RU2673448C1 - Device for protection of the nuclear reactor against overpowering - Google Patents
Device for protection of the nuclear reactor against overpowering Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673448C1 RU2673448C1 RU2017142674A RU2017142674A RU2673448C1 RU 2673448 C1 RU2673448 C1 RU 2673448C1 RU 2017142674 A RU2017142674 A RU 2017142674A RU 2017142674 A RU2017142674 A RU 2017142674A RU 2673448 C1 RU2673448 C1 RU 2673448C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- input
- signal
- warning
- output
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/36—Control circuits
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике, в частности, к области контроля функционирования и защиты ядерных установок. Оно может быть использовано в составе системы управления и зашиты (СУЗ) ядерного реактора для контроля мощности и аварийной защиты по превышению мощности с фиксированными уставками в режимах ручного и автоматического регулирований мощности.The invention relates to nuclear engineering, in particular, to the field of monitoring the functioning and protection of nuclear installations. It can be used as part of the control and protection system (CPS) of a nuclear reactor for power control and emergency protection for excess power with fixed settings in the modes of manual and automatic power control.
Аварийная защита ядерного реактора предназначена для предупреждения, ликвидации или ограничения развития аварийных ситуаций. Предварительная защита позволяет ликвидировать условия, приводящие к аварийной ситуации. Точность и быстродействие выработки аварийного и предупредительного сигналов по превышению мощности являются важными характеристиками СУЗ ядерного реактора.Emergency protection of a nuclear reactor is designed to prevent, eliminate or limit the development of emergency situations. Preliminary protection eliminates the conditions leading to an emergency. The accuracy and speed of generating emergency and warning signals for excess power are important characteristics of the CPS of a nuclear reactor.
Известно устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности по авторскому свидетельству SU 705903 (JI.C. Васильева, B.C. Графов, B.C. Крестьянкин, В.В. Кульбицкая, публик. 30.05.1987, Бюл. №30), содержащее измеритель мощности, блок сравнения, задатчик уставок аварийных сигналов, блок формирования аварийного сигнала, в состав которого входят триггер аварийной защиты и исполнительное реле, и индикатор пределов измерения. Выходное напряжение измерителя мощности на каждом пределе измерения изменяется от нуля до постоянного значения, поэтому возможно срабатывание блока сравнения на каждом пределе измерения при условии, что выходное напряжение измерителя мощности превысит выставленное значение уставки. Причем обеспечено автоматическое переключение пределов измерения мощности при ее нарастании. Измеряемый ток может меняться на восемь порядков - от 10-11 А до 10-4 А. Один предел измерения в приборе соответствует одному порядку измерения тока на входе измерителя мощности.A device for protecting a nuclear reactor in excess of capacity according to the copyright certificate SU 705903 (JI.C. Vasilyeva, BC Grafov, BC Krestyankin, VV Kulbitskaya, public. 05/30/1987, Bull. No. 30), containing a power meter, unit comparisons, an alarm setpoint adjuster, an alarm generation unit, which includes an emergency protection trigger and an executive relay, and an indicator of measurement limits. The output voltage of the power meter at each measurement limit changes from zero to a constant value, therefore, it is possible that the comparison unit is activated at each measurement limit, provided that the output voltage of the power meter exceeds the set value. Moreover, automatic switching of the limits of power measurement during its increase is provided. The measured current can vary by eight orders of magnitude - from 10 -11 A to 10 -4 A. One measurement limit in the device corresponds to one order of current measurement at the input of the power meter.
Недостаток устройства заключается в том, что для перехода на другой предел измерения электрометрическому усилителю необходимо время, равное длительности его переходного процесса. Для предотвращения ложного срабатывания в этом промежутке времени устройство не ведет измерений и не вырабатывает аварийных сигналов, что снижает быстродействие срабатывания аварийной защиты, уменьшает его надежность.The disadvantage of this device is that in order to switch to another measurement limit, the electrometric amplifier needs a time equal to the duration of its transient process. To prevent false alarms during this period of time, the device does not take measurements and does not generate alarms, which reduces the speed of the emergency protection, reduces its reliability.
Данная проблема может быть решена использованием в качестве измерителя мощности логарифмического усилителя, который является безынерционным измерителем, не требует переключения пределов измерения, преобразуя токовый сигнал в значения напряжения по логарифмическому закону.This problem can be solved by using a logarithmic amplifier as a power meter, which is an inertialess meter, does not require switching the measurement limits, converting the current signal into voltage values according to the logarithmic law.
Также устройство для зашиты ядерного реактора по превышению мощности по авторскому свидетельству SU 705903 не имеет в своем составе блока формирования предупредительного сигнала, что ограничивает его функциональные возможности и область его применения.Also, the device for protecting a nuclear reactor in excess of capacity according to the copyright certificate SU 705903 does not include a warning signal generation unit, which limits its functionality and its scope.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству по технической сущности и количеству сходных признаков является устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности по авторскому свидетельству SU 755050 (Г.П. Юркевич, публик. 15.10.1984, Бюл. №38). Устройство содержит измеритель мощности, формирователи предупредительного и аварийного сигналов, задатчик уставок предупредительных и аварийных сигналов, коммутаторы, блоки сравнения, схемы И, схемы ИЛИ, задатчики поддиапазонов, кнопку, источник опорного напряжения, дополнительный блок сравнения и задатчик регулятора. В устройстве выходы двух блоков сравнения соединены с входами соответствующих двух схем ИЛИ, выходы которых подключены к входам формирователей предупредительного и аварийного сигналов. Первый вход дополнительного блока сравнения связан с выходом измерителя мощности, а второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения.The closest analogue to the claimed device in terms of technical nature and the number of similar features is a device for protecting a nuclear reactor by exceeding the capacity according to the copyright certificate SU 755050 (GP Yurkevich, publ. 15.10.1984, Bull. No. 38). The device includes a power meter, warning and alarm shapers, a setpoint for warning and alarm settings, switches, comparison units, AND circuits, OR circuits, sub-band adjusters, a button, a voltage reference, an additional comparison unit and a regulator. In the device, the outputs of two comparison units are connected to the inputs of the corresponding two OR circuits, the outputs of which are connected to the inputs of the warning and alarm drivers. The first input of the additional comparison unit is connected to the output of the power meter, and the second input is connected to the output of the reference voltage source.
Принцип функционирования устройства заключается в подключении уставок аварийных сигналов, соответствующих текущему диапазону измерения мощности, к блокам сравнения при помощи коммутаторов, задатчика регулятора, схем И и ИЛИ. Устройство работает при ручном и автоматическом режимах регулирования мощности.The principle of operation of the device is to connect the alarm settings corresponding to the current range of power measurement to the comparison units using switches, a regulator regulator, AND and OR circuits. The device operates with manual and automatic power control modes.
Основной недостаток устройства заключается в том, что при переключении уставок аварийных сигналов в случае перехода на другой диапазон измерения мощности может возникать ложное срабатывание устройства из-за возможных помех, возникающих при переключении уставок, и из-за времени, которое тратится на переключение, что приводит к недостаточной надежности аварийной защиты реактора. Данный недостаток можно исключить введением блока задержки в формирователи предупредительного и аварийного сигналов, что приведет к снижению быстродействия устройства.The main disadvantage of the device is that when switching the alarm settings in the case of switching to another power measurement range, a false operation of the device may occur due to possible interference arising from the switching of the settings, and because of the time spent on switching, which leads to insufficient reliability of reactor emergency protection. This disadvantage can be eliminated by the introduction of a delay unit in the shapers warning and alarm signals, which will lead to a decrease in the speed of the device.
Также устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности по авторскому свидетельству SU 755050 не предусмотрено для эксплуатации в импульсном режиме работы реактора, что ограничивает его функциональное применение.Also, the device for protecting a nuclear reactor in excess of power according to the copyright certificate SU 755050 is not intended for operation in a pulsed mode of operation of the reactor, which limits its functional application.
Техническая задача заявляемого изобретения заключается в создании универсального автономного устройства для защиты ядерного реактора по превышению мощности с улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями с целью повышения надежности и безопасности функционирования ядерного реактора.The technical task of the claimed invention is to create a universal stand-alone device for protecting a nuclear reactor in excess of power with improved characteristics and enhanced functionality in order to increase the reliability and safety of a nuclear reactor.
Технический результат устройства заключается в повышении быстродействия срабатывания аварийной зашиты за счет усовершенствования схемы устройства и изменения принципа его работы. Дополнительным техническим результатом являются увеличение точности срабатывания аварийной защиты, повышение информативности и расширение области применения устройства, его функциональных возможностей.The technical result of the device is to increase the response speed of emergency protection by improving the device circuit and changing the principle of its operation. An additional technical result is an increase in the accuracy of emergency protection, an increase in information content and an expansion in the scope of the device and its functionality.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты ядерного реактора по превышению мощности, включающем измеритель мощности, задатчик уставок предупредительных и аварийных сигналов, два блока сравнения сигнала измеренной мощности, две схемы ИЛИ, формирователи предупредительного и аварийного сигналов, источник опорного напряжения, дополнительный блок сравнения сигнала измеренной мощности, причем выходы двух блоков сравнения соединены с входами соответствующих двух схем ИЛИ, выходы которых подключены к входам формирователей предупредительного и аварийного сигналов, первый вход дополнительного блока сравнения связан с выходом измерителя мощности, а второй его вход соединен с выходом источника опорного напряжения, новым является то, что в состав устройства введен аналоговый коммутатор сигнала измеренной мощности, выходы которого соединены с первыми входами компараторов блоков сравнения, при этом вторые входы компараторов блоков сравнения подключены к выходам задатчика уставок аварийных и предупредительных сигналов, вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, задатчик уставок аварийных и предупредительных сигналов оснащен потенциометрами, выход дополнительного блока сравнения подключен к первому входу первой схемы ИЛИ, в свою очередь, первый вход аналогового коммутатора сигнала измеренной мощности соединен с выходом измерителя мощности, а второй вход подключен к блоку управления, выполненному на основе микроконтроллера с внутренней памятью и программным обеспечением, включающим выполнение функций вычисления значений физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности ядерного реактора и их контроля в реальном масштабе времени, хранения результатов измерений и подачи сигнала измеренной мощности на входы блоков сравнения, при этом вход блока управления соединен с выходом многоразрядного аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу измерителя мощности.The technical result is achieved in that in a device for protecting a nuclear reactor against excess power, including a power meter, a setpoint for warning and alarm signals, two units for comparing the measured power signal, two OR circuits, warning and alarm conditioners, a reference voltage source, an additional unit comparing the signal of the measured power, and the outputs of two comparison units are connected to the inputs of the corresponding two OR circuits, the outputs of which are connected to the inputs of the warning and alarm signals, the first input of the additional comparison unit is connected to the output of the power meter, and its second input is connected to the output of the reference voltage source, the new one is that an analogue switch of the measured power signal is introduced into the device, the outputs of which are connected to the first inputs of the comparators comparison blocks, while the second inputs of the comparators of the comparison blocks are connected to the outputs of the setpoint setpoints for alarm and warning signals, the input of which is connected to the output at the reference voltage source, the alarm and warning setpoint adjuster is equipped with potentiometers, the output of the additional comparison unit is connected to the first input of the first circuit OR, in turn, the first input of the analogue switch of the measured power signal is connected to the output of the power meter, and the second input is connected to the control unit made on the basis of a microcontroller with internal memory and software, including the functions of calculating the values of physical power, energy , Increase the period of the nuclear reactor power and control in real time, storing the measurement results and the measured power supply signal to the inputs of comparators, the input control unit connected to the output multi-bit analog-to-digital converter having an input connected to the output of the power meter.
Выполнение функций подачи сигнала измеренной мощности на входы блоков сравнения может осуществляться в автоматическом режиме или по командам от вычислительного устройства верхнего уровня, которое подключено через стандартный интерфейс связи. Дополнительно устройство может содержать формирователь аварийного, предупредительного и информационных сигналов, вход которого подключен к выходу блока управления.The functions of supplying a signal of measured power to the inputs of the comparison units can be carried out automatically or by commands from a computing device of the upper level, which is connected via a standard communication interface. Additionally, the device may contain a driver of emergency, warning and information signals, the input of which is connected to the output of the control unit.
Использование аналогового коммутатора сигнала измеренной мощности, введенного вместо задатчика регулятора и задатчика поддиапазонов, имеющих место в прототипе, вход которого соединен с выходом измерителя мощности, позволяет подавать сигнал измеренной мощности без временных задержек и помех на первые входы компараторов обоих блоков сравнения для сравнения с уставками аварийного и предупредительного сигналов, соответствующими текущему диапазону измерения мощности, при этом уставки постоянно подаются на вторые входы соответствующих компараторов обоих блоков сравнения с выходов задатчика уставок аварийных сигналов, а их значения настроены при помощи входящих в состав задатчика потенциометров на этапе ввода устройства в эксплуатацию, что приводит к повышению быстродействия и увеличению точности срабатывания аварийной защиты ядерного реактора.The use of an analogue switch of the measured power signal, introduced instead of the controller regulator and the subband adjuster, which takes place in the prototype, the input of which is connected to the output of the power meter, allows you to send the measured power signal without time delays and interference to the first inputs of the comparators of both comparison units for comparison with the emergency settings and warning signals corresponding to the current range of power measurement, while the settings are constantly applied to the second inputs of the corresponding comparators of both comparison blocks from the outputs of the setpoint generator of the alarm signals, and their values are configured using the potentiometers included in the setter at the stage of putting the device into operation, which leads to increased speed and increased accuracy of the emergency protection of the nuclear reactor.
Использование сигнала с выхода дополнительного блока сравнения, который подается непосредственно на первый вход первой схемы ИЛИ, для выработки аварийной уставки максимально допустимой мощности постоянно, без дополнительных коммутаций, приводит к повышению быстродействия и увеличению точности срабатывания аварийной защиты ядерного реактора.Using the signal from the output of the additional comparison unit, which is fed directly to the first input of the first OR circuit, to generate an emergency setting of the maximum allowable power continuously, without additional switching, leads to increased speed and increased accuracy of the emergency protection of a nuclear reactor.
Использование в составе устройства для защиты ядерного реактора по превышению мощности многоразрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для автоматического преобразования аналогового значения напряжения, пропорционального значению измеренной мощности, в цифровой код позволяет повысить быстродействие и точность срабатывания аварийной зашиты за счет повышения разрядности АЦП, а также повышает информативность устройства и расширяет область его применения, так как предоставляет возможность дополнительной обработки цифрового сигнала, пропорционального измеренной мощности, для измерения нейтронно-физических параметров ядерного реактора.The use of a multi-bit analog-to-digital converter (ADC) as a part of a device for protecting a nuclear reactor to automatically convert an analog voltage value proportional to the measured power to a digital code can improve the speed and accuracy of emergency protection by increasing the ADC capacity, as well as increases the information content of the device and expands its scope, as it provides the possibility of additional digital processing a signal proportional to the measured power for measuring the neutron-physical parameters of a nuclear reactor.
Использование блока управления, который выполнен на основе микроконтроллера с внутренней памятью и программным обеспечением, включающим выполнение функций подачи сигнала измеренной мощности на входы блоков сравнения, что может быть осуществлено в автоматическом режиме или по командам от вычислительного устройства верхнего уровня, вычислений значений физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности ядерного реактора и их контроля в реальном масштабе времени, хранения результатов измерений, повышает быстродействие и точность срабатывания аварийной защиты, информативность устройства и расширяет область его применения за счет реализации расчетов и дополнительного контроля нейтронно-физических параметров ядерного реактора в реальном масштабе времени и простоты использования, так как данное устройство может работать автономно в автоматическом режиме.The use of a control unit, which is based on a microcontroller with internal memory and software, including the execution of the functions of supplying the measured signal to the inputs of the comparison units, which can be done automatically or by commands from the upper level computing device, calculating the values of physical power, energy , a period of increasing power of a nuclear reactor and their control in real time, storing measurement results, improves performance and the accuracy of emergency protection, the information content of the device and expands the scope of its application due to the implementation of calculations and additional control of the neutron-physical parameters of a nuclear reactor in real time and ease of use, since this device can work autonomously.
Использование универсального интерфейса для подключения к вычислительному устройству верхнего уровня повышает информативность устройства и расширяет область его применения за счет передачи на верхний уровень измеренных значений физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности ядерного реактора для анализа и контроля оператором.Using a universal interface for connecting to a top-level computing device increases the information content of the device and expands its field of application by transmitting the measured values of physical power, energy release, and a period of increase in the power of a nuclear reactor to the upper level for analysis and control by the operator.
Включение в состав устройства дополнительного формирователя аварийного, предупредительного и информационных сигналов, которое генерирует дополнительные аварийные, предупредительные и информационные сигналы в СУЗ реактора по мощности, энерговыделению, периоду изменения мощности на основе обрабатываемых в блоке управления данных, расширяет функциональные возможности устройства и область его применения.The inclusion in the device of an additional driver of emergency, warning and information signals, which generates additional alarm, warning and information signals in the reactor control system for power, energy release, the period of power change based on the data processed in the control unit, expands the device's functionality and its scope.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема заявляемого устройства с подключаемыми и обслуживаемыми устройствами, содержащая следующие элементы:The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the inventive device with connected and serviced devices, containing the following elements:
1 - блок детектирования;1 - detection unit;
2 - биологическая защита;2 - biological protection;
3 - измеритель мощности;3 - power meter;
4 - источник опорного напряжения;4 - reference voltage source;
5 - дополнительный блок сравнения;5 - additional block comparison;
6 - задатчик уставок предупредительных и аварийных сигналов;6 - setpoint of warning and alarm settings;
71-7N - N уставок аварийного сигнала, где N≥1;7 1 -7 N - N alarm settings, where N≥1;
81-8N - N уставок предупредительного сигнала, где N≥1;8 1 -8 N - N alarm settings, where N≥1;
9 - аналоговый коммутатор сигнала измеренной мощности;9 - analog switch signal measured power;
101-10N - N сигналов измеренной мощности, где N≥1;10 1 -10 N - N signals of measured power, where N≥1;
11, 12 - блоки сравнения;11, 12 - comparison blocks;
13, 14 - схемы ИЛИ;13, 14 - OR schemes;
15 - формирователь аварийного сигнала;15 - shaper alarm;
16 - формирователь предупредительного сигнала;16 - shaper warning signal;
17 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);17 - analog-to-digital Converter (ADC);
18 - блок управления;18 - control unit;
19 - формирователь аварийного, предупредительного и информационных сигналов;19 - shaper emergency, warning and information signals;
20 - стандартный интерфейс связи с вычислительным устройством верхнего уровня;20 is a standard communication interface with a top-level computing device;
21 - устройство для защиты исследовательских ядерных установок по превышению мощности;21 - a device for protecting research nuclear facilities in excess of power;
22 - СУЗ ядерного реактора;22 - CPS of a nuclear reactor;
23 - вычислительное устройство верхнего уровня.23 is a computing device of the upper level.
Примером конкретного выполнения заявляемого изобретения может служить устройство для защиты ящерного реактора по превышению мощности (21), включающее измеритель мощности на основе логарифмического усилителя (3), вход которого через биологическую защиту (2) соединен с выходом блока детектирования на основе камеры деления (1), работающей в токовом режиме.An example of a specific implementation of the claimed invention can serve as a device for protecting a raptor reactor by exceeding power (21), including a power meter based on a logarithmic amplifier (3), the input of which is connected through biological protection (2) to the output of the detection unit based on the division chamber (1) operating in current mode.
Выход измерителя мощности (3) подключен к первому входу дополнительного блока сравнения (5) аварийной уставки максимально допустимой мощности, выполненного на основе одного компаратора, к входу аналогового коммутатора (9) сигнала измеренной мощности (101-103) и к входу 24-разрядного АЦП (17).The output of the power meter (3) is connected to the first input of an additional comparison unit (5) for the emergency setting of the maximum allowable power, based on one comparator, to the input of the analog switch (9) of the measured power signal (10 1 -10 3 ) and to the input 24- bit ADC (17).
Блоки сравнения (11) и (12) выполнены на основе трех компараторов каждый. Сигналы измеренной мощности (101-103) с выходов аналогового коммутатора (9) поступают на первые входы компараторов блоков сравнения (11) и (12).The comparison blocks (11) and (12) are made on the basis of three comparators each. The signals of the measured power (10 1 -10 3 ) from the outputs of the analog switch (9) are fed to the first inputs of the comparators of the comparison units (11) and (12).
Выход источника опорного напряжения (4) подсоединен ко второму входу дополнительного блока сравнения (5) аварийной уставки максимально допустимой мощности и к входу задатчика уставок предупредительных и аварийных сигналов (6), выполненного на основе потенциометров. Выходы задатчика (6) уставок аварийного сигнала (71-73) и уставок предупредительного сигнала (81-83) подключены ко вторым входам компараторов блоков сравнения (11) и (12), соответственно. Выходы дополнительного блока сравнения (5) и блока сравнения (11) соединены с входами схемы ИЛИ (13), сигнал с выхода которой поступает на вход формирователя аварийного сигнала (15) с выходным сигналом типа «сухой контакт». Выходы блока сравнения (12) соединены с входами схемы ИЛИ (13), сигнал с выхода которой поступает на вход формирователя предупредительного сигнала (16) с выходным сигналом типа «сухой контакт». Сигналы с выходов формирователей аварийного (15) и предупредительного (16) сигналов поступают непосредственно в СУЗ ядерного реактора (22).The output of the reference voltage source (4) is connected to the second input of the additional comparison unit (5) for the emergency setting of the maximum allowable power and to the input of the set point of the warning and alarm signals (6), based on potentiometers. The outputs of the master (6) of the alarm settings (7 1 -7 3 ) and the alarm settings (8 1 -8 3 ) are connected to the second inputs of the comparators of the comparison units (11) and (12), respectively. The outputs of the additional comparison unit (5) and the comparison unit (11) are connected to the inputs of the OR circuit (13), the output signal of which is fed to the input of the alarm driver (15) with an output signal of the “dry contact” type. The outputs of the comparison unit (12) are connected to the inputs of the OR circuit (13), the output signal of which is fed to the input of the warning signal shaper (16) with the output signal of the “dry contact” type. The signals from the outputs of the emergency (15) and warning (16) signal conditioners are sent directly to the CPS of the nuclear reactor (22).
Выход АЦП (17) соединен с входом блока управления (18), выполненного на основе микроконтроллера с внутренней памятью и программным обеспечением, выходы которого, в свою очередь, подключены к входу аналогового коммутатора сигнала измеренной мощности (9), к формирователю предупредительного, аварийного и информационных сигналов (19) с выходным сигналом типа «сухой контакт», который подсоединен к СУЗ реактора (22), и через преобразователь интерфейсов RS-485 (20) на основе микросхемы фирмы Analog Devices типа ADM2483 к вычислительному устройству верхнего уровня (23). которое может быть встроено в пульт управления реактора.The ADC output (17) is connected to the input of the control unit (18), made on the basis of a microcontroller with internal memory and software, the outputs of which, in turn, are connected to the input of the analogue switch of the measured power signal (9), to the warning, emergency and information signals (19) with an output signal of the dry contact type, which is connected to the reactor control system (22), and through an RS-485 interface converter (20) based on a Analog Devices type ADM2483 chip to a top-level computing device (23 ) which can be integrated into the reactor control panel.
Устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности (21) работает следующим образом.A device for protecting a nuclear reactor in excess of power (21) works as follows.
Токовый сигнал от блока детектирования (1) на основе камеры деления, работающей в токовом режиме (диапазон измеряемых токов - от 5,0⋅10-11 до 2⋅10-3 А), поступает на вход логарифмического усилителя измерителя мощности (3), который непрерывно преобразует токовый сигнал в значения напряжения по логарифмическому закону и не требует переключения диапазонов измерения.The current signal from the detecting unit (1) based on fission chamber operating in the current mode (range measured current - from 5,0⋅10 -11 to 2⋅10 -3 A) is input to the logarithmic amplifier power meter (3), which continuously converts the current signal into voltage values according to the logarithmic law and does not require switching of measurement ranges.
Диапазон измерения физической мощности определяется чувствительностью камеры деления, используемой в качестве блока детектирования (1), и разбит в данной реализации на три поддиапазона. Для каждого поддиапазона устанавливаются значения физической мощности, при которых должны генерироваться предупредительный и аварийный сигналы. При настройке модуля в задатчике уставок предупредительных и аварийных сигналов (6) при помощи источника опорного напряжения (4) и потенциометров, входящих в состав задатчика (6), выставляются напряжения, пропорциональные уровням срабатывания предупредительной и аварийной сигнализаций для каждого поддиапазона мощности (три уставки аварийного сигнала и три уставки предупредительного сигнала). То есть уставки аварийного сигнала (71-73) и уставки предупредительного сигнала (81-83) представляют собой фиксированные значения стабилизированного напряжения, взятого в масштабе сигнала заданной мощности.The physical power measurement range is determined by the sensitivity of the division camera used as the detection unit (1), and is divided into three subranges in this implementation. For each subband, physical power values are set at which warning and alarm signals should be generated. When configuring the module in the setpoint generator of warning and alarm signals (6) using the reference voltage source (4) and potentiometers that are part of the setpoint generator (6), voltages are set that are proportional to the warning and alarm levels for each power sub-range (three emergency settings alarm and three alarm settings). That is, the alarm settings (7 1 -7 3 ) and the alarm settings (8 1 -8 3 ) are fixed values of the stabilized voltage taken at the scale of the signal of a given power.
Выходное напряжение измерителя мощности (3), которое изменяется от 0 до 2,5 В, поступает на вход дополнительного блока сравнения (5), где постоянно сравнивается с напряжением источника опорного напряжения (4), которое является аварийной уставкой максимально допустимой мощности. В случае превышения максимальной аварийной уставки сигнал с выхода дополнительного блока сравнения (5) через схему ИЛИ (13) поступает на формирователь аварийного сигнала (15), где вырабатывается аварийный сигнал типа «сухой контакт», который передается в СУЗ ядерного реактора (22). Этим обеспечивается максимальное быстродействие при выработке аварийного сигнала при превышении максимально допустимой мощности, так как переключения не требуются, а сигнал напрямую подается в СУЗ.The output voltage of the power meter (3), which varies from 0 to 2.5 V, is fed to the input of an additional comparison unit (5), where it is constantly compared with the voltage of the reference voltage source (4), which is an emergency setting for the maximum allowable power. If the maximum emergency setting is exceeded, the signal from the output of the additional comparison unit (5) through the OR circuit (13) is fed to the alarm driver (15), where an alarm signal of the “dry contact” type is generated, which is transmitted to the CPS of the nuclear reactor (22). This ensures maximum performance when generating an alarm when exceeding the maximum allowable power, since no switching is required, and the signal is directly fed to the control system.
Выходное напряжение измерителя мощности (3) подается также на вход аналогового коммутатора сигнала измеренной мощности (9) и на вход 24-разрядного АЦП (17), где преобразуется в цифровой код и считывается блоком управления (18). Блок управления (18) анализирует значение напряжения, считанное с АЦП, и подает команду аналоговому коммутатору сигнала измеренной мощности (9) подключить сигнал измеренной мощности (10i) на второй вход тех компараторов из состава блоков сравнения (11) и (12), на первый вход которых подано напряжение уставок (7i) и (8i) от задатчика уставок предупредительных и аварийных сигналов (6), соответствующее текущему диапазону измерения мощности. То есть, работа устройства для защиты ядерного реактора по превышению мощности (21) основана не на переключении уставок в соответствии с пределом измерения, а на подаче сигнала измеренной мощности (10i) на блоки сравнения (11), (12) для сравнения с нужной уставкой.The output voltage of the power meter (3) is also supplied to the input of the analogue switch of the measured power signal (9) and to the input of the 24-bit ADC (17), where it is converted into a digital code and read by the control unit (18). The control unit (18) analyzes the voltage value read from the ADC and instructs the analogue switch of the measured power signal (9) to connect the measured power signal (10 i ) to the second input of those comparators from the composition of comparison blocks (11) and (12), to the first input of which the voltage of the settings (7 i ) and (8 i ) is supplied from the set point of the warning and alarm signals (6), corresponding to the current power measurement range. That is, the operation of the device for protecting a nuclear reactor in excess of power (21) is based not on switching the settings in accordance with the measurement limit, but on supplying the measured power signal (10 i ) to the comparison units (11), (12) for comparison with the desired set point.
Подача сигнала измеренной мощности (101-103) при помощи аналогового коммутатора (9) на соответствующие входы компараторов блоков сравнения (11) и (12) может осуществляться блоком управления (18) в автоматическом режиме или в режиме ручного управления ядерным реактором.The signal of the measured power (10 1 -10 3 ) using the analog switch (9) to the corresponding inputs of the comparators of the comparison units (11) and (12) can be carried out by the control unit (18) in automatic mode or in manual control mode of a nuclear reactor.
В блоке сравнения (12) подключенный сигнал измеренной мощности сравнивается (10i) с предупредительной уставкой (8i), соответствующей текущему диапазону измерения мощности. При превышении сигналом измеренной мощности (10i) значения предупредительной уставки (8i) сигнал с выхода блока сравнения (12) через схему ИЛИ (14) поступает на формирователь предупредительного сигнала (16), где вырабатывается предупредительный сигнал типа «сухой контакт», который передается в СУЗ ядерного реактора (22).In the comparison unit (12), the connected measured power signal is compared (10 i ) with the warning setting (8 i ) corresponding to the current power measurement range. When the signal exceeds the measured power (10 i ), the warning setpoint value (8 i ), the signal from the output of the comparison unit (12) through the OR circuit (14) is fed to the warning signal shaper (16), where the dry contact warning signal is generated, which transferred to the CPS of a nuclear reactor (22).
В блоке сравнения (11) подключенный сигнал измеренной мощности (10i) сравнивается с аварийной уставкой (7i), соответствующей текущему диапазону измерения мощности. При превышении сигналом измеренной мощности (10i) значения аварийной уставки (7i), сигнал с выхода блока сравнения (11) через схему ИЛИ (13) поступает на формирователь аварийного сигнала (15), где вырабатывается аварийный сигнал типа «сухой контакт», который передается в СУЗ ядерного реактора (22).In the comparison unit (11), the connected measured power signal (10 i ) is compared with the alarm setting (7 i ) corresponding to the current power measurement range. When the signal exceeds the measured power (10 i ), the alarm set point (7 i ), the signal from the output of the comparison unit (11) through the OR circuit (13) is fed to the alarm driver (15), where an alarm signal of the type “dry contact” is generated, which is transmitted to the CPS of a nuclear reactor (22).
Блок управления (18) при помощи программного обеспечения в реальном масштабе времени преобразует цифровой код напряжения сигнала измеренной мощности в нейтронно-физические параметры ядерного реактора - значения физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности. Расчетные значения сохраняются во внутренней памяти блока управления (18), где также хранятся уставки для выработки дополнительных аварийных, предупредительных и информационных сигналов. Блок управления (18) сравнивает расчетные значения физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности с заданными уставками и при несоблюдении условий сравнения выдает сигнал, поступающий на вход формирователя аварийного, предупредительного и информационных сигналов (19), где вырабатывается соответствующий сигнал типа «сухой контакт», который передается в СУЗ ядерного реактора (22).The control unit (18), using real-time software, converts the digital code of the voltage of the measured power signal into the neutron-physical parameters of the nuclear reactor - the values of physical power, energy release, and the period of power increase. The calculated values are stored in the internal memory of the control unit (18), where the settings are also stored for generating additional alarm, warning and information signals. The control unit (18) compares the calculated values of physical power, energy release, power rise period with the specified settings and, if the comparison conditions are not met, it gives a signal to the input of the emergency, warning, and information signal shaper (19), where the corresponding “dry contact” signal is generated , which is transmitted to the CPS of a nuclear reactor (22).
Если устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности (21) подключено через преобразователь интерфейсов (20) к вычислительному устройству верхнего уровня (23), то блок управления (18) посылает измеренные значения напряжения, соответствующие сигналу измеренной мощности, и расчетные значения физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности по запросу на вычислительное устройство верхнего уровня (23), которое может быть встроено в пульт управления СУЗ (22) ядерного реактора. Оператор может посылать команды с вычислительного устройства верхнего уровня (23) для управления подачей сигнала измеренной мощности (101-103) при помощи блока управления (18) и аналогового коммутатора (9) на соответствующие входы компараторов блоков сравнения (11) и (12) при ручном управлении ядерным реактором.If the device for protecting the nuclear reactor by exceeding the power (21) is connected via the interface converter (20) to the upper level computing device (23), the control unit (18) sends the measured voltage values corresponding to the measured power signal and the calculated physical power values, energy release, a period of increasing power upon request to the upper level computing device (23), which can be integrated into the control panel of the control system (22) of a nuclear reactor. The operator can send commands from the upper level computing device (23) to control the supply of the measured power signal (10 1 -10 3 ) using the control unit (18) and the analog switch (9) to the corresponding inputs of the comparators of the comparison units (11) and (12) ) with manual control of a nuclear reactor.
Таким образом, заявляемое устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности обладает высоким быстродействием формирования предупредительных и аварийных сигналов за счет аппаратной схемы реализации (задержка менее микросекунды), высокой точностью срабатывания аварийной и предупредительной защит за счет применения в схеме реализации 24-разрядного АЦП, расширенными информативностью и функциональностью за счет использования блока управления на основе микроконтроллера, где реализованы расчеты и дополнительного контроля нейтронно-физических параметров ядерного реактора в реальном масштабе времени. Использование универсального интерфейса для подключения к вычислительному устройству верхнего уровня также повышает информативность устройства и расширяет область его применения за счет передачи на верхний уровень измеренных значений физической мощности, энерговыделения, периода нарастания мощности ядерного реактора для контроля оператором.Thus, the inventive device for protecting a nuclear reactor in excess of power has a high speed of generating warning and alarm signals due to the hardware implementation scheme (delay less than a microsecond), high accuracy of emergency and warning protection due to the use in the implementation scheme of a 24-bit ADC, extended informative and functional due to the use of a control unit based on a microcontroller, where calculations and additional control are implemented ytronno-physical parameters of the nuclear reactor in real time. The use of a universal interface for connecting to a top-level computing device also increases the information content of the device and expands its field of application by transmitting to the upper level the measured values of physical power, energy release, and a period of increase in the power of a nuclear reactor for operator control.
Промышленная применимость предлагаемого изобретения определяется тем, что устройство для защиты ядерного реактора по превышению мощности может быть изготовлено по известной технологии из известных комплектующих изделий и материалов [Т.П. Юркевич. Система управления ядерными реакторами: Принципы работы и создания / Под редакцией академика РАН Н.С. Хлопкина. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЭЛЕКС-КМ, 2009 - 448 с] и использовано в составе СУЗ ядерного реактора для контроля мощности и аварийной защиты по превышению мощности с фиксированными уставками в режимах ручного и автоматического регулирований мощности.The industrial applicability of the invention is determined by the fact that a device for protecting a nuclear reactor by exceeding power can be manufactured using known technology from known components and materials [T.P. Yurkevich. Nuclear Reactor Control System: Principles of Operation and Creation / Edited by Academician N.S. Khlopkina. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: ELEKS-KM, 2009 - 448 s] and was used as part of the control system of a nuclear reactor for power control and emergency protection for exceeding power with fixed settings in manual and automatic power control modes.
Был изготовлен опытный образец устройства и испытан на реакторе БР-К1 (РФЯЦ-ВНИИЭФ) [Босамыкин B.C., Малинкин А.А., Колесов В.Ф. и др. Конструкция и физико-технические характеристики бустер-реактора БР-К1 // ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. 1996. Вып. 1. С. 3-12.] в импульсном, квазиимпульсном и статическом режимах его работы. Испытания подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого изобретения.A prototype device was manufactured and tested at the BR-K1 reactor (RFNC-VNIIEF) [Bosamykin B.C., Malinkin A.A., Kolesov V.F. et al. Design and physicotechnical characteristics of the BR-K1 booster reactor // VANT. Ser. Physics of nuclear reactors. 1996. Issue. 1. S. 3-12.] In pulsed, quasi-pulsed and static modes of its operation. Tests have confirmed the feasibility and practical value of the claimed invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142674A RU2673448C1 (en) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Device for protection of the nuclear reactor against overpowering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142674A RU2673448C1 (en) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Device for protection of the nuclear reactor against overpowering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2673448C1 true RU2673448C1 (en) | 2018-11-27 |
Family
ID=64556437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017142674A RU2673448C1 (en) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Device for protection of the nuclear reactor against overpowering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2673448C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759182C1 (en) * | 2021-03-11 | 2021-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Automated system for control of physical parameters of a nuclear research installation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4075059A (en) * | 1976-04-28 | 1978-02-21 | Combustion Engineering, Inc. | Reactor power reduction system and method |
| US4143416A (en) * | 1970-04-28 | 1979-03-06 | The Pioneer Educational Society | Nuclear reactor and production systems with flux-optical digitizer |
| SU755050A2 (en) * | 1979-01-09 | 1984-10-15 | G P Yurkevich | Device for protecting nuclear reactor against excess power |
| SU705903A1 (en) * | 1978-02-27 | 1987-05-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Научного Приборостроения | Power-level emergency protection arrangement of nuclear reactor |
-
2017
- 2017-12-06 RU RU2017142674A patent/RU2673448C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4143416A (en) * | 1970-04-28 | 1979-03-06 | The Pioneer Educational Society | Nuclear reactor and production systems with flux-optical digitizer |
| US4075059A (en) * | 1976-04-28 | 1978-02-21 | Combustion Engineering, Inc. | Reactor power reduction system and method |
| SU705903A1 (en) * | 1978-02-27 | 1987-05-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Научного Приборостроения | Power-level emergency protection arrangement of nuclear reactor |
| SU755050A2 (en) * | 1979-01-09 | 1984-10-15 | G P Yurkevich | Device for protecting nuclear reactor against excess power |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759182C1 (en) * | 2021-03-11 | 2021-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Automated system for control of physical parameters of a nuclear research installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2532227T3 (en) | Control of dynamic systems by measuring open circuit voltage of a photovoltaic generator | |
| RU2673448C1 (en) | Device for protection of the nuclear reactor against overpowering | |
| CN106461780B (en) | The method and apparatus of the range measurement of compensation | |
| EP2466320A2 (en) | Measuring the electrical insulation resistance of a DC voltage source | |
| RU2602994C1 (en) | Device for controlling electrical parameters of pyrotechnic devices | |
| GB1332921A (en) | Testing of redundant control systems | |
| JP2020505598A (en) | Monitoring equipment for LIDAR system | |
| Leite et al. | Low-cost IV tracer for photovoltaic modules and strings | |
| CN110281273B (en) | Industrial robot scram stop time and stop distance testing device and testing method | |
| RU187703U1 (en) | Control command shaper for testing spacecraft power supply systems | |
| US3572089A (en) | Peak acceleration limiter for vibrational tester | |
| US3784921A (en) | Circuit indicating change and steady state of a dc signal | |
| FR3072513B1 (en) | DIFFERENTIAL PROTECTION DEVICE AND METHOD AND ELECTRICAL DEVICE COMPRISING SUCH A DEVICE | |
| JP7476583B2 (en) | measuring device | |
| CN210500340U (en) | Industrial robot scram stop time and stopping distance testing arrangement | |
| KR101232648B1 (en) | Solar cell degraded accelerating device, maximum load point chasing device of the same, solar cell accelerating method maximum load point chasing method of the same | |
| EP3023814A1 (en) | Seismic sensor unit and according emergency shutdown system of a nuclear power plant | |
| KR101653915B1 (en) | Device and method for variable overpower reactor trip of reactor protection system | |
| JP2000209767A (en) | Analog input section monitoring device for digital protective controller | |
| CN110579660A (en) | 10kV high-voltage complete equipment detection device and detection method | |
| RU2684631C1 (en) | Digital reactimeter | |
| SU883874A1 (en) | Electric magnet operation checking device | |
| US4435356A (en) | Method and an apparatus for monitoring the period of a nuclear reactor | |
| RU2458415C1 (en) | Protection method of vver reactor core as to reactor power overshoot and power change rate using readings of background in-core detectors | |
| JPS5713511A (en) | Plant fault detecting device |