulačních tyčí, přičemž během měření doby volného pádu poskytují snímače analogový výstup.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob měření doby volného pádu množiny svazků regulačních tyčí do jádra jaderného reaktoru, který obsahuje poháněči tyč, připojenou ke každému svazku regulačních tyčí, která je určena pro zasouvání svazku do jádra reaktoru a pro jeho vy tahování z jádra reaktoru, a množinu polohových snímačů, sdružených s každým svazkem regulačních tyčí a umístěných v tandemu podél dráhy pohybu každé poháněči tyče, přičemž je každý polohový snímač v tandemové soustavě napájen prostřednictvím společného transformátoru.

Způsob obsahuje následující kroky:

- odpojení primárního vinuli transformátoru od energetického zdroje.

- zkratován í tran s formátoru, a

- provádění měření proudu, procházejícího sekundárním vinutím transformátoru.

Při kroku zkratování sc s výhodou zkratuje primární vinutí transformátoru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech jeho výhodných provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde:

obr. 1 znázorňuje nárysný pohled v částečném řezu na jaderný reaktor, na pohon regulační tyče a na indikační systém polohy tyče, který' představuje zobrazení výhodného provedení, u kterého může být předmět tohoto vynálezu uplatněn;

obr. 2 znázorňuje nárysný pohled v řezu na regulační tyč jaderného reaktoru s její přidruženou hnací tyčí a s pláštěm dráhy tyče, přičemž jc zde zobrazen magnetický zdvihací mechanizmus, používaný k zajištění pohybu regulační a hnací tyče a snímače polohy tyče, využívané u předmětu tohoto vynálezu:

obr. 3 znázorňuje pohled na systém zjišťování polohy tyče, kde jsou mnohem jasněji znázorněny cívky, vyobrazené na obr. 1 a na obr. 2;

- > CZ 298181 B6 obr. 4 znázorňuje schéma typického okruhu pro digitální zjišťování polohy tyče, kde jsou zapojeny cívky, vyobrazené na obr. 1. obr. 2 a obr. 3;

obr. 5 znázorňuje grafické zobrazeni typického tvaru průběhu napětí, získávaného z okruhu podle obr. 4. když čtyři svazky regulačních tyčí padají současně:

obr. 6 znázorňuje grafické zobrazení typického tvaru průběhu napětí, získávaného z okruhu podle obr. 4, když všechny tyče padají do jádra reaktoru současně;

obr. 7 znázorňuje schematické zobrazení okruhu relé, využívaného u výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu v jeho vhodné modifikaci.

Příklady provedení vynálezu

Přesná znalost polohy regulačních tyčí v jaderném reaktoru je podstatná pro zajištění bezpečného a efektivního provozu reaktoru.

Jak lze vidět na vyobrazení podle obr. 1, je zjišťování polohy regulačních tyčí v prostoru tlakového vodního reaktoru obzvláště obtížné, a to zejména z důvodu nezbytnosti udržování utěsněné integrity tlakové nádoby jaderného reaktoru 10. Regulační tyče 12 a poháněči tyče 14. které jsou konstrukčně připojeny ke svým příslušným regulačním tyčím j_2. jsou obklopeny vodou 16, která zcela naplňuje tlakovou nádobu reaktoru K). Za normálních provozních podmínek má voda 16 vy sokou teplotu a jc udržována pod vy sokým tlakem, takže nedochází k žádnému varu.

Poloha regulačních tyčí 12 musí být určována na základě měření stavu snímacích prvků, umístěných na vnější straně tlakové nádoby reaktoru JO, neboť není možno provádět žádné mechanické pronikání do vnitřku tlakové nádoby reaktoru 10 pro účely zjišťování polohy regulačních tyčí J_2. Jedinou oblastí, kde je možno umístit snímací prvky, je oblast podél pláště 20 dráhy tyče.

Poháněči tyče ]4 se pohybují vc svých příslušných pláštích 20 dráhy tyče, kterými jsou utěsněné irubicovité členy, které jsou vytvořeny integrálně s hlavou í 8 reaktoru j_0. a které probíhají podélně směrem vzhůru od této hlavy 18 reaktoru j0. Polohové snímače 32, umístěné podél pláště 20 dráhy tyče, mohou snímat pouze polohu poháněči tyče ]_4. Je však možno běžně předpokládat, že připevnění regulačních tyčí 12 k jejich příslušné poháněči tyči 14 je spolehlivé, v důsledku čehožjc přemístění poháněči tyče 14 a regulačních tyčí 12 naprosto stejné.

Každá poháněči tyč 14 jc připojena k většímu množství regulačních tyčí 12, které vytvářejí svazek. a které je možno dobře vidět na vyobrazení podle obr. 2.

Pohyb poháněči tyče 14 jc prováděn prostřednictvím magnetického zdvihacího mechanizmu 22, sestávajícího z magnetického zvedáku, cívek, plunžrů a unášečů, přičemž tyto součásti již byly shora popsány. Poloha poháněči tyče j_4 v prostoru pláště 20 dráhy tyče je zjišťována prostřednictvím ukazatele 30 polohy regulačních tyčí Γ2, který se rozprostírá podélně podél pláště 20 dráhy tyče nad magnetickým zdvihacím mechanizmem 22. Ukazatelem 30 polohy regulačních tyčí 12 je v tomto případě již shora popsaný digitální systém, přičemž je nutno zdůraznit, že předmět tohoto vynálezu může být rovněž stejně dobře uplatněn u analogového systému.

Základním čidlem indikačního systém zjišťování polohy tyče jc polohový snímač 32, tvořený cívkou, která je umístěna koleni obvodu osy pohybu poháněči tyče J_4. a to z vnější strany pláště 20 dráhy tyče. Pokud těmito cívkami prochází střídavý proud, je vytvářen střídavý tok, který proniká do pláště 20 dráhy tyče. Pokud je kmitočet dostatečně nízký, bude hloubka pronikání

-6CZ 298181 B6 větší, než je tloušťka pláště 20 dráhy tyče, takže střídavý proud bude pronikat dovnitř. Běžný kmitočet elektrického proudu o velikosti 60 Hz snadno splňuje uvedený požadavek.

Pokud se kovová poháněči tyč 14 pohybuje pláštěm 20 dráhy tyče a opustí místo, obklopené 5 cívkou, pak se impedance cívky změní. Jelikož jsou poháněči tyče 14 vyrobeny z feromagnetického materiálu, bude se impedance cívky zvyšovat. Toto zvýšení impedance je zesilováno prostřednictvím magnetické povahy tyče, která jc indukována prostřednictvím silných cívek magnetického zdvihacího mechanizmu 22. Změna impedance může být zjišťována celou řadou způsobů.

Za účelem zjišťování změny impedance je každá cívka připojena k odporu, přičemž mezi každou dvojici sousedních odporů Jsou připojeny vstupy diferenciálního zesilovače. Bude zde rovněž jeden diferenciální výstup zc zesilovače, který bude větší než všechny ostatní, a který bude ukazovat, mezi kterými dvěma cívkami se právě nachází konec poháněči tyče ]_4.

Sloupec cívek je rozdělen do dvou prokládaných skupin A a B, jak jc možno dobře vidět z vyobrazení podle obr. 3. Tyto dvě skupiny dohromady vytvářejí čidla pro zjišťování polohy regulačních tyčí L2. Signály, získávané z každé skupiny cívek, jsou zpracovávány odděleně v prostoru reaktoru. Signály v každé skupině obsahují informace, nezbytné k určení polohy tyče v rámci 20 jedné poloviny celkové rozlišovací schopnosti systému. Takže pokud má jedna skupina nesprávnou funkci, jc rozlišovací schopnost sy stému snížena, avšak poloha tyče je stále ještě známa.

Každá z přibližně 61 poháněčích tyčí 14 ve čtyřech smyčkových soustavách bude opatřena sloupcem cívek, kodérem 34 skupiny A a kodérem 36 skupiny B v rámci reaktorové objemové 25 konstrukce, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 3, a to pro kódování příslušných výstupních signálů cívek do multiplexního uspořádání. Je zde přibližně 42 cívek, určených pro každou tyč.

Typický digitální okruh pro zjišťování polohy tyče, používaný k měření doby poklesu tyče, je 30 znázorněn na vyobrazení podle obr. 4. Podrobnosti tohoto digitálního okruhu pro zjišťování polohy tyče, které se přímo netýkají měření doby poklesu tyče, zde nejsou znázorněny, je však je možno nalézt například v patentovém spise US 3 858 191.

Je zde větší počet cívek, označených vztahovými značkami Al až Λ24, kterými prochází pohá35 něčí hřídel regulačních tyčí ]_2- Přesný počet cívek závisí na příslušném modelu digitálního zjišťování polohy tyče, takže není pro předmět tohoto vynálezu důležitý. Jeden konec každé cívky je připojen ke společnému vodiči 42, a to na levé straně podle obr. 4. Druhý konec každé cívky je připojen rovněž ke společnému vodiči na pravé straně podle obr. 4, a to po průchodu přes tri odpory' R,, 1U a R^.

Odpor R] představuje odpor cívky, přičemž má obvykle velikost zhruba 6 ohmů. Odpor R- představuje odpor vodiče od cívky k digitální elektronické skříni pro zjišťování polohy tyče, přičemž má obvykle velikost zhruba 1,5 ohmu. Odpor R, představuje vstupní impedanci do desky detektoru a kodéru pro digitální zjišťování polohy tyče, přičemž má obvykle velikost zhruba 5 ohmů.

Okruh je uzavřen prostřednictvím odporu K. a prostřednictvím transformátoru T,. Odpor R₄ představuje impedanci vodiče pro společný vodič, a to ve vodiči, který vede od cívek do elektronické skříně pro digitální zjišťování polohy tyče. Tento odpor R_; má obvykle velikost zhruba OJ 18 ohmu. Transformátorem T, je transformátor, který napájí cívky pro digitální zjišťování 50 polohy tyče během běžného provozu, který však není napájen během zkušebního testu doby poklesu tyče.

Je zde uspořádána druhá soustava cívek B1 až B24, které jsou proloženy mezi shora popsanými cívkami A1 až A24. Zapojení a provoz těchto cívek Β1 až B24 jsou stejné, jako je tomu u cívek

- 1 CZ 298181 B6

Al až Λ24. Během běžného provozu digitálního systému pro zjišťování polohy tyče jsou dvě soustavy cívek nadbytečné a umožňují nezávislé měření polohy tyče pro zvýšení jeho spolehlivosti.

Pro měření doby poklesu tvče jc působení dvou soustav cívek kombinováno za účelem dosažení přesnějších výsledků a za účelem docílení méně hrbolatého průběhu. Tyto hrbolky průběhu je možno vidět na vyobrazení podle obr. 5 a podle obr. 6. přičemž jsou způsobeny v důsledku průchodu konce poháněcího hřídele regulační tyče otevřenými cívkami. Pro účely předmětu tohoto vynálezu vykonávají uvedené dvě soustavy cívek tutéž funkci.

Pokud je regulační tyč spouštěna ze své plně vytažené polohy do své plně vložené polohy, pak konec poháněcího hřídele regulační tyče prochází postupně cívkami A24 až dolů k cívkám Λ2 (tento konec hřídele rovněž prochází většinou z cívek skupiny B). Poháněči hřídel regulačních tyčí je poněkud zmagnetizován, a to v důsledku velkých cívek ve zdvihacím mechanizmu pohá15 něčí tyče, umístěném pod cívkami pro digitální určování polohy tyče.

Tento permanentní magnetismus v poháněcím hřídeli vytváří proud v cívkách Λ24 až Al, jak tento poháněči hřídel padá těmito cívkami. Magnetický tok od konce poháněcího hřídele prochází cívkami a vytváří proud. Cívky jsou s výhodou zapojeny paralelně, takže proud v jednotliví) vych cívkách se efektivně sčítá. Tento proud je zhruba úměrný k rychlosti tyče. Kombinovaný proud prochází sekundárním vinutím transformátoru Tj a odporem R₄. Systém pro měření doby poklesu tvče měří proud ve společném vodiči 42 jako funkci poklesu napětí přes odpor R₄ a transformátor T_|. Toto napětí je úměrné k proudu, takže je zhruba úměrné k ry chlosti tyče.

Na vyobrazení podle obr. 5 je znázorněn typický tvar průběhu napětí pro čtyři svazky tyčí, které padají současně. Tyče jsou uvolněny v čase nula, načež se jejich pohyb zrychluje, takže dochází k nárůstu napětí. Zhruba za 1000 milisekund dopadne konec tyče na tlumič, přičemž se tyče rychle zpomalí, což způsobí ostrý' pokles napětí. Tlumicí efekt jc způsoben tím. žc tyče tlačí na chladivo z vodicích prstenců řídicí tyče a tlačí jej do jádra reaktoru.

Bod zlomu průběhu právě nad hodnotou 1000 milisekund představuje čas. ve kterém tyče dosáhly tlumiče, který leží ve známé poloze tyče (v blízkosti dna jádra reaktoru). Za 1500 milisekund dosáhnou tyče zarážkových pružin, přičemž jc možno sledovat mírný stupeň rozkmitu. Na obr. 1 je znázorněn běžně očekávaný průběh, u kterého byly rušivé problémy se zkreslením odstraněny 5? prostřednictvím tohoto vynálezu.

Na vyobrazení podle obr. 6 jsou znázorněny dvě křivky poklesu tyče, kdy je zkreslení, vykazované vc známém stavu techniky, přítomno pouze na spodní křivce B. Pokud jsou všechny regulační tyče spouštěny současně pro zachování kritického průběhového času, je získána spodní křivka B, 40 znázorněná na obr. 6. Co se týče této křivky B lze zde zhruba na časové hodnotě 1000 milisekund pozoroval průhyb a poté další zvýšení až do zhruba 1100 milisekund, kde je zaznamenán náhlý pokles napětí (rychlosti tyče), k němuž dochází v důsledku nárazu na tlumič.

Rovněž za hodnotou 1500 milisekund je možno pozorovat obrat směrem vzhůru před konečným 45 poklesem v důsledku působení zarážkové pružiny, foto zkreslení velmi ztěžuje provádění analýzy. neboť přídavné znaky nenastávají v důsledku změn rychlosti poklesu regulační tyče. Horní křivka A před hodnotou 1100 milisekund a spodní křivka B po hodnotě 1500 milisekund jsou běžnými typy křivek poklesu tyče.

?o Příčinou pozorovaného zkreslení, pokud všechny regulační tyče padají současně, je společný prvek, a to transformátor Tj. Jak jc znázorněno na vyobrazení podle obr. 4, jsou všechny cívky skupiny A digitálního systému pro zjišťování polohy regulační tyče napájeny transformátorem Tj. V průběhu zkušebního testu poklesu tyče není transformátor Ij napájen a jeho primární napětí 115 V bylo již předem odvedeno levým otevřeným okruhem. Zkreslení je způsobeno

-8CZ 298181 B6 poklesem napěli v sekundární straně transformátoru Tj_ od součtu proudu poklesu tyčí ode všech regulačních tyčí, kterých obvykle bývá 50 nebo více. Výpočty ukázaly, žc celkový proud v transformátoru T| je zhruba 30 A. Pokles napětí v transformátoru T_i snižuje jednotlivé signály poklesu tyče v důsledku indukčnosti, vyplývající z otevřeného primárního okruhu, a vytváří spodní zkreslenou křivku poklesu tyče, znázorněnou na obr. 6.

Zdokonalení, které poskytuje předmět tohoto vynálezu, spočívá v odstranění transformátoru T, z okruhu poklesu tyče.

Jeden přístup, který vede k dosažení tohoto úkolu, spočívá ve zkratování sekundárního vinutí transformátoru Ti se spodní impedancí s pomocí bočníku. Toto řešení bylo zkušebně testováno, přičemž bylo zjištěno, že tento způsob řeší daný problém a odstraňuje příslušné zkreslení. Toto zkratování však vyžaduje mít velice nízkou impedanci (méně než 0,001 ohmu), aby bylo efektivní. Dálkové uplatňování tohoto přístupu s použitím relé není praktické v důsledku požadované nízké impedance a velmi nízkého napětí (řádově v miIivoltech).

Druhým způsobem jc zkratovat primární napětí 115 V transformátoru T| v průběhu zkušebního testu poklesu tyče. Bylo zjištěno, že v podstatě veškero zkreslení je způsobeno v důsledku indukčnosti transformátoru T] a nikoli v důsledku jeho stejnosměrného odporu, který se jinak objevuje na sekundární straně. Snížení primárního napětí transformátoru jý je mnohem snadněji proveditelné v důsledku mnohem vyšší impedance.

S poměrem vinutí přibližně 20 musí být zkratování přes primární napětí 115 V transformátoru T| menší, než 20 x 20 x 0, 001 ohmu nebo přibližně 0.4 ohmu. Obvykle je používáno relé pro účely odpojení energetického přívodu 115 V od primární strany transformátoru. Přídavné kontakty 52 mohou být snadno přidány za účelem zkratování primárního napětí 1 15 V transformátoru T,. když je toto napětí 115 V odpojeno v průběhu zkušebního testu poklesu tyče.

Pokud je bočník 50 v nenapájcnc poloze, je přívodní napětí 115 V připojeno k primární straně transformátoru Tj, takže tato primární strana není zkratována. To jsou běžné provozní podmínky digitálního systému pro zjišťování polohy tyče.

Pokud jc bočník 50 napájen, je přívodní napětí 1 15 V odpojeno a primární strana transformátoru Tj_ je zkratována. Bočník 50 je napájen prostřednictvím systému pro zkušební testování poklesu tyče pouze v průběhu tohoto zkušebního testu poklesu tyče. Proto je tedy impedance transformátoru T] ze systému odstraněna, čímž dochází ke zdokonalení výstupu ze zkušebního systému.

Přestože bylo podrobně popsáno určité konkrétní provedení předmětu tohoto vynálezu, jc zde nutno zdůraznit, že odborník z dané oblasti techniky ni že vytvářet různé modifikace a alternativy daného řešení, a to na základě shora uvedeného popisu. Proto jsou tedy jednotlivá shora popsaná uspořádání považována pouze za ilustrativní, takže nijakým způsobem neomezují rozsah ochrany tohoto vynálezu, který je podán v plné šíři v následujících patentových nárocích, a který zahrnuje veškeré ekvivalenty tohoto řešení.

Claims (8)

1. Zařízení pro měření doby volného pádu množiny svazků regulačních tyčí (12) do jádra jaderného reaktoru (10). kterc obsahuje poháněči tyč (14). připojenou ke každému svazku regulačních tyčí (12) pro zasunutí svazku do jádra reaktoru a pro jeho vytažení z jádra reaktoru, a množinu polohových snímačů (32), sdružených s každým svazkem regulačních tyčí (12) a umístěných v tandemu podél dráhy pohybu každé poháněči tyče (14), vyznačující se tím. že každý polohový snímač (32) v tandemové soustavě je připojen ke společnému transformátoru (TJ, opatřenému bočníkem (50) pro zkratování transformátoru (TJ během měření doby volného pádu.

2. Měřicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í ni, že bočník (50) je zapojen přes primární vinutí transformátoru ('1 j) během měřicího období,

3. Měřicí zařízení podle nároku 2. v y z n a č u j í c í sc t í m , že bočník (50) jc zapojen jak pro odpojení transformátoru (TJ od napájení, tak pro zkratování primárního vinutí.

4. Měřící zařízení podle nároku 1. v y z n a č u j í c í se t í m , Že snímače (32) jsou tvořeny tandemovou soustavou cívek.

5. Měřicí zařízení podle nároku 4, vyznačující se t í m , že snímače (32) jsou zapojeny paralelně,

6. Měřicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m , že během běžného provozu reaktoru poskytují snímače (32) oddělené digitální výstupy pro určení polohy každého svazku regulačních tyčí (12). přičemž během měření doby volného pádu poskytují snímače (32) analogovy výstup.

7. Způsob měření dob) volného pádu množiny svazků regulačních tyčí (12) do jádra jaderného reaktoru (10), který obsahuje poháněči tyč (14). připojenou ke každému svazku regulačních tyčí (12), která je určena pro zasouvání svazku do jádra reaktoru (10) a pro jeho vytahování z jádra reaktoru (10). a množinu polohových snímačů (32), sdružených s každým svazkem regulačních tyčí (12) a umístěných v tandemu podél dráhy pohybu každé poháněči tyče (14), přičemž je každý polohový snímač (32) v tandemové soustavě napájen prostřednictvím společného transformátoru (T J, v y z n a č u j i c í se t í m . že obsahuje následující kroky:

- odpojení primárního vinutí transformátoru (TJ od energetického zdroje,

- zkratování transformátoru (TJ, a

- provádění měření proudu, procházejícího sekundárním vinutím transformátoru (TJ.

8. Způsob podle nároku 7, vy z n ač ii j í c í se t í m . že při kroku zkratování se zkratuje primární vinutí transformátoru (TJ.