DE2929508C2

DE2929508C2 - System zur Verarbeitung von die Leistung eines Kernreaktors repräsentierenden Betriebsmeßwerten

Info

Publication number: DE2929508C2
Application number: DE2929508A
Authority: DE
Inventors: Russell Martin Euclid Ohio Ball
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1984-07-19
Also published as: CH643673A5; ES485030A0; CA1127778A; US4308099A; FR2447080A1; DE2929508A1; GB2040522B; IT1123844B; GB2040522A; IT7926494A0; JPS5599097A; FR2447080B1; ES8101805A1; MX6481E

Description

bunden sind, deren Ausgang den Gesamteinfluß der Betriebsmeßwerte auf die Leistung des Kernreaktors darstellt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge aller Mikroprozessoren (14a, 14f>, 14c, W. Ue) über D/A-Wandler (28a. 28ö, 28c, 2Sd, 2Se) mit der Summiereinheit (30) verbunden sind.

Die Erfindung betrifft ein System zur Verarbeitung von die Leistung eines Kernreaktors repräsentierenden Betriebsmeßwerten gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der DE-OS 21 56 022 bekannt ist.

Bei dem aus der DE-OS 21 5£ 022 bekannten System werden die digitalisierten Betriebsmeßwerte in der digitalen Berechnungseinrichtung di eh einen mathematischen Ausdruck zur Ermittlung des Einflusses der Betriebsmeßwerte auf die Leistung des Kernreaktors verknüpft Dabei ist es üblich, nach der Umwandlung der Betriebsmeßwerte in Digitalform diese in einem Speicher abzuspeichern und unter Benutzung eines gespeicherten Programms die gespeicherten Daten zur Verfügungstellung eines Ausgangssignals zu handhaben. Diese Funktionen werden im wesentlichen nacheinander durchgeführt Der Nachteil des bekannten Systems besteht in der Zeitdauer, welche erforderlich ist, um die Berechnungen aufeinanderfolgend durchzuführen, und in der Komplexität des Programms, welches die einzelnen gemessenen Werte in Serienform handhaben muß.

Ein anderes Problem des bekannten Systems besteht darin, daß die Werte ihre Identität außer der Adreßstel-Ie verlieren. Das Abtasten der Programme oder das Austesten von Fehlern in dem System ist daher recht zeitaufwendig und schwierig. Das Serienrechnersystem erfordert, um vollständig überprüft zu werden, um eine angemessene Sicherheitsüberwachung zu gewährleisten, daß jeder der gemessenen Betriebsmeßwerte, welche die Sicherheit beeinflussen, jeden möglichen Wert oder Zustand relativ zu allen anderen Werten aufweist. Wenn z. B. die Reaktortemperatur 40O0 verschiedene mögliche Werte und der Druck 4000 verschiedene mögliche Werte und die Flüssigkeitsströmung 4000 mögliche Werte aufweisen können, wäre die Anzahl möglicher Eingangszustände für den Serienrechner 4000'. Eine vollständige Prüfung würde selbst bei einer Geschwindigkeit von einer Prüfung pro Vm Sekunde in der Größenordnung von Hunderten von Jahren liegen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das bekannte System zu vereinfachen, insbesondere jeweils Eingangsdaten eines besonderen Betriebsmeßwertes empfangen und daraus jeweils einen Kusgangswert berechnen, welche addiert werden. Jeder einzelne Ausgangswert hängt nur von einem einzigen Betriebsmeßwert ab. Für das obige Beispiel, bei weichem jeder Betriebsmeßwert 4000 mögliche Zustände annimmt, ist die Anzahl möglicher Kombinationszustände, die geprüft werden müssen, nicht gleich 400O³, sondern 4000 + 4000 + 4000 = 12 000. Bei einer Testgeschwindigkeit von einer Prüfung pro ¹Ao Sekunde dauert eine Überprüfung ungefähr 20 Minuten. Das System kann daher vollständig überprüft werden.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der einzigen Figur beschrieben, in welcher eine schematische Darstellung eines Sicherheitssystems für einen Kernreaktor gezeigt ist.

Ein Signal S, welches die zulässige Reaktorleistung angibt, wird in einem Vergleichsverstärker 12 mit einem Signal R verglichen, welches die tatsächliche Reaktorleistung darstellt. Der Vergleichsverstärker 12 erzeugt ein Abschaltungssignal A, wenn das Signal R der tatsächlichen Reaktorleistung das Signal S der maximal erlaubten Reaktorleistung übersteigt. Damit wird sichergestellt, daß die tatsächliche Reaktorleistung bei oder unter einer Sicherheitsgrenze liegt.

Das Signal S kann dargestellt werden als Summe von Funktionen verschiedener Betriebsmeßwerte in folgender Form:

5 = U(P) + F₂(T) + (i<P,) +

wobei

HP)

Aa + A₁P+ A₂P² + ...A_xP' B₀ + B,T + B₁T² + ...BJy C₀ + Ο,Φτ + C₂ ¹Pt² + .. ■ CiV
D_n+ Ω,Φπ+ D₂ ¹Pr² + ■■■ D*0fl*
E₀+ E₁W + E₂VV-' + ...E_nW"

und die A 's, fl's. Cs, D's und E's Konstanten sind, ausgewählt, um einer Sicherheitsfunktion zu entsprechen und wobei P = Reaktordruck, T = Reaktortemperatur, Φι - Ncuironenfluß im oberen Teil des Reaktors, Φα = Neiitronenfluß im unteren Teil des Reaktors und W = Kühlmittelströmung im Reaktor ist.

Die Siehcrheitsfunktion wird aus thermischen hydraulischen Experimenten bestimmt, welche die maximale Wärmemenge festlegen, welche aus einem spezifischen Volumen eines arbeitenden Kernreaktors entfernt werden kann.

So ist ζ. B. der Beitrag des Druckparameters Pexperimenteli bestimmt worden als

Fi(P) = A*iP+ A'-JF*

Dieser experimentell hergeleitete Ausdruck kann für alle verwendbaren Werte von P durch einen Polynomaiisdruck der oben gezeigten Art angepaßt werden. Die Werte für Ao, A\, Ai,... A_x werden festgelegt durch die erforderliche Genauigkeit der Anpassung. In Praxis muß das Polynom mindestens dritten Grades von P sein. In ähnlicher Weise sind die Funktionen von T, Φγ, Φβ und W experimentell ermittelt worden und mit Polynomen dritten Grades oder kleineren Grades in angemessener Weise angepaßt worden. Solche experimentell ermitteiten Ausdrücke und ihre Polynomannäherungen sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und werden hier nicht im einze'men ausgeführt.

Bei dem Sicherheitssystem werden die Betriebsmeßwerte in bekannter Weise durch Wandler gemessen, welche in geeigneter Weise an und in dem Reaktor angeordnet sind. Die gemessenen Werte von P, T, Φτ, Φι> und W werden einzeln durch jeweilige Verstärker 20a, 206, 20c, 2Oi/ und 2Oe verstärkt und die jeweiligen verstärkten Signale werden in Digitalwerte durch Analog-Digital-Konverter 22a, 226,22c, 22c/ und 22e umgewandelt

Jede der oben erwähnten Funktionen f\(P), k(T). /j (Φτ), ^(Φβ), fyW), wird jeweils in einem gesonderten Mikroprozessor 14a, 146, 14c, 14c/ und 14e berechnet. Die Mikroprozessoren 14a, 146,14c, 14c/ und 14e haben jeweils Speicherabschnitte 16a, 166, 16c, 16c/ und 16e und Programmabschnitte 18a, 186, ISc, 18dund 18e.

Der Betrieb des Systems kann am besten beschrieben werden als gleichzeitiges Durchführen ähnlicher Opera- J5 tionen für jeden gemessenen Wert P, T, Φτ, Φβ und W, wie dies im folgenden in bezug auf den Wert Pbeschrieben wird.

Der augenblickliche Druck Pwird durch einen Wandler gemessen, der in geeigneter Form in oder an dem Kernreaktor angeordnet ist. Der gemessene Druckanalogwert Pwird dann zu dem Verstärker 20a übertragen, welcher das analoge Drucksignal P verstärkt und filtert, bevor es zu dem Analog-Digital-Konverter 22a übertragen wird, welcher das digitale Gegenstück des analogen « verstärkten Signals für den Druck P bildet. Das digitale Gegenstück des gemessenen Drucksignals P wird dann auf der Leitung 24a weitergeleitet, um gleichzeitig längs paralleler Klemmen der Leitung 24a in den Programmierabschnitt 18a des Mikroprozessors 14a in jedes der w Polynomelemente eingeführt zu werden, welches das gemessene Drucksignal P enthält. Der Programmierabschnitt 18« des Mikroprozessors 14a ruft dann die verschiedenen vorberechneten Konstanten Ao, Ai, Ai, ... A_x, welche im Speichsrabschnitt 16a des Mikroprozessors 14a gespeichert sind, ab, damit diese in den Programmierabschnitt 18a eingeführt werden. Der Programmierabschnitt 18a berechnet dann den Digitalwert für den im Programmierabschnitt 18a gespeicherten Polynomausdruck. Der Digitalwert des Polynoms U(P) eo wird dann auf der Leitung 26a zu einem Digital-Analog-Konverter 28a geleitet, welcher einen Analogwert für den berechneten Ausdruck der Funktion f\(P) erzeugt.

Wie erwähnt, arbeiten alle Mikroprozessoren 14a, 146, 14c, 14</ und 14e gleichzeitig in ähnlicher Weise in bezug auf ihren jeweiligen Betriebsmeßwert, um ihre jeweiligen Funktionsausdnirke mit ihren jeweils gespeicherten Konstanten zu berechnen. All die gleichzeitig berechneten Funktionsausdrücke f\(P), f^T), ίίβ>τ), &(Φβ), HW) werden nach ihrer Ausgabe über Leitungen 26a, 266,26c, 26c/ und 26e entsprechenden Digital/Analog-Wandlern 28a, 286.28c, 28c/ und 28e zugeführt und dann in einer Summiereinheit 30 addiert, um das Signal S zu erzeugen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. System zur Verarbeitung von die Leistung eines Kernreaktors repräsentierenden Betriebsmeßwer- 5 ten mit Meßeinrichtungen für diese Betriebsmeßwerte und mit einer Berechnungseinrichtung zur Ermittlung des Einflusses der Betriebsmeßwerte auf die Leistung des Kernreaktors, wobei die Meßeinrichtungen mit der Berechnungseinrichtung über A/ io .D-Wandler verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßeinrichtung über einen eigenen A/D-Wandler (22a, 22b, 22c, 22d, 22e; mit dem Eingang eines eigenen Mikroprozessors (14a, 146, 14c, Ud, 14e;und daß die Ausgänge alier Mi- i> (1977)Seiten771—777,insbesondereFig.4,bekannt kroprozessoren mit einer Summiereinheit (30) ver- Das erfindungsgemäße System verwendet also eine

parallele Kombination von Mikroprozessoren, welche

in bezug auf die Verarbeitungsart und Verarbeiiungszeit.

Diese Aufgabe wird bei einem System gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Verarbeitung der Betriebsmeßwerte in eigenen Mikroprozessoren und die Verarbeitung der Ausgangsgrößen der Mikroprozessoren in einer Summiereinheii vereinfachen das Sicherheitssystem, insbesondere in bezug auf die Verarbeitungsart und Verarbeitungszeit.

Die parallele Verarbeitung von Meßwerten mit zugeordneten Mikroprozessoren ist an sich aus der Literatursteile »IEEETransactions of Nuclear Science« NS-24