DE1221374B - Verfahren zur Gewinnung eines die augenblickliche Leistung eines Kernreaktors repraesentierenden Messsignals - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung eines die augenblickliche Leistung eines Kernreaktors repraesentierenden Messsignals

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DE1221374B
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Germany
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signal
reactor
neutron flux
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coolant
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DES87470A
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Dipl-Ing Ygal Fishman
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Sulzer AG
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Sulzer AG
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00Control of nuclear power plant
    • G21D3/08Regulation of any parameters in the plant
    • G21D3/10Regulation of any parameters in the plant by a combination of a variable derived from neutron flux with other controlling variables, e.g. derived from temperature, cooling flow, pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung eines die augenblickliche Leistung eines Kernreaktors repräsentierenden Meßsignals Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines die augenblickliche Leistung eines Kernreaktors repräsentierenden Meßsignals durch funktionelle Verknüpfung des Meßsignals einer Neutronenflußmessung mit einem Signal, welches von der vom Reaktor abgegebenen thermischen Leitung abhängig ist und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Meßsignal der Neutronenflußmessung laufend durch einen Korrekturfaktor korrigiert wird, den man durch funktionelle Verknüpfung eines von der Neutronenflußmessung abgeleiteten Signals mit dem Signal der thermischen Leistung erhält, wobei die Korrektur in dem Sinn erfolgt, daß Ungenauigkeiten der Neutronenflußmessung bezüglich der Reaktorleistung behoben werden.
  • Beim Betrieb von Atomkernreaktoren wird für verschiedene Zwecke unter anderem auch für die Regelung ein Meßsignal benötigt, welches die augenblickliche Leistung des Reaktors mit großer Genauigkeit abbildet. Für Regelzwecke von Atomkernreaktoren wird vielfach als Maß der Leistungsabgabe des Reaktors eine Messung des Neutronenflusses verwendet. Sie hat den Vorteil, daß sie bei Leistungsänderungen rasch anspricht, jedoch den Nachteil, daß sie nicht genau die wirkliche Leistung des Reaktors wiedergibt, da sie als Einzelmessung kein genaues Bild vom gesamten Neutronenfluß geben kann.
  • Die Leistung eines Reaktors wird auch auf Grund der Energiedifferenz des zugeführten und des abgeführten Reaktorkühlmittels bestimmt. Eine solche Bestimmung wirkt jedoch sehr träge, da der Reaktor eine bedeutende Speicherfähigkeit aufweist.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem Kernreaktor eine Regelvorrichtung anzuordnen, bei welcher, z. B. durch gekuppelte Potentiometer, der Neutronenfluß mit dem Kühlmitteldurchfluß in eine vorherbestimmte konstante Beziehung zueinander gebracht werden. Das Verhältnis kann zeitweise von Hand korrigiert werden. Auf diese Weise ist es jedoch nicht möglich, ein Meßsignal zu gewinnen, welches der tatsächlichen augenblicklichen Leistung eines Reaktors entspricht.
  • Es ist auch vorgeschlagen worden, Meßsignale des Neutronenflusses und der Umwälzmenge des Reaktorkühlmittels in der Regelvorrichtung einer Atomkernreaktoranlage einem Organ zuzuführen, in welchem eine zeitliche Ableitung der Differenz der beiden Meßsignale gebildet wird. Da dabei beide Signale als gleichwertig in der Regelanordnung wirken, kann auch hier nicht ein Wert gewonnen werden, der tatsächlich der augenblicklichen Leistung des Reaktors entspricht. Schließlich ist es bei einer Sicherheitsvorrichtung eines Atomkernreaktors vorgeschlagen worden, das Meßsignal des Neutronenflusses mit einem Meßsignal der Strömungsmenge des Reaktorkühlmittels miteinander in eine funktionelle Verknüpfung zu bringen. Bei dieser Anordnung wird als wesentliche Sicherheitsgröße die Temperatur der Spaltstoffstäbe durch ein Signal abgebildet. Die Bildung eines Meßsignals, welches die augenblickliche Leistungsabgabe eines Atomkernreaktors darstellen würde, wird bei dieser Anordnung nicht angestrebt und auch nicht erzielt.
  • Die Erfindung hat ein Verfahren zur Bildung eines AtomkeTnreaktor-Meßsignals zum Ziel, welches mit bisher nicht erreichter Genauigkeit die augenblicklich vom Reaktor abgegebene Leistung wiedergibt und dabei bei Leistungsänderungen rasch reagiert. Das erfindungsgemäße Verfahren und der entsprechende Atomkernreaktor verbinden dabei Vorteile der Messung des Neutronenflusses mit denen .der Messung der Energiedifferenz des zugeführten und des abgeführten Reaktorkühlmittels, ohne deren Nachteile aufzuweisen. Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Kemreaktoranlage mit der zugehörigen Leistungsregelung, F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 mit geänderter Schaltung der Regeleinrichtung.
  • In F i g. 1 ist ein Reaktor 1 an einem durch Rohrleitungen 2, 3 und einen Wärmeübertrager 4 gebildeten Kühlmittelkreislauf angeschlossen. In den im Wärmeübertrager 4 angeordneten Rohren 5 wird ein Arbeitsmittel, z. B. Wasser, verdampft und überhitzt. Der überhitzte Arbeitsmitteldampf wird durch eine Rohrleitung 6 einer Turbinenanlage 7 zugeführt und gelangt aus dieser in einen Kondensator B. Das flüssige Arbeitsmittel wird aus dem Kondensator 8 durch eine Kondensatpumpe 10 in einen Speisebehälter 11 gepumpt. Aus dem Speisebehälter 11 wird das flüssige Arbeitsmittel durch eine Speisepumpe 12 wieder in die Rohre 5 eingespeist. Der Kreislauf des Reaktorkühlmittels, welches z. B. ein Gas sein kann, enthält ein in der Rohrleitung 2 angeordnetes Temperaturmeßorgan 13 und ein in der Rohrleitung 3 befindliches Umwälzorgan 14. Das Temperaturmeßorgan 13 beeinflußt mit seinem Signal einen Regler 15, welcher entsprechend dem Signal die vom Umwälzorgan 14 geförderte Kühlmittelmenge verändert. Auf diese Weise wäd durch Veränderung der Umwälzgeschwindigkeit des Reaktorkühlmittels. eine konstante Austrittstemperatur des Reaktorkühlmittels aus dem Reaktor aufrechterhalten. Da, wie dies bei Atomkemreaktoranlagen üblicherweise der Fall ist, der Wärmeübertrager 4 eine große Wärmeübertragungsfläche aufweist, ist auch die Austrittstemperatur des abgekühlten Reaktorkühlmittels aus dem Wärmeübertrager 4 praktisch konstant und befindet sich in der Nähe der Temperatur des eingespeisten Arbeitsmittels. Da zudem auch der Druck des Reaktorkühlmittels im Kreislaufsystem konstant ist, kann mit ausreichender Genauigkeit die Umwülzgeschwindigkeit des Reaktorkühlmittels zur Bestimmung der durch dieses aus dem Reaktor transportierten Wärmeleistung dienen.
  • Die Einstellung der Leistungsabgabe des Reaktors 1 erfolgt in bekannter Weise durch Regelstäbe 20, welche von einem Servomotor 21 verstellt werden. Die Betätigung des Servomotorts 21 erfolgt durch einen Regler 22, welcher seinen einzuhaltenden Sollwert von einem übergeordneten Regler 23 erhält. Der Regler 23 steht seinerseits unter dem Einfluß eines Sollwertsignals 24 für die gewünschte Leistung der Anlage und eines Meßsignals einer Druck-Meßvorrichtung 25 in der Dampfleitung 6. Der Regler 23 vergleicht diese beiden Signale und sendet ein entsprechendes Signal als Leistungssollwert dem Regler 22. Der Regler 22 seinerseits vergleicht das ihm vom Regler 23 zugeleitete Sollwertsignal mit dem Signal einer Signalleitung 26, welches die augenblickliche Leistungsabgabe des Reaktors darstellt und für diese repräsentativ ist, und führt eine entsprechende Verstellung der Stäbe 20 durch. Das für die augenblickliche Leistungsabgabe des Reaktors repräsentative Signal .der Signalleitung 26 wird durch eine Kombination der Meßsibanale einer Neutronenfluß-Meßvorrichtung 27 und einer Meßvorrichtung 28 für die Umwälzgeschwindigkeit des Reaktorkühlmittels in der Rohrleitung 3 gewonnen. Das Signal des Neutronenfluß-Meßgerätes 27 wird einem Multiplizierorgan 30 zugeführt, auf welches auch über ein Integrierorgan 31 das Meßsignal der Meßvorrichtung 28 einwirkt. Das Ausgangssignal der Multipl:iziervorrichtung 30 wirkt über die Leitung 26 und eine an die Leitung 26 angeschlossene Signalleitung 32 auch auf- eine zwischen dem Meßgerät 28 und dem Integriergerät 31 angeordnete Vergleichsvorrichtung 33. In der Vorrichtung 33 wird das von der Meßvorrichtung 28 kommende Signal mit dem in der Signalleitung 26 herrschenden Signal verglichen und dem Integrierorgan 31 ein der Differenz der beiden Signale entsprechendes Signal übermittelt. Das Signal der Leitung 26 kann außerdem noch in einer Addierstelle 34 dem Signal überlagert werden, welches vom Regler 15 dem Umwälzorgan 14 zugeführt wird.
  • Durch die Multiplikation der beiden Signale wird auf einfache Weise eine Kombination des genauen, jedoch trägen Meßwertes der thermischen Leistung mit dem rasch reagierenden, jedoch zur thermischen Leistung nicht linear verlaufenden Meßwert des Neutronenflusses. Die Rückführung mit Hilfe der Leitung 32 bewirkt, daß das Signal der Meßvorrichtung 28 einen grundlegenden Einfluß auf den. Leistungswert der Signalleitung 26 ausübt. Das Signal des Neutronenfluß-Meßgerätes 27 erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit der Regelanordnung bei plötzlichen Änderungen der Leistungsabgabe des Reaktors. Durch die überlagerung des Signals der Signalleitung 26 in der Addserstelle 34 mit dem Signal des Reglers 15 wird zusätzlich noch eine größere Gleichmäßigkeit der Ausgangstemperatur des Reaktors erzielt.
  • Das Multiplikationsorgan kann z. B. bei elektrischer Ausführung ein Potentiometer sein, an dessen feste Kontakte eine der Signalleitung, z. B. die vom Neutronenfluß-Meßgerät führende Leitung, angeschlossen ist. Der bewegliche Kontakt wird dann von einem Servomotor verstellt, der bei der Ausführungsform nach F i g. 1 in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz im Punkt 33 betätigt wird. Die am beweglichen Kontakt abgenommene Spannung wäre dann das dem Regler 22 zuzuführende Signal.
  • Die Funktion der Anordnung kann zusätzlich durch die Verwendung eines (gestrichelt in F i g. 1 gezeichneten) Verzögerungsgliedes 35 in der Signalleitung 32 verbessert werden. Durch dieses Verzögerungsglied werden Störungen von der Seite des Neutronenflusses verzögert zur Auswirkung im Regelsystem gebracht, wodurch die dadurch verursachten Schwankungen der Regelung vermindert werden. Ein Optimum wird dann erreicht, wenn das Verzögerungsglied die gleiche übergangsfunktion aufweist wie der Reaktor.
  • Die F i g. 2, welche einen Ausschnitt aus F i g. 1 darstellt, zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung. Die der F i g. 1 entsprechenden Teile sind in dieser Figur mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden.
  • Bei der Ausführungsform .nach Fi..g. 2 wird das Meßsignal der Neutronenfluß-Meßvorrichtung 27 einerseits der Mulripliziervorrichtung 30 zugeführt, andererseits einer Dividiervorrichtung 40, die auch das Meßsignal der Mengenmeßvorrichtung 28 über eine Signalleitung erhält. In der Dividiervorrichtung wird ein Signal gebildet, welches dem Verhältnis mgg entspricht. Das Ausgangssignal der Dividiervorrichtung wird dann über eine Glättevorrichtung 41, in welcher dieses Signal z. B. durch ein Dämpfungsorgan geglättet wird, der Multipliziervorrichtung 30 zugeführt. Diese sendet ihr Ausgangssignal in die Signalleitung 26, durch welche es in der bereits beschriebenen Weise den Regler 22 bzw. die Umwälzvorrichtung 14 beeinflußt.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Gewinnung eines die augenblickliche Leitung eines Kernreaktors repräsentierenden Meßsignals durch funktionelle Verknüpfung des Meßsignals einer Neutronenflußmessung mit einem Signal, welches von der vom Reaktor abgegebenen thermischen Leistung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal der Neutronenflußmessung laufend durch einen Korrekturfaktor korrigiert wird, daß man durch funktionelle Verknüpfung eines von der Neutronenflußmessung abgeleiteten Signals mit dem Signal der thermischen Leistung erhält, wobei die Korrektur in dem Sinne erfolgt, daß Ungenauigkeiten der Neutronenfluß-Messung bezüglich der Reaktorleistung behoben werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch funktionelle Verknüpfung gewonnene Signal mit dem von der thexmischen Leistung abhängigen Signal verglichen wird, daß ferner ein durch die Differenz der beiden Signale gebildetes Signal geglättet und das geglättete Signal schließlich einem Multiplikationsorgan zugeführt wird, in welchem dieses mit dem Meßsignal der Neutronenfluß-Messung multipliziert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, welches von der vom Reaktor abgegebenen thermischen Leistung abhängig ist, in einer Dividiervornchtung durch das Signal des Neutronenflusses dividiert wird, worauf das resultierende Signal geglättet und nach seiner Glättung der Multiplikationsvorrichtung zugeführt wird, um dann mit dem Signal. des Neutronenflusses multipliziert zu werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, welches von der vom Reaktor abgegebenen thermischen Leistung abhängig ist, durch Bestimmung der durch das Reaktorkühlmittel aus dem Reaktor transportierten Wärmemenge gewonnen wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4 bei einem Reaktor mit konstanter Austritts- und Eintrittstemperatur des Reaktorkühlmittels und einstellbarer Umwälzgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, welches von der vom Reaktor abgegebenen thermischen Leistung abhängig ist, durch Messung der augenblicklichen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf bestimmt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1104 630; französische Patentschrift Nr. 1261673; britische Patentschrift Nr. 827 436.
DES87470A 1963-09-19 1963-09-24 Verfahren zur Gewinnung eines die augenblickliche Leistung eines Kernreaktors repraesentierenden Messsignals Pending DE1221374B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB827436A (en) * 1958-01-07 1960-02-03 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to instrumentation for nuclear reactors
FR1261673A (fr) * 1960-07-04 1961-05-19 Atomic Energy Authority Uk Appareil de réglage pour réacteur nucléaire

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