RU2100855C1 - Coolant plow monitoring device for nuclear reactor - Google Patents

Coolant plow monitoring device for nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2100855C1
RU2100855C1 RU9595118824A RU95118824A RU2100855C1 RU 2100855 C1 RU2100855 C1 RU 2100855C1 RU 9595118824 A RU9595118824 A RU 9595118824A RU 95118824 A RU95118824 A RU 95118824A RU 2100855 C1 RU2100855 C1 RU 2100855C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow
sensors
coolant
computing
flowmeter
Prior art date
Application number
RU9595118824A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95118824A (en
Inventor
В.Ф. Русинов
В.Ф. Борисов
Original Assignee
Русинов Владимир Федотович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Русинов Владимир Федотович filed Critical Русинов Владимир Федотович
Priority to RU9595118824A priority Critical patent/RU2100855C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU95118824A publication Critical patent/RU95118824A/en
Publication of RU2100855C1 publication Critical patent/RU2100855C1/en

Links

Classifications

    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear engineering. SUBSTANCE: device has radiation monitoring system automatically thrown in monitoring mode to check for coolant flow in process channels with fuel assemblies in case of failure of standard flowmeters. EFFECT: reduced intensity of failures causing loss of information about coolant flow in process channels, provision for shaping emergency safety signals indicating inadmissible reduction in flowrate in each channel. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам контроля за технологическими параметрами ядерных реакторов, в частности, за расходом теплоносителя в технологических каналах (ТК) с тепловыделяющими сборками (ТВС). The invention relates to devices for monitoring the technological parameters of nuclear reactors, in particular, for the flow of coolant in the technological channels (TC) with fuel assemblies (FA).

Известны устройства для контроля за расходом теплоносителя в ТК ядерных реакторов, содержащие системы расходомеров, каждый из которых выполнен в виде группы канальных частотно-импульсных датчиков расхода и соответствующего числа индивидуальных преобразователей с аналоговым выходом для подключения к общей информационно-вычислительной системе высшего уровня, обслуживающей энергоблок в целом [1]
Основным недостатком этих устройств является низкая эффективность их в обеспечении ядерной безопасности реакторов, что обусловлено:
большой интенсивностью отказов, приводящих к потере информации о расходе в ТК с ТВС;
отсутствием средств для автоматической идентификации причин снижения показаний (результат ли это отказа или действительного изменения расхода);
отсутствием средств для диагностики ресурса наименее доступных для ремонта элементов: датчиков расхода;
отсутствием средств для формирования сигналов на автоматическое включение средств аварийной защиты реактора при недопустимо большом снижении расхода теплоносителя в ТК с ТВС.
Known devices for controlling the flow rate of the coolant in the fuel cell of nuclear reactors, containing flowmeter systems, each of which is made in the form of a group of channel frequency-pulse flow sensors and the corresponding number of individual converters with an analog output for connection to a common information and computer system of the highest level serving the power unit in general [1]
The main disadvantage of these devices is their low efficiency in ensuring the nuclear safety of reactors, which is due to:
high failure rate, leading to loss of information about the flow rate in the fuel cell with fuel assemblies;
lack of funds for automatic identification of the reasons for the decrease in readings (whether it is a result of a failure or a real change in flow);
lack of tools for diagnosing the resource of the least accessible elements for repair: flow sensors;
the lack of means for generating signals for the automatic switching on of emergency reactor protection means with an unacceptably large decrease in the coolant flow rate in a fuel cell with a fuel assembly.

Наиболее близким к настоящему изобретению, его прототипом является устройство, выполненное с учетом современных требований к аппаратуре многоканального контроля. Оно содержит систему расходомеров, каждый из которых выполнен в виде группы канальных датчиков расхода, соединенных с измерительным блоком, выполненным в виде нормирующих преобразователей по числу канальных датчиков, соединенных через коммутатор с блоком предварительной обработки данных и соединен через магистраль связи с общим для всех расходомеров вычислительным комплексом, снабженным выходом к информационно-вычислительной системе высшего уровня [2]
Надежность устройства-прототипа в сравнении с аналогами существенно выше, а наличие средств для автоматической идентификации причин изменения показаний делает его более информативным. Тем не менее, интенсивность отказов, приводящих к потере контроля за расходом теплоносителя в ТК с ТВС, в том числе и из-за отсутствия средств диагностики ресурса датчиков расхода, в устройстве-прототипе остается все еще слишком высокой и не допускает возможности использования его для формирования сигналов аварийной защиты реактора по расходу без участия человека-оператора.
Closest to the present invention, its prototype is a device made taking into account modern requirements for multichannel control equipment. It contains a system of flow meters, each of which is made in the form of a group of channel flow sensors connected to a measuring unit made in the form of normalizing converters according to the number of channel sensors connected through a switch to a data preprocessing unit and connected through a communication line to a common computing device for all flow meters a complex equipped with access to a high-level information-computing system [2]
The reliability of the prototype device in comparison with analogues is significantly higher, and the availability of means for automatically identifying the reasons for the change in readings makes it more informative. Nevertheless, the failure rate, leading to loss of control over the flow of coolant in the fuel cell with fuel assemblies, including due to the lack of diagnostic tools for the resource of flow sensors, in the prototype device is still too high and does not allow the possibility of using it to form reactor emergency protection flow signals without the participation of a human operator.

Задача изобретения повышение эффективности устройства для поканального контроля за расходом теплоносителя в обеспечении ядерной безопасности реактора. The objective of the invention is to increase the efficiency of the device for channel-by-channel control over the flow of coolant in ensuring nuclear safety of the reactor.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения:
многократное снижение интенсивности отказов, приводящих к потере информации о расходе теплоносителя в ТК с ТВС, путем непрерывной диагностики ресурса датчиков расхода и резервирования как каждого из расходомеров, так и системы расходомеров в целом;
исключение субъективного фактора в принятии решений по показаниям устройства путем автоматического формирования сигналов на срабатывание средств аварийной защиты реактора по заранее апробированным алгоритмам.
The technical result achieved by using the invention:
a multiple reduction in the failure rate, leading to the loss of information about the flow of coolant in a fuel cell with a fuel assembly, by continuously diagnosing the resource of flow sensors and backups of both each flow meter and the flowmeter system as a whole;
the exclusion of the subjective factor in making decisions on the testimony of the device by automatically generating signals for triggering the reactor emergency protection means according to previously tested algorithms.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство-прототип введена система радиационного контроля теплоносителя, содержащая позиционно-управляемые гамма-датчики, выполненные с возможностью перемещения вдоль рядов пароводяных коммуникаций технологических каналов и соединенные через блоки управления положением датчиков и аналого-цифровые преобразователи с вычислительно-управляющим блоком, при этом в каждый расходомер введены блоки гальванической развязки, осуществляющие связь каждого датчика с основным измерительным блоком и, по крайней мере, с двумя резервирующими его измерительными блоками, каждый из которых соединен через соответствующую дополнительную магистраль связи с основными и дополнительными по числу резервирующих измерительных блоков в каждом расходомере вычислительными комплексами, снабженными выходами к общей информационно-вычислительной системе и к средствам формирования сигналов аварийной защиты реактора по расходу, причем каждая из магистралей связи соединена с вычислительно-управляющим блоком и введенным блоком накопления и обработки данных для диагностики ресурса датчиков расхода. The specified technical result is achieved by the fact that in the prototype device a radiation control system for the coolant is introduced, containing position-controlled gamma sensors made with the possibility of moving along the rows of steam-water communications of the technological channels and connected via control units for the position of the sensors and analog-to-digital converters with a control unit, while galvanic isolation blocks are introduced into each flowmeter, connecting each sensor with the main meter unit and, at least, with two measuring units reserving it, each of which is connected via a corresponding additional communication line to the main and additional computing complexes in terms of the number of redundant measuring units in each flowmeter, equipped with outputs to a common information-computing system and to means generating emergency reactor protection signals by flow rate, each of the communication lines being connected to a computing and control unit and an input storage unit I and data processing to diagnose the resource flow sensors.

Система рационального контроля теплоносителя ядерного реактора, содержащая позиционно-управляемые гамма-датчики, выполненные с возможностью перемещения вдоль рядов пароводяных коммуникаций технологических каналов и соединенные через блоки управления положением датчиков и аналого-цифровые преобразователи с вычислительно-управляющим блоком, известна [3] Однако данная система привлекалась для дополнительного контроля за расходом теплоносителя в случаях возникновения сомнений в достоверности показаний или при отказах расходомеров только по команде человека-оператора, что вело к задержке в получении информации о результатах такого контроля, субъективной оценки ситуации и, в конечном счете, к повышению, вероятности принятия несвоевременного (запоздалого) решения о необходимости запуска средств аварийной защиты реактора по расходу, к осложнению последствий аварии, если она произошла. A system of rational control of the coolant of a nuclear reactor containing position-controlled gamma sensors configured to move along the rows of steam-water communications of technological channels and connected via control units for the position of sensors and analog-to-digital converters with a computer-control unit is known [3] However, this system it was involved for additional control over the flow of coolant in cases of doubt in the reliability of the testimony or in case of failure of the flow meters only at the command of a human operator, which led to a delay in receiving information about the results of such control, a subjective assessment of the situation and, ultimately, to increasing the likelihood of making an untimely (belated) decision on the need to launch emergency reactor protection means for consumption, to complication consequences of the accident if it occurred.

Введение в устройство системы радиационного контроля теплоносителя, автоматически включаемой в режим контроля за расходом при возникновении опасных отказов в постоянно действующей системе расходомеров, снимает указанные выше недостатки и, кроме того, совместно с резервированием электронной части расходомеров, многократно снижает поток отказов, влекущих за собой полную потерю информации о расходе в том или ином ТК с ТВС. Этому же способствует введение и использование блока накопления и обработки данных для диагностики ресурса датчиков расхода, наименее надежной (ввиду тяжелых эксплуатационных условий) и наименее доступной для ремонта части устройства. В результате, с учетом реальной интенсивности возникновения инцидентов, вызывающих недопустимо большое снижение расхода теплоносителя хотя бы в одном ТК с ТВС (а их в реакторе типа РБМК около полутора тысяч), а также с учетом реальных возможностей по досрочной выгрузке ТВС из ТК с отказавшими датчиками расхода, но без потери контроля за расходом, расчетное значение коэффициента неготовности предложенного устройства аварийной защиты реактора по расходу имеет величину порядка 1,0•10-5, что соответствует требованиям к СУЗ реакторов по ГОСТ 26843-86 и не менее чем на два порядка лучше аналогичного показателя надежности, достигнутого в ныне действующих устройствах аналогичного назначения.The introduction of a coolant radiation monitoring system into the device, which is automatically included in the flow control mode when dangerous failures occur in a permanently operating flowmeter system, removes the above disadvantages and, in addition to backing up the electronic part of the flow meters, many times reduces the flow of failures, which entail a complete loss of information about consumption in a particular fuel cell with fuel assembly. The introduction and use of the data storage and processing unit for diagnosing the resource of flow sensors, the least reliable (due to difficult operating conditions) and the least accessible part of the device for repair, also contributes to this. As a result, taking into account the actual incidence rate of incidents that cause an unacceptably large decrease in the coolant flow rate in at least one fuel cell with fuel assemblies (and there are about one and a half thousand of them in the RBMK type reactor), and also taking into account the real possibilities for early unloading of fuel assemblies from the fuel cell with failed sensors flow rate, but without loss of flow control, the calculated value of the unavailability coefficient of the proposed reactor emergency protection device for flow rate is of the order of 1.0 • 10 -5 , which meets the requirements for the control system of reactors according to GOST 2 6843-86 and not less than two orders of magnitude better than the same reliability indicator achieved in current devices of a similar purpose.

Изобретением поясним по представленной на чертеже блок-схеме устройства для контроля за расходом теплоносителя в технологических каналах ядерного реактора, где обозначено:
1 система расходомеров;
2 расходомеры;
3 поканальные датчики расхода;
4 блоки взаимной гальванической развязки электрических цепей датчиков расхода и подключенных к ним измерительных блоков 5 ( например разделительные трансформаторы);
5 измерительные блоки, каждый из которых преобразует аналоговые сигналы от соответствующей группы датчиков 3 в совокупность кодовых (цифровых) сигналов для "системной" обработки информации;
6 блоки нормирования сигналов датчиков расхода;
7 аналоговые коммутаторы;
8 аналого-цифровые преобразователи;
9 блоки предварительной обработки данных;
10 блоки синхронизации и управления блоками 7, 8, 9;
11 магистрали связи блоков 5 с вычислительными комплексами 12 системы расходомеров, а также комплексов 12 с системой 13, блоком 18 и информационно-вычислительной системой уровня, на чертеже не показанной;
12 вычислительные комплексы системы расходомеров;
13 система радиационного контроля теплоносителя;
14 гамма-датчик;
15 комплекс блоков для задания координат и обработки сигналов гамма-датчиков;
16 блоки управления положением гамма-датчиков относительно пароводяных коммуникаций технологических каналов и преобразования сигналов этих датчиков из аналоговой формы в цифровую;
17 вычислительно-управляющий блок комплекса 15, определяющий режим работы системы 13;
18 блок накопления и обработки данных для диагностики ресурса датчиков расхода;
19 линии передачи командных сигналов от комплексов 12 к средствам запуска системы аварийной защиты реактора по расходу, на чертеже не показаны.
The invention will explain the presented on the drawing block diagram of a device for controlling the flow of coolant in the technological channels of a nuclear reactor, where it is indicated:
1 flowmeter system;
2 flow meters;
3 channel flow sensors;
4 blocks of mutual galvanic isolation of electric circuits of flow sensors and measuring units 5 connected to them (for example, isolation transformers);
5 measuring units, each of which converts analog signals from the corresponding group of sensors 3 into a set of code (digital) signals for "system" information processing;
6 blocks for normalizing the signals of flow sensors;
7 analog switches;
8 analog-to-digital converters;
9 data preprocessing units;
10 synchronization and control blocks 7, 8, 9;
11 communication lines of blocks 5 with computing complexes 12 of a flowmeter system, as well as complexes 12 with a system 13, block 18, and an information-computing system of a level not shown in the drawing;
12 computing systems flowmeter systems;
13 system of radiation control of the coolant;
14 gamma sensor;
15 set of blocks for setting coordinates and processing signals of gamma sensors;
16 control units for the position of gamma sensors relative to steam-water communications of technological channels and converting the signals of these sensors from analog to digital form;
17 computing and control unit of the complex 15, which determines the operating mode of the system 13;
18 data storage and processing unit for diagnosing a resource of flow sensors;
19 lines for transmitting command signals from complexes 12 to the means of starting the reactor emergency protection system by flow, not shown in the drawing.

В состав системы 1 входят расходомеры 2 и подключенные к ним через магистрали 11 три резервирующих друг друга вычислительных комплекса 12, в состав каждого расходомера группа датчиков 3, соответствующее количество блоков 4 и три резервирующих друг друга измерительных блока 5, в состав каждого измерительного блока блоки нормирования 6 (по числу датчиков в расходомере), коммутатор 7, преобразователь 8 и блоки 9, 10. В состав системы 13 входят несколько гамма-датчиков 14, соответствующее им количество блоков 16 и общий для них блок 17. Последний определяет и режим работы системы 13 путем выбора того или иного энергетического диапазона гамма-квантов, используемых для формирования информационных сигналов (так, продукты деления ядерного топлива испускают гамма-кванты с энергиями в основном до 3 МэВ, а наведенный в воде азот -16, используемый для контроля за расходом, выше 5 МэВ). Важной особенностью системы 13 является то, что каждый гамма-датчик рассчитан на обслуживание примерно 200 "своих" пароводяных коммуникаций (из общего числа их около полутора тысяч), что существенно ограничивает возможности выбора координат одновременно контролируемых ТК. Каждый из датчиков расхода представляет собой встроенный в тракт питания ТК закручивающий механизм, который приводит во вращение стальной шарик, взаимодействующий с магнитоиндукционным преобразователем; частота электрических импульсов на выходе последнего пропорциональна (с известными поправками) расходу теплоносителя; количество датчиков в расходомере определяется удобством компоновки его электронной части и может составить несколько десятков. The system 1 includes flowmeters 2 and three backup complexes 12, connected to each other via lines 11, each flowmeter has a group of sensors 3, the corresponding number of blocks 4, and three measurement blocks 5, which are backing each other, and rationing blocks are part of each measuring block 6 (according to the number of sensors in the flowmeter), switch 7, converter 8 and blocks 9, 10. The system 13 includes several gamma sensors 14, the corresponding number of blocks 16 and the common block 17. The latter is determined t and the mode of operation of system 13 by choosing one or another energy range of gamma quanta used to generate information signals (for example, fission products of nuclear fuel emit gamma quanta with energies of up to 3 MeV, and nitrogen induced in water is -16, used for flow control, above 5 MeV). An important feature of system 13 is that each gamma sensor is designed to service approximately 200 of its “steam” water communications (out of a total of about one and a half thousand), which significantly limits the possibility of choosing the coordinates of simultaneously controlled TCs. Each of the flow sensors is a spinning mechanism integrated in the TC power path, which drives a steel ball that interacts with a magnetic induction converter; the frequency of electrical pulses at the output of the latter is proportional (with known amendments) to the flow rate of the coolant; the number of sensors in the flowmeter is determined by the convenience of the layout of its electronic part and may amount to several tens.

Устройство работает следующим образом. Импульсы напряжения от датчиков 3 через блоки 4 гальванической развязки передаются к блокам 6 нормирования каждого из измерительных блоков 5 расходомера. В зависимости от конкретно принятого в измерительном блоке 5 алгоритма обработки данных, блок 6 может представлять собой либо просто импульсный усилитель, либо усилитель с набором элементов для формирования напряжений-эквивалентов текущих значений амплитуды и периода импульсов. Далее сигналы датчиков расхода или эквивалентны их параметров передаются через обегающий коммутатор 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 в блок 9 предварительной обработки данных, где с привязкой к номерам (координатам) i контролируемых ТК и номерам j очередных импульсов подготавливаются для передачи в вычислительные комплексы 12 в форме, например, мгновенных значений амплитуд Aij, периодов Tij и результатов

Figure 00000002
их статистического усреднения за некий принятый временный интервал. В каждом из трех вычислительных комплексов 12 эта информация воспринимается первой группой портов ввода/вывода одновременно от трех разных групп резервирующих друг друга измерительных блоков 5 всех расходомеров, что позволяет осуществлять контроль исправности этих измерительных блоков. Действительно, если три резервирующих друг друга измерительных блока 5 с индексами B, C, D исправны и взаимно идентичны, то, поскольку все они получают входные сигналы синхронно от одних и тех же датчиков расхода, всегда должны выполняться равенства:
Figure 00000003

Реально, из-за некоторого разброса характеристик блоков 5, эти равенства могут выполняться с некоторым допуском П1 или П2, так что фактически должно проверяться выполнение неравенств:
Figure 00000004

Figure 00000005

Для идентификации неисправного блока 5 можно использовать такое решающее правило: блок 5 с тем или иным индексом исправен, если справедливо хотя бы одно из указанных неравенств для переменной с этим индексом, и неисправен, если не выполняются два таких неравенства. Исправность самого вычислительного комплекса 12 может быть установлена путем аналогичного сопоставления результатов расчета, получаемых данным комплексом и двумя другими, его резервирующими (с обменом информацией между комплексами 12 по тем же магистралям 11). Контроль неисправности блоков 15 и комплексов 12 осуществляется и путем из самодиагностики по алгоритмам, здесь не рассматриваемым. Отметим лишь, что средства отображения информации о состоянии системы 1 должны быть выполнены таким образом, чтобы расчетное время обнаружения и замены дефектных модулей не превышало заранее установленного предела (например четверти часа) и вероятность возникновения отказов одновременно в двух измерительных блоках 5 одного расходомера за время эксплуатации реактора от одного планово-предупредительного ремонта реактора до другого ("от ППР до ППР") оказалась не большей, чем вероятность отказа хотя бы одного датчика расхода того же расходомера.The device operates as follows. The voltage pulses from the sensors 3 through blocks 4 galvanic isolation are transmitted to blocks 6 normalization of each of the measuring blocks 5 of the flow meter. Depending on the data processing algorithm specifically adopted in the measuring unit 5, unit 6 can be either just a pulse amplifier or an amplifier with a set of elements for generating voltage equivalents of the current values of the amplitude and period of the pulses. Further, the signals of the flow sensors or equivalent of their parameters are transmitted through the running switch 7 and the analog-to-digital converter 8 to the data preprocessing unit 9, where, with reference to the numbers (coordinates) i of the monitored transformers and the numbers j of the next pulses, they are prepared for transmission to computer complexes 12 in form, for example, instantaneous values of amplitudes A ij , periods T ij and results
Figure 00000002
their statistical averaging over a certain accepted time interval. In each of the three computing complexes 12, this information is perceived by the first group of input / output ports simultaneously from three different groups of measuring units 5, reserving each other, of all flow meters, which allows monitoring the health of these measuring blocks. Indeed, if the three measuring units 5 backing each other with the indices B, C, D are operational and mutually identical, then since they all receive input signals synchronously from the same flow sensors, equalities must always be fulfilled:
Figure 00000003

Actually, due to some variation in the characteristics of blocks 5, these equalities can be satisfied with some tolerance P1 or P2, so that the inequalities should be verified:
Figure 00000004

Figure 00000005

To identify the failed block 5, you can use this crucial rule: block 5 with one or another index is healthy if at least one of the indicated inequalities is true for a variable with this index, and it is faulty if two such inequalities are not fulfilled. The serviceability of the computing complex 12 itself can be established by a similar comparison of the calculation results obtained by this complex and two others that reserve it (with the exchange of information between the complexes 12 along the same highways 11). Failure monitoring of blocks 15 and complexes 12 is also carried out by self-diagnosis using algorithms not considered here. We only note that the means of displaying information about the state of system 1 must be performed in such a way that the estimated time for detecting and replacing defective modules does not exceed a predetermined limit (for example, a quarter of an hour) and the probability of failures in two measuring units 5 of one flow meter simultaneously during operation the reactor from one scheduled preventive repair of the reactor to another ("from PPR to PPR") was no more than the probability of failure of at least one flow sensor of the same flow measure.

Постоянно в режиме поканального контроля за расходом теплоносителя находится система 1 расходомеров. При этом, если отказ в ней затрагивает не более чем один измерительный блок из числа резервирующих друг друга или один вычислительный комплекс 12, а все датчики расхода исправны, система 13 рационального контроля работает в своем основном режиме: режиме идентификации ТВС с негерметичными оболочками тепловыделяющих элементов по наличию в теплоносителе продуктов деления ядерного топлива. В каждом из вычислительных комплексов 12 вырабатываются сигналы-эквиваленты значений в ТК, которые передаются через упомянутые выше порты ввода/вывода в каждую из магистралей 11 и далее в информационно-вычислительную систему высшего уровня; достоверность принимаемой там информации проверяется таким же образом, как это было описано для случая контроля исправности измерительных блоков 5 и комплексов 12. Constantly in the mode of channel-by-channel control over the flow of the coolant is a system of 1 flow meters. Moreover, if a failure in it affects no more than one measuring unit from among each other or one computing complex 12, and all the flow sensors are operational, the rational control system 13 operates in its main mode: identification of fuel assemblies with leaky cladding of fuel elements by the presence in the coolant of fission products of nuclear fuel. In each of the computing complexes 12, signal equivalents of values are generated in the TC, which are transmitted through the above-mentioned input / output ports to each of the highways 11 and further to the higher-level information-computing system; the reliability of the information received there is checked in the same way as it was described for the case of monitoring the health of measuring units 5 and complexes 12.

Отказ хотя бы одного датчика расхода или одновременно двух и более измерительных блоков 5 одного расходомера по цепям передачи сигнала от одного и того же датчика приводит к потере информации о расходе в ТК и с этой точки зрения особенно, если речь идет о ТК с ТВС, является потенциально ядерноопасным. Внезапный отказ датчика расхода может быть выявлен, например, по результатам выполнения для одного и того же значения i сразу трех неравенств:
A B ij < П3, A C ij < П3, A B ij < П3
где П3 минимально допустимое значение амплитуды импульсов, при котором возможна еще нормальная без сбоев работа измерительных блоков.
The failure of at least one flow sensor or at the same time two or more measuring units 5 of one flow meter along signal transmission circuits from the same sensor leads to loss of flow information in the fuel cell, and from this point of view, especially when it comes to fuel cell with fuel assemblies, potentially nuclear hazard. A sudden failure of the flow sensor can be detected, for example, by performing three inequalities for the same value of i:
A B ij <P3, A C ij <P3, A B ij <P3
where P 3 is the minimum allowable value of the amplitude of the pulses, at which it is still possible normal operation without failures of the measuring units.

Отказ двух и более измерительных блоков одного расходомера по цепям передачи сигнала от одного и того же датчика фиксируется при невыполнении хотя бы двух неравенств из трех:

Figure 00000006

В любом случае, в каждом из вычислительных комплексов 12 формируется сигнал отказа расходомера с указанием координаты i ТК с ТВС, по которому потеряна или идет недостоверная информация о расходе. Этот сигнал передается через первую группу портов ввода/вывода в магистрали 11 и далее в блок 17 системы 13 радиационного контроля теплоносителя. Система 13 переводится в режим контроля за расходом в ТК с заданными координатами: в блоке 17 формируются сигналы на включение соответствующего блока 16 управления положением одного из гамма-датчиков 14 и этот датчик через некоторое время
Figure 00000007
устанавливается на пароводяную коммуникацию, связанную с заданным ТК; сигнал
Figure 00000008
гамма-датчика, зависящий от расхода в io-ом ТК с ТВС, передается через блоки 16, 17 магистрали 11 и далее в вычислительные комплексы 12 системы расходомеров, где проверяется выполнение неравенства:
Figure 00000009
где П4 - значение
Figure 00000010
, при котором расход в ТК с ТВС не ниже допустимого.Failure of two or more measuring units of one flowmeter along signal transmission circuits from the same sensor is recorded if at least two of the three inequalities are not met:
Figure 00000006

In any case, in each of the computing complexes 12, a flowmeter failure signal is generated indicating the coordinate i of the fuel cell with the fuel assembly, along which false information about the flow is lost or is being transmitted. This signal is transmitted through the first group of input / output ports in the line 11 and then to the block 17 of the coolant radiation monitoring system 13. The system 13 is transferred to the flow control mode in the TC with the given coordinates: in block 17, signals are generated to turn on the corresponding block 16 for controlling the position of one of the gamma sensors 14 and this sensor after some time
Figure 00000007
installed on steam-water communication associated with a given TC; signal
Figure 00000008
the gamma sensor, depending on the flow rate in the i o- th TC with the fuel assembly, is transmitted through blocks 16, 17 of the line 11 and then to the computer complexes 12 of the flowmeter system, where the fulfillment of the inequality is checked:
Figure 00000009
where P4 is the value
Figure 00000010
at which the flow rate in the fuel cell with fuel assembly is not lower than the permissible one.

Выполнение неравенства

Figure 00000011
свидетельствует о том, что за время
Figure 00000012
, в течение которого информация о расходе в io-ом ТК с ТВС по показаниям системы 1 отсутствовала или была недостоверной, снижения расхода в этом ТК ниже допустимого не произошло (вероятность появления иного события за это время достаточно мала), но ситуация продолжает оставаться потенциально ядерноопасной, т.к. при отказе и системы 13 контроль за расходом в io-ом ТК с ТВС полностью теряется и ситуация переходит в ядерноопасную. Кроме того, если после отказа одного датчика расхода откажет еще и другой, система 13 из-за указанных ранее ограничений может не обеспечить необходимого контроля за расходом в этом новом ТК с отказавшим датчиком расхода даже при отсутствии в ней отказов. Стало быть, включение системы 13 в режим контроля за расходом в io-ом ТК с ТВС является практически сигналом к тому, чтобы персоналом АЭС были приняты меры либо по досрочной выгрузке соответствующей ТВС (если отказал датчик расхода), либо по ускорению восстановления работоспособности электронной части расходомера. При этом имеется в виду, что ситуация с потерей непрерывного контроля за расходом в ТК без ТВС не является ядерноопасной.Inequality
Figure 00000011
indicates that over time
Figure 00000012
during which information about the flow in the i o- th fuel tank with fuel assemblies according to the testimony of system 1 was missing or unreliable, there was no decrease in consumption in this fuel tank below the permissible value (the probability of the appearance of another event during this time is rather small), but the situation remains potentially nuclear hazard because in case of failure of system 13, the flow control in the i o- th fuel cell with fuel assembly is completely lost and the situation becomes nuclear. In addition, if, after the failure of one flow sensor, another fails, the system 13 may not provide the necessary control over the flow in this new TC with a failed flow sensor even if there are no failures due to the above restrictions. Consequently, the inclusion of system 13 in the flow control mode in the i o- th fuel cell with fuel assemblies is practically a signal for NPP personnel to take measures either to prematurely unload the corresponding fuel assemblies (if the flow sensor failed) or to accelerate the recovery of electronic flowmeter parts. At the same time, it is understood that the situation with the loss of continuous control over the flow in a fuel cell without a fuel assembly is not nuclear hazardous.

Возможен, однако и иной исход перехода системы 13 в режим контроля за расходом в io-ом ТК с ТВС: через время

Figure 00000013
сигнал
Figure 00000014
оказывается не удовлетворяющим неравенству
Figure 00000015
, что может произойти либо из-за отказа системы 13, любо из-за снижения расхода в io-ом ТК ниже допустимого за время
Figure 00000016
или за время контроля за расходом по показаниям системы 13 до выгрузки ТВС. В любом случае ситуация переходит в ядерноопасную, в каждом вычислительном комплексе 12 формируется и через вторую группу портов ввода/вывода по линиям 19 передается командный сигнал на срабатывание аварийной зашиты реактора по расходу; последняя срабатывает и реактор заглушается, если указанный сигнал воспринимается средствами запуска такой защиты по крайней мере от двух комплексов 12 из трех (логика "2 из 3-х").However, a different outcome of the transition of the system 13 to the mode of flow control in the i o- th TC with fuel assemblies is possible: through time
Figure 00000013
signal
Figure 00000014
is not satisfying the inequality
Figure 00000015
that can occur either due to a failure of the system 13, due to a decrease in the flow rate in the i o th TC below the permissible time
Figure 00000016
or during the monitoring of the flow according to the testimony of the system 13 to the unloading of the fuel assemblies. In any case, the situation turns into a nuclear hazard, in each computer complex 12 it is formed and through the second group of input / output ports along lines 19 a command signal is transmitted to trigger the emergency protection of the reactor by flow rate; the latter is triggered and the reactor is shut off if the indicated signal is perceived by means of triggering such protection against at least two out of three complexes (logic "2 out of 3").

Сигналы на срабатывание системы аварийной защиты реактора по расходу формируются без потерь времени на перевод системы 13 в режим контроля за расходом, т.е. немедленно, если комплексами 12 зафиксировано либо действительное снижение расхода по показаниям расходомеров 2 ниже предельно допустимого (уставки П5), либо отказ одновременно двух и более резервирующих друг друга блоков 5 или комплексов 12 по цепям обработки сигналов хотя бы одного датчика расхода в ТК с ТВС. The signals for the operation of the reactor emergency protection system by flow are generated without loss of time to put the system 13 into the flow control mode, i.e. immediately, if the complexes 12 recorded either a real decrease in the flow rate according to the readings of the flow meters 2 below the maximum permissible value (set point P5), or a failure of two or more redundant blocks 5 or complexes 12 along the signal processing circuits of at least one flow sensor in the fuel cell with fuel assembly.

В каждом из вычислительных комплексов 12 системы расходомеров реализуется еще одна важная функция: формирование и передача по магистрали 11 в блок 18 информации, необходимой для диагностики ресурса датчиков расхода. Конечно, блок 18 в явном виде из блок-схемы можно было бы и исключить, а функции его передать каждому из вычислительных комплексов 12, что, однако, не имеет принципиального значения. Важна та роль, которую играет диагностика ресурса датчиков расхода в обеспечении безотказности их в периоды работы "от ППР до ППР" именно при автоматизированном накоплении необходимых данных. Что касается критериев оценки ресурса, то они связаны с оценкой степени износа дорожек закручивающих механизмов и вращающихся в них шариков, амплитудой вызванных этим износом флуктуаций в значениях Aij, Tij. Опыт эксплуатации датчиков расхода на реакторах типа РБМК показал, например, что справедливо следующее решающее правило: датчик пригоден к дальнейшей эксплуатации в течение еще одного интервала работы реактора на мощности "от ППР до ППР", если перед остановом реактора на очередной ППР выполняются неравенства:
1 ≥ (A min ij /A max ij ) ≥ П6, 1 ≥ (T min ij /T max ij ) ≥ П7
где индексы "min", "max" относятся к минимальным и максимальным значениям амплитуд и периодов импульсов, измеренных за некоторый интервал наблюдения (например равный 100 Tij) при постоянном расходе в i-ом ТК;
П6 ≈0,6; П7 ≈ 0,8 эмпирически полученные пороговые значения указанных отношений;
в противном случае, т. е. если нарушается хотя бы одно из двух неравенств, соответствующий датчик в течение ближайшего ППР лучше заменить. Возможно эффективное использование для диагностики ресурса датчиков расхода и иных соотношений, связанных, например, с анализом поведения во времени среднеквадратических отклонений параметров Aij, Tij от средних и т.д. Так, изменение во времени средней амплитуды

Figure 00000017
импульсов при определенном выборе параметров измерительной схемы блоков 5 позволяет оценить степень надежности контактных переходов и цепей магнито-индуктивных преобразователей датчиков расхода. Отметим еще, что окончательное решение по результатам диагностики ресурса датчиков ресурса принимается, как правило, группой специалистов с учетом множества иных факторов, связанных с режимом эксплуатации реактора. Автоматизация накопления и обработка данных для диагностики ресурса существенно облегчает принятие такого рода решений, делает их более обоснованными. Во всяком случае, сигнал, формируемый блоком 18 или комплексами 12 (при обмене информацией с блоком 18) при наступлении события типа
A min ij /A max ij < П6 или T min ij /T max ij < П7,
может служить человеку-оператору серьезным поводом для принятия решения о досрочной выгрузке ТВС из соответствующего ТК и, тем самым, предотвращении возможности возникновения ядерноопасной ситуации, связанной с потерей контроля за расходом в этом ТК.In each of the computing complexes 12 of the flowmeter system, another important function is realized: the formation and transmission along line 11 to block 18 of the information necessary for diagnosing the resource of flow sensors. Of course, block 18 could be explicitly excluded from the block diagram, and its functions could be transferred to each of the computing complexes 12, which, however, is not of fundamental importance. The important role is played by the diagnostics of the resource of flow sensors in ensuring their reliability during the periods of operation "from PPR to PPR" precisely with the automated accumulation of the necessary data. As for the criteria for assessing the resource, they are related to assessing the degree of wear of the tracks of twisting mechanisms and balls rotating in them, the amplitude of fluctuations caused by this wear in the values of A ij , T ij . Operating experience of flow sensors at RBMK-type reactors has shown, for example, that the following decisive rule is valid: the sensor is suitable for further operation during another interval of operation of the reactor at power “from PPR to PPR” if the following inequalities are fulfilled before shutting down the reactor to the next PPR:
1 ≥ (A min ij / A max ij ) ≥ A6, 1 ≥ (T min ij / T max ij ) ≥ P7
where the indices "min", "max" refer to the minimum and maximum values of the amplitudes and periods of the pulses measured over a certain observation interval (for example, equal to 100 T ij ) at a constant flow rate in the i-th TC;
P6 ≈0.6; P7 ≈ 0.8 empirically obtained threshold values of the indicated relations;
otherwise, that is, if at least one of the two inequalities is violated, it is better to replace the corresponding sensor during the next SPR. It is possible to effectively use flow rate sensors and other ratios related to the analysis of the time behavior of the standard deviations of the parameters A ij , T ij from the average, etc. So, the change in time of average amplitude
Figure 00000017
pulses at a certain choice of parameters of the measuring circuit of blocks 5 allows you to assess the degree of reliability of contact transitions and circuits of magneto-inductive transducers of flow sensors. We also note that the final decision on the results of diagnostics of the resource of resource sensors is taken, as a rule, by a group of specialists taking into account many other factors related to the operating mode of the reactor. Automation of the accumulation and processing of data for resource diagnostics greatly facilitates the adoption of such decisions, makes them more reasonable. In any case, the signal generated by block 18 or complexes 12 (when exchanging information with block 18) when an event of the type
A min ij / A max ij <A6 or T min ij / T max ij <P7,
This can serve as a serious reason for a human operator to decide on the early unloading of fuel assemblies from the corresponding fuel cell and, thus, to prevent the possibility of a nuclear hazard situation arising from the loss of control over the consumption in this fuel cell.

Claims (1)

Устройство для контроля за расходом теплоносителя в технологических каналах ядерного реактора, содержащее систему расходомеров, каждый из которых выполнен в виде группы канальных датчиков расхода, соединенных с измерительным блоком, выполненным в виде нормирующих преобразователей по числу канальных датчиков, соединенных через коммутатор с блоком предварительной обработки данных, и соединен через основную магистраль связи с основным вычислительным комплексом, снабженным выходом к общей инфорационно-вычислительной системе, отличающееся тем, что в него введена система радиационного контроля теплоносителя, содержащая позиционно-управляемые гамма-датчики, выполненные с возможностью перемещения вдоль рядов пароводяных коммуникаций технологических каналов и соединенные через блоки управления положением датчиков и аналого-цифровые преобразователи с вычислительно-управляющим блоком, при этом в каждый расходомер введены блоки гальванической развязки, осуществляющие связь каждого датчика с основным измерительным блоком и по крайней мере с двумя резервирующими его измерительными блоками, каждый из которых соединен через соответствующую дополнительную магистраль связи с основным и дополнительными по числу резервирующих измерительных блоков в каждом расходомере вычислительными комплексами, снабженными выходами к общей инфорационно-вычислительной системе и к средствам формирования сигналов аварийной защиты реактора по расходу, причем каждая из магистралей связи соединена с вычислительно-управляющим блоком и введенным блоком накопления и обработки данных для диагностики ресурса датчиков расхода. A device for controlling the flow of coolant in the technological channels of a nuclear reactor, containing a system of flow meters, each of which is made in the form of a group of channel flow sensors connected to a measuring unit made in the form of normalizing converters according to the number of channel sensors connected through a switch to a data preprocessing unit , and is connected via the main communication highway to the main computer complex, equipped with an output to a common information and computer system, distinguishing it consists in the fact that it introduced a radiation control system for the coolant, containing position-controlled gamma sensors made with the possibility of moving along the rows of steam-water communications of technological channels and connected via control units for the position of sensors and analog-to-digital converters with a computing-control unit, galvanic isolation blocks are introduced into each flowmeter, connecting each sensor with the main measuring block and at least two redundant ones and measuring units, each of which is connected via a corresponding additional communication line to the main and additional computer complexes, with the number of redundant measuring units in each flowmeter, equipped with outputs to the general information-computing system and to means for generating emergency reactor protection signals by flow rate, each of which the connection is connected to the computing and control unit and the entered data storage and processing unit for diagnosing the resource of flow sensors Yes.
RU9595118824A 1995-11-03 1995-11-03 Coolant plow monitoring device for nuclear reactor RU2100855C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595118824A RU2100855C1 (en) 1995-11-03 1995-11-03 Coolant plow monitoring device for nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595118824A RU2100855C1 (en) 1995-11-03 1995-11-03 Coolant plow monitoring device for nuclear reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95118824A RU95118824A (en) 1997-12-27
RU2100855C1 true RU2100855C1 (en) 1997-12-27

Family

ID=20173501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9595118824A RU2100855C1 (en) 1995-11-03 1995-11-03 Coolant plow monitoring device for nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2100855C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2584134C1 (en) * 2014-12-30 2016-05-20 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Техническое описание и инструкция по эксплуатации расходомеров шариковых ШТОРМ-8А-55 и ШТОРМ-32М-55. - М.: НИИ Теплоприбор, 1982, рег. N 08905058-02 ТО. Новые разработки НИТИ: Модульная система сбора данных для АСУ ТП. - Сосновый бор, НИТИ, 1993. Пояснительная записка к техническому проекту на систему КГО твэл реакторов серии РБМК, -М.: СНИИП, 1980, рег.N ЖШ1.289. 095 ПЗ. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2584134C1 (en) * 2014-12-30 2016-05-20 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Radiation system for monitoring leaks in pipeline of npp with water coolant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA55416C2 (en) System of logic devices with automatic self-testing
Pyy An analysis of maintenance failures at a nuclear power plant
CN102110485A (en) Automated periodic surveillance testing method and apparatus in digital reactor protection system
CN108268023A (en) A kind of rail traffic platform door remote fault diagnosis method and system
Authen et al. Guidelines for reliability analysis of digital systems in PSA context. Phase 3. Status report
RU2100855C1 (en) Coolant plow monitoring device for nuclear reactor
Kumm et al. Assessing the effectiveness of self-tests and other monitoring means in protective relays
JP3258769B2 (en) Reactor control rod monitoring and control system
KR101396501B1 (en) An auto loop signal tester for interposing logic system of the nuclear power plants
Choi et al. Fault detection coverage quantification of automatic test functions of digital I&C system in NPPS
Neuman et al. Evaluation of maintenance policies using Markov chains and fault tree analysis
CN213025417U (en) Heavy water reactor protection system
Duan et al. Diagnosis strategy for micro-computer controlled straight electro-pneumatic braking system using fuzzy set and dynamic fault tree
RU2725354C1 (en) Method for improving reliability of railroad automation and telemechanics systems with evaluation of efficiency thereof
CN113253062B (en) Power cable fault inspection system based on risk hidden danger
Kim et al. Reliability modeling of digital component in plant protection system with various fault-tolerant techniques
KR101736230B1 (en) System and method for quantifying the fault detection rate
Hurst et al. Overview of a complete hardware safety integrity verification according to iec 61508 for the cern next generation of radiation monitoring safety system
US5172091A (en) Asynchronous parallel status comparator
Arjas et al. Marked point process framework for living probabilistic safety assessment and risk follow-up
Ramuhalli et al. Evaluation of Enhanced Risk Monitors for Use on Advanced Reactors
CN112186893B (en) Security and protection early warning method based on big data analysis
Bae et al. Study on condition based maintenance using on-line monitoring and prognostics suitable to a research reactor
Panteli et al. Reliability assessment of SIPS based on a safety integrity level and spurious trip level
Bokor et al. Reliability analysis of protection systems in NPP applying fault-tree analysis method