DE1065925B - - Google Patents

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DE1065925B DENDAT1065925D DE1065925DA DE1065925B DE 1065925 B DE1065925 B DE 1065925B DE NDAT1065925 D DENDAT1065925 D DE NDAT1065925D DE 1065925D A DE1065925D A DE 1065925DA DE 1065925 B DE1065925 B DE 1065925B
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Description

DEUTSCHGERMAN

Es gibt beim Betrieb von Kernreaktoren, insbesondere Leistungsreaktoren, Störungsfälle, in denen der Reaktor unter allen Umständen sofort stillgesetzt werden muß. Ein solcher Fall liegt vor, wenn beispielsweise die Reaktorleistung, etwa infolge eines Fehlers in der Regelung, weiter ansteigt. Erreicht die Reaktorleistung einen bestimmten Grenzwert, z. B. 43OV0 der Normalleistüng, "greift die Schnellabschalteinrichtung ein und schaltet den Reaktor ab (scram). Für ein exaktes Auslösen der Abschalteinrichtung kommt es unter anderem auf einen möglichst engen Ansprechbereich an. Bei den zur AbschalteinrlcTvtung gehörenden elektrischen Schaltgliedern (Abschaltmagnet, gegebenenfalls vorgeschaltete Relais) streut aber der Ansprechbereich um wenigstens __±__20_!/<ν-5θ daß auch der Grenzwertbereich entsprechend unscharf ist.In the operation of nuclear reactors, especially power reactors, there are malfunctions in which the reactor must be shut down immediately under all circumstances. Such a case exists if, for example, the reactor output continues to increase, for example as a result of an error in the control system. If the reactor output reaches a certain limit value, e.g. B. 43OV0 der normal power, "the emergency shutdown device intervenes and switches off the reactor (scram). For an exact triggering of the shutdown device, the narrowest possible response range is important ) but the response range scatters by at least __ ± __20 _! / <ν -5θ so that the limit value range is correspondingly blurred.

Bekannt ist ein elektronischer Grenzwertmelder,An electronic limit monitor is known,

' bei dem der Zeiger des Meßinstrumentes mit einem schmalen Abschirmblech versehen ist, das bei Erreichen des Grenzwertes zwischen die Koppelspulen eines Transistoroszillators eintaucht und damit die Kopplung unterbricht. Die Oszillatorschwingungen im Melder reißen ab, und ein Folgerelais löst den Sicherheitsmechanismus des überwachten Apparates aus.'in which the pointer of the measuring instrument is provided with a narrow shielding plate, which when reached of the limit value dips between the coupling coils of a transistor oscillator and thus the Coupling interrupted. The oscillator oscillations in the detector stop and a sequence relay triggers the Security mechanism of the monitored device.

Wenngleich die Empfindlichkeit dieses Grenzwertauslösers groß ist, wird doch sein Ansprechbereich durch die unvermeidbare endliche Breite des Abschirmbleches, die eine gewisse nicht zu unterschreitende Breite des Auslöse- bzw. Kippbereiches der Elektronik zur Folge hat, unerwünscht begrenzt. Der Grenzwertauslöser ist daher nicht ohne weiteres für solche Aufgaben verwendbar, bei denen die den einzelnen Betriebsstadien zugeordneten Steuersignale ihrer Größe nach nur geringfügig voneinander abweichen, da es dann auf. eine sehr scharfe selektive Auslösung ankommt. Praktisch liegen diese Verhältnisse bei der Regelung von Kernreaktoren, insbesondere Leistungsreaktoren, vor, bei denen der Leistungsbereich von 100 bis beispielsweise 130% als oberem Grenzwert regelungstechnisch in mehrere durch entsprechende elektrische Signale gekennzeichnete Leistungsintervalle unterteilt ist. Die diesen Intervallen zugeordneten Signale unterscheiden sich in ihrer Größe nur wenig voneinander. Da die dem 130%-Signal vorausgehenden Signale die Aufgabe haben, die der Schnellabschaltung üblicherweise vorausgehenden Maßnahmen (Vorwarnung, Reversieren der Regelstäbe usw.) auszulösen, muß der dem eigentlichen 130%-Signal zugeordnete Ansprechbereich des Grenzwertauslösers sehr eng begrenzt sein, um Fehlauslösungen zu verhindern.Even though the sensitivity of this limit value trigger is great, its response range will be due to the unavoidable finite width of the shielding plate, which is a certain not to be undercut The width of the triggering or tilting range of the electronics is undesirably limited. Of the Limit value triggers can therefore not be used without further ado for tasks in which the individual The size of the control signals assigned to the operational stages differ only slightly from one another, since it then on. a very sharp selective release arrives. These relationships are practically the case in the regulation of nuclear reactors, especially power reactors, in which the power range from 100 to, for example, 130% as the upper Limit value in terms of control technology in several power intervals marked by corresponding electrical signals is divided. The signals assigned to these intervals differ in their nature Size just a little apart. Since the signals preceding the 130% signal have the task of Measures that usually precede the emergency shutdown (advance warning, reversing the control rods etc.), the response range of the limit value trigger assigned to the actual 130% signal must be triggered be very tightly limited in order to prevent false tripping.

Der bekannte elektronische Grenzwertauslöser hatThe well-known electronic limit value trigger has

Elektronischer Grenzwertauslöser, insbesondere zur Schnellabschaltung von KernreaktorenElectronic limit value trigger, especially for quick shutdown of nuclear reactors

Anmelder: Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin und Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Applicant: Siemens-Schuckertwerke Corporation, Berlin and Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Herbert Troeger1, Baiersdorf (MFr.), ist als Erfinder genannt wordenHerbert Troeger 1 , Baiersdorf (MFr.), Has been named as the inventor

für den vorliegenden Anwendungsfall noch den Nachteil, daß er infolge seiner Mechanik zu träge ist. Diese Trägheit kann aber wegen der bereits erwähnten endlichen Breite des Abschirmbleches nicht verkleinert werden.for the present application still has the disadvantage that it is too sluggish due to its mechanics. These However, inertia cannot be reduced because of the already mentioned finite width of the shielding plate will.

Die Trägheit ist auch ein Grund dafür, daß der bekannte Grenzwertauslöser nicht mit Netzfrequenz betrieben werden kann. Bei Regelschaltungen von Kernreaktoren ist es aus Sicherheitsgründen erwünscht, daß das Netz zur Speisung und Bereitstellung einer gegebenenfalls benötigten Steuersignalfrequenz herangezogen wird. Der Grenzwertauslöser müßte dann ein wesentlich größeres Abschirmblech besitzen. Im übrigen ist aber diese Vergrößerung praktisch nicht realisierbar.The inertia is also one reason why the known limit value trip unit is not operated with mains frequency can be. In the case of control circuits in nuclear reactors, for safety reasons it is desirable that the network is used to supply and provide a possibly required control signal frequency will. The limit value trigger would then have to have a much larger shielding plate. in the Otherwise, however, this enlargement is practically impossible to achieve.

Gegenstand der Erfindung ist ein Grenzwertauslöser, der die genannten Nachteile nicht aufweist. Er arbeitet vollelektronisch, seine Zeitkonstante ist praktisch vernachlässigbar, und er weist einen engbegrenzten Aüslösebereich im Sinne der obigen Ausführungen auf. Hierzu enthält er einen Zerierdiodensteuerkreis mit primärseitig mittelangezapftem Übertrager mit daran angekoppeltem, die Auslösemittel betätigendem Wechselspannungsschaltkreis. Er ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß je eine Zenerdiode symmetrisch zur Mittelanzapfung in den Primärkreis des Übertragers eingeschaltet ist mit gemeinsamem Kathodensanschlußpunkt und daß zwischen Kathodenanschlußpunkt und Mittelanzapfung ein Potentiometer und eine Steuergleichspannungsquelle geschaltet sind.The invention relates to a limit value trigger which does not have the disadvantages mentioned. Developed fully electronic, its time constant is practically negligible, and it has a narrowly limited one Release area in the sense of the above explanations. For this purpose it contains a Zerierdiode control circuit with a transformer tapped on the primary side with a coupled to it that actuates the triggering means AC voltage circuit. According to the invention, it is characterized in that one each Zener diode is switched on symmetrically to the center tap in the primary circuit of the transformer with common Cathode connection point and that between cathode connection point and center tap a potentiometer and a control DC voltage source are connected.

909 629/229909 629/229

Claims (3)

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein "··. Ausführungsbeispiel. In dem Primärkreis des Übertragers 1 sind sym-.... > metrisch zur Mittelanzapfung 2 die beiden Zener- dioden 3, 4 mit gemeinsamem Kathodenanschlußpunkt 5 eingeschaltet. Zwischen diesen und die Mittelanzapfung sind das Potentiometer 6 sowie die Ionisationskammer 7 als Steuerspannungsquelle geschaltet. Mit Hilfe des Übertragers 1 ist der Zenerdiodensteuerkreis an den Wechselspannungsschaltkreis 8 angekoppelt, der einen Generator mit hohem Innenwiderstand besitzt, welcher seinerseits auf den Eingang eines Wechselspannungsverstärkers arbeitet. Bei der eingezeichneten Netzfrequenzspeisung wird der hohe Innenwiderstand durch einen in Serie zum Verstärkereingang liegenden Widerstand erzeugt. An den Verstärkerausgang ist die zum Auslösemagneten gehörige Betätigungsschaltung 9, 10 angeschlossen. Für die Verstärkerwechselspannung liegt der dynamische Widerstand der Zenerdioden parallel zum Eingangswiderstand des Verstärkers, dessen Wert im Beharrungsbetrieb größer als der des dynamischen Widerstandes ist. Änderungen des dynamischen Widerstandes der Zenerdioden rufen demgemäß Änderungen der Wechselgrößen des Schaltkreises hervor. Diese Änderungen sind das Kriterium für die Betätigung der Auslösung, beim Reaktor für das Lösen der Abschaltstäbe. Es sei nun angenommen, daß die Sperrspannung der Zenerdioden 3, 4 —6 V betrage und daß die Kennlinien der Dioden einen möglichst scharfen Knick aufweisen. Die Einstellung des Potentiometers 6 möge so getroffen sein, daß an ihr bzw. an den Dioden eine Zenerspannung von — 5 V liegt. Für Änderungen des Auslösesignals steht somit der Spannungsbereich zwisehen — 5 und — 6 V zur Verfügung. Die Amplitude der Wechselspannung betrage etwa 2% der Zenersperrspannung, die Frequenz 50 Hz. Dann ergibt sich folgende Wirkungsweise des neuen Grenzwertauslösers : In dem angenommenen Überlastbereich des Reaktors zwischen 100 und etwa 128% arbeitet die mit Hilfe des Übertragers 1 in den Diodensteuerkreis eingekoppelte Wechselspannung auf einen praktisch unendlich großen Widerstand, da die Zenerdioden gesperrt sind. Die Wechselspannung von etwa 0,12 V ist nicht in der Lage, die Dioden ins Zenerknie, d. h. in den Kippunkt, zu steuern. Steigt nun die Reaktorleistung weiter auf 130% an — die Vorwarn- bzw. Vorbereitungsstufen haben bereits angesprochen —, so steigt entsprechend der von der Ionisationskammer 7 abgegebene Strom und damit der Spannungsabfall am Potentiometer 6. Entsprechend wandert der Arbeitspunkt beider Dioden in Richtung auf das Zenerknie. Sobald der Spannungsabfall — 6 V beträgt, ist der Kippunkt erreicht, d. h. daß der dynamische Widerstand der Dioden und damit der den Wechselstromschaltkreis 8 belastende Widerstand zusammenbricht. Die Wechselgrößen im Schaltkreis 8 ändern sich nun so, daß die Auslösung stattfindet. Der Auslösebereich ist somit eingeengt auf das Stromintervall zwischen den Schnittpunkten der Diodenkennlinie im Knickbereich mit den Auslösekurven der Abschaltmittel an der unteren und oberen Grenze. Es sei noch auf die vorteilhafte Wirkungsweise des Potentiometers in der Diodensteuerschaltung hingewiesen. Das Potentiometer sorgt infolge seines relativ kleinen Widerstandes für die Umwandlung des eingeprägten Stromes der Ionisationskammer in eine.praktisch eingeprägte Spannung und schafft so die Voraussetzung für die spannungsabhängige Steuerung der Dioden. Dabei wirkt das Potentiometer aber nicht belastend für den Wechselstromschaltkreis, da es symmetrisch im Primärkreis des Übertragers geschaltet ist. Es kann somit auch keine Verbreitung oder Verwischung des Kippunktes eintreten. Die Schaltung weist ferner die Eigenschaft auf, daß bei Durchgehen (Defekt) einer Zenerdiode die andere Diode kurzgeschlossen wird, und da der Potentiometerwiderstand gegenüber dem dann parallelliegenden Eingangswiderstand des Wechselspannungsverstärkers klein ist, wird auch in einem solchen Falle die Auslösung bewirkt. Dies liegt im Sinne der Sicherheitsprinzipien eines Kernreaktors, denen zufolge sowohl Gefahrensignale als auch Störungen in der Schaltung zur Auslösung (scram) führen sollen. Die Lösung gemäß der Erfindung ist erweiterungsfähig. Durch Einschalten weiterer Gleichstromsteuerkreise in die Zuleitung zwischen der Ionisationskammer und dem Kathodenanschlußpunkt 5 und durch Parallelschalten entsprechender Wechselstromschaltkreise ist die Einstellung mehrerer Grenzwerte bzw. eines Sollwertbereiches möglich. An den Ausgängen können dann durch entsprechende Verschaltung der Auslöserelais die verschiedensten schaltungstechnischen Operationen durchgeführt werden. P A T E N T A N S I' K (■ C H Ii :The drawing schematically illustrates an exemplary embodiment. In the primary circuit of the transformer 1, symmetrically to the center tap 2, the two zener diodes 3, 4 with a common cathode connection point 5 are switched on Potentiometer 6 and the ionization chamber 7 are connected as a control voltage source. With the help of the transformer 1, the Zener diode control circuit is coupled to the AC voltage circuit 8, which has a generator with a high internal resistance, which in turn works on the input of an AC voltage amplifier A resistor in series with the amplifier input is generated. The actuator circuit 9, 10 belonging to the trigger magnet is connected to the amplifier output. whose value in steady-state operation is greater than that of the dynamic resistance. Changes in the dynamic resistance of the Zener diodes accordingly cause changes in the alternating quantities of the circuit. These changes are the criterion for actuating the trigger, in the case of the reactor for releasing the shut-off rods. It is now assumed that the reverse voltage of the Zener diodes is 3, 4-6 V and that the characteristic curves of the diodes show the sharpest possible kink. The setting of the potentiometer 6 should be made so that a Zener voltage of -5 V is applied to it or to the diodes. The voltage range between - 5 and - 6 V is available for changes to the trigger signal. The amplitude of the alternating voltage is about 2% of the Zener reverse voltage, the frequency 50 Hz. The new limit value trigger then works as follows: In the assumed overload range of the reactor between 100 and about 128%, the alternating voltage coupled into the diode control circuit with the aid of the transformer 1 works up a practically infinite resistance, since the Zener diodes are blocked. The alternating voltage of about 0.12 V is not able to drive the diodes into the Zener knee, i. H. in the tipping point to steer. If the reactor output now increases further to 130% - the pre-warning and preparation stages have already responded - the current delivered by the ionization chamber 7 increases accordingly, and with it the voltage drop at the potentiometer 6. The working point of both diodes moves accordingly towards the Zener knee . As soon as the voltage drop is - 6 V, the tipping point is reached, i.e. H. that the dynamic resistance of the diodes and thus the resistance loading the alternating current circuit 8 collapses. The alternating variables in the circuit 8 now change so that the triggering takes place. The tripping area is thus narrowed to the current interval between the intersection points of the diode characteristic in the kink area with the tripping curves of the disconnection means at the lower and upper limit. Attention should also be drawn to the advantageous mode of operation of the potentiometer in the diode control circuit. Due to its relatively small resistance, the potentiometer converts the current impressed by the ionization chamber into a practically impressed voltage, thus creating the conditions for voltage-dependent control of the diodes. The potentiometer does not have a negative effect on the AC circuit because it is connected symmetrically in the primary circuit of the transformer. The tipping point cannot be spread or blurred. The circuit also has the property that if one Zener diode breaks down (defect) the other diode is short-circuited, and since the potentiometer resistance is small compared to the then parallel input resistance of the AC voltage amplifier, triggering is also effected in such a case. This is in line with the safety principles of a nuclear reactor, according to which both danger signals and faults in the circuit should lead to triggering (scram). The solution according to the invention is expandable. By switching on further direct current control circuits in the supply line between the ionization chamber and the cathode connection point 5 and by connecting corresponding alternating current circuits in parallel, it is possible to set several limit values or a setpoint range. A wide variety of circuit-related operations can then be carried out at the outputs by appropriately interconnecting the trip relays. P A T E N T A N S I 'K (■ C H Ii: 1. Elektronischer Grenzwertauslöser, insbesondere für die Schnellabschaltung von Kernreaktoren, bestehend aus einem Zenerdiodensteuerkreis, einem die Auslösemittel betätigenden Wechselspannungsschaltkreis und einem die Kreise koppelnden Ubertrager mit primärseitiger Mittelanzapfung, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Zenerdiode symmetrisch zur Mittelanzapfung des Übertragers eingeschaltet ist in dessen Primärkreis mit gemeinsamem Kathodenanschlußpunkt und daß zwischen Kathodenanschlußpunkt und Mittelanzapfung ein Potentiometer und eine Steuergleichspannungsquelle geschaltet ist. 1. Electronic limit value trigger, especially for the rapid shutdown of nuclear reactors, consisting of a Zener diode control circuit, an AC voltage circuit that actuates the triggering means and a transformer coupling the circuits with central tap on the primary side, characterized in that one Zener diode each is symmetrical for center tapping of the transformer is switched on in its primary circuit with common Cathode connection point and that between cathode connection point and center tap Potentiometer and a control DC voltage source is connected. 2. Grenzwertauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergleichspannungsquelle eine Ionisationskammer vorgesehen ist.2. Limit value release according to claim 1, characterized in that the control DC voltage source an ionization chamber is provided. 3. Grenzwertauslöser nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Wechselgrößen des Wechselspannungsschaltkreises in Steuerabhängigkeit vom dynamischen Widerstand der Zenerdioden stehen und dementsprechend eine Änderung der Größen die Betätigung des an den Wechselstromschaltkreis angeschlossenen Schaltgliedes zur Folge hat.3. Limit trigger according to claim 1, characterized in that the alternating variables of the AC voltage circuit as a function of the dynamic resistance of the Zener diodes stand and, accordingly, a change in the variables, the actuation of the switching element connected to the AC circuit Consequence. Hierzu 1 "Blatt ZeichnungenFor this 1 "sheet of drawings © 909 629/229 9.»© 909 629/229 9. »
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1146574B (en) * 1959-12-31 1963-04-04 Gen Electric Electronic limit signal transmitter
DE1159553B (en) * 1960-12-20 1963-12-19 Sperry Rand Corp Monitoring device
DE1167425B (en) * 1961-11-02 1964-04-09 United Aircraft Corp Limiter circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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