DD250201B5

DD250201B5 - Verfahren zum bewerten der funktionsweise von regelelementen

Info

Publication number: DD250201B5
Application number: DD86291439A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Dr Sc Techn Kunze; Hartwig Dipl-Ing Abel; Michael Dipl-Phys Barz; Jochen Dipl-Phys Wander; Manfred Dr-Ing Gerngross; Walerie Dipl-Phys Lobanowitsch; Egbert Dipl-Ing Liskow
Original assignee: Energiewerke Nord Gmbh
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1993-12-09
Also published as: DD250201A1

Description

erfindungsgemäß als Startimpuls für die Aufzeichnungs- oder Zeitmeßeinrichtung genutzt. Da der Motor von seiner Bestimmung her so arbeitet, daß bei beabsichtigter Drehbewegung 3-Phasen-Drehstrom auf den Stator aufgeschaltet wird, induziert die Fallbewegung der Kassette über die Rotordrehung im Stator- und damit in jeder Stromversorgungsleitung des Motors-eine Wechselspannung. Deren Periode ist über die Übersetzung des Antriebsmotors definiert mit einer Höhenänderung der Regelkassette verbunden und ihre Frequenz ist ebenso definiert mit der Momentangeschwindigkeit verknüpft.

Erfindungsgemäß werden diese Induktionsspannung erfaßt und die einzelnen Nulldurchgänge der Spannung mit Zeitmarken versehen.

Die Gesamtfallzeit wird durch Ermittlung der Zeit für so viele Nulldurchgänge der Spannung bestimmt, wie es der Fallstrecke des Regelelementes entspricht.

Zur Bewertung des Fallvorganges werden jeder Nummer eines Nulldurchganges der induzierten Spannung die entsprechenden Fallwegstrecken zugeordnet und den Zeitmarken gegenübergestellt, so daß man den Weg-Zeit-Verlauf des Falles erhält bzw. wird aus der Zeitdifferenz zwischen zwei Nulldurchgängen und der damit korrespondierenden festen Wegstrecke auf bekannte Weise die Momentangeschwindigkeit ermittelt und diese den entsprechenden Fallwegstrecken gegenübergestellt, so daß man den Geschwindigkeits-Weg-Verlauf des Falles erhält.

Die Beurteilung des Falles erfolgt insbesondere anhand des Geschwindigkeits-Weg-Verlaufes und der Gesamtfallzeit, indem Störungen im Fall durch starkes Einsenken der Geschwindigkeit an den gesuchten Schleifstellen direkt aus dem Diagramm abgelesen werden können.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Abbildung zeigen die

Fig. 1: den Zeitverlauf der induzierten Spannung

Fig. 2: ein Muster der aufzustellenden Tabelle

Fig.3: drei Beispiele von Geschwindigkeits-Weg-Diagrammen, wobei die Fig. 3a den Soll-Verlauf, Fig.3b zu große Fallzeit infolge zu geringer Fallgeschwindigkeit und Fig.3c zu große Fallzeit infolge von Klemmen des Regelementes bei der Höhenkoordinate l_k darstellen.

Kernreaktoren haben als Havarieschutz u. a. über ein schnelles Einfahren von Absorberstäben (Regelelementen) in die Spaltzone,

i. a. durch Fallen infolge ihres Eigengewichtes, die Möglichkeit, die im Reaktor stattfindende Kettenreaktion abzuschalten. Die dabei einzuhaltenden Fallzeiten sind in einem gewissen Intervall vorgeschrieben, damit der Reaktor schnell genug ausgeschaltet wird aber auch Beschädigungen durch zu schnelles Fallen vermieden werden.

Bei älteren Regelelementkonstruktionen wird ein Abfallen dadurch erreicht, daß die mechanische Verbindung zwischen Regelelementantrieb und Zahnstange des Regelelementes durch Ausklinken des Zahnstangenritzels gelöst wird, so daß das Regelelement fallen kann.

Neuere Konstruktionen haben ein einfacheres Getriebe und lassen ein Fallen der Regelelemente dadurch zu, daß die am Stator des - mit einem Dauermagneten als Rotor versehenen - Motors des Regelelementantriebes anliegende Gleichspannung (Haltespannung) abgeschaltet wird. Dadurch bricht das im Stator aufgebaute Magnetfeld, das den Rotor standardmäßig am Drehen hindert, zusammen und der Rotor kann sich frei bewegen, so daß er im Leerlauf ist und über das infolge seines Gewichtes fallende Regelelement durchgedreht wird.

Zur Erläuterung muß ergänzt werden, daß eine definierte Positionsänderung des Regelelementes dadurch erreicht wird, daß der Stator nicht mit Gleich- sondern mit Drehstrom beschickt wird, der Rotor diesem Drehfeld folgt und das Getriebe des Regelelementantriebes die Drehbewegung in eine Höhenpositionsänderung des Regelelementes umsetzt.

Soweit zur Konstruktion der Regelelementantriebe. Für die Bewertung von Regelelementen sind nun zwei Eigenschaften bedeutend: die Fallzeit des Regelelementes und sein Geschwindigkeits-Weg-Diagramm beim Fall.

Diese beiden Eigenschaften lassen sich wie folgt bestimmen: Da das Fallen des Regelelementes ein Abschalten der Haltespannung am Stator des Motors des Regelelementantriebes einleitet, wird durch das Abschalten ein Registriervorgang gestartet, indem z. B. die Spannung fortlaufend beobachtet wird.

Da das Regelelement über das Getriebe starr mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, läßt sich einerseits jeder Rotordrehung des Motors ein definiertes Wegstück der Höhenänderung zuordnen, andererseits bewirkt der drehende Rotor aber auch, daß der Antriebsmotor als Generator arbeitet, so daß im Stator des Motors 3-Phasen-Drehstrom induziert wird, dessen einzelne Phasen jeweils für sich als Wechselspannung abgegriffen werden können (Fig. 1), wobei eine Periode der Wechselspannung einer Umdrehung des Rotors und damit dem definierten Wegstück entsprechen.

Während des gestarteten Registriervorganges sind nun jeder Periode der induzierten Wechselspannung, die über Nulldurchgangsbestimmung der Wechselspannung ermittelt wird, in Form einer Tabelle (s. Fig. 2) die Zeiten zuzuordnen, die seit dem Abschalten der Haltespannung vergangen sind. Den einzelnen Nulldurchgängen sind dann die ihnen entsprechenden Regelelementfallstrecken zuzuordnen und gemäß der bekannten physikalischen Beziehung

ν = ΔΙ/Δΐ

die Momentangeschwindigkeiten v, wobei ΔΙ die Wegstrecke des Regelelementes von Nulldurchgang zu Nulldurchgang und At die dazu gemessene Zeit darstellen.

Aus dieser Tabelle läßt sich anschließend in einfacher Weise die Fallzeit als die Zeit entnehmen, bei der die zurückgelegte Wegstrecke 1 der Soll-Fallstrecke l_s des Regelelementes entspricht.

Das Geschwindigkeits-Weg-Diagramm wird so ermittelt, daß die zurückgelegte Wegstrecke 1 als Abszisse und die Momentangeschwindigkeit ν als Ordinate aufgetragen werden.

Aus dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm läßt sich u.a. ermitteln, ob der Fall des Regelelementes ordnungsgemäß (Fig.3a) verläuft, ob die Geschwindigkeit z. B. zu klein ist (Fig. 3 b), was zu einer zu großen Fallzeit führt, oder ob die Fallzeit deshalb zu groß ist, weil das Regelelement infolge von Verklemmen bei der Höhenkoordinate l_k (Fig. 3 c) lokal eine zu kleine Geschwindigkeit hat.

Dementsprechend kann der Fachmann gegebenenfalls Maßnahmen zur Ursachenbeseitigung einleiten.

Claims

Verfahren zum Bewerten der Funktionsweise von Regelelementen von Kernreaktoren über die Ermittlung der Fallzeit sowie der Fallgeschwindigkeit dieser Regelelemente, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Fallzeit und der Fallgeschwindigkeit die sich durch Fallbewegung der Regelelemente am Stator des Motors der Regelelemente ausbildende Induktionsspannung verwendet wird, wobei mit dem Abschalten der Haltespannung der Registriervorgang eingeleitet wird und dabei dann jeder Periode der induzierten Wechselspannung, die über eine Nulldurchgangsbestimmung der Wechselspannung ermittelt wird, die Zeiten zuzuordnen sind, die seit dem Abschalten der Haltespannung vergangen sind, danach werden den einzelnen Nulldurchgängen die ihnen entsprechenden Regelelementfallstrecken zugeordnet und in bekannter Weise die Momentangeschwindigkeit bestimmt, abschließend werden aus den einzelnen Fallzeiten sowie den einzelnen Momentangeschwindigkeiten die Gesamtfallzeit sowie der Geschwindigkeitsverlauf ermittelt und zum Bewerten der Funktionsweise der Regelelemente verwendet, wobei der Registriervorgang nach Durchlauf einer bestimmten Anzahl von Nulldurchgängen, die der zu fallenden Wegstrecke der Regelelemente entspricht, beendet wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung der Funktionsweise von Regelelementen von Kernreaktoren durch Messung ihrer Fallzeit und -geschwindigkeit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß der gesamte Fahrbereich von Regelkassetten mit einer Vielzahl von Transformatoren versehen ist und ein mit der zu bewegenden Kassette gekoppelter Kern die Induktivität der jeweils nächsten Spule oder Spulen ändert und der Transformator mit geänderter Induktivität die Position der Kassette signalisiert (DD-PS 118327). Diese Art der Positionsbestimmung ist relativ grob, so daß Kassettenfallzeiten nur stark fehlerbehaftet bestimmt werden können. Darüber hinaus ist aus dem DD-WP 131 201 bekannt, die Höhenstellung der Regelelemente über eine magnet-induktive Geberanordnung zu ermitteln sowie die Verfahrzeiten-bzw. Fallzeiten dieser Regelelemente zwischen verschiedenen Höhenpositionen zu messen. Diese Verfahrensweise ist ebenfalls auf Grund der groben und relativ trägen Ermittlung der Höhenposition mit großen Fehlern behaftet.

Genauere Verfahren zur Bestimmung der Fallzeiten von Regelkassetten, die den durch den Fall verursachten Körperschall zum Starten und Stoppen von Zeitmeßeinrichtungen ausnutzen, sind nach DD-PS 214020 und DD-WP G 21 C / 2767045 bekannt. Nachteilig an diesen Verfahren ist, daß sie nur die Bestimmung der Gesamtfallzeit der Kassetten zulassen, jedoch über die Art des Fallens-z. B. in Form von Geschwindigkeitsverläufen-keine Aussagen gestatten. Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 2102 565 bekannt, den Steuerstab innerhalb einer Gesamtinduktivität zu bewegen. Die dann durch die Positionsänderung des Stabes hervorgerufene Impedanzänderung der mit Wechselstrom beauflagten Induktivität dient dann zur Anzeige der Regelstabstellung. In Weiterführung dieser technischen Lösung wird in der DE-OS 2242951 eine Zweispulenanordnung verwendet. Dabei wird durch die wechselstromdurchflossene Primärspule eine Sekundärspule induktiv erregt. Die induktive Kopplung der beiden konzentrisch angeordneten Spulen wird durch die Steuerabstellung in Richtung Axialausdehnung der inneren Spule bestimmt und beeinflußt. Die an der zweiten Spule induktiv erzeugte Wechselspannung wird gleichgerichtet und dient dann zur Stellungsanzeige des Regelstabes.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Reaktorsicherheit durch eine Überwachung des ordnungsgemäßen Funktionierens der Regelelemente von Kernreaktoren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bewertung der Funktionsweise von Regelelementen von Kernreaktoren durch Messung ihrer Fallzeit und Fallgeschwindigkeitzu schaffen, um durch rechtzeitiges Erkennen von eventuell auftretenden Unregelmäßigkeiten die Reaktorsicherheit zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Motor des Regelelementes die Motorspannung abgegriffen wird. Zur Reaktorabschaltung fahren die Regelkassetten im freien Fall in die Spaltzone des Reaktors ein, indem vom Motor des Regelelementes die Haltespannung abgeschaltet wird, so daß der aus einem Permanentmagneten bestehende Rotor des Motors kein Haltemagnetfeld des Stators mehr vorfindet und sich - infolge seiner starren Kopplung mit der Kassette entsprechend deren Abwärtsbewegung - ungehindert drehen kann. Dieses Abschalten der Haltespannung wird