RU2798456C1 - Способ управления атомной электростанцией и контроллер - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу управления атомной электростанцией, содержащей ядерный реактор (3) с водой под давлением. В способе один или более регулирующих стержней (16), перемещаемых в активную зону реактора для регулирования мощности, инжекторное устройство (22, 23, 24, 26, 28, 30) для впрыска борной кислоты и/или деионизированной воды в первичный контур (5) для управления реактивностью. В способе получают период ожидания, в течение которого ядерный реактор (3) работает на частичной мощности, пока он не увеличит мощность до целевой мощности, превышающей указанную частичную мощность. Для конца указанного периода вычисляют реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона на основе фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и полученного периода ожидания. На основе полученных данных вычисляют заданное положение регулирующих стержней, причем в течение периода ожидания позиционируют указанные один или более регулирующих стержней. Если период ожидания превышает первое предварительно заданное время, позволяющее поднять концентрацию ксенона до максимального значения, то стержни (16) перемещают для компенсации потери реактивности. Техническим результатом является возможность адаптирования способа к выбранному режиму управления электросетью для определения вклада ксенона в ожидаемую фазу увеличения мощности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу управления атомной электростанцией, содержащей реактор с водой под давлением.

Кроме того, настоящее изобретение относится к контроллеру для атомной электростанции.

Электрическую сеть питают электрической энергией, вырабатываемой несколькими видами источников энергии. В частности, возобновляемые источники энергии, например энергия ветра и солнца, весьма нестабильны. Таким образом, атомные электростанции также должны все больше и больше участвовать в регулировании сети, чтобы стабилизировать сеть. Регулирование электрической сети выполняют посредством нескольких режимов регулирования сети, а именно посредством первичного управления, обеспечивающего немедленное изменение мощности в течение нескольких секунд для поддержки частоты сети, вторичного управления или работы с отслеживанием нагрузки, при которой дистанционно подают запрос на дополнительную или меньшую энергию, при этом изменение электроэнергии должно быть обеспечено не позднее, чем за 15 минут. Третичный режим управления обеспечивает средне- и долговременное изменение мощности.

В настоящее время использование атомных электростанций для различных режимов регулирования достаточно затруднительно. Например, оператор атомной станции оценивает реактивность ксенона на основе предыдущего опыта.

В EP 0 540 951 A1 раскрыт способ и устройство для управления ядерным реактором для минимизации концентрации бора во время работы с отслеживанием нагрузки. В связи с этим основное внимание уделяют управлению осевым распределением мощности и соответствующим осевым ксеноновым колебаниям во время работы с отслеживанием нагрузки в сочетании с целью минимизировать впрыск борной кислоты и деионизированной воды.

В DE 10 2017 205 553 A1 раскрыт способ прогнозирования концентрации ксенона в течение периода вывода на рабочий режим атомной электростанции в режиме работы с отслеживанием нагрузки.

В EP 2 686 851 B1 раскрыт способ работы реактора с водой под давлением во время работы с отслеживанием нагрузки.

В EP 2 157 582 A1 раскрыт способ прогнозирования колебаний ксенона. Для этого определяют осевое распределение мощности реактора, чтобы быстро подавить ксеноновые колебания.

Ввиду вышеизложенного цель изобретения заключается в создании усовершенствованного способа управления ядерным реактором, который может работать с высокой надежностью во многих различных режимах управления сетью.

В соответствии с одним аспектом предложен способ управления атомной электростанцией, содержащей ядерный реактор с водой под давлением, имеющий активную зону реактора, вырабатывающую энергию, первичный контур, соединяющий активную зону реактора с парогенератором, один или несколько регулирующих стержней, которые могут быть перемещены в активную зону реактора для регулирования мощности активной зоны реактора, инжекторное устройство для впрыска борной кислоты и/или деионизированной воды в первичный контур для управления реактивностью активной зоны реактора, причем способ включает:

определение фактической мощности ядерного реактора,

автоматическое определение фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и/или фактической реактивности ксенона,

получение целевой мощности и градиента мощности для увеличения мощности до достижения целевой мощности,

отличающийся тем, что

получают период ожидания и/или оставшийся период ожидания, в течение которого ядерный реактор работает на частичной мощности до тех пор, пока он не увеличит мощность до целевой мощности, превышающей частичную мощность,

вычисляют для конца периода ожидания и/или оставшегося периода ожидания реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона на основе фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и полученного периода ожидания,

вычисляют для конца периода увеличения мощности реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона,

вычисляют заданное положение регулирующего стержня на начало увеличения мощности для одного или нескольких регулирующих стержней на основе вычисленной реактивности ксенона и/или концентрации ксенона в конце периода ожидания и в конце периода увеличения мощности таким образом, чтобы увеличение мощности могло быть выполнено с использованием регулирующих стержней,

позиционируют в течение периода ожидания один или несколько регулирующих стержней на основе периода ожидания и заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности таким образом, чтобы один или несколько регулирующих стержней достигали заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности в конце периода ожидания.

Дополнительные варианты осуществления изобретения могут относиться к одному или нескольким из следующих признаков, которые могут сочетаться в любой технически осуществимой комбинации:

- расчет заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности дополнительно основан на одном или нескольких значениях реактивности и/или коэффициентах реактивности ядерного реактора, в частности, на одном или нескольких коэффициентах реактивности одного или нескольких регулирующих стержней, коэффициенте реактивности одного или нескольких L-стержней, изменении реактивности из-за разницы средней температуры теплоносителя (ACT) между фактической мощностью и целевой мощностью, изменении реактивности из-за разницы между фактической мощностью и целевой мощностью, и/или вкладе в реактивность последующего потока впрыскиваемой борной кислоты или деионизированной воды в сочетании с коэффициентом борной кислоты в первичной охлаждающей жидкости;

- расчет заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности дополнительно основан на заданном положении регулирующих стержней при полной мощности и/или заданном положении L-стержней при полной мощности;

- если период ожидания превышает первое предварительно заданное время, позволяющее поднять концентрацию ксенона до максимального значения, то дополнительно: выводят один или несколько регулирующих стержней из активной зоны реактора для компенсации потери реактивности из-за увеличения концентрации ксенона и до окончания периода ожидания вводят один или несколько регулирующих стержней в активную зону реактора до заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности;

- в случае если регулирующие стержни достигают верхнего предела регулирования или положения полной нагрузки при выходе из активной зоны, то добавляют некоторое количество деионизированной воды для поддержания реактора на частичной мощности для компенсации потери реактивности из-за увеличения концентрации ксенона, в частности для обеспечения управляемости мощностью реактора;

- способ также включает: определение лимита времени для перемещения одного или нескольких регулирующих стержней до заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности на основе фактического положения регулирующего стержня, заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности и фактической концентрации борной кислоты в первичной охлаждающей жидкости, чтобы переместить один или несколько регулирующих стержней в активную зону реактора до заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности до определенного лимита времени путем впрыска деионизированной воды в первичный контур, и добавляют деионизированную воду в первичный контур;

- лимит времени также определяют на основе минимальной скорости подачи деионизированной воды;

- когда период ожидания короче второго предварительно заданного времени, при этом второе предварительно заданное время больше первого предварительно заданного времени, один или несколько регулирующих стержней (16) перемещают в активную зону реактора после того, как концентрация ксенона достигла своего максимума в течение периода ожидания, для компенсации увеличения реактивности из-за снижения концентрации ксенона.

- когда период ожидания короче второго предварительно заданного времени, при этом второе предварительно заданное время больше первого предварительно заданного времени, способ также содержит следующее: если во время перемещения в активную зону реактора регулирующие стержни достигают заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности, то добавляют борную кислоту в первичный контур и поддерживают регулирующие стержни в заданном положении начала увеличения мощности, в том числе для обеспечения остаточной реактивности выключенного реактора;

- когда период ожидания превышает второе предварительно заданное время, при этом второе предварительно заданное время превышает первое предварительно заданное время, способ также содержит следующее: после достижения максимальной концентрации ксенона в течение периода ожидания добавляют борную кислоту в первичный контур для компенсации увеличения реактивности из-за снижения концентрации ксенона, при этом, в частности, до окончания периода ожидания регулирующие стержни остаются в положении верхнего предела регулирования или в положении полной мощности до перемещения одного или нескольких регулирующих стержней (16) в активную зону реактора до заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности;

- первое предварительно заданное время соответствует времени через 2 часа после максимума ксенона или времени, которое после максимума ксенона соответствует 30% от времени ожидания до максимума ксенона;

- первое предварительно заданное время составляет от 6 до 10 часов, и/или второе предварительно заданное время составляет от 20 до 60 часов; и/или

- вычисляют общую реактивность, включая реактивность ксенона в конце периода ожидания и в конце периода увеличения мощности для увеличения мощности до целевой мощности для расчета заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности.

В соответствии с другим аспектом предложен контроллер для атомной электростанции, содержащей ядерный реактор с водой под давлением, имеющий активную зону реактора, вырабатывающую энергию, первичный контур, соединяющий активную зону реактора с парогенератором, один или несколько регулирующих стержней, которые могут быть перемещены в активную зону реактора для регулирования мощности активной зоны реактора, инжекторное устройство для впрыска борной кислоты и/или деионизированной воды в первичный контур для управления реактивностью активной зоны реактора, причем контроллер выполнен с возможностью:

определять фактическую мощность ядерного реактора,

автоматически определять фактическую концентрацию ксенона, фактическую концентрацию йода и/или фактическую реактивность ксенона,

получать целевую мощность и градиент мощности для периода увеличения мощности до достижения целевой мощности,

отличающийся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью:

получать период ожидания и/или оставшийся период ожидания, в течение которого ядерный реактор работает на частичной мощности до тех пор, пока он не увеличит мощность до целевой мощности, превышающей частичную мощность,

вычислять для конца периода ожидания и/или оставшегося периода ожидания реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона на основе фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и полученного периода ожидания,

вычислять для конца периода увеличения мощности реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона,

вычислять заданное положение регулирующего стержня на начало увеличения мощности для одного или нескольких регулирующих стержней на основе вычисленной реактивности ксенона и/или концентрации ксенона в конце периода ожидания и в конце периода увеличения мощности таким образом, чтобы увеличение мощности могло быть выполнено с использованием регулирующих стержней,

позиционировать в течение периода ожидания один или несколько регулирующих стержней на основе периода ожидания и заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности таким образом, чтобы один или несколько регулирующих стержней достигали заданного положения регулирующего стержня на начало увеличения мощности в конце периода ожидания.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения контроллер выполнен с возможностью выполнения описанного в этом документе способа.

Дополнительные преимущества, признаки, аспекты и подробности очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения, описания и чертежей.

Так что способ, при котором вышеприведенные признаки настоящего изобретения можно понять в деталях, более конкретное описание изобретения, кратко изложенное выше, можно читать со ссылкой на варианты осуществления. Однако следует отметить, что на прилагаемых чертежах проиллюстрированы только типичные варианты осуществления этого изобретения, и, поэтому, их не следует рассматривать как ограничивающие его объем, поскольку изобретение может допускать другие столь же эффективные варианты осуществления.

Сопровождающие чертежи относятся к вариантам осуществления изобретения и описаны следующим образом:

на фиг. 1 схематично показана блок-схема способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения,

на фиг. 2 графически представлена зависимость реактивности ксенона от увеличения мощности реактора,

на фиг. 3 схематически показан контроль вычисления реактивности ксенона в течение периода ожидания и периода выхода на рабочий режим,

на фиг. 4 схематически показана модель для определения фактических значений содержания йода и ксенона,

на фиг. 5 схематически показана модель для прогнозирования концентрации ксенона,

на фиг. 6 показан график концентрации ксенона и положения регулирующего стержня или D-стержня, подачи борной кислоты, подачи деионизированной воды и мощности реактора в зависимости от времени для первого периода ожидания, который составляет менее 8 часов, что соответствует максимуму ксенона, а положение(я) D-стержня остается по существу на значении, которое необходимо для последующего повышения мощности по сравнению с работой во вторичном режиме.

На фиг. 7 показан график концентрации ксенона и положения регулирующего стержня или D-стержня, подачи борной кислоты, подачи деионизированной воды и мощности реактора в зависимости от времени для второго периода ожидания, который составляет от 8 часов до примерно 30 часов при минимальном впрыске борной кислоты и деионизированной воды с использованием регулирующих стержней для компенсации ксенона.

На фиг. 8 показан график концентрации ксенона и положения D-стержня, подачи борной кислоты, подачи деионизированной воды и мощности реактора в зависимости от времени для третьего периода ожидания, который превышает примерно 30 часов, при этом регулирующий стержень находится в положении для работы на полной мощности для расширенного режима работы с низким энергопотреблением (ELPO) с использованием ксенона для извлечения D-стержней и деионизированной воды с помощью автоматического баланса реактивности, чтобы вернуть их в необходимое положение для выхода на рабочий режим в конце скорректированного времени ожидания.

На фиг. 9 показан график, иллюстрирующий погрешность предсказания концентрации ксенона на основе корректировки прогноза ксенона за 200 шагов вычисления, и

На фиг. 10 представлена визуализация управления реактивностью с целью увеличения мощности ядерного реактора на технологической компьютерной системе для оператора реактора.

На фиг. 1 схематично показана блок-схема способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения для реактора с водой под давлением. Ядерный реактор 3 включает в себя реакторный корпус высокого давления, который включает в себя топливные стержни в активной зоне реактора. Ядерный реактор 3, в частности, реакторный корпус высокого давления, соединен с одним или несколькими контурами 5 с первичной охлаждающей жидкостью или первичными контурами 5, в которых охлаждающую жидкость приводят в движение с помощью главного насоса 7 теплоносителя. Один или несколько первичных контуров 5 переносят посредством охлаждающей жидкости к одному или нескольким теплообменникам 9 тепло, генерируемое в результате ядерного деления ядерного топлива в топливных стержнях. Давление в этих первичных контурах 5 настолько высокое, что не происходит испарение воды или охлаждающей жидкости, циркулирующей в первичном контуре.

Один или несколько теплообменников или парогенераторов 9 генерируют пар, например, из воды или вторичной охлаждающей жидкости, циркулирующей в одном или нескольких вторичных контурах. Затем пар транспортируют через один или несколько вторичных контуров 11 к одной или нескольким паровым турбинам, где пар, получаемый из вторичной охлаждающей жидкости, расширяется и создает вращение, которое используется одной или несколькими электрическими машинами для выработки электрической энергии. Вторичная охлаждающая жидкость конденсируется, и ее подают обратно в теплообменник 9.

Ядерный реактор 3 включает в себя множество стержней, которые приспособлены для введения между топливными стержнями для управления мощностью, вырабатываемой ядерным реактором 3. Например, ядерный реактор включает в себя так называемые L-стержни 14 и D-стержни 16. L-стержни 14 предназначены главным образом для управления локальной плотностью мощности в активной зоне реактора или осевым распределением мощности. D-стержни или регулирующие стержни 16 предназначены для управления абсолютной мощностью активной зоны реактора. Регулирующие стержни 16 поглощают нейтроны, и в зависимости от глубины их введения можно управлять выработкой энергии ядерного реактора, например, за счет влияния на поток нейтронов внутри реактора. Поэтому, с помощью регулирующих стержней 16 можно быстро изменять мощность ядерного реактора 3. Регулирующие стержни 16 организованы в наборы (или группы) регулирующих стержней 16. Например, ядерный реактор 3 может включать в себя множество наборов регулирующих стержней 16, каждый из которых включает в себя от 3 до 8 регулирующих стержней 16.

Перемещение регулирующих стержней 16 или набора D-стержней возможно между положением L-стержней, в частности, положением свободного конца L-стержней 14, например, когда свободный конец регулирующих стержней 16 соответствует свободному концу L-стержней 14, и полностью вставленным конечным положением или нижним конечным положением регулирующих стержней 16. Свободный конец L-стержней 14 и регулирующих стержней 16 соответствует нижнему концу, если стержни вводят сверху ядерного реактора 3. В варианте осуществления изобретения полностью вставленное конечное положение регулирующих стержней 16 заканчивается почти у дна активной зоны ядерного реактора 3. Например, нижнее конечное положение находится примерно на 300 см введения регулирующих стержней 16. Глубина введения регулирующих стержней 16 и L-стержней 14 определяется на основе свободного конца, проходящего в активную зону реактора. В данном примере считается, что регулирующие стержни 16 и L-стержни 14 вводят в ядерный реактор 3 сверху. Другие типы ядерных реакторов могут иметь регулирующие стержни 16 и L-стержни 14, которые вставляют снизу. Тогда полностью вставленное конечное положение является верхним конечным положением регулирующих стержней 16.

Например, типичный реактор PWR (реактор с водой под давлением) немецкой конструкции с электрической мощностью около 1500 МВт имеет 4 подвижных набора (или группы) регулирующих стержней 16 с 4 регулирующими стержнями в каждом для управления мощностью реактора. Такой реактор может иметь комплект L-стержней, состоящий примерно из 45 L-стержней.

Для контроля и управления ядерным реактором 3 предусмотрено множество детекторов для непрерывного определения плотности потока нейтронов, причем в соответствии с вариантом осуществления изобретения в так называемой SPND-трубке (детектор нейтронов с автономным питанием) 18 предусмотрено восемь раз по шесть детекторов.

Как управлять осевым распределением мощности и соответствующими осевыми колебаниями ксенона с помощью L-стержней, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, является частью стандартного управления 58 реактором, поскольку его используют с "адаптивным управлением распределением мощности" в PWR немецкой конструкции. Это "адаптивное управление распределением мощности" запускает модуль "осевого двухточечного расчета ксенона" (одна точка для верхней и другая точка для нижней половины активной зоны; входные данные задают SPND-трубками 18). Динамика "адаптивного управления распределением мощности" адаптирована таким образом, что необходимое изменение положения L-стержня происходит параллельно с изменением нагрузки. Таким образом, это адаптивное управление распределением мощности по существу не требует впрыска борной кислоты и деионизированной воды для компенсации изменения положения L-стержня, который используется для управления осевым распределением мощности PD при частичной нагрузке. Другими словами, изменение положения L-стержней для управления осевым распределением мощности, касательно реактивности, компенсируется эффектом реактивности за счет изменения мощности реактора.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения наборы регулирующих стержней 16 могут быть вставлены один за другим. Наборы регулирующих стержней или регулирующие стержни 16 лишь незначительно влияют на осевое распределение мощности. Мощность ядерного реактора и, таким образом, перемещение регулирующих стержней 16 регулируют в зависимости от результатов измерения средней температуры теплоносителя - ACT.

В соответствии с настоящим изобретением, минимизацию впрыска BODE (впрыска борной кислоты и/или деионизированной воды) производят и обеспечивают посредством полного управления реактивностью, которое адаптировано к нескольким режимам управления, связанным с сетью электроснабжения.

Кроме того, ядерный реактор содержит датчики 20 для определения мощности ядерного реактора 3, например, по потоку нейтронов.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения, мощность ядерного реактора 3 регулируют посредством мощности, регулируемой на уровне генератора. Затем регулирующие стержни 16 и L-стержни 14 перемещают для согласования мощности ядерного реактора 3 с мощностью, требуемой генератором. При адаптации мощности ядерного реактора 3 также изменяется температура первичной охлаждающей жидкости. Более высокая мощность приводит к более высокой температуре первичной охлаждающей жидкости. Температура охлаждающей жидкости также влияет на реактивность ядерного реактора 3.

Продолжительное изменение реактивности, в частности за счет ксенона и расхода топлива, регулируют изменением концентрации борной кислоты и/или деионизированной воды. Это добавление одной из этих двух жидкостей в настоящем описании изобретении также может быть названо добавлением или впрыском BODE. Борная кислота в первичном контуре 5 выступает в качестве поглотителя нейтронов. Таким образом, при более высокой концентрации борной кислоты снижается мощность или реактивность. Для повышения реактивности в первичный контур 5 добавляют деионизированную воду, чтобы снизить концентрацию борной кислоты и тем самым повысить реактивность. Имеются отдельные насосы 22, 23 для подачи деионизированной воды 24 и/или борной кислоты 26 в первичный контур 5. Насос 22 предназначен для впрыска деионизированной воды 24, а насос 23 предназначен для впрыска борной кислоты 26 в первичный контур 5. Количество деионизированной воды 24 и/или борной кислоты 26 можно регулировать с помощью клапанов 28, 30 и/или насосов 22, 23. Насосы 22, 23 работают только в случае необходимости впрыска BODE.

Управление ядерным реактором усложняется из-за того, что концентрация ксенона-135 (называемого в дальнейшем ксеноном или Xe) в активной зоне реактора имеет сложную зависимость от времени. Ксенон действует как нейтронный яд или поглотитель нейтронов. Значения ксенона меняются в течение нескольких часов. Ксенон возникает в результате цепочки реакций деления ядерного топлива и исчезает при поглощении нейтронов и из-за распада ксенона. Однако возникновение и поглощение нейтронов происходят с временной задержкой, так что для фактической и будущей мощности ядерного реактора необходимо учитывать фактическое, прошлое и будущее значения ксенона, в частности, для оптимального управления положением регулирующих стержней 16 через концентрацию борной кислоты (путем впрыска BODE). Когда атомная электростанция работает длительное время на постоянной мощности, концентрация ксенона достигает равновесного или стационарного состояния. Реактивность ксенона является линейной функцией концентрации ксенона.

На фиг. 2 показано два примера работы ядерного реактора в течение определенного времени с частичной мощностью.

На фиг. 2(а) мощность P_R сначала составляет 100% (т.е. полная мощность ядерного реактора), а затем снижается до 30% от полной мощности. Частичную мощность, составляющую 30% от полной мощности, затем поддерживают в течение примерно 2 часов, прежде чем мощность будет увеличена в точке А до 98% от полной мощности. При частичной мощности увеличивается концентрация ксенона и, следовательно, реактивность ксенона. В точке В ядерный реактор выходит на целевую мощность, составляющую 98% от полной мощности. Как видно, реактивность ксенона при наборе мощности, т.е. между точками А и В, снижается по мере того, как в реакторе выгорает ксенон-135, который начинает поглощать больше нейтронов и снижается реактивность вскоре после точки А. Как видно из фиг. 2(а), снижение реактивности ксенона между точкой А и точкой В за счет выгорания ксенона составляет около 100 pcm, что соответствует перемещению около 20% длины набора D-стержней или регулирующих стержней.

На фиг. 2(b) мощность P_R сначала составляет 100% (т.е. полная мощность ядерного реактора), а затем снижается до 30% от полной мощности. Частичную мощность, составляющую 30% от полной мощности, затем поддерживают в течение примерно 6 часов, прежде чем мощность будет увеличена в точке А до 98% от полной мощности. В точке В ядерный реактор выходит на целевую мощность 98% от полной мощности. Как видно, реактивность ксенона при наборе мощности, т.е. между точками А и В, снижается по мере того, как в реакторе выгорает ксенон-135, который начинает поглощать больше нейтронов и снижается реактивность вскоре после точки А. Как видно из фиг. 2(b), снижение реактивности ксенона между точкой А и точкой В за счет выгорания ксенона составляет около 500 pcm, что соответствует перемещению около 100% набора D-стержней или регулирующих стержней.

Таким образом, видно, что концентрация ксенона, а следовательно, и реактивность на основе ксенона во многом зависят от периода ожидания и предшествующей работы ядерного реактора 3.

Атомная электростанция может эксплуатироваться в нескольких режимах работы, связанных с потребностями электрической сети.

В режиме первичного управления обеспечивают немедленную подачу мощности в течение нескольких секунд для поддержки частоты сети, при этом дополнительная мощность обеспечивается в период от 0 до 15 минут (обычно в течение секунд) для стабилизации частоты сети. Первичное управление выводится из отклонения частоты сети от стандартной частоты.

В режиме вторичного управления обеспечивают требуемую мощность электростанции самое позднее через 15 минут. Это также называют работой с отслеживанием нагрузки. В режиме вторичного управления запрос дополнительной энергии подается дистанционно через целевую мощность генератора, которая может быть изменена ступенчато. Дополнительную электроэнергию необходимо обеспечить не позднее чем в течение 15 минут. Заранее известны только максимальный градиент мощности dPG/dt и диапазон значений мощности. Время работы с частичной мощностью может составлять несколько часов. Изменения мощности запрашиваются стохастическим образом. При вторичном управлении целевая мощность P_R должна быть достигнута в любой момент, так что регулирующие стержни 16 должны иметь конкретное предварительно заданное или предопределенное положение.

Режим третичного управления обеспечивает средне- и долговременное изменение мощности. При третичном управлении продолжительность и требуемая мощность определяется между оператором сети и оператором реактора.

Первичное управление можно применять параллельно с вторичным и третичным управлением.

При третичном управлении увеличение мощности будет осуществляться после времени ожидания в соответствии с соглашением между оператором реактора и оператором электросети. Увеличение мощности зависит от фактической мощности реактора P_R, целевой мощности P_R и увеличения мощности, называемого также градиентом мощности dPG/dt. Как указано выше, запрос мощности обеспечивается посредством управления генератором для ядерного реактора. Таким образом, градиент мощности dPG/dt, который должен быть обеспечен для электросети, также обеспечивается управлением генератором. В режиме третичного управления это соответствует используемому значению, а в режиме вторичного управления это соответствует максимальному градиенту мощности.

На фиг. 1 блок-схема включает в себя несколько входных значений, в частности фактическую мощность P_R реактора, которую измеряют с помощью датчиков 20, целевую мощность P_R 32, которую, например, предоставляет оператор реактора, период 34 ожидания, например, предоставляемый оператором реактора, до увеличения мощности до целевой мощности P_R 32, вторичное управление 36 сетью, которое может быть активировано или деактивировано, например, кнопкой 36, первичное управление 38 сетью, которое может быть, например, активировано или деактивировано кнопкой 38, коэффициенты 40 реактивности, которые определяются автоматически, и предиктор воздействия 42 регулирующего заданного значения для активации или деактивации регулировки заданного положения регулирующих стержней на основе общего баланса реактивности.

Фактическую мощность P_R реактора можно определить и другими способами, например, путем определения мощности электрогенератора.

Коэффициенты 40 реактивности получают посредством расчета конструкции активной зоны, который выполняется для каждого цикла топливного элемента. Эти коэффициенты являются переменными в программном обеспечении управления реактором и зависят от равновесной концентрации бора в активной зоне реактора, которая уменьшается в течение всего цикла топливного элемента для компенсации выгорания топлива. Другими словами, коэффициенты реактивности рассчитываются исходя из равновесной концентрации бора в активной зоне реактора. Эти переменные задают через сервисный блок при замене топливных элементов соответственно при плановой остановке реактора. Другими словами, используется характеристическая кривая для определения каждого коэффициента реактивности на основе равновесной концентрации бора ядерного реактора 3. Коэффициенты 40 реактивности медленно изменяются в течение цикла топливного элемента. Равновесная концентрация бора в активной зоне реактора - это концентрация борной кислоты, используемая при работе ядерного реактора 3 на установившейся или постоянной мощности в течение длительного периода времени, в частности, когда концентрация ксенона достигает установившегося значения при полной мощности. Множество используемых коэффициентов реактивности поясняются ниже с помощью фиг. 10. Поскольку коэффициенты 40 реактивности изменяются очень медленно, их можно считать постоянными для расчета баланса реактивности. Другими словами, коэффициенты реактивности являются переменными величинами, которые зависят от "дней с полной нагрузкой" в фактическом цикле топливного элемента (например, 1 год) или связанного с ним параметра (как эталонная концентрация бора в равновесных условиях полной нагрузки), и могут быть заданы как характеристика через интерфейс или служебный модуль управления реактором при замене топливных элементов в соответствии с конструкцией следующей активной зоны.

Блок-схема на фиг. 1 включает в себя модуль 44 расчета фактических значений, в котором фактические значения концентрации ксенона и йода в ядерном реакторе 3, в частности, в активной зоне ядерного реактора 3, рассчитываются на основе фактической и прошлой мощности P_R ядерного реактора 3. Фактическое значение ксенона также обозначено на фиг. 1 как Xe-значение, а фактическое значение йода обозначено как J-значение. В других вариантах, как показано на фиг. 4, вместо концентрации ксенона предоставлена реактивность ксенона ρ_Xe.

На фиг. 4 показан расчет фактических значений концентрации ксенона и йода на основе фактической и прошлой мощности P_R ядерного реактора. Расчет адаптирован под тип ядерного реактора 3 и загрузку ядерным топливом. Входное значение - это фактическая мощность P_R ядерного реактора. Ячейки с обозначениями Г_Xe, λ_J, λ_Xe, BXE, A_J, AXE представляют собой линейные функции с известными параметрами. Ячейки с крестом - это множители. Прошлые значения мощности P_R ядерного реактора 3 учитывает интегратор 45а с учетом концентрации йода. Другими словами, интегратор получает фактическое значение концентрации йода путем интегрирования разницы между получением йода и распадом йода. Распад ксенона и потери ксенона из-за поглощения нейтронов вычитаются из суммы ксенона, непосредственно полученного, и ксенона от распада йода. Интегратор 45b вычисляет фактическое значение концентрации ксенона по градиенту концентрации ксенона. В варианте, показанном на фиг. 4, при расчете с использованием Г_Xe получают фактическое значение реактивности ксенона ρ_Xe. Например, значение реактивности ксенона указывается в единицах pcm - миллионных процентах.

Блок-схема на фиг. 1 также включает в себя модуль 46 прогнозирования. Модуль прогнозирования выполняет циклическое прогнозирование концентрации ксенона и, в частности, йода, в ядерном реакторе 3, в частности в активной зоне ядерного реактора 3.

Модуль 46 прогнозирования прогнозирует концентрацию ксенона для периода ожидания, в частности, для конца оставшегося периода ожидания и конца периода увеличения мощности. Для этого модуль прогнозирования получает фактические значения концентрации ксенона и йода от модуля 44 расчета фактических значений, время Δt_{ramp up}, необходимое для увеличения мощности, и заданные значения мощности реактора P_R для периода ожидания и периода увеличения мощности от модуля 48 управления.

Модуль 48 управления выдает все необходимые значения для прогнозирования ксенона на основе введенного значения целевой мощности P_R, на основе того, должен ли ядерный реактор 3 работать в режиме вторичного управления (получает от модуля 36), оставшегося периода ожидания и фактической мощности P_R ядерного реактора 3.

Функционирование модуля 46 прогнозирования поясняется относительно фиг. 3 и 5. Модуль 46 прогнозирования итеративным образом вычисляет концентрацию ксенона и, таким образом, реактивность ксенона. В варианте осуществления изобретения, кроме того также рассчитываются значения концентрации йода. Ячейки с обозначениями Г_Xe, λ_J, λ_Xe, BXE, A_J, AXE представляют собой линейные функции с известными параметрами. Ячейки с крестом - это множители. Для учета зависимости концентрации йода от времени используется интегратор 48а. Другими словами, интегратор получает значение концентрации йода путем интегрирования разницы между получением йода и распадом йода. Распад ксенона и потери ксенона из-за поглощения нейтронов вычитают из суммы непосредственно полученного ксенона и ксенона от распада йода. Интегратор 48b вычисляет фактическое значение концентрации реактивности ксенона ρ_Xe из градиента концентрации ксенона dXe/dt. Для запуска прогнозирования фактическое значение концентрации ксенона и фактическое значение концентрации йода считывается один раз в начале операции прогнозирования. Модуль 48с запускает каждый этап вычисления с определенным приращением времени, как это будет объяснено ниже. С использованием Г_Xe при расчете получают прогнозные значения реактивности ρ_Xe ксенона для конца периода ожидания или конца увеличения мощности, как это также будет объяснено ниже. В соответствии с вариантами осуществления изобретения окончание периода ожидания соответствует началу линейного увеличения мощности.

(Оставшийся) период ожидания и период увеличения мощности разделены для расчетов на предварительно заданное количество этапов. В соответствии с примером используют от 50 до 500 этапов, в частности от 100 до 300. В показанном варианте осуществления вычисляют 200 этапов соответственно для периода ожидания и увеличения мощности. Это означает, что для периода ожидания и периода увеличения мощности временной интервал приращения Delta T или Δt_increment между двумя последовательными этапами расчета может быть разным, например, период увеличения мощности может быть существенно короче, чем период ожидания. Например, поскольку концентрация ксенона и/или реактивность ксенона в течение периода ожидания после достижения своего максимума всегда имеют тенденцию к достижению равновесного состояния, можно использовать фиксированное количество этапов расчета, несмотря на продолжительность периода ожидания, например 40 часов или 100 часов и более.

Если период ожидания равен нулю, например, когда ядерный реактор 3 работает во вторичном режиме, см. ниже, то рассчитывают только прогноз для периода увеличения мощности. В целях расчета модуль 46 прогнозирования сохраняет рассчитанную предсказанную концентрацию ксенона, значения реактивности ксенона и/или значения концентрации йода в соответствующей памяти. Например, значение концентрации ксенона и/или реактивность ксенона ρ_Xe сохраняют в течение периода ожидания (см. точку A на фиг. 3) и после периода увеличения мощности (см. точку B) на фиг. 3. Приращение Δt_increment на фиг. 5 соответствует Δt_{ramp up} и Δt_{waiting period} на фиг. 1.

Следует отметить, что прогноз на период ожидания выполняют только в том случае, если ядерный реактор должен работать в режиме третичного управления, а не во вторичном режиме управления (или работать с отслеживанием нагрузки, как отмечено на чертежах символом N-SR).

Фактическую концентрацию йода и фактическую концентрацию ксенона или значения реактивности считывают соответственно для начала периода ожидания для расчета, если имеет место период ожидания, или для начала увеличения мощности (в случае отсутствия периода ожидания или когда период ожидания истек).

Следует отметить, что период ожидания уменьшается с течением времени, т.е. начало для расчета сдвигается каждый раз, когда модуль 46 прогнозирования снова запускают с полным расчетом концентрации ксенона, реактивности ксенона и/или концентрации йода.

Исходя из установленного значения мощности реактора P_R для периода ожидания и периода увеличения мощности, сохраняют реактивность ксенона ρ_Xe или концентрацию ксенона, в частности, после периода ожидания (точка А на фиг. 3 и 5) и после периода увеличения мощности (точка B на фиг. 3 и 5).

Концентрацию ксенона или реактивность ксенона ρ_Xe после периода увеличения мощности (точка B) и концентрацию ксенона или реактивность ксенона до периода увеличения мощности или начала увеличения мощности (точка A; либо в конце периода ожидания для третичного режима управления, либо фактическая концентрация ксенона для вторичного режима управления) используют для определения модулем 46 прогнозирования изменения концентрации ксенона и/или изменения реактивности ксенона Δρ_Xe во время периода увеличения мощности.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения модуль 46 прогнозирования также вычисляет концентрацию йода для периода ожидания и/или периода увеличения мощности, в частности, в конце периода ожидания.

Модуль 44 вычисления фактического значения и модуль 46 прогнозирования и модуль 48 управления образуют вместе тандемный модуль 50, который работает автоматически и в режиме реального времени в цифровой системе управления реактором. Например, и модуль 44 вычисления фактического значения, и модуль 46 прогнозирования соответственно вычисляют предсказанные значения реактивности и/или концентрации ксенона каждые 50 миллисекунд. Новый прогноз модуля 46 прогнозирования основан на соответственно обновленных фактических значениях концентрации ксенона и йода. Время для расчета реактивности ксенона для каждого, то есть для периода ожидания и периода увеличения мощности, занимает соответственно около 10 секунд на основе 200 этапов расчета. Это означает, что 20 секунд полностью относятся к третичному управлению и только 10 секунд относятся к стохастическому вторичному управлению, где желательны более быстрые результаты вычислений. Точность этого метода обсуждается ниже.

Значения прогноза позволяют рассчитать поддержку реактивности ксенона ρ_Xe во время фазы увеличения мощности. Следует отметить, что реактивность ксенона и/или концентрация ксенона зависят только от мощности ядерного реактора и ее изменения во времени. Этот прогноз реактивности или концентрации ксенона является лишь частью всего баланса реактивности, который необходим для определения оптимального положения регулирующих стержней 16 перед следующим набором мощности.

Прогнозируемое изменение реактивности ксенона Δρ_Xe во время увеличения мощности из модуля 46 прогнозирования передают в модуль 52 баланса реактивности, который дополнительно учитывает ту часть общего баланса реактивности, которая основана на коэффициентах реактивности, предоставленных модулем 40 коэффициентов реактивности. В частности, один или несколько из следующих эффектов реактивности, помимо ксенона, также учитывают для расчета предварительно заданного положения регулирующего стержня для начала увеличения мощности или в начале увеличения мощности и/или общего баланса реактивности. В частности, в соответствии с фиг. 10 визуализируют баланс реактивности для оператора реактора.

(Суммарный) баланс реактивности адаптирован для определения на основе значений реактивности оптимального положения регулирующих стержней 16, чтобы ядерный реактор мог выйти на заданную мощность P_R в любой момент или после периода ожидания с использованием регулирующих стержней 16. Это оптимальное положение регулирующих стержней в настоящей заявке также можно назвать заданным положением регулирующего стержня для начала увеличения мощности.

Затем положение регулирующего стержня может быть предоставлено для регулировки 54 заданного положения регулирующих стержней. На фиг. 10 целевая мощность P_R установлена на уровне 100% от полной нагрузки, что является максимально допустимой мощностью ядерного реактора 3. Для этого полная реактивность (Σρ на фиг. 10) с учетом также прогнозируемого изменения реактивности ксенона Δρ_Xe во время увеличения мощности в оптимальном случае должна быть равна нулю.

Потенциальная реактивность ρ_D (возможное увеличение реактивности за счет подъема D-стержней или регулирующих стержней 16 (ΔD). Потенциал реактивности можно рассчитать на основе эффективности Γ_DM регулирующих стержней, которая представляет собой коэффициент реактивности, обеспечиваемый модулем 40 коэффициента реактивности, и фактической глубины их введения (ΔD) ниже нижнего конца L-стержней; эффективность Γ_DM усредняют по отношению к различной эффективности в зависимости от глубины введения. Потенциал реактивности ρ_D рассчитывают путем умножения эффективности Γ_DM на фактическую глубину введения (ΔD), и он соответствует потенциалу реактивности при подъеме регулирующих стержней или D-стержней до нижнего конца L-стержней.

Регулирующие стержни или D-стержни должны быть подняты до их стационарного положения полной мощности (ядерного реактора) (в данном случае примерно на 45 см ниже L-стержней в качестве запаса управляемости), что указано на фиг. 10 как значение VFA. Это снизит возможное увеличение реактивности на значение реактивности ρ_VFA. Стационарное положение полной мощности опционально используют для обеспечения возможности подъема регулирующих стержней даже при полной мощности для регулирования небольших колебаний мощности. Реактивность ρ_VFA запаса управляемости регулирующих стержней при полной нагрузке рассматривают отдельно с коэффициентом реактивности на этой глубине Γ_D введения. Потенциал реактивности ρ_VFA рассчитывают путем умножения эффективности Γ_D на заданное расстояние полной нагрузки до набора L-стержней, в частности до нижнего конца L-стержней. Здесь эффективность Γ_D, которая является коэффициентом реактивности, предоставляет модуль 40 коэффициента реактивности.

Еще одним потенциальным значением реактивности может быть реактивность ρ_L L-стержней из-за фактической глубины введения L-стержней (ΔL) ниже их стационарного положения полной мощности. Соответствующий коэффициент реактивности (Γ_L), который соответствует эффективности L-стержней, предоставляет модуль 40 коэффициента реактивности. Перемещение L-стержней в основном необходимо для противодействия пиковой тенденции осевого распределения мощности при частичной нагрузке. Потенциал реактивности ρ_L рассчитывают путем умножения эффективности Γ_L на фактическую глубину введения ∆L.

Другим значением является реактивность ρ_P за счет будущего увеличения мощности реактора до целевой мощности P_R (ΔP) с его коэффициентом реактивности (Γ_P), который предоставляет модуль 40 коэффициента реактивности.

Реактивность ρ_AСТ обусловлена отличием средней температуры теплоносителя (ACT) первичного контура 5 от эталонной температуры при полной нагрузке (ΔACT; в данном примере приблизительно 310°C при полной нагрузке) с его коэффициентом реактивности Γ_T, который представляет модуль 40 коэффициента реактивности.

В соответствии с вариантом осуществления, баланс реактивности также может учитывать влияние реактивности ρ_CVCS, вызванное эффектами времени простоя впрыска BODE посредством системы регулирования объема химикатов CVCS, определяемыми моделированием времени простоя в сочетании с соответствующим коэффициентом реактивности концентрации бора Γ_C. В этом примере коэффициент реактивности концентрации бора Γ_С также предоставляет модуль 40 коэффициента реактивности.

Чтобы иметь возможность выйти на целевую мощность P_R, используя, в частности, регулирующие стержни или D-стержни 16, сумма Σρ=ρ_VFA+ρ_D+ρ_L+ρ_P+ρ_ACT+ρ_Xe+ρ_CVCS всех рассматриваемых значений реактивности должна быть равна нулю. Значений реактивности может быть даже больше или меньше для вычисления суммы реактивностей, баланса реактивности, оптимального положения регулирующих стержней и/или предварительно заданного положения регулирующих стержней для начала увеличения мощности. При целевой мощности P_R, т.е. после увеличения мощности, она также должна быть равна нулю. Таким образом, определяют оптимальное положение регулирующих стержней 16 для увеличения мощности и используют для расчета баланса реактивности. Таким образом, в соответствии с вариантами осуществления оптимальное положение регулирующего стержня или предварительно заданное положение регулирующего стержня для начала увеличения мощности рассчитывают на основе общей (прогнозируемой) реактивности.

Если имеется какое-либо отклонение, например, как показано на фиг. 10 с Σρ=56 pcm, когда регулирующие стержни не находятся в оптимальном положении для увеличения мощности и, в частности, предусмотрены для регулировки 54 заданного положения регулирующих стержней, то величину необходимого впрыска BODE вычисляют на основе коэффициента реактивности концентрации бора Γ_C и линеаризованных (упрощенных) уравнений смеси (см. ниже) в отношении суммы массы первичного контура вместе с CVCS для определения количества BODE в кг и/или кг/с (по желанию оператора). В качестве входных данных для уравнения смеси, относящегося к борной кислоте, необходимы концентрация бора в резервуарах для хранения борной кислоты c_B. Уравнения смеси следующие:

где Q_B - величина массы впрыскиваемой борной кислоты, Q_D - величина массы деионизированной воды, c - концентрация борной кислоты в первичной охлаждающей жидкости, Δc - изменение концентрации борной кислоты в первичной охлаждающей жидкости, c_B - концентрация борной кислоты в закачиваемой борной кислоте, c_D - концентрация борной кислоты в закачиваемой деионизированной воде, а M - масса первичной охлаждающей жидкости вместе с системой контроля объема химикатов CVCS. Например, концентрация борной кислоты в закачиваемой борной кислоте составляет около 7000 ppm (частей на миллион), а концентрация борной кислоты в закачиваемой деионизированной воде составляет менее 1000 ppm (частей на миллион). Например, масса М составляет около 300 т при 310°С.

Как правило, коэффициенты реактивности модуля 40 коэффициентов реактивности не имеют эффектов временной задержки или сильно зависят от времени. Коэффициенты реактивности в модуле 40 коэффициентов реактивности не включают в себя коэффициенты для коэффициента реактивности ксенона.

В соответствии с вариантами осуществления, когда ядерный реактор работает в третичном режиме управления, исходя из приведенных выше соображений и коэффициентов, вычисляют критерий времени, в частности, с помощью модуля 52 баланса реактивности, который определяет время до увеличения мощности, которое необходимо для приведения регулирующих стержней 16 в заданное положение регулирующих стержней для начала увеличения мощности, который необходим для увеличения целевого значения мощности, например, с помощью впрыска борной кислоты или деионизированной воды. Например, для этой цели при расчете времени достижения заданного положения регулирующих стержней для начала увеличения мощности учитывают не только заданное положение регулирующего стержня для начала увеличения мощности, но также фактическое положение регулирующего стержня и смесь первичной охлаждающей жидкости на основе одного или нескольких из приведенных выше уравнений (1)-(4). Если временной критерий достигнут, модуль 52 баланса реактивности приспособлен для информирования модуля 56 плавающего режима/ELPO о том, что плавающий режим или режим ELPO, которые далее называют вторым и третьим подрежимами, должны быть прекращены. Временной критерий зависит, в частности, от коэффициентов реактивности, предоставляемых модулем 40 коэффициентов реактивности, и/или от фактической настройки регулирующих стержней 16. В некоторых вариантах добавляют некоторое дополнительное время, чтобы иметь запас безопасности.

С учетом выбранных режимов работы сети автоматически используют следующие стратегии и адаптации:

Если выбран вторичный режим управления, например, если кнопка 36 активирована, что означает, что время ожидания должно быть равно нулю (N-SR включен; время ожидания равно нулю), то ядерный реактор должен выйти на целевую мощность P_R в любой момент, который невозможно предсказать. Для этого регулирующие стержни 16 должны быть отрегулированы таким образом, чтобы целевая мощность P_R могла быть достигнута за счет перемещения стержня 16 в любой момент времени. Это делают для прогнозирования реактивности ксенона при наборе мощности, в частности, в начале и конце во время увеличения мощности, чтобы знать, какая доля реактивности ксенона поддерживает набор мощности при выбранном максимальном градиенте мощности dPG/dt.

В режиме вторичного управления достижение заданной мощности является преобладающим по сравнению с минимизацией добавления борной кислоты и/или деионизированной воды. Например, накопление ксенона до максимума ксенона при частичной нагрузке должно быть компенсировано впрыском деионизированной воды после впрыска борной кислоты, как показано на фиг. 6. Впрыск борной кислоты и деионизированной воды осуществляют, в частности, автоматически стандартным модулем 58 управления реактором, который удерживает регулирующие стержни 16 в заданных точках или положениях, предусмотренных модулем 54 регулирования заданного положения регулирующих стержней, что обеспечивают модулем 52 баланса реактивности. Другими словами, оптимальное положение регулирующего стержня или заданное положение регулирующего стержня для начала увеличения мощности напрямую используют в качестве заданного значения модулем 54 регулировки заданного положения регулирующих стержней. В режиме вторичного управления нет необходимости рассчитывать прогноз реактивности ксенона на период ожидания. На фиг. 6 показаны графики для вторичного режима и первого подрежима третичного режима. В отношении впрыска деионизированной воды и положения регулирующего стержня 16 вторичный режим показан сплошными толстыми линиями 60а, 60b. Другие кривые или графики в этом особом случае одинаковы для вторичного режима и первого подрежима третичного режима, обсуждаемого ниже. На графике 60b показаны заданные положения регулирующих стержней 16 и их фактическое значение. На фиг. 6 из-за масштабирования нельзя различить заданное положение и фактическое значение положения регулирующих стержней или D-стержней 16.

Обычно регулирующие стержни 16 (D-сборку или набор D-стержней) после опускания для снижения мощности ядерного реактора 3 непрерывно понемногу поднимают в течение периода ожидания до максимума ксенона в соответствии с вычисленным с помощью модуля 52 баланса реактивности заданным значением, потому что поддержка реактивности ксенона для увеличения мощности увеличивается за счет повышенного эффекта выгорания ксенона.

В соответствии с вариантами осуществления третичный режим управления детектируют по наступлению периода ожидания, в течение которого ядерный реактор работает с частичной нагрузкой, так что, например, становится возможной дополнительная минимизация впрыска BODE.

В зависимости от периода ожидания ядерным реактором могут управлять в одном или нескольких, в частности в трех различных подрежимах. Начало периода ожидания определяют как время, когда мощность снижается до частичной мощности. Например, частичная мощность может составлять от 30% до 90% от максимальной мощности ядерного реактора. Ниже подробно описаны эти три различных режима.

Когда мощность снижается, модуль 56 плавающего режима/ELPO автоматически запоминает в зависимости от скорректированного времени ожидания, какой подрежим используют.

В соответствии с вариантами осуществления управление заданными значениями во время плавающего режима или ELPO имеет преимущество перед управлением заданным значением, полученным от модуля 52 баланса реактивности. Например, если модуль 56 плавающего режима/ELPO предоставляет информацию модулю 54 регулировки заданных положений регулирующих стержней, независимо от того, используют ли плавающий режим или режим ELPO, это отменяет заданные положения, предоставленные модулем 52 баланса реактивности. Другими словами, в зависимости от скорректированного времени ожидания модуль 56 плавающего режима/ELPO предоставляет информацию модулю 54 регулирования заданного положения регулирующих стержней независимо от того, используют ли плавающий режим или режим ELPO. Тогда модуль регулирования заданного положения регулирующих стержней игнорирует заданные значения, предоставленные модулем 52 баланса реактивности.

Например, в случае периода ожидания t_PL, который соответствует времени частичной нагрузки или продолжительности фазы частичной нагрузки, при частичной нагрузке в течение времени меньше предварительно заданного времени, используют первый подрежим. Первое предварительно заданное время связано со временем достижения максимальной концентрации ксенона. Это означает, что можно ожидать только потери реактивности ксенона за этот период времени, равный примерно 8 часам. В некоторых вариантах осуществления первое предварительно заданное время составляет, например, 2 часа после максимума ксенона или 30% времени ожидания до максимума ксенона после максимума ксенона. В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 6, заданные положения 61 регулирующих стержней (тонкая линия) определяют таким образом, чтобы целевая мощность P_R могла быть достигнута после времени ожидания. Здесь заданное положение 61а соответствует прогнозируемому положению регулирующих стержней, которое позволяет достичь заданной мощности после увеличения мощности. Снижение реактивности из-за концентрации ксенона компенсируют добавлением деионизированной воды посредством модуля 58 управления реактором, как и в режиме вторичного управления. Первая и вторая линии показывают фазы, на которых борную кислоту и деионизированную воду добавляют в первичный контур. По сравнению со вторичным режимом впрыск деионизированной воды начинают несколько позже, как в приведенном выше примере вторичного режима управления, см. тонкую линию 63а, поскольку регулирующие стержни 16 (комплект D-стержней) должны быть извлечены - компенсация наращивания ксенона - чтобы достичь их заданного положения для увеличения мощности, см. пунктирную линию 63b, которая достигает заданного положения регулирующих стержней 61a. Впрыск борной кислоты блокируют сигналом накопления ксенона в стандартном модуле 58 управления реактором. Принимая во внимание период ожидания, это заданное положение регулирующих стержней 16, таким образом, учитывает поддержку реактивности ксенона для увеличения максимума ксенона из-за повышенного эффекта выгорания с начала периода ожидания. Остальные кривые первого подрежима третичного режима управления соответствуют кривым вторичного режима управления на фиг. 2, т.е. при снижении мощности фактическое положение регулирующего стержня соответствует жирной линии.

Количество борной кислоты и деионизированной воды определяют стандартным модулем 58 управления реактором, который удерживает регулирующие стержни 16 в заданных точках, предусмотренных модулем 54 регулирования заданного положения регулирующих стержней, что обеспечивают модулем 52 баланса реактивности. Как указывалось выше, модуль 56 плавающего режима/ELPO не предоставляет заданные значения модулю 54 регулирования заданного положения регулирующих стержней. Используют заданное положение регулирующего стержня для начала увеличения мощности, предоставляемое модулем 52 баланса реактивности.

Третья линия показывает концентрацию ксенона с течением времени, четвертая линия - положение регулирующих стержней 16 (введение их в активную зону реактора в сантиметрах), а пятая линия - мощность ядерного реактора 3 с течением времени. Этот подрежим управления работает аналогично вторичному режиму управления. В этом случае в прогнозе ксенона учитывают только время ожидания. Таким образом, визуализация баланса реактивности, например, как показано на фиг. 10, в фазе увеличения мощности для оператора реактора является более точной даже в начале времени ожидания.

В соответствии с этим примером показано заданное положение 61а регулирующего стержня для/в конце периода ожидания, которое основано на полном балансе реактивности, включая прогнозируемую реактивность ксенона, для поддержки увеличения мощности ядерного реактора 3 до максимума ксенона. Другими словами, это прогнозируемое заданное положение регулирующего стержня для начала увеличения мощности. При входе в режим частичной мощности регулирующие стержни или D-стержни 16 опускают, чтобы уменьшить мощность ядерного реактора 3, в данном случае примерно до 75% от полной мощности. Как видно из фиг. 6, концентрация ксенона увеличивается в течение периода ожидания. Это компенсируют добавлением деионизированной воды в первичный контур 3 после достижения прогнозируемого заданного положения 61а регулирующими стержнями 16. Самое позднее до окончания периода ожидания (в данном случае период ожидания составляет около 6 ч) регулирующие стержни 16 достигают заданного положения 61а регулирующих стержней в положении начала увеличения мощности. Во время увеличения мощности концентрация ксенона снижается из-за уже описанных выше эффектов (т.е. ксенон-135 выгорает). После достижения заданной мощности P_R концентрация ксенона все еще снижается, поэтому в первичный контур добавляют борную кислоту для снижения реактивности, что связано с уменьшением концентрации ксенона.

На фиг. 7 период ожидания t_PL при частичной нагрузке находится между первым заданным временем, например, 8 часов, и вторым заданным временем, например, около 30 часов. Это означает, что можно ожидать, что после потери реактивности ксеноном произойдет выигрыш в реактивности, и это может быть компенсировано перемещением регулирующих стержней 16 для предельной минимизации впрыска BODE. Для этого используют второй подрежим, так называемый плавающий режим. Второй предварительно заданный период (в данном случае около 30 часов) соответствует времени, когда необходимо учитывать различные аспекты, в частности, касающиеся ELPO, во время длительной работы с частичной нагрузкой, в частности, D-сборки или регулирующие стержни должны находиться в "положении полной нагрузки", для получения оптимизированного выгорания топлива и оптимально кондиционированной активной зоны с точки зрения взаимодействия с оболочкой топливной таблетки (PCI).

Во втором подрежиме модуль 56 плавающего режима/ELPO информирует модуль 54 регулировки заданного положения регулирующего стержня о том, что следует использовать второй подрежим или плавающий режим. В соответствии с вариантами осуществления модуль 54 при получении информации о том, что следует использовать второй подрежим или плавающий режим, дает команду стандартному модулю 58 управления реактором запретить впрыск BODE для компенсации изменения концентрации ксенона, в частности, в пределах верхнего предела регулирования (UCL) и нижнего предела регулирования регулирующих стержней 16. Таким образом, при постоянной мощности ядерного реактора 3 концентрацию ксенона компенсируют перемещением регулирующих стержней 16 стандартным модулем 58 управления реактора, например, опосредовано путем управления ACT. Другими словами, модуль 54 игнорирует заданные значения, предоставленные модулем 52 баланса реактивности.

Второй подрежим или плавающий режим будет подробно объяснен с помощью фиг. 7. Первая и вторая линии показывают фазы, на которых борную кислоту и деионизированную воду добавляют в первичный контур. Количество борной кислоты и деионизированной воды сведено к минимуму по сравнению с предыдущими случаями, потому что нормальное управление D-сборкой регулирующих стержней деактивировано в отношении активации впрыска BODE, а D-сборку или регулирующие стержни перемещают для компенсации изменения реактивности ксенона (например, с помощью контроллера ACT в модуле 58 управления реактором). В соответствии с вариантами осуществления регулирующие стержни 16 перемещают между предельными значениями регулирования в рамках стандартного управления реактором (например, UCL = "верхний предел регулирования", чтобы обеспечить минимальное расстояние до нижнего конца набора L-стержней). Таким образом, гарантируют, что регулирующие стержни 16 не будут вставлены слишком мало. Третья линия показывает концентрацию ксенона с течением времени, четвертая линия - положение регулирующих стержней 16 (введение их в активную зону реактора в сантиметрах), а пятая линия - мощность ядерного реактора 3 с течением времени.

В этом втором подрежиме увеличение концентрации ксенона компенсируют регулирующими стержнями 16. Другими словами, регулирующие стержни 16 выдвигают из активной зоны реактора до тех пор, пока они не достигнут своего верхнего предела регулирования UCL. Если требуется дополнительная компенсация увеличения концентрации ксенона, в первичный контур добавляют некоторое количество деионизированной воды, см. максимум графика концентрации ксенона, примерно между 6 и 8 часами. Когда концентрация ксенона уменьшается после своего максимума, общая реактивность увеличивается, так что регулирующие стержни перемещают вниз в активной зоне реактора на глубину примерно 300 см, которой они достигают примерно через 15 часов. В этом особом случае стержни примерно через 15 часов достигают заданного положения для увеличения мощности до целевой мощности P_R.

Если мощность должна быть увеличена до целевой мощности P_R, в данном случае до 100% мощности ядерного реактора 3, регулирующие стержни 16 поднимают вверх. При этом концентрация ксенона снижается, так что после достижения заданной мощности дальнейшее снижение концентрации ксенона компенсируют добавлением борной кислоты. После минимальной концентрации ксенона концентрация ксенона повышается до равновесного состояния примерно через 30 часов. Создание ксенона соответствует в равновесном состоянии выгоранию ксенона из-за поглощения нейтронов и распада ксенона. Во время повышения снова добавляют деионизированную воду, чтобы компенсировать изменение концентрации ксенона.

Как видно из фиг. 7, на которой заштрихованными областями показано сравнение с управлением реактором, где регулирующие стержни остаются вставленными для последующего увеличения мощности. Пример на фиг. 7 показывает максимальное снижение содержания борной кислоты и деионизированной воды по сравнению со стандартным регулированием без учета времени ожидания. Следует отметить, что снижение содержания борной кислоты и деионизированной воды увеличивается по мере приближения к концу цикла, т.е. до того, как топливные элементы должны быть заменены на новые, поскольку добавления деионизированной воды резко возрастают. Например, чтобы получить тот же эффект, добавление деионизированной воды в конце цикла экспоненциально выше (на последних 20% цикла топливного элемента более чем в 10 раз выше) по сравнению с началом цикла. Таким образом, затраты на очистку или рециркуляцию охлаждающей воды первичного контура 5 увеличиваются, иначе гибкость нагрузки будет снижена.

Если бы время ожидания было бы короче, чем в этом примере на фиг. 7 (например, 11 часов), то регулирующие стержни не достигли бы заданного положения регулирующих стержней для увеличения мощности или заданного положения регулирующих стержней для начала увеличения мощности путем простой компенсации снижения концентрации ксенона, при этом модуль 56 плавающего режима/ELPO получает сигнал от модуля 52 баланса реактивности, например, сигнал завершения "достигнут критерий времени", чтобы прервать плавающий режим. Таким образом, управление передают стандартному модулю 58 управления реактором, который приспособлен для управления клапаном 28, чтобы добавить дополнительное количество деионизированной воды в первичный контур 5, чтобы регулирующие стержни 16 могли достичь заданного положения регулирующих стержней для начала увеличения мощности, предоставленное модулем 52 баланса реактивности, до окончания периода ожидания для увеличения мощности. Другими словами, заданное положение регулирующих стержней для начала увеличения мощности обеспечивают регулировкой 54 заданного положения регулирующих стержней в соответствии с результатом баланса реактивности 52 и расчетным временем ожидания в модуле 46 прогнозирования ксенона.

Если бы время ожидания было бы больше, чем в этом примере на фиг. 7 (например, 20 часов), то регулирующие стержни превысили бы заданное положение регулирующих стержней для начала увеличения мощности, при этом заданное положение регулирующих стержней определяет модуль 52 баланса реактивности, просто компенсируя дальнейшее снижение концентрации ксенона, при этом модуль 56 плавающего режима/ELPO, например, по сигналу от модуля 52 баланса реактивности, прекращает "плавающий" подрежим, и управление передают стандартному модулю 58 управления реактором. Это важно для того, чтобы иметь возможность в дальнейшем ввести регулирующие стержни 16 в активную зону реактора в случае аварийного останова (обеспечить остановочную реактивность). Другими словами, регулирующие стержни 16 больше не опускают, потому что стандартный модуль управления реактором начинает впрыск борной кислоты в соответствии с отклонением управления, которое определяют фактическим положением регулирующих стержней по сравнению с их прогнозируемым заданным положением, предоставляемым регулировкой 54 заданного положения регулирующих стержней.

На фиг. 8, когда период ожидания t_PL при частичной нагрузке превышает второе заданное время, например примерно 30 часов, используют третий подрежим. Третий подрежим также можно назвать режимом расширенной работы с низким энергопотреблением (ELPO).

Этот второй предварительно заданный период (в данном случае приблизительно 30 часов, но может быть намного больше, например, 60 часов) соответствует времени, когда необходимо учитывать различные аспекты, касающиеся ELPO: во время длительной работы с частичной нагрузкой D-сборки должны находиться в "положении полной нагрузки", для получения оптимизированного выгорания топлива и оптимально кондиционированной активной зоны с точки зрения взаимодействия с оболочкой топливной таблетки (PCI). Например, второй заданный период составляет по меньшей мере 30 часов.

Третий подрежим будет объяснен с помощью фиг. 8. Первая и вторая линии показывают фазы, на которых борную кислоту и деионизированную воду добавляют в первичный контур. Количество борной кислоты и деионизированной воды в этом случае также сведено к минимуму, поскольку накопление ксенона (после достижения частичной нагрузки) используют для перевода D-сборки в "положение полной нагрузки". Другими словами, активная зона реактора практически свободна от регулирующих стержней. Третья линия показывает концентрацию ксенона с течением времени, четвертая линия - положение регулирующих стержней 16 (введение их в активную зону реактора в сантиметрах), а пятая линия - мощность ядерного реактора 3 с течением времени.

В третьем третичном подрежиме модуль 56 плавающего режима/ELPO имеет приоритет по отношению к модулю 54 регулировки заданного положения регулирующего стержня по сравнению с прогнозируемым заданным положением модуля 52 баланса реактивности. В третьем подрежиме модуль 56 плавающего режима/ELPO информирует модуль 54 регулировки заданного положения регулирующего стержня о том, что следует использовать третий подрежим или режим ELPO. В соответствии с вариантами осуществления модуль 54 при получении информации о том, что следует использовать третий подрежим или ELPO, дает команду, что заданное положение регулирующих стержней 16 должно быть "положением полной нагрузки" (почти свободный регулирующий стержень или положение полной мощности). Таким образом, при постоянной мощности ядерного реактора 3 после выхода регулирующих стержней на положение полной нагрузки, концентрацию ксенона компенсируют за счет впрыска BODE стандартным модулем 58 управления реактором, например, опосредовано через управление ACT. Другими словами, модуль 54 игнорирует заданные значения, предоставленные модулем 52 баланса реактивности.

На первом этапе регулирующие стержни опускают или вводят в активную зону реактора, чтобы уменьшить мощность ядерного реактора 3. В примере на фиг. 8 мощность снижена до 75% от полной мощности. Затем концентрация ксенона увеличивается, и регулирующие стержни 16 выводят из активной зоны реактора, чтобы компенсировать потерю реактивности из-за увеличения концентрации ксенона. Регулирующие стержни 16 выдвигают из активной зоны реактора до тех пор, пока они не достигнут своего "положения полной нагрузки" (почти свободные регулирующие стержни) или не станут параллельны верхнему пределу регулирования UCL. Если требуется дополнительная компенсация увеличения концентрации ксенона, в первичный контур добавляют некоторое количество деионизированной воды, см. максимум графика концентрации ксенона, между 6 и 8 часами, см. ссылочную позицию 62. При снижении концентрации ксенона после его максимума общая реактивность увеличивается, и в первичный контур 5 стандартный модуль 58 управления реактором вводит борную кислоту, что задают заданным "положением полной нагрузки" модуля 54 регулирования заданного положения регулирующих стержней и фактическим положением регулирующих стержней 16. В соответствии с вариантами осуществления борную кислоту добавляют прерывистым образом. Борную кислоту добавляют до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие концентрации ксенона, т.е. когда градиент ксенона будет близок к нулю, на фиг. 8 в течение периода, обозначенного ссылочной позицией 64.

Перед окончанием периода ожидания регулирующие стержни 16 должны быть перемещены в заданное положение регулирующих стержней для увеличения мощности. Таким образом, заблаговременно до окончания периода ожидания третий подрежим или режим ELPO завершают в подмодуле 56 плавающего режима/ELPO путем получения сигнала завершения "достигнут временной критерий" от модуля 52 баланса реактивности. Затем модуль 52 баланса реактивности передает заданные положения регулирующих стержней 16 модулю 54 регулировки заданного положения регулирующих стержней, которые соответствует заданному положению регулирующих стержней или заданному положению перед набором мощности, и стандартный модуль 58 управления реактором впрыскивает деионизированную воду, что перемещает регулирующие стержни 16 к заданному положению регулирующих стержней для начала увеличения мощности, предоставленному модулем 54 регулировки заданного положения регулирующих стержней. Деионизированную воду добавляют, см. ссылочную позицию 66, в первичный контур 5 во время перемещения регулирующих стержней 16 до заданного положения регулирующих стержней.

В этом третьем подрежиме регулирующие стержни выводят из активной зоны реактора для обеспечения однородного выгорания топливных стержней и из-за взаимодействия с оболочкой топливной таблетки (PCI).

Третий подрежим или подрежим ELPO завершают от 1 до 3 часов до окончания времени ожидания в соответствии с генерацией сигнала "достигнут критерий времени", предоставляемого модулем 52 баланса реактивности на основании реактивности и баланса смеси первичной охлаждающей жидкости. Следует отметить, что регулирующие стержни 16 не переходят за нижний предел регулирования LRL, в частности, в каждом из подрежимов третичного управления. Нижний предел регулирования LRL зависит от фактической мощности P_R ядерного реактора. Чем выше фактическая мощность, тем выше нижний предел регулирования, чтобы в любой момент можно было остановить ядерный реактор с помощью регулирующих стержней 16.

В соответствии с вариантами осуществления, как уже обсуждалось выше, модуль 52 баланса реактивности на основе предсказанной реактивности ксенона и коэффициентов реактивности модуля 40 коэффициентов реактивности дополнительно определяет, должны ли быть прекращены третичные режимы управления - плавающий или ELPO. С этой целью модуль 52 баланса реактивности на основе фактических коэффициентов реактивности, заданного положения регулирующего стержня, фактического положения регулирующего стержня 16 и баланса смеси (в соответствии с упрощенными уравнениями смеси (1)-(4), упомянутыми выше) определяет необходимое время введения, чтобы привести D-сборки в нужное положение для увеличения мощности. Если это необходимое время введения плюс допуск становится больше, чем оставшееся время ожидания, то активируют сигнал "временной критерий достигнут" и завершают режим ELPO или плавающий режим.

Модуль 58 управления реактором может работать и без прогнозируемых значений реактивности ксенона, а также без модулей 52, 56 и 38. В этом случае заданное положение D-стержня необходимо задавать вручную.

Точность модуля прогнозирования ксенона с 200 этапами расчета для каждого времени ожидания и времени увеличения мощности показана на фиг. 9 на примере времени частичной нагрузки, составляющего 15 часов. Как видно из фиг. 9, на которой сверху вниз показаны концентрация ксенона, погрешность предсказания, положение регулирующих стержней или D-стержней 16 и мощность реактора в примере третичного режима управления при использовании второго подрежима (плавающего режима), при этом погрешность предсказания уменьшается по мере приближения конца периода ожидания. Это связано с циклически повторяющимся расчетом прогноза реактивности ксенона, который работает с оставшимся периодом ожидания. По сравнению с точностью регулирования погрешность по сути мала. Даже в начале времени ожидания эта погрешность вычисления невелика и составляет 10 pcm. Это сравнимо с отклонением установки регулирующего стержня приблизительно на 8 см, если коэффициент реактивности набора регулирующих стержней составляет 1,2 pcm/см. По сравнению с контрольным порогом для регулирующего стержня, установленного при неполной нагрузке, величина 30 см является незначительной.

На фиг. 10 показана визуализация для оператора ядерного реактора. Визуализация может быть приведена на экране. Визуализация в дополнение к обсуждавшейся в начале стрелке баланса реактивности показывает оставшийся период ожидания, а также установлен ли соответствующий электросети подрежим ELPO или плавающий режим. Кроме того, на фиг. 10 показана целевая мощность P_R, скорость увеличения мощности 2,1%/мин (PG-Grad = dPG/dt), полученная от управления турбиной. "Hd. SW.Fkt." относится к ручной установке для регулирующего стержня 16, приведенной в качестве предложения для оператора реактора, если влияние предиктора на управление реактором должно быть отключено, тогда как "Hd.SW.Fkt. фактическое значение" является фактически действующим значением при управлении реактором с помощью регулирующих стержней 16.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, постоянные времени и диапазоны интенсивности управления могут быть адаптированы для управления ядерным реактором в случае выбранного первичного режима управления.

В соответствии с вариантами осуществления способ или алгоритмы для прогнозирования ксенона позволяют свести к минимуму этапы расчета и адаптированы к выбранному режиму управления электросетью для определения вклада ксенона в ожидаемую фазу увеличения мощности, что необходимо для реализации в цифровом управлении реактором в режиме реального времени. Используемый в вариантах осуществления способ допускает все режимы управления, относящиеся к электросети (даже непредвиденные переходные процессы, такие как отклонение нагрузки от внутренней нагрузки), включая стохастические дистанционно управляемые изменения нагрузки с помощью тандемного расчета ксенона с одним расчетом фактического значения ксенона и йода в качестве основы для второго прогнозного расчета вклада ксенона в фазу увеличения мощности.

В некоторых примерах реализации любой признак любого варианта осуществления, описанного в настоящем документе, может быть использован в сочетании с любым признаком любого другого описанного в этом документе варианта осуществления.

Claims (40)

1. Способ управления атомной электростанцией, содержащей ядерный реактор (3) с водой под давлением, имеющий активную зону реактора, вырабатывающую энергию, первичный контур (5), соединяющий активную зону реактора с парогенератором (9), один или более регулирующих стержней (16), которые способны перемещаться в активную зону реактора для регулирования мощности активной зоны реактора, инжекторное устройство (22, 23, 24, 26, 28, 30) для впрыска борной кислоты и/или деионизированной воды в первичный контур (5) для управления реактивностью активной зоны реактора, включающий

определение фактической мощности (P_R) ядерного реактора (3),

автоматическое определение фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и/или фактической реактивности ксенона,

получение целевой мощности и градиент (dPG/dt) мощности для периода повышения мощности до целевой мощности,

отличающийся тем, что

получают период ожидания и/или оставшийся период ожидания, в течение которого ядерный реактор (3) работает на частичной мощности, пока он не увеличит мощность до целевой мощности, превышающей указанную частичную мощность,

для конца указанного периода ожидания и/или оставшегося периода ожидания вычисляют реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона на основе фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и полученного периода ожидания,

вычисляют реактивность ксенона и/или концентрацию ксенона для конца периода увеличения мощности,

вычисляют заданное положение регулирующих стержней на начало увеличения мощности для указанных одного или более регулирующих стержней (16) на основе вычисленной реактивности ксенона и/или концентрации ксенона в конце периода ожидания и в конце периода увеличения мощности таким образом, чтобы указанное увеличение мощности могло быть выполнено с использованием регулирующих стержней (16),

в течение периода ожидания позиционируют указанные один или более регулирующих стержней (16) на основе периода ожидания и заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности таким образом, чтобы в конце указанного периода ожидания указанные один или более регулирующих стержней достигли заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности,

при этом если период ожидания превышает первое предварительно заданное время, позволяющее поднять концентрацию ксенона до максимального значения, то указанные один или более регулирующих стержней (16) перемещают из активной зоны реактора для компенсации потери реактивности из-за увеличения концентрации ксенона, и

до окончания указанного периода ожидания указанные один или более регулирующих стержней (16) перемещают в активную зону реактора до указанного заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности.

2. Способ по п. 1, в котором расчет заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности также основан на одном или более значениях реактивности и/или коэффициентах реактивности ядерного реактора, в частности на одном или более коэффициентах реактивности указанных одного или более регулирующих стержней, коэффициенте реактивности одного или нескольких L-стержней, изменении реактивности из-за разницы средней температуры теплоносителя (ACT) между фактической мощностью и целевой мощностью, изменении реактивности из-за разницы между фактической мощностью (P_R) и целевой мощностью и/или вкладе в реактивность последующего потока впрыскиваемой борной кислоты или деионизированной воды в сочетании с коэффициентом борной кислоты в первичной охлаждающей жидкости.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором расчет заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности также основан на заданном положении регулирующих стержней (16) при полной мощности и/или заданном положении L-стержней при полной мощности.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором если регулирующие стержни (16) достигают верхнего предела регулирования или положения полной нагрузки при выводе из активной зоны реактора, то добавляют деионизированную воду для поддержания реактора (3) на частичной мощности для компенсации потери реактивности из-за увеличения концентрации ксенона, в частности для обеспечения управляемости мощностью реактора.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором также

определяют лимит времени для перемещения указанных одного или более регулирующих стержней (16) до заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности на основе фактического положения регулирующих стержней, заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности и фактической концентрации борной кислоты в первичной охлаждающей жидкости,

для того чтобы переместить указанные один или более регулирующих стержней (16) в активную зону реактора до заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности, до определенного лимита времени, путем впрыска деионизированной воды в первичный контур, и

добавляют деионизированную воду в первичный контур (5).

6. Способ по п. 5, в котором лимит времени также определяют на основе минимальной скорости подачи деионизированной воды.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором, когда период ожидания короче второго предварительно заданного времени, которое больше первого предварительно заданного времени, указанные один или более регулирующих стержней (16) перемещают в активную зону реактора после того, как концентрация ксенона достигла своего максимума в течение указанного периода ожидания, с тем чтобы компенсировать увеличение реактивности из-за снижения концентрации ксенона.

8. Способ по любому из пп. 1, 4, 7, в котором когда период ожидания короче второго предварительно заданного времени, которое больше первого предварительно заданного времени, то если во время перемещения в активную зону реактора регулирующие стержни (16) достигают указанного заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности, то в первичный контур добавляют борную кислоту и поддерживают регулирующие стержни (16) в указанном заданном положении регулирующих стержней на начало увеличения мощности, в частности, для обеспечения остаточной реактивности выключенного реактора.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором, когда период ожидания превышает второе предварительно заданное время, которое превышает первое предварительно заданное время, после достижения максимальной концентрации ксенона в течение указанного периода ожидания добавляют борную кислоту в первичный контур (5) для компенсации увеличения реактивности из-за снижения концентрации ксенона, при этом, в частности, до окончания периода ожидания регулирующие стержни оставляют в положении верхнего предела регулирования или полной мощности до их перемещения в активную зону реактора в указанное заданное положение регулирующих стержней на начало увеличения мощности.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первое предварительно заданное время соответствует времени через 2 часа после максимума ксенона или времени, которое после максимума ксенона соответствует 30% от времени ожидания до максимума ксенона.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первое предварительно заданное время составляет от 6 до 10 часов и/или второе предварительно заданное время составляет от 20 до 60 часов.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором для расчета заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности вычисляют общую реактивность, включающую реактивность ксенона в конце периода ожидания и в конце периода увеличения мощности при увеличении мощности до целевой мощности.

13. Контроллер для атомной электростанции, содержащей ядерный реактор (3) с водой под давлением, имеющий активную зону реактора, вырабатывающую энергию, первичный контур (5), соединяющий активную зону реактора с парогенератором (9), один или более регулирующих стержней (16), способных перемещаться в активную зону реактора для регулирования мощности активной зоны реактора, инжекторное устройство (22, 23, 24, 26, 28, 30) для впрыска борной кислоты и/или деионизированной воды в первичный контур (5) для управления реактивностью активной зоны реактора, характеризующийся тем, что выполнен с возможностью

определять фактическую мощность (P_R) ядерного реактора (3),

автоматически определять фактическую концентрацию ксенона, фактическую концентрацию йода и/или фактическую реактивность ксенона,

получения целевой мощности и градиента (dPG/dt) мощности для периода увеличения мощности до достижения целевой мощности,

отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью также:

получения периода ожидания и/или оставшегося периода ожидания, в течение которого ядерный реактор (3) работает на частичной мощности до тех пор, пока он не увеличит мощность до целевой мощности, превышающей указанную частичную мощность,

вычисления реактивности ксенона и/или концентрации ксенона на конец периода ожидания и/или оставшегося периода ожидания на основе фактической концентрации ксенона, фактической концентрации йода и полученного периода ожидания,

вычисления реактивности ксенона и/или концентрации ксенона на конец периода увеличения мощности,

вычисления заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности для указанных одного или более регулирующих стержней (16) на основе вычисленной реактивности ксенона и/или концентрации ксенона в конце периода ожидания и в конце периода увеличения мощности таким образом, чтобы увеличение мощности могло быть выполнено с использованием регулирующих стержней (16),

позиционирования в течение периода ожидания указанных одного или более регулирующих стержней (16) на основе периода ожидания и заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности таким образом, чтобы в конце периода ожидания указанные один или более регулирующих стержней достигали указанного заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности,

при этом если период ожидания превышает первое предварительно заданное время, позволяющее поднять концентрацию ксенона до максимального значения, то контроллер выполнен с возможностью также

перемещать указанные один или более регулирующих стержней (16) из активной зоны реактора для компенсации потери реактивности из-за увеличения концентрации ксенона и

до окончания указанного периода ожидания перемещать указанные один или более регулирующих стержней (16) в активную зону реактора до указанного заданного положения регулирующих стержней на начало увеличения мощности.

14. Контроллер для атомной электростанции по п. 13, который выполнен с возможностью выполнять способ по любому из пп. 1-12.

Images