DE2007564A1 - Verfahren zur Leistungsregelung von Druckwasser Kernreaktoren - Google Patents

Verfahren zur Leistungsregelung von Druckwasser Kernreaktoren

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Description

Verfahren zur Leistungeregelung von Druckwasser-Kernreaktoren
Bei Druckwasserreaktoren wird im allgemeinen mit einer Steuerstabbank die ReaktorIeistung so gesteuert, daß die mittlere Kühlmitteltemperatur einem vorgegebenen Sollprogramm folgt.
Datei wird unter einer "Bank" die Gesamtzahl aller die gleiche Aufgabe erfüllenden Steuerstäbe verstanden. Die Aufgabe der"leistungsregelnden" Bank ist es, als Stellglied der Kühlmitteltemperaturregelung die Reaktivitätsrückwirkungen von Brennstoff- und Kühlmitteltemperatur zu kompensieren. Zur Kompensation der Reaktivitätsrückwirkungen der entstehenden Spaltprodukte kann ferner neben der Verwendung von Borsäure noch eine sogenannte lenon-Steuerstabbank verwendet werden.
Bei einem Lastzyklusbetrieb des Kernkraftwerkes ist jedoch infolge örtlicher Xenonvergiftungen im Reaktorkern und aufgrund von Abbrandunterschieden in axialer Richtung die Wirksamkeit der Leistungs-Steuerstabbank L im oberen Kernbereich je nach vorausgehendem LaBtprogramm stark unterschiedlich. Das bedeutet bei Teillasten unterschiedliche Stabreaktivitäten, die zudem gestört werden durch ein in diesem Zusammenhang bereits vorgeschlagenes Regelverfahren, nach dem einzelne Stäbe in den Kern eingeworfen werden.
Sie unterschiedliche Wirksamkeit bedeutet aber gleichzeitig •inen Weoheel In der Verteilung der Neutronenflußdichte, die zu uniuläealgen örtlichen Leistungsspitzen führen kann.
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Per Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Betätigung von Steueretabbänken zu schaffen, mit dem insbesondere Tageslastzyklen derart auasteuerbar sind, daß die Wirksamkeit der Leistungs-Steueretabbank unabhängig vom vorausgehenden Lastprogramm etwa konstant ist und die FIußvertellung sich nur innerhalb der zulässigen Grenzen ändert. Bei einem derartigen Regelverfahren sind inabesondere die Rückwirkungen der ▼on der Reaktorleistung abhängigen Brennstofftemperatur, der sog. "Doppler-Effekt" zu berücksichtigen, wodurch bei höherer Brennstofftemperatur eine höhere Reaktivität erforderlich ist, da durch die Verbreiterung der Resonanxllnlen mehr Neutronen eingefangen werden.
Die Erfindung besteht dabei darin, daß die Kompensation der bei Laständerungen auftretenden und durch Änderung der Kernbrennstofftemperatur bedingten Doppler-Rückwirkung mit einer Doppler-Steuer8tabbank erfolgt, während die Leistungs- und Steuerstabbank konstante Eintauchtiefe aufweist.
Damit übernimmt bei einer geeignet gewählten Anzahl von Stäben stationär allein die Doppler-Steueretabbank die Ausregelung der Lastzyklen, die beispielsweise zwischen 100 und 40 i» Leistung schwanken können, indem sie die Rückwirkung der Brennstofftemperaturänderung zwischen diesen beiden Lastpunkten durch Vollein- bzw. Vollausfahren kompensiert.
Die Doppler-Steuerstabbank kann dabei aus einer Teilgruppe der Leistungs-Steuerstabbank bestehen. Ferner können die Stäbe der Doppler-Steuerstabbank und die der Leiatungs-Steuerstabbank untereinander austauschbar sein, so daß langfristige unterschiedliche Abbrandeffekte vermieden werden.
Anhand einer schematiechen Zeichnung sind Wirkungsweise und Fahrprogramme der einzelnen Steuerstabbänke nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
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Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3a-3c
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einen Reaktorkern mit den verschiedenen verwendeten Steuerstabbänken,
ein Schaubiild über die Wirkungsbereiche der einzelnen Steuerstabbänke und die
Diagramme für die Fahrweise der Steuerstabbänke L und D bei einem bestimmten Lastzyklus.
Nach Fig. 1 sind in den Reaktorkern 1 eine Leistungs-Steuerstabbank L, eine die Dopplerrückwirkung kompensierende Bank, die Doppler-Steuerstabbank D, und eine Xenon-Steuerstabbank X eingefahren. Der besseren Übersichtigkeit halber ist jedoch jeweils nur ein einziger Stab jeder Bank dargestellt.
Dabei besteht die Leistungssteuerbank L aus sog. "schwarzen" Stäben, d.h. Stäben, die fast alle in sie eindringenden Neutronen absorbieren. Diese L-Bank ist auch bei geringen Teillasten im allgemeinen nur in den oberen Bereich des Kerns eingefahren.
Die Doppler-Steuerstabbank D besteht ebenfalls aus schwarzen Stäben. Die Xenon-Steuerstabbank X ist im allgemeinen aus sog. "grauen" Stäben mit einem geringeren Absorptionsvermögen aufgebaut und kann auch bei Vollast über die gesamte Kernhöhe fahren, um Xenonvergiftungen auβeuregeIn, ohne daß sie die Neutronenflußverteilung unzulässig verändert.
Zur Erläuterung der Fahrweise der Doppler-Steuerstabbank D wird insbesondere auf das Diagramm nach Fig. 2 verwiesen. Dabei ist auf der Abszisse die Leistung P in i» und auf der Ordinate nach unten die Kernhöhe ausgehend von der Kernoberkante KQ bis zur Kernunterkante Kn aufgetragen. Die leistungs-Steuerstabbank L weist dabei eine konstante Eintauchtiefe H0 auf, die von etwa 20 i» bis auf etwa θ j> mit steigendem Abbrand abnehmen kann. Die Doppler-Steuerstabbank D, die aus einer Teilbank der Leistungs-Steuerstabbank L bestehen kann, soll jetzt bei Lastzyklusbetrieb auftretende Rückwirkung der Brennstofftemperaturänderung allein kompensieren. Dabei sei von einem Lastzyklusbetrieb zwischen 100 und 40 i» Leistung ausgegangen. Die Anzahl der Stäbe
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dieser D-Bank ist jeweils so gewählt, daß sie bei der angenommenen Mindestlast (40 #) voll in den Reaktorkern eintaucht, um die genannten Rückwirkungen zu kompensieren, indem sie über die ganze Kernhöhe gleichmäßig absorbiert. Dabei ist es jedoch auch möglich, daß bei geringeren Teillasten eine geringere Anzahl von Stäben für Doppler-Steuerstabbank D gewählt wird, die dann jedoch auch voll eintaucht. Durch diese zusätzliche Möglichkeit, die Zahl der jeweils verwendeten Stäbe der Doppler-Fteuerstabbank D zu variieren, die dann jeweils voll eintauchen, wird eine Ungleichförmigkeit der axialen Flußverteilung bei Teillasten weitgehend vermieden.
In den Fig. 3a bis 3c ist die Fahrweise der L- und der D-Bank bei einem vorgegebenen Lastzyklus dargestellt. Das Leistungsdiagramm ist in Fig. 3a gezeigt. Ausgehend von einer Leistung P= 1OO # soll zu einem Zeitpunkt t^ die Leistung auf 40 $> abgesenkt und zum Zeitpunkt t2 wieder auf 100 # erhöht werden. Im Diagramm nach Fig. 3b ist die Eintauchtiefe L-, der Leistungs-Steuerstabbank L und in Fig. 3c die Eintauchtiefe D-, der Doppler-Steuerstabbank D zwischen Kernoberkante K und Kernunterkante K dargestellt. Durch die zunächst ansteigende Kühlmitteltemperatur im Reaktorkreislauf erhalten zunächst vom Kühlmitteltemperaturregler gleichzeitig die Steuerstäbe der L-Bank und der D-Bank Einfahrbefehl, um eine ausreichende Stabwirksamkeit zu erhalten. Dabei ist ein Miteinfahren der L-Bank zunächst erforderlich, da die D-Bank zu langsam arbeitet. Nach hinreichender Ausregelung der Kühlmitteltemperatur erhält die L-Bank wieder Auffahrbefehl bis zu ihrem alten Arbeitspunkt, während die D-Bank die Kompensation allein übernommen hat. Bei einem erneuten Leistungsanstieg zuin Zeitpunkt tp von 40 $> auf 100 $> Last fährt die D-Bank wieder in ihre Vollaststellung, die dem Arbeitspunkt der L-Bank entspricht, zurück.
Da die Stäbe der D-Bank bei Vollast sich wieder in der "schwarzen" Gesamtbank befinden und damit fast ganz aus dem Kern ausgefahren sind, wird die Vollast-Leistungsverteilung im Kern durch sie nicht zusätzlich gestört.
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Besondere vorteilhaft ist es, wenn die Stäbe der Doppler-Steuerstabbank D in größeren Zeitabständen gegen die Stäbe der Leistungs-Steuerstabbank I austauschbar sind, um unterschiedliche Abbrandeffekte zu vermeiden.
5 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (5)

- 6 - VPA 70/9402 Patentansprüche
1.1 Verfahren zur Betätigung von Steuerstabbänken bei der Lei-Btungeregelung von Druckwasser-Kernreaktoren,Cinsbesondere bei der Regelung von Lastzyklen,) unter Verwendung einer leietungaregelnden Steuerstabbank (L), dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation der bei Laatänderungen auftretenden . und durch Änderung der Kernbrennstofftemperatür bedingten Dopplerrückwirkung mit einer Doppler-Steuerstabbank (D) erfolgt, während die Leistungs-Steuerstabbank (L) konstante Eintauchtiefe aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppler-Steuerstabbank (D) aus einer Teilgruppe der Leistungs-Steuerstabbank (L) besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppler-Steuerstabbank (D) zusätzlich zur Leistunge-Steueretabbank (L) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Stäbe der Doppler-Steuerstabbank (D) und die der Leistungs-Steuerstabbank (L) untereinander austauschbar sind.
5. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Stäbe der Doppler-Steuerstabbank (D) jeweils derart wählbar ist, daß allein mit diesen Stäben bei vollem Einfahren in den Reaktorkern eine Kompensation der durch den jeweils vorliegenden Tageelastzyklus bedingten Dopplerrückwirkung erfolgt.
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