DE2756182C2

DE2756182C2 - Vorrichtung zum Regeln der Energie, die einem Wärmeaustauschmittel in Abhängigkeit von seiner Temperatur zugeführt wird

Info

Publication number: DE2756182C2
Application number: DE2756182A
Authority: DE
Inventors: Takahisa Tokorozawa Saitama Satou
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1983-06-01
Also published as: JPS5376295A; FR2374682B1; US4339410A; FR2374682A1; JPS564878B2; GB1564648A; DE2756182A1

Description

a) in der Regeleinheit (30) ein von den Betriebsbedingungen der Anlage, wie der Rohrleitung und des Vorratsbehälters, abhängiger Temperaturregelplan gespeichert ist, aus dem die Regeleinheit (30) in Abhängigkeit der gelieferten Ist-Werte Regeldaten entnimmt, und

b) die Regeleinheit (30) in Abhängigkeit vom Füllstand des Vorratsbehälters bzw. von der Durchsatzmenge in der Rohrleitung von ersten Ist-Wertgebern auf zweite Ist-Wertgeber umgeschaltet wird.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Ist-Wertgeber Temperaturfühler (14,20) sind, die an den Außenflächen der Anlage (Vorratsbehälter 1, Rohrleitung 3) angeordnet sind und daß die zweiten Ist-Wertgeber Temperaturfühler (15; 21) sind, die innerhalb des Vorratsbehälter (1) und der Rohrleitung (3) angeordnet sind, und die Temperatur des Wärmeaustauschmittels erfassen.

3. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeinrichtungen vorgesehen sind zum Feststellen der Abwesenheit oder der Anwesenheit von Flüssigkeit an bestimmten Abschnitten der Anlage.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Strömungsgeschwindigkeits-Meßgerät (9) ist, welches an der Rohrleitung (3) angeordnet ist

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Meßeinrichtung ein Pegelmesser (16) an dem Vorratsbehälter (1) ist

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizvorrichtungen vorgesehen sind und die Regeleinrichtung (30) die den jeweiligen Heizvorrichtungen zuzuführende elektrische Energie regelt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Energie, die einem Wärmeaustauschmittel in Abhängigkeit von seiner Temperatur zugeführt wird, insbesondere zum Aufheizen des Metalls in einem beheizbaren Vorratsbehälter und zum Aufrechterhalten der Temperatur in einer beheizbaren Rohrleitung eines ZwisGhenkreises eines Kernreaktors, bei der mehrere Ist-Wertgeber zum Messen der Temperatur vorgesehen sind, die mit einer Regeleinheit verbunden sind.

Aus der DE-OS 14 01 092 ist eine Vorrichtung zur Temperaturregelung dampfbeheizter Wärmeaustau* scher, bei dem der Kondensatabfluß in Abhängigkeit Von einer Temperatur des Wärmeaustauschers überwacht wird, bekannt Bei dieser bekannten Vorrichtung sind bei dem Wärmeaustauscher mehrere Temperaturfühler vorgesehen, mit denen die Energiezufuhr geregelt wird, damit keine örtlichen Oberhitzungen im Wärmeaustauscher auftreten können. Um dies zu erreichen, wird die Temperatur innerhalb des Wärmeaustauschers mit Hilfe von Thermostaten überwacht Im Falle einer Überhitzung dient ein von einem Thermostat erzeugtes Signal dazu, ein Kondeusat-Regelvenül zu öffnen, um

to dadurch Dampf über eine Versorgungsleitung abzulassen.

Metalle, wie Natrium (Na)₁ Natrium-Kalium (NaK), Lithium o. dgL, befinden sich bei normalen atmosphärischen Temperaturen in festem Zustand. Zur Verwendung derartiger Metalle als Kühlmittel oder Wärmetauschermedium wird das Metall vorher in einem geeigneten Behälter auf den Schmelzpunkt erwärmt beispielsweise auf über 98° C im Fall von Natrium. Anschließend wird die Substanz weiter auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt z. B. auf etwa 250° C für den Kühlkreislauf eines Reaktors. Die Erwärmung kann dabei in einem Behälter erfolgen, der über Ventile an die Rohrleitung des Kühlkreislaufs angeschlossen ist Bei einer solchen Anlage können elektrische Heizelemente in den Behälter und von der Rohrleitung eingebaut sein, um das in der Anlage befindliche Flüssigmetall oder süe Anlage selbst zu erwärmen. Wahlweise kann zum Heizen auch ein Gas hoher Temperatur verwendet werden. Beim Anfahren und Abschalten dieser Anlage muß die Wärmezufuhr geregelt werden. Die bisherigen Regelvorrichtungen solcher Anlagen sind dabei mit den nachstehend angeführten Nachteilen behaftet:

1. Die bisherigen Regelvorrichtungen berücksichtigen nicht

a) das Vorhandensein von Flüssigmetallen in der Rohrleitung,

b) die in die Rohrleitung eingeführte Flüssigmetalimenge und

c) den Aggregatzustand des Metalls.

Dies führt zu einer ungenügenden Genauigkeit der Temperaturregelung.

2. Im Regelschema wird keine der Anlagen-Charakteristika, etwa Änderung der Strömungsmenge des Flüssigmetalls berücksichtigt Dieser Umstand führt zu mangelhafter Genauigkeit der Temperaturregelung und zu Instabilität der Regelanlage.

3. Bei einem Kernreaktor der genannten Art dauert so das Einwärmen des Metalls auf eine vorgegebene Tempuratur im allgemeinen einige Wochen, obgleich dieser Vorgang auf diesem Fachgebiet als »Kaltstart« bekannt ist Eine Handregelung über einen Zeitraum von einigen Wochen ist selbst auf der Grundlage eines Regelplans mit einem großen Arbeitsaufwand sowie der Möglichkeit grober und fehlerhafter Einstellungen verbunden. Die Regelgenauigkeit ist dabei selbst an einer einzigen Regelstelle mangelhaft.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anlage schnell aufzuheizen und dennoch beim Erreichen bestimmter Temperaturwerte genau zu regeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) in der Regeleinheit ein von den Betriebsbedingungen der Anlage, wie der Rohrleitung und des

Vorratsbehälters, abhängiger Temperaturregelplftn gespeichert ist, au« den» die Regeleinheit in Abhängigkeit der gelieferten Ist-Werte Regeldaten entnimmt, und

b) die Regeleinheit in Abhängigkeit vom Füllstand des Vorratsbehälters bzw. von 4er Durchsatzmenge in der Rohrleitung von ersten Ist-Wertgebern auf zweite Ist-Wertgeber umgeschaltet wird.

Es wird also eine Regeleinheit verwendet, in der ein Temperaturregelplan gespeichert ist, aus dem die Regßleinheit in Abhängigkeit von den Zuständen in den einzelnen Abschnitten der Anlage Regddaten entnimmt, und sie mit de« Ist-Werten vergleicht, wobei aufgrund des Vergleichsergebnisses eine Temperaturegelung vorgenommen wird, die den Forderungen des Temperaturregelplans entspricht

Trotz der sehr großen Anzahl an Meßstellen bietet dabei der Regelplan den Vorteil, daß eine schnelle und sehr genaue Hochregelung der gesamten Anlage auf gewünschte Temperaturwerte erreicht werden kann.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen vind Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs für einen Reaktor,

Fig.2 ein Blockschaltbild einer Regelanlage zum Aufheizen von Flüssigmetall für den Kühlkreislauf,

Fig.3 ein Blockschaltbild der Regelvorrichtung fCr Rohrleitungen bei derselben Ausführungsform,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Temperatur über der Zeit beim Aufheizen des Flüssigmetalls,

Fi g. 5 eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Änderung der Zeitkonstante von Rohrleitungen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Flüssigmetalls und von der Strömungs- bzw. Durchsatzmenge des Flüssigmetalls,

F i g. 6 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Heizeinrichtung und ihres zugeordneten Temperaturfühlers.

Gemäß F i g. 1 befindet sich das Flüssigmetall in einem Behälter f. Ein Wärmetauscher 2 ist an Einlaß und Auslaß mit je einer Rohrleitung 3 versehen, für den Kühlkreislauf eines Kernreaktors vom Typ »Schneller Brüter«. Etwa auf halber Länge der Rohrleitung 3 des Kühlkreislaufs ist eine Pumpe 4 eingebaut. Das im Behälter 1 befindliche Flüssigmetall kann bei arbeiten- so der Pumpe 4 über ein Ventil 5 durch eine Leitung 6a in den Kühlkreislauf einströmen. Ein anderes Ventil 7 dient dazu, das im Kühlkreislauf strömende Flüssigmetall bei Unterbrechung des Betriebs der Pumpe 4 über eine Leitung 6a in den Behälter 1 zurückzuführen. Ein Dampferzeuger 8 bildet eine Art Wärmeaustauscher. Das durch den Dampferzeuger strömende, erhitzte Flüssigmetall verdampft das ebenfalls durch diesen strömende Wasser. Ein etwa auf halber Länge der Leitung 3 des Kühlkreislaufs installiertes Meßgerät dient zur Bestimmung der Strömungs- oder Durchsatzmenge des strömenden Flüssigmetall.

Bei der beschriebenen Anlage werden das Ventil 5 geöffnet und die Pumpe 4 eingeschaltet, so daß das Flüssigmetall au.' dem Behälter 1 in den Kühlkreislauf eingeführt wird, um dann das Ventil 5 zu schließen. Die Pumpe 4 wälzt das im Kreislauf eingeführte Flüssigmetall durch den Wärmeaustauscher 2 in den Dampferzeuger 8 um, wobei ein Wärmeaustausch zwischen Wärmetauscher2 und Dampferzeuger 8 stattfindet,

Fig,2 zeigt in Blockschaltbildform eine Regelvorrichtung sowie die Einzelheiten des Behälters zur Aufnahme von Flüssigmetall. Der Behälter 1 enthält eine Charge an Flüssigmetall, das bei normalen Umgebungstemperaturen in festem Zustand vorliegt Um die Außenumfangswand des Behälters 1 herum sind in verschiedenen Höhen Heizelemente tla, 116und lic installiert, die über eine Kopplungsschaltung 13 mit Stromklemmen 12 verbunden sind. Bei Speisung der Heizelemente mit Strom wird der Behälter 1 und das Flüssigmetall beheizt Längs der Außenwand des Behälters 1 sind externe Temperaturfühler 14a—14c zur Messung der Temperatur in unterschiedlichen Höhen angebracht Innere Temperaturfühler 15a—15c dienen zur Messung der Temperatur im Inneren des Behälters I₁ und zwar ebenfalls in verschiedenen Höhen. Ein Pegelmesser 1.6 bestimmt den Füllstand des Flüssigmetalls 10 im Behälter 1. Die Ziffern I, 2 und 3 am Pegelmesser 16 geben die jewe^gen Füllstände des Flüssigmetalls an. Das Ventil 5 und diü Rohrleitung 6a dienen zur Einführung des Flüssigmetalls in den Kühlkreislauf, während das Ventil 7 und die Rohrleitung 6a für die Rückführung des Flüssigmetalls 10 in den Behäher 1 vorgesehen sind. Eine Regelvorrichtung umfaßt ein Eingabeglied 17a, welches die von den beiden Gruppen von Temperaturfühlern 14a—14c und 15a— 15c zugeführten Temperaturmeßsignale abgreift, eine im folgenden als Zentraleinheit \CPU) bezeichnete Speicher-, Rechen- und Regeleinheit 176 und ein Ausgabeglied 17c zur Abgabe der Ausgangssignale der Einheit 176, um sie über eine Signalleitung 18 als Betätigungs- oder Betriebssignale an eine Kopplungsschaltung 13 auszugeben.

Der Pegelmesser 16 tiefen seine Füllstandsmeßsignale zu einer Regeleinheit 30. Die Temperaturmeßsignale von dem Eingabegiied 17a der Vorrichtung 17 werden ebenfalls der Regeleinheit 30 zugeführt. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale berechnet die Regeleinheit 30 die Regelgrößen in Abhängigkeit vom Regel-Algorithmus, wobei sie die berechneten Regelgrößen zur Zentraleinheit 176überträgt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Zahl der Heizelemente und Temperaturfühler nicht, wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel, auf drei beschränkt ist.

F i g. 3 ist eine schematische Darstellung eines Teils der Rohrleitungen und ihrer zugeordneten Temperaturregelanlage. Hierbei sei angenommen, daß das Flüssigmetall, wie durch den Pfeil angedeutet, von links nach rechts durch eine Rohrleitung 3 fließt. Um die Außenfläche der Rohrleitung 3 herum angeordnete Heizeiemente 19a und 196 sind über die Kopplungsschaltung 13 mit den Stromklemmen 12 verbunden. Durch den diesen Heizelementen zugeführten Strom wird die Rohrleitung 3 erwärmt. Äußere Temperaturfühler 20a und 206 greifen die Außenflächentemperatur an verschiedenen Stellen ab. Innere Temperaturfühler 21a und 216 dienen zur Messung der innerhalb der Rohrleitung 3 hemeheüiden Temperatur. Die Temperaturmeßsignale von diesen Meßföhjsrn werden der Temperaturregelvorrichtung 17 zugeführt. Die Ausgangssignale werden über die Signalleitung 18 zur Koppliiiigsschaltu·'.!; 13 ,geleitet.

Das von einem Strömungsgeschwindigkeit-Meßgerät 9 gelieferte Meßsignal wird zur Regeleiinheit 30 geleitet. Die Temperaturmeßsignale von dem Eingabegiied 17a

werden ebenfalls zur Regeleinheit 30 übertragen. Letztere verarbeitet die eingegebenen Signale zur Bildung eines entsprechenden Regelverfahrens, die, wie im Fall von Pig.2, der Zentraleinheit 176 zugeführt werden.

Gemäß F i g. 2 und 3 werden also die von den inneren und äußeren Meßfühlern gelieferten Temperaturmeßsignale zu der des Eingabeglieds 17a, die Zentraleinheit 176 und das Ausgabeglied 17c umfassenden Temperaturregelvorrichtung 17 übertragen, um eine einwand- to freie Temperaturregelung zu gewährleisten. Die vom Meßgerät 9, vom Pegelmesser 16 gelieferten Anlagen-Eingangssignale werden in die Regeleinheit 30 eingegeben, welche die Betriebsbedingungen in der Anlage bewertet, um eine Regelinformation zu bilden, die <s ihrerseits der Einheit 17i>eingegeben wird.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich auf die Arbeitsweise der Temperaturregelvorrichtung mit dem

Mnan Λ*·Π**ι

Regelvorrichtung 17 ermöglicht auf vorher beschriebene Weise die Stromzufuhr zu den Heizelementen, so daß die Beheizung einsetzt. Wenn die Temperatur den Schmelzpunkt leicht übersteigt, ist das Flüssigmetall völlig verflüssigt bzw. aufgeschmolzen. Zu diesem Zeitpunkt stellt die Regeleinheit 30 fest, daß die Temperatur einen Punkt C gemäß F i g. 4 erreicht hat. Das Flüssigmetall wird durch weitere Erwärmung unter Ausdehnung verflüssigt, so daß der Pegelmesser den Pegel »3« angibt. Hierbei gibt die Temperaturregelvorrichtung 17 den Befehl auf, die inneren Temperaturfühler 15« umzuschalten. Falls jedoch die Füllhöhe des Flüssigmetalls den Pegel »3« nicht erreicht, wird die Regelung mittels des äußeren Temperaturfühlers 14a fortgesetzt. Die Heizelemente 116 und lic unterliegen der Regelung mittels der inneren Temperaturfühler 156 und 15c

Gemäß Fig.4 steigt die Temperatur des Flüssigmei i

tun Call iftir««

1 wälirpnri pinpr 7pitcnannp vnn - .-—.-. -..— _r . ---

Flüssigmetallanlage.

Gemäß den Fig.2 und 3 werden die von den Meßfühlern Ha oder 15a, 146 oder 156, 14c oder ISc, 20a oder 21a und 206 oder 216 abgegebenen Temperaturmeßsignale in das Eingabeglied 17a eingespeist und dann der Zentraleinheit 176 eingegeben.

Auf der Grundlage des Unterschieds zwischen den von den Meßfühlern eingegebenen Temperaturmeßwerten und einer Bezugstemperatur führt die Zentraleinheit 176 eine PID-Regelung durch, um die Regelgröße bzw. devi Regelwert zu bestimmen und ein Signal entsprechend der berechneten Regelgröße zum Ausgabegiied 17c zu liefern. Letzteres wandelt da:- Regelsignal in ein entsprechendes elektrisches Signal um, das seinerseits in die Koppiungsschaltung 13 eingegeben wird. Bei Eingang des elektrischen Signals schaltet die Kopplungsschaltung die Klemmen 12 an die elektrischen Heizelemente. Die Kopplungsschaltung kann beispielsweise Thyristoren enthalten, über die die elektrischen Heizelemente geschaltet werden. Die in der Anlage gemessene Temperatur des Flüssigmetalls «o wird wiederum dem Eingangsglied 17a der Temperaturregelvorrichtung 17 eingegeben. Dieses Vorgehen wird fortgesetzt, um die Temperatur des Flüssigmetalls so zu regeln, bis sie sich einer Bezugstemperatur nähert. Solange sich das Flüssigmetall in festem Zustand *5 befindet, ist es nur im Behalter 1 vorhanden, so daß der Pegelmesser 16 ein Signal v.2« anzeigt

Wenn die Anlage unter diesen Bedingungen angefahren wird, muß das im Behälter 1 befindliche Flüssigmetall zunächst in einen flüssigen Zustand aufgeschmolzen werden. Dabei erstehen thermische Beanspruchungen in den Rohrleitungen sowie anderen Bauteilen und Abschnitten der Anlage, weil die Temperatur ungleichmäßig verteilt ist Zur Verhinderung eines solchen Zustands müssen alle An^;agenbaui:eJle gleichmäßig erwärmt werden. Die entsprechenden Erläuterungen beziehen sich im folgenden ausschließlich auf die Temperaturregelung am Behälter. Das Ausgangssignal des Pegelmessers 16 wird der Regeleinheit 30 eingegeben, weiche beispielsweise dem Füllstand oder Pegel »2« des Flüssigmetall:; 10 feststellt Bei dieser Feststellung liefert die Regeleinheit 30 an die Zentraleinheit 176 einen Befehl dahingehend, daß sie die inneren Temperatiirfuhier 156 und 15c für die Heizelemente 116 und lic und der äußere Temperaturfühler 14a für das Heizelement 11a belegt werden. Dabei werden die Regelinformation entsprechend der betreffenden Regelstelle in die Zentraleinheit 176 eingegeben. Die

Zeitpunkt Cbis zu einism Zeitpunkt Dfortlaufend an, bis eine Normaltemperatur T₂ ⁰C (in der Größenordnung von etwa über 20Ci⁰C für Natrium) des in den Kühlkreislauf einzuspeisenden Flüssigmetalls erreicht ist.

Die Regeleinheit 30 greift den Pegelmesser 16 ab, bis die Temperatur den Punkt D gemäß F i g. 4 erreicht, und ändert dann die Regelart des Hetzelements lla auf die Regehrf % nach der Innentemperatur, wenn dies zulässig ist. Wenn die Temperaturregelung den Punkt D entsprechender Temperatur T₂ 'C erreicht, werden das Ventil 5 gemäß Fig. ί geöffnet und die Pumpe 4 in Betrieb gesetzt, so daß das Flüssigmetall in den Kühlkreislauf eingeführt wird. An einem Punk'; Eist die Einführung des Flüssigmetalls in den Kühlkreislauf abgeschlossen. An diesem Punkt wird das Ventil 5 geschlossen, und das Flüssigmetall strömt gemäß F i g. 1 unter der Förderung durch die Pumpe 4 in den Kühlkreislauf um.

Am Punkt E fällt der Füllstand des Flüssigmetalls im Behälter 1 ab. Die Regeleinheii 30 gr ift dabei die Füllstandsgröße des Pegelmessers 16 ab und schaltet die Heizelemente lla bis lic auf die Regelung nach der Außentemperatur um. Die Temperatur des Flüssigmetalls steigt selten über den Temperaturwert T₂ (⁰C) am Punkt £an. Falls die Temperatur jedoch auf T3 ⁰C am Punkt F ansteigt, wird die Flüssigmetallanlage auf dieselbe Weise geregelt, wie beim Temperaturregelungsvorgang von den Punkten C bis D gemäß F i g. 4. Zur Berücksichtigung dieses seltenen Fails wird dieser in den Betriebsplan einbezogen. Dabei kann dann eine Bedienungsperson bestimmen, ob eine Erhöhui.* der Temperatur bis zum Punkt Fnötig ist oder nicht, und — falls sich eine solche Temperaturerhöhung als nötig erweist, einfach einsn Befehl für eine solche Temperaturerhöhung an die Regeleinheit 30 abgeben.

Auf die beschriebene Weise wird die Temperaturregelung am Behälter 1 auf der Grundlage des Arbeitsplans gemäß F i g. 4 durchgeführt Das Umschalten auf innere oder äußere Temperaturregelung erfolgt in Abhängigkeit vom Füllstand des Flüssigmetalls im Behälter 1 oder in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Flüssigmetall und seiner Strömungs- bzw. Durchsatzmenge durch die Rohrleitung. Wie aus Fig.5 hervorgeht, wird die Zeitkonstante, d. h. diejenige der Abgreifperiode, durch die Strömungsmenge verändert Es erweist sich daher als nötig, die im inneren der Rohrleitung herrschenden Temperatur entsprechend der Änderung der Strömungsmenge zu regeln. Vor der

Einführung des Flüssigmetalls (Punkt A), wenn die Strömungsmenge nach der Einführung (Punkt fl^niedrig ist, und wenn sie einen großen Wert erreicht hat (Punkt C), ändert sich die Zeitkonstante je nach der Form der Rohrleitung um mehrere Zehnerpotenzen. Gemäß F i g. 6 sind um die Außenfläche der Rohrleitung herum Heizelemente 19a—19e installiert, und es sind innere Temperaturfühler 21a—21 e vorgesehen. Hierbei zeigen die Temperaturfühler 21a—21 e nicht notwendigerweise die Temperatur des durch die entsprechend angeordneten Heizelemente 19abis 19cerwärmten Flüssigmetalls an. Wenn das Flüssigmetall in Richtung des Pfeils fließt, ergibt sich eine Meßverzögerung entsprechend der Größe der Strömungsmenge.

Infolge der Anordnung der Meßfühler 21a bis 21 e gemäß F i g. 6 werden Anzeigewerte v\, v^... (v\ vi...) für die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchsatzmenge geliefert, um den für die betreffende Strömungsmenge auszuwählenden Temperaturfühler anzugeben. Wenn diese Größen bzw. Werte vorher in der Regeleinheit 30 gespeichert werden und wenn dieser Einheit die Anzeige des Strömungsgeschwindigkeits-Meßgeräts 9 eingegeben wird, läßt sich der richtige Meßfühler ohne: weiteres automatisch auswählen. Es reicht daher aus, das Ergebnis der Bewertung durch die Regeleinheit 30 in die Temperaturregelvorrichtung 17 zu übertragen.

Wenn die Anlagenkennlinien, beispielsweise die Zeitkonstante gemäß F i g. 5, durch Messung oder Berechnung im voraus festgelegt worden ist, können jo genaue Regelparameter unter Zugrundelegung der Regeltheorie oder der anhand von Betriebsversuchen korrigierten Theorie erhalten werden, um eine stabile Regelung zu gewährleisten, die genau der Strömungsbzw. Durchsatzmenge entspricht. Wenn die vorher bestimmten Regelparameter in Form einer Kurve bzw. Kennlinie f\ (v) in der Regeleinheit 30 gespeichert werden, läßt sich die Abgreifperiode τ für eine beliebige Strömungsmenge (v) ohne weiteres ableiten. Der Proportionalbeiwert Kpund der Integrationsbeiwert K/ können anhand einer ähnlichen Berechnung der Abgreifperiode τ ebenfalls abgeleitet werden. Die optimale Regelung in Übereinstimmung mit der Strömungsmenge kann erreicht werden, wenn die Regeleinheit 30 diese Parameter zur Temperaturregelvorrichtung 17 überträgt. Da die Regelparameter durch die Regeleinheit 30 auf eben beschriebene Weise fortlaufend geregelt werden, enthalten diese Regelparameter keine Differentialkompensation (Kd = 0) bzw. keine Integrationskompensation (U = 0), bevor das so Flüssigmetall in die Rohrleitung der Anlage gemäß F i g. 1 und 2 oder in die Rohrleitung 6a und 6b eingeführt wird.

Wenn dagegen das Flüssigmetall beim Abstellen bzw. Niederfahren der Anlage aus dem Kühlmittelkreislauf in den Behälter 1 zurückgeführt wird, geschieht dies über das Venti! 7 gemäß Fig. 1. Hierbei geht mit zunehmender Entleerung der Umwälzschleife die Regelbetriebsart an der Rohrleitung von der Innentemperaturregelung auf die Außentemperaturregelung und die Regelbetriebsart am Behälterabschnitt von der Innenregelung auf die Außenregelung über. Das Umschalten der Regelbetriebsart erfolgt automatisch durch die Regeleinheit 30. Bei Absinken der Temperatur muß die Temperaturregelung auf ähnliche Weise erfolgen wie beim Anfahren der Anlage.

Auf diese Weise können die Innen- und Außentemperaturregelungen an jeder Regelstelle aufgrund des Vorhandenseins von Flüssigmetall gewählt werden. Es kann die dem betreffenden Zustand entsprechende Abtast- bzw. Abgreifperiode gewählt werden. Zusätzlich kann dabei verhindert werden, daß die Rohrleitung oder andere Bauteile der Anlage an lokalisierten Stellen übermäßig erwärmt oder gekühlt werden. Es ist somit eine gleichmäßige Temperaturregelung möglich.

Für das von der Temperaturregelvorrichtung und der Kopplungsschaltung abgegebene Kegelsignal (Betriebsartsignal) kann eine einfache EIN/AUS-Schaltung für die Heizelemente verwendet werden.

Obgleich sich das vorstehend beschriebene Beispiel hauptsächlich für die Flüssigmetallanlage eines Kernreaktors vom Typ »Schneller Brüter« eignet, können auch andere Reaktoren, die ein Flüssigmetall verwenden, mit der beanspruchten Regelung betrieben werden.

Gemäß F i g. 2 erfolgt die Anzeige des Pegelmessers 16 innerhalb des Behälters 1 in diskreten Schritten, d. h. »1«, »2« und »3«. Diese Füllstandsanzeige kann jedoch auch kontinuierlicher erfolgen.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Temperaturregelvorrichtung 17 und Regeleinheit 30 getrennt ausgebildet, doch können diese Geräte auch als Einheit ausgelegt sein. Bei Anlagen von sogenannten »Schnellen Brütern«, die eine große Zahl von Regelstellen umfassen, ist es schwierig, diese Regelstellen mittels einer einzigen Temperaturregelvorrichtung zu beeinflussen bzw. zu überwachen, so daß verschiedene Störungsrisiken in Kauf genommen wurden müssen. Aus diesem Grund werden die Regelstellen in mehrere Gruppen unterteilt, von denen jede dem Einfluß einer Temperaturregelvorrichtung unterworfen ist. Weiterhin wird der Aufbau der Temperaturregelvorrichtung möglichst vereinfacht. Hierbei ist es vorteilhaft, die Temperaturregelvorrichtung und die Regeleinheit getrennt zu installieren und mehrere Zehnergruppen von Temperaturregelvorrichtungen einer einzigen Regeleinheit zuzuordnen. Im Fall einer vergleichsweise kleinen Zahl von Regelstellen ist es dagegen vorteilhafter, diese Geräte zu einer Einheit zusammenzufassen.

Eine als Regeleinheit ohne weiteres zur Verfügung stehende Vorrichtung ist ein elektronischer Rechner. Ein solcher Rechner ist insofern vorteilhaft, als mit ihm eine Überwachung des Betriebsplans einfach ist und die Regelinformation einfach und schnell festgelegt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

I₁ Vorrichtung zum Regem der Energie, die einem Wärmeaustauschmittel in Abhängigkeit von seiner Temperatur zugeführt wird, insbesondere zum Aufheizen des Metalls in einem beheizbaren Vorratsbehälter und zum Aufrechterhalten der Temperatur in einer beheizbaren Rohrleitung eines Zwischenkreises eines Kernreaktors, bei der mehrere Ist-Wertgeber zum Messen der Temperatur vorgesehen sind, die mit einer Regeleinheit verbundensind, dadurch gekennzeichnet, daB