RU2414759C1 - Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением - Google Patents
Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414759C1 RU2414759C1 RU2010102416/07A RU2010102416A RU2414759C1 RU 2414759 C1 RU2414759 C1 RU 2414759C1 RU 2010102416/07 A RU2010102416/07 A RU 2010102416/07A RU 2010102416 A RU2010102416 A RU 2010102416A RU 2414759 C1 RU2414759 C1 RU 2414759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- discrimination
- filter
- input
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к области контроля теплоносителя в активной зоне реактора, и предназначено для контроля возникновения межканальной неустойчивости (регулярных пульсаций расхода) в активной зоне реактора в режиме реального времени и может быть использовано при управлении реакторами с водой под давлением. В известное устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением вводятся блок вычисления мощности, блок вычисления спектра сигнала мощности, блок вычисления сдвига полос фильтрации, блок определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала, фильтр амплитудной дискриминации, канал определения уровня дискриминации переменного шумового сигнала, система управления реактора. Это позволяет с высокой разрешающей способностью выделять гармонический ряд (с известной частотой основной гармоники), характеризующий возникновение межканальной неустойчивости. Технический эффект заключается в повышении теплотехнической и ресурсной надежности тепловыделяющей сборки. 2 ил.
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к области контроля теплоносителя в активной зоне реактора, и предназначено для контроля возникновения межканальной неустойчивости (регулярных пульсаций расхода) в активной зоне реактора в режиме реального времени, и может быть использовано при управлении реакторами с водой под давлением.
Известны устройства контроля возникновения межканальной неустойчивости посредством измерения расхода теплоносителя в ТВС (Митенков Ф.М., Моторов Б.И., Кутьин Л.Н., Самойлов О.Б. Устойчивость подкипающих аппаратов. - М.: Энергоиздат, 1981, Гл.7.6, рис.30).
В числе недостатков известных устройств:
- высокая стоимость изготовления и последующей утилизации расходомеров, сложность их внутриреакторного размещения для обеспечения контроля всех ТВС активной зоны;
- появление дополнительных радиоактивных отходов вследствие загрязнения всех внутриреакторных элементов.
Наиболее близким по технической сущности является устройство [SU 865024 A1, G21C 17/038 от 30.04.1980], предназначенное для контроля кипения в реакторе путем выделения (методом полосовой фильтрации) в сигнале нейтронного шума периодической составляющей, имеющей характерную частоту, известную из экспериментальных данных (имеющей нелинейную зависимость от нейтронной мощности реактора). В данном устройстве формирование диагностического признака осуществляется по отношению дисперсии производной сигнала к дисперсии самого сигнала.
Известное устройство позволяет диагностировать кипение теплоносителя в активной зоне, но не позволяет установить момент возникновения межканальной неустойчивости, т.к. возникновение межканальной неустойчивости характеризуется появлением в спектре сигнала нейтронной мощности не одной гармоники, а гармонического ряда fn N, появляющегося вследствие сложения пульсаций расхода при нахождении температуры теплоносителя в нелинейной области зависимости плотности от энтальпии теплоносителя (вблизи точки кипения):
fn N=n·fG/n∈[1,k], где
fn N - информативный гармонический ряд в спектре сигнала нейтронной мощности (N), содержащий n-количество субгармоник, кратных основной частоте межканальных колебаний расхода fG (область определения n от 1 до k),
fG - частота межканальных колебаний расхода (основная частота);
k - число анализируемых устройством гармоник; конкретное значение k определяется характером задач диагностики;
n - индекс порядкового номера гармоники (кратности основной частоте fG).
При этом основная частота fG зависит от уровня мощности реактора и оценивается по формуле:
fG=1/τ(N), где
τ(N) - время прохода теплоносителя по необогреваемым участкам ТВС.
При этом в указанном гармоническом ряду амплитуду, превышающую уровень шумов, может иметь не основная гармоника, а одна или несколько из субгармоник ряда, что определяется заранее непредсказуемыми условиями возникновения межканальной неустойчивости: количеством и условиями взаимного расположения реализовавшихся центров локального подкипания.
Контроль момента возникновения межканальной неустойчивости (пульсаций расхода и, соответственно, температур теплоносителя и топлива в ТВС) позволяет уточнить реальные условия теплосъема в реакторе (диагностировать появление центров локального подкипания в активной зоне), точнее определить проектные условия эксплуатации. Важность контроля обусловлена необходимостью обеспечения теплотехнической и ресурсной надежности ТВС.
Техническая задача - создание устройства диагностирования момента межканальной неустойчивости. Решение поставленной задачи позволяет повысить теплотехническую и ресурсную надежность ТВС.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее детектор нейтронов, полосовой фильтр частотной дискриминации и блок сравнения, дополнительно введены блок вычисления мощности, блок вычисления спектра сигнала мощности, блок вычисления сдвига полос фильтрации, блок определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала, фильтр амплитудной дискриминации, канал определения уровня дискриминации переменного шумового сигнала, система управления реактора, причем выход детектора нейтронов соединен со входом блока вычисления мощности, выходы которого соединены с управляющим входом блока вычисления сдвига полос фильтрации и входом блока вычисления спектра сигнала мощности, выход последнего соединен со входом фильтра частотной дискриминации, а выход блока вычисления сдвига полос фильтрации соединен с управляющим входом фильтра частотной дискриминации, выход которого соединен со входом фильтра амплитудной дискриминации, при этом выход канала определения переменного шумового сигнала соединен с первым управляющим входом фильтра амплитудной дискриминации, а выход блока определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала соединен со вторым управляющим входом фильтра амплитудной дискриминации, выход которого соединен со входом блока сравнения, а выход блока сравнения соединен со входом системы управления реактора, информационный выход которой соединен с управляющим входом блока определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала.
Функциональная блок-схема Устройства диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением приведена на фиг.1.
На фиг.2 приведена зависимость амплитуды гармоник нейтронного спектра от частоты спектра.
Устройство содержит детектор нейтронов 1, выход которого соединен со входом блока вычисления мощности 2, выходы которого соединены с управляющим входом блока вычисления сдвига полос фильтрации 5 и входом блока 3 вычисления спектра сигнала мощности, выход последнего соединен со входом фильтра 4 частотной дискриминации, а выход блока вычисления сдвига полос фильтрации 5 соединен с управляющим входом фильтра частотной дискриминации 4, выход которого соединен со входом фильтра амплитудной дискриминации 7, при этом выход канала определения переменного шумового сигнала 8 соединен с первым управляющим входом фильтра амплитудной дискриминации 7, а выход блока определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала 6 соединен со вторым управляющим входом фильтра амплитудной дискриминации 7, выход которого соединен со входом блока сравнения 9, а выход блока сравнения 9 соединен со входом системы управления реактора 10, информационный выход которой соединен с управляющим входом блока определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала 6.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал с выхода нейтронного детектора 1 подается на вход блока вычисления мощности 2, где происходит формирование сигнала нейтронной мощности, который в блоке 3 разлагается в частотный спектр. Полученный спектр нейтронной мощности проходит через фильтр 4, который выделяет области частот, где могут находиться гармоники, характеризующие межканальную неустойчивость (выделяется гармонический ряд fn N с частотой основной гармоники, равной частоте межканальных колебаний расхода fG). Разрешающая способность выделения гармонического ряда определяется способом вычисления спектра, частоты оцифровки и длительности выборки анализируемого сигнала, что при соответствующем выборе на практике позволяет обеспечить ширину полос выделения ~0,01 Гц.
При этом основная частота fG зависит от уровня мощности реактора и оценивается по формуле:
fG=1/τ(N), где
τ(N) - время прохода теплоносителя по необогреваемым участкам ТВС.
Для каждого типа реакторов определяется функциональная зависимость fG от уровня мощности через известную зависимость τ(N) от уровня мощности реактора. В соответствии с зависимостью fG от уровня мощности в блоке 5 вычисляется сдвиг полос фильтрации ΔfG, пропорциональный разнице текущего и номинального значения мощности, в фильтре 4 полосы фильтрации сдвигаются на вычисленное значение ΔfG. Далее, фильтром 7 в спектре сигнала мощности подавляется шумовая часть спектра сигнала мощности, имеющая две составляющие. Первая, заранее известная (систематическая), имеющая место при нормальной работе реактора. В общем случае для различных режимов работы реактора она может быть разной. Учет этого осуществляется в блоке определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала 6, на управляющий вход которого поступает признак текущего режима работы реактора с информационного выхода системы управления 10. Значение первой (систематической) составляющей определяется экспериментально при нормальной работе реактора. Вторая (переменная) составляющая, возникающая при различного рода электромагнитных аппаратных наводках и помехах, вследствие заранее непредсказуемых причин (изменения режимов работы аппаратуры, переключений источников питания и др). Значение второй составляющей определяется в канале определения уровня дискриминации переменного шумового сигнала 8, который объединяет весь измерительный тракт за исключением собственно Детектора нейтронов 1. Выделение гармонического ряда на фоне шумов методом амплитудно-частотной дискриминации иллюстрируется фиг.2. На выходе блока сравнения 9 формируется диагностирующий сигнал "Возникновение межканальной неустойчивости" при появлении на выходе фильтра 7 положительного сигнала, что возможно в случае преодоления амплитудами гармонического ряда fn N амплитудно-частотной дискриминации.
Таким образом, введение новых элементов, позволяющих с высокой разрешающей способностью выделять гармонический ряд (с известной частотой основной гармоники), характеризующий возникновение межканальной неустойчивости, дает положительный эффект - обеспечивает контроль возникновения межканальной неустойчивости.
Возможность контроля возникновения межканальной неустойчивости позволяет определять длительность работы активной зоны в условиях неустойчивости, что является важным показателем оценки ресурсных и теплотехнических характеристик ТВС, а также позволяет оценивать характер развития неустойчивости для выработки необходимых алгоритмов управления, исключающих ее развитие путем изменения режимных параметров (температуры, давления и т.д.). Поскольку контроль мощности в современных ядерных реакторах осуществляется с представлением измеренного сигнала в цифровом формате, данное устройство может быть легко интегрировано в систему управления реактором без создания каких-то дополнительных аппаратных блоков (т.к. детекторы нейтронов и блоки вычисления мощности присутствуют во всех системах контроля реакторов), а лишь путем реализации соответствующего программного обеспечения цифровой обработки сигнала нейтронной мощности, что позволяет решать проблему контроля межканальной неустойчивости предельно экономично.
Claims (1)
- Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением, включающее детектор нейтронов, полосовой фильтр частотной дискриминации и блок сравнения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок вычисления мощности, блок вычисления спектра сигнала мощности, блок вычисления сдвига полос фильтрации, блок определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала, фильтр амплитудной дискриминации, канал определения уровня дискриминации переменного шумового сигнала, система управления реактора, причем выход детектора нейтронов соединен с входом блока вычисления спектра сигнала мощности, выходы которого соединены с управляющим входом блока вычисления сдвига полос фильтрации и входом блока вычисления спектра сигнала мощности, выход последнего соединен со входом фильтра частотной дискриминации, а выход блока вычисления сдвига полос фильтрации соединен с управляющим входом фильтра частотной дискриминации, выход которого соединен со входом фильтра амплитудной дискриминации, при этом выход канала определения переменного шумового сигнала соединен с первым управляющим входом фильтра амплитудной дискриминации, а выход блока определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала соединен со вторым управляющим входом фильтра амплитудной дискриминации, выход которого соединен со входом блока сравнения, а выход блока сравнения соединен со входом системы управления реактора, информационный выход которой соединен с управляющим входом блока определения уровня дискриминации систематического шумового сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010102416/07A RU2414759C1 (ru) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010102416/07A RU2414759C1 (ru) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2414759C1 true RU2414759C1 (ru) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010102416/07A RU2414759C1 (ru) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2414759C1 (ru) |
-
2010
- 2010-01-25 RU RU2010102416/07A patent/RU2414759C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДОЛЛЕЖАЛЬ Н.А. и др. Канальный ядерный энергетический реактор. - М.: Атомиздат, 1980, с.140, 156-157. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hashemian | On-line monitoring applications in nuclear power plants | |
| EP0746855B1 (en) | System for monitoring an industrial process and determining sensor status | |
| JP3567045B2 (ja) | 原子炉出力監視装置 | |
| US20200402679A1 (en) | Online Sensor and Process Monitoring System | |
| KR20010024640A (ko) | 스펙트럼 신호의 감시 시스템 | |
| JP5755116B2 (ja) | 放射線測定装置 | |
| Holbert et al. | Nuclear power plant instrumentation fault detection using fuzzy logic | |
| RU2414759C1 (ru) | Устройство диагностирования межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением | |
| JP6066835B2 (ja) | 放射線測定装置 | |
| Ortiz-Villafuerte et al. | BWR online monitoring system based on noise analysis | |
| JP2013104750A (ja) | 代替計測装置、代替計測システムおよび代替計測方法 | |
| Nasimi et al. | Signal de-noising methods for fault diagnosis and troubleshooting at CANDU® stations | |
| Montalvo et al. | Resolving mode mixing in boiling water reactors instability analysis using variational mode decomposition | |
| RU2427937C1 (ru) | Способ диагностики возникновения межканальной неустойчивости в реакторе с водой под давлением | |
| Hashemian | Predictive maintenance in nuclear power plants through online monitoring | |
| Smith et al. | Acoustic measurement infrastructure to characterize nuclear reactor operation | |
| RU2331120C1 (ru) | Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением | |
| JP2012154662A (ja) | プラント計装系のノイズ耐性評価方法および評価装置 | |
| JP2020101488A (ja) | 部分放電検出装置および部分放電検出方法 | |
| Agarwal et al. | Assessing advanced test reactor process states using acoustic measurement infrastructure | |
| JPH08304125A (ja) | プラント診断装置 | |
| US20120189087A1 (en) | Oscillation power range monitor and method of checking soundness thereof | |
| Kromar et al. | Neutron Noise Analysis in the NPP Krško-Comparison of Cycles 26, 27 and 28 | |
| Hashemian | Integrated online condition monitoring system for nuclear power plants | |
| CN109545403B (zh) | 一种反应堆堆内构件的健康管理方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |