DE2810917A1 - Verfahren zur ueberwachung und begrenzung der lokalen leistungsdichte in kernreaktoren - Google Patents
Verfahren zur ueberwachung und begrenzung der lokalen leistungsdichte in kernreaktorenInfo
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Description
10917
BABCOCK-BROWN BOVERI Mannheim, den 3.3.1978
REAKTOR GmbH TPP 53/78
Heppenheimerstr. 27-29
6800 Mannheim 31
Verfahren zur Überwachung und Begrenzung der lokalen Leistungsdichte in Kernreaktoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Überwachung bzw»
Begrenzung der lokalen Leistungsdichte in Kernreaktoren, mit sich in axialer Richtung erstreckenden Brennelementen, wobei
der Kernreaktor mit Detektoren zur Bestimmung des lokalen Neutronenflusses bestückt ist und wobei der gemessene Neutronenfluß
ein Maß für die Leistungsdichte in den Brennstäben in der Umgebung des jeweils betrachteten Detektors ist.
Bei großen Leistungskernreaktoren ist es notwendig, die lokale Leistungsdichte im Reaktorkern zu überwachen bzw. durch geeignete
Aktionen zu begrenzen, um sicherzustellen, daß die zulässigen lokalen Betriebswerte nirgends übex-schritten werden»
Weiterhin ist es wünschenswert, durch geeignete Regelung die
Leistungsdichteverteilung im Reaktorkern zu optimieren.
Zum Beispiel ist aus dem Aufsatz "Die Kerninstrumentierung für 1300 Mtf-Druckwasserreaktoren", der in der Zeitschrift "Kerntechnik"
16. Jahrgang 1974, Seite 429 - 436" veröffentlicht wurde, bekannt, die Leistungsdichte in Kernreaktoren mit Hilfe integraler Kenngrößen
wie Reaktorleistung und azimutale Schieflast, verknüpft mit Innenkernmeßwerten zu überwachen bzw« zu begrenzen.
Der Nachteil dieser Verfahrensweise liegt in der Verwendung integraler Kenngrößen zur Überwachung bzw0 Begrenzung der lokalen
Leistungsdichte im Reaktorkern. Dabei werden detaillierte Modellrechnungen vorausgesetzt, die den Zusammenhang zwischen
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integraler Kenngröße und zugehöriger lokaler Leistungsdichte
bestimmen. Die Folge sind, Verlust an Nachweisempfindlichkeit und relativ hohe Nachv/eisunsicherheit. Unvorhergesehene, d.h.
in den ModelIrechnungen nicht berücksichtigte, Störungen der
Leistungsdichteverteilung können nicht nachgewiesen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu
schaffen, durch das die Nachweisempfindlichkeit verbessert
und die NachweisUnsicherheit verringert wird und das es vor
allem gestattet, auch nicht vorherberechnete Störungen in der Leistungsdichteverteilung zu erkennen und somit unzulässige
Betriebswerte zu verhindern.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Detektormeßsignale zusammen mit den zugehörigen Grenzwerten in Analog- und/oder
Digitaltechnik derart ausgewertet werden, daß eine direkte Überwachung bzw. Begrenzung der maximalen lokalen Leistungsdichte
in einem vorgebbaren Bereich um den jeweils betrachteten Detektor erfolgt.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Leistungsdichte
im Reaktorkern auf den lokal, maximal zulässigen Wert begrenzt wird und zwar unabhängig davon, an welcher Stelle im Reaktorkern
der maximal zulässige Wert erreicht wird.
Der von dem einzelnen Detektor überwachte Bereich umfaßt in der radialen Kernebene (xy-Ebene), vorzugsweise mehrere Brennelemente
bis zu einem Viertel des Reaktorkerns.
Die Bereiche können um ein vorgebbares Maß überlappen, um eine mehrfach redundante Begrenzung der maximalen lokalen Leistungsdichte
im Reaktorkern zu erhalten.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist die
axiale Anordnung der Detektoren derart aufgebaut, daß die maximale lokale Leistungsdichte direkt in Abhängigkeit von der
axialen Höhe im Reaktorkern begrenzt wird.
Die zur Auswertung der Detektorsignale bzw. zur Umrechnung
der zugehörigen Grenzwer+e benötigten Daten können, entweder
vorausberechnet oder mit Hilfe der auf dem Anlagenrechner des jeweiligen Kernkraftwerkes berechneten Leistungsdichteverteilung
bestimmt werden.
Die ausgewerteten Meßgrößen können als Teil eines Begrenzungssystems zur automatischen Auslösung einer Reduktion der Reaktorleistung
verwendet werden.
Die zur Überwachung bzw. Begrenzung der lokalen Leistungsdichte ermittelten Werte können zur Optimierung der Leistungsverteilung
im Reaktorkern verwendet werden.
Die redundanten Meßgrößen können als Teil des Schutzsystems zur Abschaltung des Kernreaktors verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert und beschrieben. Der Übersichtlichkeit halber ist
der Reaktorkern vereinfacht dargestellt.
Die Fig. 1 zeit einen Querschnitt durch einen Reaktorkern entlang
der Linie IE-I der Fig. 2 und aus der Fig. 2 ist eine Ansicht der Fig. 1 in Pfeilrichtung 7 zu ersehen. Die Koordinatenanzeige 5
und 6 soll die Erstreckung der Figuren verdeutlichen. ;
Die Detektoren 1 im Reaktorkern 2 befinden sich in axialer Richtung (z-Richtung) auf äquidistanten Positionen und in den
einzelnen radialen Kernebenen (xy-Ebenen) auf symmetrischen Positionen (Fig. 1 und 2). Ausschnittsweise ist in der Fig. 1 ein
Teil der Brennelemente 3 die eine große Anzahl Brennstäbe enthalten dargestellt, und in der Fig. 2 deren axiale Erstreckung angedeutet.
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Prinzipiell sind für das erfindungsgemäße Verfahren weder
radial noch axial spezielle Positionen erforderlich, die Detektoren sol] ten nur ir.ög] ichst gleichmäßig über den Reaktorkern
verteilt se Lv.
Diese Detektoren liefern Meßsignale, die dem Neutronenfluß am Ort des einzelnen·Detektors proportional sind. Die Auswertung
dieser Detektormeßsignale zusammen mit den zugehörigen Grenzwerten erfolgt in Analog- und/oder Digitaltechnik, zum Beispiel
in folgenden Stufen:
1. Umrechnung der Detektormeßwerte in der direkten Umgebung des Detektors in Leistung,
2. Umrechnung der Leistung in der direkten Umgebung des
einzelnen Detektors auf die maximale lokale Brennstableistung in einem vorgegebenen Bereich um den betrachteten
Detektor. Der Bereich umfaßt vorzugsweise mehrere Brennelemente bis zu einem Viertel des Reaktorkerns.
3. Vergleich der so bestimmten maximalen lokalen Brennstableistung
mit dem, vorwiegend von der axialen Höhe abhängigen, Grenzwert, der lokal maximal zulässigen
Brennstableistung.
4. Bildung eines Signals zur Auslösung geeigneter Aktionen, nach einer vorgebbaren Logik.
In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, die eingehenden Detektormeßwerte auf maximale lokale Brennstableistung umzurechnen,
um sie mit den zugehörigen, maximal zulässigen Grenzwerten zu vergleichen.
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Ebenso können aber die entsprechenden Grenzwerte durch Umkehrung der oben angegebenen Auswertestufen auf die Einheiten
der eingehenden Detektormeßxferte umgerechnet werden, so daß die eingehenden Detektormeßwerte direkt mit den so umgerechneten
Grenzwerten verglichen werden können,, Zwischen diesen beiden
Möglichkeiten sind beliebig viele Zwischenstadien denkbar^ bei denen die Detektormeßwerte, wie auch die zugehörigen Grenzwerte
soweit umgerechnet werden, daß sie miteinander verglichen werden können»
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-S
Leerseite
Claims (9)
- TPP 53/78Patentansprüche1J Verfahren zur überwachung bzw. Begrenzung der lokalen Leistungsdichte in Kernreaktoren, mit sich in axialer Richtung erstreckenden Brennelementen, wobei der P'ernreaktor mit Detektoren zur Bestimmung des lokalen Neutronenflusses bestückt ist, und wobei der gemessene Neutronenfluß ein Maß für die Leistungsdichte in den Brennstäben in der Umgebung des jeweils betrachteten Detektors ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormeßsignale zusammen mit den zugehörigen Grenzwerten in Analog- und/oder Digitaltechnik derart ausgewertet werden, daß eine direkte Überwachung bzw. Begrenzung der maximalen lokalen Leistungsdichte in einem vorgebbaren Bereich um den jeweils betrachteten Detektor erfolgt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der je Detektor überwachte Bereich in der radialen Kernebene (xy-Ebene), mehrere Brennelemente bis zu einem Viertel des Reaktorkerns umfaßt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche ein vorgebbares Maß überlappen.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Anordnung der Detektoren derart aufgebaut ist, daß die maximale lokale Leistungsdichte direkt in Abhängigkeit von der axialen Höhe im Reaktorkern begrenzt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Auswertung der Detektorsignale bzw. zur Umrechnung der zugehörigen Grenzwerte benötigten Daten mit Hilfe der auf dem Anlagenrechner des jeweiligen Kernkraftwerks berechneten Leistungsdichteverteilung bestimmt werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der Detektorsignale bzw. zur Umrechnung der zugehörigen Grenzwerte vorberechnete Daten verwendet werden.0RIQINALTPP 53/78
- 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewerteten Meßgrößen als Teil eines Begrenzungssystems zur automatischen Auslösung einer Reduktion der Reaktorleistung verwendet werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Überwachung bzw. Begrenzung der lokalen Leistungsdichte verwendeten Werte zur Optimierung der Leistungsverteilung im Reaktorkern verwendet werden.
- 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die redundanten, ausgewerteten Meßgrößen als Teil des Schutzsystems bei Erreichen nicht zulässiger Betriebszustände im Reaktorkern zur Abschaltung des Kernreaktors verwendet werden.909838/02 5
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