SK281872B6

SK281872B6 - Spôsob detekcie poklesnutej riadiacej tyče a porúch funkcie termočlánkov v reaktore s tlakovou vodou a bezpečnostný systém na vykonávanie tohto spôsobu

Info

Publication number: SK281872B6
Application number: SK617-94A
Authority: SK
Inventors: Albert Joseph Impink Jr.; Toshio Morita; Michael David Heibel; Raymond Calvo
Original assignee: Westinghouse Electric Corporation
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 2001-08-06
Also published as: SK61794A3; ES2111854T3; CZ119394A3; US5373539A; JPH07113895A; US5297174A; EP0626698A1; JP2912545B2; KR100333206B1; KR940026975A; EP0626698B1

Abstract

Bezpečnostný systém detekcie poklesnutej riadiacej tyče (35) v reaktore (3) s tlakovou vodou používa výstupné termočlánky (45) jadra usporiadané v niekoľkých zostavách (51) a teplotné čidlá (41, 43) horúceho ramena a studeného ramena na vyvíjanie signálov zastavenia riadiacej tyče. Systém spracováva z teplotných signálov signál odchýlky výkonu (RD) a index zakrivenia (CI), čo je priestorová druhá derivácia odchýlky výkonu (RD) pre každý palivový element (11). Signály (CI) jednak zaistia rýchlu a spoľahlivú detekciu poklesnutých riadiacich tyčí (35) a jednak jasne identifikujú nefunkčné a chybne fungujúce termočlánky (45).ŕ

Description

Vynález sa týka spôsobu detekcie poklesnutej riadiacej tyče a porúch funkcie termočlánkov jadrového reaktora s tlakovou vodou a bezpečnostného systému na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Reaktivita jadrového reaktora s tlakovou vodou sa riadi reguláciou koncentrácie absorbéra neutrónov, ako je bór, v chladivé reaktora obiehajúcom jadrom reaktora a riadiacimi tyčami, ktoré môžu byť vsúvané do jadra reaktora. Zmeny koncentrácie bóru pôsobia na celé jadro, kým vsúvanie riadiacich tyčí je viac lokalizované. Typicky sa riadiace tyče vsúvajú a vysúvajú z jadra po krokoch, môžu však byť tiež spustené do jadra rýchlo kvôli zastaveniu jadra, keby to bolo potrebné. Je možné, že v priebehu činnosti reaktora jeden alebo niekoľko individuálnych pohonov riadiacich tyčí môže mať poruchu a zasunúť riadiace tyče do jadra. To má za následok zníženie reaktivity jadra s nasledujúcim znížením strednej teploty chladivá vystupujúceho z jadra. Keď je toto zníženie strednej teploty chladivá vystupujúceho z jadra detekované riadiacim systémom, asi za 10 sekúnd po poklese riadiacej tyče bežný riadiaci systém reaguje na toto zníženie teploty vytiahnutím určených riadiacich tyčí s cieľom zvýšiť strednú teplotu jadra na nastavenú úroveň. To môže spôsobiť nadmerný vývin tepla v inej oblasti jadra, ako sa riadiaci systém snaží kompenzovať zníženie reaktivity jadra.

V bežnom jadrovom reaktore s tlakovou vodou sa používa riadenie koncentrácie bóru na riadenie úrovne výkonu pri ovládaní riadiacich tyčí na riadenie rozdelenia výkonu v priebehu prechodných dejov. I keď sa výkon sleduje takouto stratégiou riadenia, len asi jedna tretina riadiacich tyčí je vsunutá do jadra reaktora pri výkone. Bolo analyticky určené, že pri takejto schéme riadenia i v najnepriaznivejšom prípade poklesnutá riadiaca tyč nebude mať za následok nebezpečné zvýšenie teploty v inej oblasti jadra. Tiež zatiaľ čo poklesnutá tyč má opačný účinok na činnosť bežného reaktora, nie je kritickým predmetom pre bezpečnosť reaktora.

Prihlasovatelia predloženého vynálezu vyvinuli zlepšený jadrový reaktor s tlakovou vodou, ktorý je chránený pasívnymi bezpečnostnými systémami. To znamená, že sa nevyžaduje žiaden zásah operátora kvôli udržaniu bezpečných podmienok prevádzky v reaktore s výnimkou niektorých postulovaných porúch. Stratégia riadenia tohto zlepšeného reaktora s tlakovou vodou vykonáva riadenie výkonu primáme len s riadiacimi tyčami a nie riadením koncentrácie bóru. To má za následok široké zmeny kombinácií posunov riadiacich tyčí vsúvaných do jadra kvôli sledovaniu záťaže a udržiavaniu správneho rozdelenia výkonu v jadre. Je nepraktické určovať analyticky, či pri všetkých možných kombináciách zasunutia riadiacich tyčí sa nevyskytuje situácia, v ktorej by poklesnutá tyč nespôsobila poškodenie paliva v inej časti jadra reaktora.

Taktiež je treba pri zlepšenom reaktore s tlakovou vodou riadenom podľa záťaže riadiacimi tyčami, skôr ako riadiť koncentráciou bóru, mať spoľahlivý systém na určenie, či sa vyskytuje poklesnutá riadiaca tyč. Aby boli splnené kritériá zlepšeného reaktora s tlakovou vodou, aby všetky ochranné systémy boli pasívne, akýkoľvek systém na detekciu poklesnutej riadiacej tyče musí byť bezpečnostný systém. To znamená, že musí mať taký stupeň spoľahlivosti, aby mohol pracovať samočinne bez zásahu ľudského činiteľa. Normy bezpečnostných systémov sú uvede né v norme IEEE 603-1980 a sú vydané inštitúciou U.S. Nuclear Regulátory Commission pre aplikácie, nad ktorými NRC má súdnu právomoc v Regulátory Guide 1.153.

Sú známe indikátory polohy riadiacej tyče, ktoré sledujú krokový pohyb riadiacich tyčí do a z jadra reaktora na indikáciu polohy riadiacej tyče. Tiež sú známe spodné svetlá riadiacich tyčí ovládané mikrospínačmi, keď je riadiaca tyč úplne zasunutá. Jednako však žiaden z týchto systémov nemá akosť bezpečnostného systému. Sú známe niektoré bezpečnostné systémy indikátorov polohy riadiacich tyčí, tie sú však veľmi nákladné a zložité na údržbu.

Patentový spis Spojených štátov amerických číslo 4,774,049 opisuje systém, ktorý vyvíja priamo v reálnom čase zobrazenie rozdelenia výkonu jadra reaktora a obzvlášť presne vypočítava a zobrazuje dvojrozmerné rozdelenie výkonu jadra vzhľadom na referenčnú polohu. Použitím opísaného systému môže školený ľudský pozorovateľ získať oznámenie o poklesnutej riadiacej tyči. Avšak tento systém nie je bezpečnostný systém a hlavne to nie je pasívny systém. Okrem toho neumožňuje ľudskému pozorovateľovi ľahko rozpoznanie chybného termočlánku.

Patentový spis Spojených štátov amerických číslo 4,927,594 opisuje systém na indikáciu pozície riadiacej tyče reaktora s tlakovou vodou, v princípe pozostávajúceho z nádoby s jadrom s množstvom palivových článkov, s prostriedkom na obeh chladivá palivovými článkami, s riadiacimi tyčami a regulačným prostriedkom tyčí na ich samočinné zasúvanie do jadra a vysúvanie z jadra, s detekčnými prostriedkami pozície riadiacich tyčí, ktoré sú tvorené termočlánkami a systémom, využívajúcim signály vyvíjané snímačmi teplôt na detekciu poklesnutej riadiacej tyče a vyvíjanie signálu pre regulačný systém tyčí. Ani tento systém však neumožňuje jednoduchú indikáciu poklesnutej riadiacej tyče a samočinné blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí z jadra, keď je zistená poklesnutá tyč.

Je tiež žiaduce, aby bol vytvorený zlepšený, plne automatický systém a spôsob identifikácie poklesnutej riadiacej tyče v reaktore s tlakovou vodou a hlavne taký systém, ktorý by mal akosť bezpečnostného systému.

Taktiež je potrebný taký systém a spôsob, ktorý by mohol rozlišovať medzi poklesnutou riadiacou tyčou a poruchou v samotnom systéme.

Podstata vynálezu

Uvedenú problematiku rieši a nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spôsob detekcie poklesnutej riadiacej tyče a porúch funkcie termočlánkov v reaktore s tlakovou vodou podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že obsahuje kroky: umiestnenie termočlánkov bezpečnostného systému výstupu jadra pri zvolených palivových elementoch v jadre; samočinné meranie výstupných teplôt jadra pri zvolených palivových elementoch, pri ktorých sú termočlánky bezpečnostného systému výstupu jadra umiestnené; samočinné meranie strednej teploty vstupu a výstupu jadra teplotnými čidlami bezpečnostného systému pri studenom ramene a pri horúcom ramene; samočinnú analýzu analyzátorom bezpečnostného systému rozloženia uvedených výstupných teplôt a uvedených stredných teplôt vstupu a výstupu na zistenie poklesnutej riadiacej tyče; a samočinné blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí z jadra prostriedkom bezpečnostného systému, keď je zistená poklesnutá tyč.

Podľa výhodného uskutočnenia krok analýzy zahrnuje samočinný výpočet pomernej odchýlky výkonu pre každý palivový element z uvedených teplôt výstupu jadra a z uvedených stredných vstupných a výstupných teplôt jadra.

SK 281872 Β6 samočinný výpočet indexov zakrivenia pre palivové elementy z pomerných odchýlok výkonu a samočinné zistenie poklesnutej riadiacej tyče z indexov zakrivenia.

Výhodne krok analýzy zahrnuje samočinné zistenie poruchy termočlánku z indexov zakrivenia.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia spôsob zahrnuje samočinné nastavenie výpočtu pomernej odchýlky výkonu pre každý palivový element na poruchu termočlánku.

Na výpočet relatívnej odchýlky výkonu pre každý palivový element sa výhodne použije vzťah:

RD(L,M)=100	AT(LM)	AT^vg 1 n	(Rovnica 1),
ATo(LM)	AT_AVg
kde:

RD = relatívna odchýlka výkonu (L,M) = miesto termočlánku

Δ T = spád teploty v palivovom elemente

ΔΤ₀ = spád teploty v palivovom elemente za referenčných podmienok

AT_AVg = spád teploty naprieč reaktorovou nádobou

AT₀AVg ⁼ spád teploty reaktorovou nádobou za referenčných podmienok.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa na výpočet zakrivenia použije vzťah:

CI(i,lj) = 4*RD(ij) - [RD(i-l j) + RD(i+l j) + RD(ij-l) + + RD(ij+l)], kde znamená

Cl = index zakrivenia i j = indexy súradníc

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia spôsob obsahuje periodickú aktualizáciu spádu teploty v palivovom elemente a spádu teploty jadrom za referenčných podmienok.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia periodická aktualizácia zahrnuje použitie zobrazenia jadra, generovaného detekčným systémom vo vnútri jadra.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia periodická aktualizácia zahrnuje periodické analytické určenie zobrazenia jadra detekčným systémom vo vnútri jadra.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia periodická aktualizácia zahrnuje určovanie trendu pohybu riadiacej tyče z uvedených teplôt výstupu jadra a stredných teplôt vstupu a výstupu jadra, porovnanie uvedeného trendu pohybu riadiacej tyče s nezávisle určenou polohou riadiacej tyče a keď trend pohybu riadiacej tyče je v podstate potvrdený uvedenou nezávisle určenou polohou riadiacej tyče, vykoná sa aktualizácia okamžitej hodnoty uvedeného vzrastu teploty v palivovom elemente a vzrastu teploty v reaktorovej nádobe hodnotou uvedeného vzrastu teploty v palivovom elemente za referenčných podmienok a hodnotou vzrastu teploty v reaktorovej nádobe za referenčných podmienok.

Predmetom vynálezu je taktiež bezpečnostný systém jadrového reaktora s tlakovou vodou, na vykonávanie opísaného spôsobu. Reaktor má nádobu obsahujúcu jadro, ktoré má palivové elementy, reaktor obsahuje obehový prístroj spôsobilý na vyvíjanie obehu chladivá palivovými elementárni jadra, riadiace tyče vložiteľné do jadra, riadiacu jednotku tyčí spôsobilú na automatické vloženie aspoň časti uvedených riadiacich tyčí do jadra a ich vytiahnutie z jadra. Pritom podstatou vynálezu je, že reaktor obsahuje aspoň jeden detektor na zistenie poklesnutej riadiacej tyče a samočinné blokovanie uvedenej riadiacej jednotky tyčí proti vytiahnutiu riadiacich tyčí z jadra, keď je zistená poklesnutá tyč.

Podľa výhodného uskutočnenia bezpečnostného systému podľa vynálezu detektor poklesnutej riadiacej tyče obsahuje teplotné snímače na generovanie teplotných signálov, reprezentujúcich teplotu chladivá vystupujúceho zo zvolených palivových elementov rozmiestnených v daných miestach jadra, zostavy pripojené k teplotným snímačom na spracovanie teplotných signálov a na zistenie poklesnutej riadiacej tyče a na generovanie signálu zastavenia a regulačnú jednotku tyčí, pripojenú k zostavám a závislú na signáli zastavenia, na blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí z jadra.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia uvedené teplotné snímače obsahujú termočlánky a zostavy obsahujú vyhodnocovacie jednotky na spracovanie teplotných signálov a rozlíšenie chybnej funkcie termočlánkov od poklesnutej riadiacej tyče a generovanie signálu zastavenia len v prípade detekcie poklesnutej riadiacej tyče.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia bezpečnostný systém obsahuje teplotné snímače na určovanie strednej zmeny teploty chladivá reaktora pretekajúceho jadrom, kalkulátory na určovanie relatívnej odchýlky výkonu pre uvedené palivové elementy od uvedených teplotných signálov uvedenej strednej zmeny teploty a kalkulátory na spracovanie pomerných odchýlok výkonu na detekciu poklesnutej riadiacej tyče.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia uvedené kalkulátory zahrnujú kalkulátory generujúce pre uvedené palivové elementy indexy zakrivenia dané priestorovou druhou deriváciou uvedených relatívnych zmien teploty a kalkulátory na určenie poklesnutej riadiacej tyče z uvedených indexov zakrivenia.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia teplotné snímače obsahujú termočlánky a kalkulátory na analýzu uvedených indexov zakrivenia funkcie teplotných zmien palivových elementov pri uvedenom termočlánku a okolo neho na identifikáciu chybnej funkcie termočlánku.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia detektor poklesnutej riadiacej tyče obsahuje aspoň dve zostavy, kde každá zostava obsahuje niektoré z termočlánkov rozmiestnených v jadre, procesory na určenie pomernej zmeny teploty, kalkulátory na generovanie uvedených indexov zakrivenia a vyhodnocovacie jednotky na analýzu indexov zakrivenia a oddelené generovanie signálu zastavenia pre danú zostavu. Pritom detektor poklesnutej riadiacej tyče obsahuje prostriedky na blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí na základe spracovania signálov zastavenia tyče z každej zostavy selektívnou logikou aplikovanou na signály zastavenia.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia bezpečnostný systém podľa vynálezu zahrnuje kalkulátory na generovanie indexov zakrivenia na samočinné kompenzovanie porúch termočlánkov zistených kalkulátormi.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je znázornený na výkresoch, kde: obr. 1 je schéma elektrického výkonového generátorového systému s jadrovým reaktorom s tlakovou vodou, obr. 2 je schematický priečny rez jadrom jadrového reaktora s tlakovou vodou podľa obr. 1, obr. 3 je diagram schematicky znázorňujúci vzor indexov zakrivenia podľa vynálezu, vytvorený poklesnutou riadiacou tyčou,

SK 281872 Β6 obr. 4Aje diagram podobný obr. 3 vyjadrujúci vzor indexov zakrivenia vytvorený chybnou funkciou termočlánku, obr. 4Bje reiterácia obr. 4A, v ktorej boli indexy zakrivenia prepočítané bez uvažovania predpokladanej poruchy termočlánku, obr. 5 je bloková schéma jedného zo štyroch úsekov systému na samočinné blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí z reaktora s tlakovou vodou z obr. 1 po detekcii poklesnutej riadiacej tyče, obr. 6 je bloková schéma znázorňujúca integráciu niekoľkých úsekov blokovania vytiahnutia riadiacej tyče podľa predloženého vynálezu, obr. 7 je bloková schéma znázorňujúca vyvíjanie referenčných signálov pre každý z úsekov znázornených na obr. 5, obr. 8 je vývojová schéma na výpočet pomernej odchýlky výkonu (RD) a indexov zakrivenia pre úsek znázornený na obr. 5, obr. 9A až 9C znázorňujú vývojovú schému vyhodnotenia indexov zakrivenia pre úsek znázornený na obr. 5, obr. 10 je vložka pre vývojovú schému z obr. 9, obr. llAa 11Bznázorňujú vývojovú schému pre analýzu pohybu riadiacej tyče tvoriacej časť úseku z obr. 5.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 je schematické znázornenie jadrového parného napájacieho systému 1 obsahujúceho typický reaktor 3 s tlakovou vodou, v ktorom je zabudovaný predložený vynález na detekciu poklesnutých riadiacich tyčí a porúch funkcie termočlánkov. Reaktor 3 s tlakovou vodou obsahuje reaktorovú nádobu S, ktorá tvorí tlakovú nádrž, keď je utesnená hlavicou 7.

Reaktorová nádoba 5 obsahuje jadro 9 vytvorené z matrice palivových článkov 11. Palivové články 11 obsahujú určitý počet palivových tyčí 13 obsahujúcich štiepny materiál. Štiepne reakcie v palivových tyčiach 13 vyvíjajú teplo, ktoré je absorbované tlakovým chladivom reaktora, napríklad ľahkou vodou, ktorá preteká jadrom 9. Chladivo reaktora vteká do reaktore vej nádoby 5 vtokom 15 a prúdi dole prstencovitým kanálom 17 a potom nahor palivovými článkami 11, kde je ohrievané teplom štiepnych reakcií. Ohriate chladivo reaktora prúdi nahor z jadra 9 a výpustom 19 do horúceho ramena 21 primárneho okruhu 23. Horúce rameno 21 dodáva ohriate chladivo reaktora do parného generátora 25, kde sa privádzaná voda mení na paru, ktorá obieha v sekundárnom okruhu 27, aby poháňala turbogenerátor 29, ktorý vyrába elektrickú energiu. Chladivo reaktora sa vracia k vtoku 15 cez studené rameno 31 čerpadlom 33 chladivá reaktora. Z dôvodov jasnosti vyobrazenia je na obr. 1 znázornený len jeden parný generátor 25 v jednom primárnom okruhu 23. Je však známe, že typický jadrový parný napájači systém 1 má dva až štyri primárne okruhy 23, každý s vlastným parným generátorom 25 vyvíjajúcim paru a porovnateľný počet sekundárnych okruhov 27 napájajúcich jeden turbogenerátor 29.

Reaktivita jadra 9 je riadená reguláciou koncentrácie absorbéra neutrónov rozpusteného v chladivé reaktora chemickým a objemovým riadiacim systémom CVCS 34 a riadiacimi tyčami 35, ktoré sú zasúvané do a vyťahované z jadra 9 regulačným systémom 37 tyčí, ako bolo uvedené. Regulačný systém 37 tyčí zasúva a vyťahuje skupiny riadiacich tyčí 35 za riadenia riadiaceho a ochranného systému 39 reaktora. Vstupné veličiny riadiaceho a ochranného systému 39 reaktora sú teploty chladivá reaktora v horúcom ramene 21 a v studenom ramene 31 merané teplotnými snímačmi RTD 41 a 43. Prídavné monitorované parametre reaktora sú teploty výstupu jadra 9 merané pri zvolených palivových článkoch 11, ako bude uvedené, výstupnými termočlánkami 45. Vnútrojadrový detekčný systém 47 mapuje rozloženie výkonu v jadre 9 na periodickej báze. Detekčný systém 49 poklesnutej riadiacej tyče 35 využíva signály vyvíjané snímačmi 41 a 43 teplôt horúceho ramena 21 a studeného ramena 31 a výstupnými termočlánkami 45 na detekciu poklesnutej riadiacej tyče 35 a vyvíjanie signálu, ktorý sa privedie do regulačného systému 37 tyčí na blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí 35.

Príkladný reaktor 3 s tlakovou vodou predstavuje zlepšený systém, ktorý, ako bolo uvedené, je navrhnutý na sledovanie záťaže primáme pohybom riadiacich tyčí 35 skôr ako reguláciou koncentrácie absorbéra neutrónov v chladivé reaktora. Takéto reaktory majú prídavné k riadiacim tyčiam obsahujúcim materiál absorbujúci neutróny šedé tyče s miernejšie neutróny absorbujúcimi materiálmi, ktoré sú usporiadané kvôli udržiavaniu vhodného rozdelenia výkonu v jadre 9. Obr. 2 znázorňuje usporiadanie palivových článkov 11 v jadre 9 príkladu jadrového reaktora 3 s tlakovou vodou s bežnými riadiacimi tyčami 35 označenými písmenom C a so šedými tyčami 35' označenými písmenom G. Na účely tohto opisu údaje o riadiacich tyčiach 35 budú zahrnovať ako bežné riadiace tyče (C), tak šedé tyče (G), pokiaľ nebude uvedené inak. Riadiace tyče 35 v jednom palivovom článku 11 tvoria zhluk riadený spoločným mechanizmom, zatiaľ čo skupiny zhlukov sú navzájom spojené elektricky, aby tvorili zoskupenia riadiacich tyčí, ako je všeobecne známe. Usporiadanie riadiacich tyčí do zoskupení nie je v obr. 2 vyznačené, lebo nie je nevyhnutné na pochopenie vynálezu.

Výstupné termočlánky 45 jadra sú umiestnené v prístrojových schránkach vyhotovených asi v štvrtine palivových článkov 11. Ako je znázornené na obr. 2, výstupné termočlánky 45 jadra sú rozmiestnené v pravidelnom vzore naprieč palivových článkov 11, takže výstupné termočlánky 45 jadra sú umiestnené v palivových článkoch 11, ktoré sú bočné priľahlé ku každému jednému z bežných zhlukov riadiacich tyčí C a ku každému druhému zhluku šedých tyčí G na obvode jadra 9, z ktorých každý má jeden výstupný termočlánok 45 jadra v bočné priľahlom palivovom článku

11. Prídavné sú aspoň dva a všeobecnejšie štyri výstupné termočlánky 45 jadra v palivových článkoch 11 rozmiestnené v intervale skoku šachového jazdca od miesta každého zhluku riadiacich tyčí C a zhluku šedých tyčí G. Môže teda byť ľahko vytvorený systém rozdelený na dva úplne nezávislé úseky výstupných termočlánkov 45 jadra. Jednako však prednostné vyhotovenie vynálezu obsahuje systém zo štyroch úsekov, ktorý vyžaduje vzájomnú vnútornú výmenu informácií medzi úsekmi v jednom okamihu vo výpočtovom procese. Príkladný jadrový reaktor 3 s tlakovou vodou používa jednotlivé výstupné termočlánky 45 jadra rozmiestnené v štyroch úsekoch vo vzore označenom číslami 1 až 4 ako termočlánky 45 na obr. 2.

Aby mohol byť systém detekcie poklesnutej riadiacej tyče podľa vynálezu ohodnotený ako bezpečnostný systém, musí byť celý systém vrátane výstupných termočlánkov 45 jadra ohodnotený ako spĺňajúci všetky normy IEEE-603.

Teploty merané termočlánkami 45 sú primáme určené rozdelením výkonu. Ak čítanie termočlánkov vykazuje náhle zmeny, môže to byť spôsobené: a) náhlou zmenou podmienok v jadre, b) poruchou funkcie termočlánku. V prvom prípade musí byť zmena čítania termočlánkov a ich priestorové rozdelenie ovládané fyzikálnymi princípmi. Jednako však v druhom prípade nie je riadiaci fyzikálny princíp použiteľný. S cieľom zjednodušiť vyhodnotenie medzi týmito možnosťami sa zavádza nový parameter, pomerná odchýlka výkonu RD, definovaná vzťahom:

RD(L^f)=100 kde:	AT(L,M) ΔΤ^ 1 0	(Rovnica 1)
ATo(LM) AT_AVg
RD	= relatívna odchýlka výkonu
(L,M)	= miesto termočlánku
ΔΤ	= spád teploty v palivovom elemente
ATo	= spád teploty v palivovom elemente za re-
ferenčných podmienok
AT_Avg	= spád teploty naprieč reaktorovou nádobou
AToavs	= spád teploty reaktorovou nádobou za re-

ferenčných podmienok

Je treba uviesť, že hoci hodnoty RD sú tu definované vo výrazoch teploty, definície by rovnako mohli byť formulované vo výrazoch entalpie.

Zatiaľ čo RD môže byť vypočítané pomocou rovnice 1 len pre tie palivové články 11, ktoré majú výstupné termočlánky 45 jadra, hodnoty RD pre všetky palivové články 11 môžu byť získané interpoláciou známymi metódami. Každý termočlánok 45 meria výstupnú teplotu, ktorá vymedzuje nárast teploty vzhľadom na vstupnú teplotu. RD predstavuje percentnú zmenu normalizovaného rozdelenia výkonu vzhľadom na referenčný tvar. Je dôležité uviesť, že ak je priestorové rozdelenie výkonu nezmenené, RD zostáva na hodnote nula bez ohľadu na úroveň výkonu.

Keď sa rozdelenie výkonu mení z referenčného tvaru, hodnoty RD sa stávajú nenulovými. Priestorové rozdelenie RD je ovládané rovnicou difúzie neutrónov. Keď rozdelenie výkonu vykazuje veľkú zmenu, napríklad zasunutím riadiacich tyčí 35, RD sa tiež zmení o veľkú hodnotu; jednako však jeho priestorová zmena je hladká okrem miesta zasunutia riadiacej tyče 35. To je podobné vlastnosti rozdelenia toku neutrónov. Na účel kvantifikácie hladkosti rozdelenia je zavedený iný parameter, index zakrivenia Cl. CI je definovaný nasledovne v x-y rade hodnôt indexovaných súradnicami (i, j):

CI(i,lj) = 4*RD(ij) - [RD(i-lj) + RD(i+l j) + RD(ij-l) + + RD(i j+1)] (Rovnica 2)

Matematicky CI aproximuje zápornú hodnotu priestorovej druhej derivácie RD. Keď sa rozdelenie výkonu mení vplyvom zasunutia riadiacej tyče 35, veľká hodnota CI sa vyskytuje len v mieste zasunutej riadiacej tyče 35. V iných miestach by hodnota CI mala byť malá i pri veľkej zmene RD v rozsiahlej oblasti. Ak však veľká hodnota RD je následkom poruchy funkcie termočlánku 45, je CI okolných palivových článkov 11 taktiež veľký. Pri vyhodnotení signálov termočlánkov 45 je to princíp použitý na rozlíšenie skutočných zmien fyzikálnych podmienok od poruchy funkcie detektora.

Keď pozorujeme príznaky „zlého termočlánku“, sú najvýznamnejšie hodnoty CI tie, ktoré sú nájdené v mieste podozrivého termočlánku a v štyroch bočných priľahlých miestach palivových článkov. Vlastnosti „zlého termočlánku“ sú tieto:

* pomerne veľká kladná alebo záporná hodnota CI v mieste termočlánku, * menšie, avšak vždy dosť veľké hodnoty CI (typicky okolo jednej štvrtiny strednej hodnoty CI) a opačného znamienka ako má stredná hodnota CI vo väčšine (často vo všetkých) zo štyroch bočných priľahlých miest palivových článkov, * úroveň šumu, náhodné hodnoty znamienka CI v štyroch diagonálne priľahlých miestach palivových článkov, * zrejmý nesúlad pomerne veľkých hodnôt opačných znamienok CI v štyroch bočných priľahlých miestach palivových článkov, keď hodnota RD v mieste podozrivého termočlánku je značne nespoľahlivá (t. j. je ignorovaná), interpolácia je opakovaná a hodnota CI prepočítaná.

Znamienko strednej hodnoty CI oznamuje smer chyby signálu termočlánku - kladné oznamuje chybu smerom nahor. Veľkosť strednej hodnoty CI je približne úmerná veľkosti chyby signálu.

Ak je pohybujúca sa (taktiež „poklesnutá“) riadiaca tyč podozrievaná, všetky hodnoty CI vo všetkých deviatich miestach palivových článkov v matici 3 x 3 so stredom v mieste tyče prispievajú k vzoru signalizácie. Vlastnosti signalizácie „pohybovanej riadiacej tyče“ sú:

* opätovne pomerne vysoká kladná alebo záporná hodnota CI v mieste riadiacej tyče alebo šedej tyče (v príkladnom reaktore termočlánky a riadiace tyče alebo šedé tyče nikdy nezaujímajú rovnaké miesto);

* oveľa menšie hodnoty CI rovnakého alebo opačného znamienka ako stredná hodnota CI v bočných a diagonálnych priľahlých miestach palivových článkov. (Či majú CI hodnoty rovnaké alebo opačné znamienka závisí od toho, ktoré termočlánky sú operatívne v blízkom susedstve, to znamená, že blízke hodnoty CI sú do istej miery ovplyvnené interpolačným algoritmom.

Znamienko strednej hodnoty CI označuje smer pohybu riadiacej tyče - záporná hodnota CI označuje zasúvanie riadiacej tyče. Veľkosť strednej hodnoty CI je približne úmerná množstvu reaktivity (kladnej alebo zápornej) zavedenej miestne pohybom tyče.

Významné kľúče procesu diferenciácie signalizovania sú dva:

1. je maximálna hodnota CI v mieste termočlánku alebo na mieste riadiacej tyče či šedej tyče. Ak je na mieste riadiacej tyče alebo šedej tyče, tyč sa takmer isto pohybovala.

2. Ak je maximálna hodnota CI v mieste termočlánku, prepočítanie interpolácie RD a vyhodnotenie CI s doloženou podozrivou hodnotou RD ukáže pozorovateľnú zmenu hodnôt CI v bočných priľahlých miestach palivových článkov.

Príklad schopnosti vynálezu rozlíšiť medzi poklesnutou riadiacou tyčou 35 a poruchou funkcie termočlánku 45 je znázornený na obr. 3 a 4A a 4B, ktoré znázorňujú graf hodnôt CI pre palivové články v susedstve poklesnutej riadiacej tyče a v susedstve chybného termočlánku. Každý znak (-) a (+) znázorňuje ľubovoľnú jednotku CI, zatiaľ čo bodky predstavujú čiastočné jednotky s náhodným znamienkom. Ako je zrejmé z obr. 3, na mieste poklesnutej tyče v strede obrázku je veľká záporná hodnota CI v palivovom článku 11 nakresleného silnou čiarou. Uveďme, že hodnoty CI v bočných a v diagonálnych priľahlých palivových článkoch sú obidvoch znamienok a majú oveľa menšiu veľkosť ako CI palivového článku s poklesnutou riadiacou tyčou. Taktiež je treba uviesť, že hodnoty CI palivových článkov 360° okolo a niektorých odľahlých od palivového článku s poklesnutou riadiacou tyčou sú ovplyvnené. Na druhej strane môže byť z obr. 4A zrejmé, že len hodnoty CI pre palivové články umiestnené bočné na základných osiach vzhľadom na palivový článok s chybným termočlánkom sú ovplyvnené. Najvýznamnejšie je, že môže byť zistené, že hodnoty CI pre bočné priľahlé palivové články majú vždy opačné znamienko ako CI palivového článku s chybným termočlánkom a že funkcia klesá oveľa rýchlejšie ako v prípade poklesnutej riadiacej tyče. Obr. 4B znázorňuje rozdelenie hodnôt Cl vypočítané z hodnôt RD vyvinutých z interpolačného procesu, v ktorom hodnote RD pre podozrivý termočlánok je daný veľký činiteľ nespoľahlivosti. Ako je zrejmé, sú indikované len veľmi malé poruchy práve v mieste podozrivého termočlánku. Poruchy sú opäť len v oblasti dosahujúcej k štyrom bočným priľahlým palivovým článkom.

Obr. 5 je bloková schéma jedného zo štyroch úsekov 51 detekčného systému 49 poklesnutej tyče. Znázornený úsek 51 detekčného systému 49 poklesnutej tyče obsahuje procesor 53 RTD signálu predného konca horúceho ramena. Tento procesor 53 digitalizuje analógové signály prijímané z RTD 41 horúceho ramena (typicky tri) v sekcii a premieňajú tieto digitálne signály na stupne Fahrenheita. Procesor 53 potom vypočíta strednú teplotu T_hot pre úsek 51. Táto stredná teplota T_hot je poslaná do všetkých ostatných úsekov. Procesor 53 prijme stredné teploty T_hot horúceho ramena vyvinutévšetkými ostatnými úsekmi a vyvinie z nich stredný signál T_hot.

Každý úsek 51 tiež obsahuje procesor 54 signálu RTD predného konca studeného ramena, ktorý podobne digitizuje analógové signály z RTD 43 studeného ramena v úseku a premieňa ich na stupne Fahrenheita. Procesor 54 potom vyvinie stredný signál T_coia, ktorý je poslaný všetkým ostatným úsekom. Procesor 54 potom vyvinie strednú teplotu Τ_μη studeného ramena zo signálov T_coldzo všetkých úsekov. _ _ _

Počítač 55 vyvinie zo signálov Ť_hot a T_ro|_d signál Tcore U dávajúci stredný nárast teploty naprieč jadru 9.

Úsek 51 taktiež obsahuje procesor 57 signálu termočlánku (TC) predného konca, ktorý, keď je úsek v činnosti, digitizuje napäťové signály vyvíjané každým z termočlánkov v úseku majúcich súradnice L, M a premieňa tieto signály z milivoltov na stupne Fahrenheita. Procesor 57 T/C signálov taktiež identifikuje poruchové termočlánky otvorené i uzatvorené. V oboch prípadoch procesor 57 nasadí činiteľ C(L,M) nedostatku spoľahlivosti alebo tolerancie, použitý v iteračnom interpolačnom procese, na veľkú hodnotu (napríklad 1000). Ako je dobre známe, nedostatok činiteľa C spoľahlivosti vyhladí výsledky interpolácie tým, že umožní odchýlenie vyvinutého povrchu v bode dát o hodnotu, ktorá je funkciou veľkosti nedostatku činiteľa C spoľahlivosti v tom bode.

Procesor 57 T/C signálu vypočíta pre každý termočlánok výraz AT_T/C(L,M), čo je rozdiel medzi čítaním termočlánku a čítaním strednej vstupnej teploty T_coW, vykonaným procesorom 54. Tieto hodnoty AT_T/C(L,M) a hodnoty C(L,M) pre úsek sú posielané všetkým ostatným úsekom. Podobne procesor 57 prijíma tie isté hodnoty z ostatných úsekov a vysiela všetky do počítača 59 hodnôt RD a Cl.

Ak nie je úsek 51 v činnosti následkom poruchy alebo preto, že je v skúšobnom móde, procesor 57 T/C signálu predného konca nastaví všetky veličiny AT_T/C(L,M) v úseku na AT_curc. Prídavné sú všetky hodnoty C(L,M) v úseku nastavené na veľkú hodnotu (asi 1000). Opäť sú tieto hodnoty vyslané do všetkých ostatných úsekov a zodpovedajúce hodnoty zo všetkých ostatných úsekov sú prijaté kvôli vyvinutiu úplnej množiny hodnôt, ktorá je vyslaná do počítača 59.

Ako bude ďalej podrobne vysvetlené, počítač 59 hodnôt RD a Cl využíva signály AT_T/C a C z procesora 57 T/C signálu a signály ΔΤ„„ z počítača 55 s referenčnými hodnotami pre AT_T/C a ΔΊζ_υΓε na vyvíjanie hodnôt Cl pre všetky palivové články 11, ktoré sú potom použité vyhodnocovacím obvodom 61 Cl, ktoiý identifikuje akékoľvek poklesnuté riadiace tyče. Signál poklesnutých riadiacich tyčí je privedený do modulu 63 vyvíjajúceho zastavenie vytiahnutia tyče, ktorý vyvinie signál zastavenia tyče pre úsek.

Vyhodnocovací obvod 61 Cl taktiež identifikuje poruchové termočlánky. Procesor 57 predného konca v skutočnosti vyradí poruchové termočlánky nasadením ich hodnoty C na vysokú číselnú hodnotu. Následkom toho vyhodnocovací obvod 61 Cl bude takéto termočlánky ignorovať a sústredí sa na funkčné termočlánky. To bude zahrnovať také, ktoré nie sú úplne poruchové, avšak sú nespoľahlivé. Identifikácia poruchových termočlánkov je uložená v knižnici 65 spolu s veľkými hodnotami C pre takéto poruchové termočlánky. Knižnica 65 tiež ukladá identifikáciu poruchových termočlánkov detekovaných procesorom 57.

Ako bolo vysvetlené, štruktúra úseku 51 znázornená na obr. 5 je vytvorená pre každý zo štyroch úsekov ochranného systému poklesnutej tyče. Ako je zrejmé z obr. 6, signály zastavenia tyče vyvíjané generátormi 63-1 až 63-4 zastavenia sú vedené na vstup rozhodovacej logiky 67, ktorá, ako je v odbore známe, vyvinie signál blokovania vytiahnutia tyče za prítomnosti vybranej kombinácie signálov zastavenia tyče úseku, napríklad dva zo štyroch, alebo keď jeden úsek je mimo činnosť, dva z troch. Signál blokovania vytiahnutia tyče sa privádza do regulačného systému 37 tyčí kvôli zamedzeniu vytiahnutia riadiacich tyčí odozvou na poklesnutú riadiacu tyč.

Ako je znázornené na obr. 7, spoločný referenčný vysielač 69 zaisťuje hodnoty ΔΤ^,,^ρ a AT_T/_C(L,M)_REf pre všetky miesta termočlánkov každému zo štyroch úsekov ochranného systému proti poklesu tyče. Keď sa zoskupenia riadiacich tyčí pohybujú, mapy hodnôt Cl naprieč jadrom budú ukazovať postupne sa zväčšujúcu smernú deformáciu závislú od odchýlky bežnej konfigurácie tyčí od konfigurácie, pri ktorej boli ustanovené referenčné podmienky. To je dokonale normálne, avšak môže viesť k omylu počítača. Je teda vysoko_ žiaduce periodicky aktualizovať referenčné hodnoty AT_TOre/REF a AT_t/c(L,M)_ref. Tieto referenčné hodnoty sa aktualizujú použitím programu dozoru jadra ako je program BEACON, ktorý sa typicky nechá bežať vždy napríklad v intervaloch 15 minút. Program BEACON, ktorý je dostupný v spoločnosti Westinghouse Commercial Nuclear Fuels Divisions, je analytický nástroj, ktorý vypočítava trojrozmerné uzlové rozdelenie výkonu v jadre reaktora s použitím buď vonkajších detektorov výkonu a výstupných termočlánkov jadra alebo pevných vnútrojadrových detektorov. Pretože referenčný vysielač 69 a BEACON, ktorý je s ním spojený rozhraním, nemajú akosť bezpečnostného systému, sú referenčné signály dodávané referenčnými vysielačmi 69 podrobené ľudskej kontrole, ako je funkčne znázornené spínačom 71 na obr. 5. Ak je dôvod pre operátora veriť, že referenčné hodnoty nie sú platné, môže byť vykonané preskúšanie referenčných hodnôt. Ako bude vysvetlené ďalej s prihliadnutím k obr. 11, aktualizácia referencií môže byť preventívne vykonaná blokom 70, keď je zistená nesprávna poloha riadiacej tyče.

Spôsob aktualizácie referenčných hodnôt je

a) monitorovanie hodnôt Cl pri súmerných miestach riadiacej tyče riadených skupín. Tieto hodnoty stále porastú v absolútnej veľkosti, ako sú riadiace tyče ďalej a ďalej z polôh, v ktorých boli, keď bola vyvinutá posledná množina referenčných hodnôt;

b) keď monitorované hodnoty Cl dosiahnu vopred zvolené absolútne veľkosti, ukáže sa operátorovi poloha skupiny zodpovedajúca bežným referenčným hodnotám a oznámenie správneho smeru pohybu skupiny z tejto polohy. Operátor sa teraz musí pokúsiť overiť s použitím indikátorov polohy tyče, že systém ochrany proti poklesu tyče úspešne vystopoval trend pohybu skupiny riadiacich tyčí. Keď, naopak, neexistuje žiadne varovanie a je si istý, že systém ochrany sa aspoň chová správne, musí dovoliť nahradenie množiny referenčných hodnôt, ktoré boli použité, bežnou množinou ich parametrov. Kľúčovým činiteľom je tu operátorove preverenie, že systém pracuje správne;

c) ak je vyvinuté niektoré z varovania „nenormálne chovanie úseku“ alebo nenormálny pohyb skupiny alebo tyče, je aktivovaný „blok“ aktualizácie a bežné hodnoty nemôžu byť referenčnými hodnotami. Ak nie je operátor presvedčený, že sa systém správa správne, musí zadržať súhlas s aktualizáciou referenčných hodnôt Každopádne a za predpokladu, že všetky nesprávne funkcie systému boli opravené, operátor musí overiť, že dozorný systém jadra BEACON beží správne, t.j., že nie je žiaden významný rozdiel medzi rôznymi merateľnými aspektmi rozdelenia výkonu jadra, ako sú signály vnútrojadrových detektorov a ekvivalentné analyticky predpovedané hodnoty. Ak sa ukazuje, že BEACON vyvíja spoľahlivý odhad rozdelenia výkonu jadra, operátor môže potvrdiť bežné odhady AT_core a AT_T/c systému BEACON pre všetky termočlánky ako novú množinu referenčných hodnôt pre ochranný systém proti poklesu riadiacich tyčí. Pretože program BEACON beží plynulo a priamo, je vždy v súbehu s operáciami jadra;

d) ak referenčné hodnoty nemôžu byť aktualizované keď je treba, musí byť zavedené administratívne riadenie, ako je nasadenie veľmi konzervatívnych medzí zasúvania tyčí, aby sa zaistilo, že jadro prežije jednu alebo niekoľko poklesnutých tyčí bez poškodenia, a to až do opravenia situácie.

Obr. 8 znázorňuje vývojovú schému pre počítač 59 veličín RD a CI. Použitím informácie z počítača 55 veličín T a procesoru 57 signálov T/C ako i referenčné informácie z referenčného vysielača 69 počítač 59 vypočíta RD(L,M) pri všetkých miestach termočlánkov použitím rovnice 1, ako je udané pri 71. Použitím týchto hodnôt RD a zodpovedajúcich činiteľov C nedostatku spoľahlivosti pre tieto miesta sa vykoná interpolácia pri 73 na vyvinutie pomernej odchýlky výkonu RD pre všetky palivové články (ij). Tieto hodnoty sa potom použijú na výpočet indexov zakrivenia CI (ij) pre všetky palivové články 11 použitím rovnice 2, ako je uvedené pri 75. Indexy zakrivenia sa potom usporiadajú podľa veľkosti pri 77.

Systém taktiež detekuje normálny pohyb riadiacich tyčí. Periodicky, napríklad každých 10 minút, ako je určené pri 79, je stav príznakov oznamujúcich pohyb tyče, uložených pri 81, príznaky sú vynulované pri 83 a časovač pre periódu je vynulovaný pri 85.

Vývojová schéma pre vyhodnocovací obvod 61 veličín CI je znázornená na obr. 9A až 9C s vložkou na obr. 10. Vyhodnocovací obvod 61 cykluje cez usporiadané veličiny CI v klesajúcom poradí absolútnych hodnôt, ako je uvedené pri 87. Skúšané sú len tie absolútne hodnoty CI, ktoré sú väčšie ako prvá medza určená pri 89. Táto prvá medza je zvolená tak, že musia byť skúšané len signály nad očakávanú úroveň šumu. Keď boli všetky významné CI vyskúšané, vyhodnocovací obvod CI je opustený a program prejde do analyzátora pohybu tyčí znázorneného na obr. 11A a 11B. Ak vyhodnocovací obvod 61 cykluje cez všetky CI a oznamuje, že všetky CI sú nad prvou medzou, čo nie je platná podmienka, je pri 91 vyvinutý varovný signál „nenormálne správanie úseku“.

Pre takéto signály CI nad úrovňou šumu pri miestach (i j), pri ktorých sú termočlánky určené pri 93, vyhodnocovací obvod CI vykoná rutinu znázornenú na obr. 10, ktorou vykonáva skúšku na poruchu termočlánku v tom mieste vylúčením čítania z termočlánku. Ako je znázornené na obr. 10, bežný nedostatok činiteľa spoľahlivosti C tohto termočlánku a rad bežných indexov zakrivenia CI vypočítaný s hodnotou tohto termočlánku sú uložené pri 97 a 99. Nedostatok činiteľa spoľahlivosti C pre ten termočlánok sa potom uvedie pri 101 na vysokú hodnotu a vykoná sa interpolácia pre RD pri všetkých miestach palivových článkov pri 103. Nové hodnoty RD sa potom použijú pri 105 pre nový výpočet CI. Hodnoty CI v miestnej oblasti okolo dotyčného termočlánku sa potom vyhodnotia pri 107 uvedeným spôsobom. Ak je pri 107 detekovaný signál chybného termočlánku, pôvodne uložené hodnoty C a CI radov sú znova uložené pril09allla program sa vráti z časti znázornenej na obr. 10 do obr. 9A pri vetvy „yes“.

Ak nie je pri 107 detekovaný signál chybného termočlánku, hodnota C pre skúšané miesto a pôvodný rad CI sú uložené pri 113 a 115 a program sa vráti z časti znázornenej na obr. 10 do obr. 9A pri vetve „no“.

Ak po návrate z vetvy „yes“ do obr. 9A je skúšané miesto miestom termočlánku v tomto úseku ako určené pri 117, súčiniteľ spoľahlivosti C pre tento palivový článok sa zmení v knižnici 65 na veľkú hodnotu, napríklad 1000, a pri 121 sa vyvinie správa „nová chyba T/C v tomto úseku“. Ak miesto skúšané pri 117 nie je v tomto úseku, pri 123 sa vyvinie správa „nová chyba T/C v inom úseku“.

Má či nemá skúšaný palivový článok termočlánok, či je na tomto mieste riadiaca tyč, ako sa určí pri 125 na obr. 9B, hodnoty CI v oblasti obklopujúcej tento palivový článok sú skúšané pri 127, aby sa určilo, či ukazujú signály pohybu riadiacej tyče. Keď áno, skúša sa absolútna hodnota Cl pri 129 na obr. 9C, aby sa určilo, či je zlučiteľná s normálnym pohybom riadiacej tyče alebo s poklesnutou tyčou. Len čo sa detekuje poklesnutá tyč, bezpečnostný systém vyvinie pri 131 signál zastavenia vytiahnutia tyče a vyšle ho pri 133 do riadiaceho systému tyčí a pri 135 je vyvinuté varovanie „vykonané zastavenie vytiahnutia tyče“.

Ak je veľkosť CI pri 129 menšia ako medza 2, je pri 137 súradníc R,S nastavený príznak pohybu tyče. Tento príznak obsahuje hodnotu CI a označenie skupiny tyče. Program sa potom vráti späť do obr. 9A, aby vykonal skúšku v mieste ďalšieho palivového článku.

Ak má skúšaný palivový článok hodnotu CI nad medzou 1, nie je to však miesto termočlánku alebo riadiacej tyče, vykoná sa pri 139 na obr. 9B určenie, či sa palivový článok nachádza vo vnútri matice 5x5 riadiacej tyče, ktorá bola v pohybe. Ak je palivový článok vo vnútri blízkeho okolia pohybujúcej sa riadiacej tyče, čo by mohlo vysvetliť hodnotu CI, program sa vráti späť do obr. 9A, aby vykonal skúšku ďalšieho palivového článku. Ak tento palivový článok nie je vo vnútri blízkom okoliu niektorej identifikovanej riadiacej tyče, ktorá je v pohybe, alebo ak znak pohybujúcej sa riadiacej tyče nebol pri 127 identifikovaný, je pri 141 vyvinuté varovanie „nenormálne správanie úseku“ prv ako sa program vráti späť k 87.

Obr. 11A a 1 IB znázorňujú vývojovú schému pre analyzátor pohybu riadiacej tyče. Ako bolo uvedené v spojení s opisom obr. 9A, keď boli vyhodnotené všetky palivové články s významnými hodnotami CI, vyvolá sa táto rutina, aby analyzovala detekované pohyby tyčí. To sa vykoná cyklovaním v skupinách tyčí s cieľom vniesť sekvenciu, ako je označené pri 143 na obr. 11A na určenie, či sú tu nastavené niektoré príznaky označujúce pohyb riadiacej tyče v skupine, ako je označené pri 145. Ak je nastavený len jeden príznak pohybu tyče v skupine, ako je určené pri 147, vyvinie sa pri 149 správa „zjavne nesprávne umiestnenie tyče (R,S) v skupine X“ a je nastavený blok „aktualizácia referencie“ pri 151. To zamedzí zmene referencií pri 70 na obr. 7. Ak pri 153 bol detekovaný pohyb viac ako jednej tyče, nie však všetkých tyčí, je pri 155 vyvinutá správa „nenormálny pohyb tyčí skupiny X“.

Ak je pri 153 oznámené, že všetky tyče skupiny boli v pohybe a nastal čas aktualizácie pohybu skupiny, ako je uvedené pri 157, bežné dáta príznakov pohybu tyčí sú tyč po tyči porovnané s uloženými dátami tej skupiny. Ak je pri 159 na obr. 11B oznámený nový pohyb skupiny a tento pohyb je pri 161 označený ako vytiahnutie tyče, je pri 163 vyvinutá správa „vytiahnutie v skupine X v priebehu posledných ___minúť“. Na vsunutie tyče je zodpovedajúca správa vyvinutá pri 165.

Analyzátor pohybu tyčí nedáva presnú informáciu o pohybe tyčí, skôr vyvíja oznámenie o tom, ktoré tyče boli v pohybe a v ktorom smere, čo môže byť porovnané so systémom indikácie polohy tyčí. Analyzátor pohybu tyčí slúži primáme ako spoľahlivý informátor operátora tým, že vyvíja informáciu o pohybe tyčí, ktorá môže byť porovnávaná s inými systémami na vytváranie oznámenia o spoľahlivosti systému.

Hoci boli opísané zvláštne vyhotovenia vynálezu podrobne, odborníkom školeným v odbore bude zrejmé, že je možné vykonať rad obmien v týchto podrobnostiach v rámci všeobecnej myšlienky vynálezu. Opísané zvláštne usporiadania sú tiež uvažované len ako vysvetľujúce príklady a neobmedzujú rozsah vynálezu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Spôsob detekcie poklesnutej riadiacej tyče a porúch funkcie termočlánkov v reaktore s tlakovou vodou, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kroky:

- umiestnenie termočlánkov bezpečnostného systému výstupu jadra pri zvolených palivových elementoch v jadre;

- samočinné meranie výstupných teplôt jadra pri zvolených palivových elementoch, pri ktorých sú termočlánky bezpečnostného systému výstupu jadra umiestnené;

- samočinné meranie strednej teploty vstupu a výstupu jadra teplotnými snímačmi bezpečnostného systému pri studenom ramene a pri horúcom ramene;

- samočinnú analýzu analyzátorom bezpečnostného systému rozloženia uvedených výstupných teplôt a uvedených stredných teplôt vstupu a výstupu na zistenie poklesnutej riadiacej tyče; a

- samočinné blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí z jadra prostriedkom bezpečnostného systému, keď je zistená poklesnutá tyč.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že krok analýzy zahrnuje:

- samočinný výpočet pomernej odchýlky výkonu pre každý palivový element z uvedených teplôt výstupu jadra a z uvedených stredných vstupných a výstupných teplôt jadra;

- samočinný výpočet indexov zakrivenia pre palivové elementy z pomerných odchýlok výkonu a

- samočinné zistenie poklesnutej riadiacej tyče z indexov zakrivenia.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že zahrnuje samočinné zistenie poruchy termočlánku z indexov zakrivenia.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje samočinné nastavenie výpočtu pomernej odchýlky výkonu pre každý palivový element pre poruchu termočlánku.

5. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa t ý m , že výpočet relatívnej odchýlky výkonu pre každý palivový element zahrnuje použitie vzťahu:

RD(LA4)=100

ΔΤ(Ι-Λ0 AT_0Av_g

---------. --------- -1.0

ATo(LAf) AT_Avg (Rovnica 1) kde:

RD = relatívna odchýlka výkonu (L,M) = miesto termočlánku

Δ T = spád teploty v palivovom elemente

ΔΤ₀ = spád teploty v palivovom elemente za referenčných podmienok

AT_AVg = spád teploty naprieč reaktorovou nádobou

AT_0AVg = spád teploty reaktorovou nádobou za referenčných podmienok

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že výpočet zakrivenia zahrnuje použitie vzťahu: CI(i,lj) = 4*RD(ij) - [RD(i-l j) + RD(i+lj) + RD(ij-l) + RD(ij+l)J kde znamená,

Cl = index zakrivenia ij = indexy súradníc

7. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že spád teploty v palivovom elemente a spád teploty jadrom za referenčných podmienok sa periodicky aktualizuje.

8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa t ý m , že periodická aktualizácia zahrnuje použitie zobrazenia jadra, generovaného detekčným systémom vo vnútri jadra.

9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že periodická aktualizácia zahrnuje periodické analytické určenie zobrazenia jadra detekčným systémom vo vnútri jadra.

10. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa t ý m , že periodická aktualizácia zahrnuje určovanie trendu pohybu riadiacej tyče z uvedených teplôt výstupu jadra a stredných teplôt vstupu a výstupu jadra, porovnanie uvedeného trendu pohybu riadiacej tyče s nezávisle určenou polohou riadiacej tyče a keď trend pohybu riadiacej tyče je v podstate potvrdený uvedenou nezávisle určenou polohou riadiacej tyče, vykoná sa aktualizácia okamžitej hodnoty uvedeného vzrastu teploty v palivovom elemente a vzrastu teploty v reaktorovej nádobe hodnotou uvedeného vzrastu teploty v palivovom elemente za referenčných podmienok a hodnotou vzrastu teploty v reaktorovej nádobe za referenčných podmienok.

11. Bezpečnostný systém jadrového reaktora (3) s tlakovou vodou, kde reaktor má nádobu (5) obsahujúcu jadro (9), ktoré má palivové elementy (11), reaktor (3) obsahuje obehový prístroj (33) spôsobilý na vyvíjanie obehu chladivá palivovými elementárni (11) jadra (9), riadiace tyče (35) vložiteľné do jadra (9), riadiacu jednotku (37) tyčí spôsobilú na automatické vloženie aspoň časti uvedených riadiacich tyčí (35) do jadra (9) a ich vytiahnutie z jadra (9) podľa nárokov laž 10, vyznačujúci sa tým, že reaktor obsahuje aspoň jeden detektor (49) na zistenie poklesnutej riadiacej tyče a samočinné blokovanie uvedenej riadiacej jednotky (37) tyči proti vytiahnutiu riadiacich tyčí (35) z jadra (9), keď je zistená poklesnutá tyč.

12. Bezpečnostný systém podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že detektor (49) poklesnutej riadiacej tyče (35) obsahuje teplotné snímače (45) na generovanie teplotných signálov, reprezentujúcich teplotu chladivá vystupujúceho zo zvolených palivových elemenSK 281872 Β6 tov (11) rozmiestnených v daných miestach jadra (9), zostavy (51), pripojené k teplotným snímačom (45), na spracovanie teplotných signálov a na zistenie poklesnutej riadiacej tyče (35) a na generovanie signálu zastavenia a regulačnú jednotku (37) tyčí, pripojenú k zostavám (51) a závislú od signálu zastavenia, na blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí (35) z jadra (9).

13. Bezpečnostný systém podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že uvedené teplotné snímače (45) obsahujú termočlánky a zostavy (51) obsahujú vyhodnocovacie jednotky (61) na spracovanie teplotných signálov a rozlíšenie chybnej funkcie termočlánkov od poklesnutej riadiacej tyče (35) a generovanie signálu zastavenia len v prípade detekcie poklesnutej riadiacej tyče.

14. Bezpečnostný systém podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že obsahuje teplotné snímače (41,43,55) na určovanie strednej zmeny teploty chladivá reaktora pretekajúceho jadrom (9), kalkulátory (59) na určovanie relatívnej odchýlky výkonu pre uvedené palivové elementy (11) od uvedených teplotných signálov uvedenej strednej zmeny teploty a kalkulátory (75-129) na spracovanie pomerných odchýlok výkonu na detekciu poklesnutej riadiacej tyče (35).

15. Bezpečnostný systém podľa nároku 14, vyznačujúci sa tým, že kalkulátory (75-129) zahrnujú kalkulátory (75) generujúce pre uvedené palivové elementy (11) indexy zakrivenia dané priestorovou druhou deriváciou uvedených relatívnych zmien teploty a kalkulátory (77-129) na určenie poklesnutej riadiacej tyče (35) z uvedených indexov zakrivenia.

16. Bezpečnostný systém podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že teplotné snímače (45) obsahujú termočlánky a kalkulátory (77-129) na analýzu uvedených indexov zakrivenia funkcie teplotných zmien palivových elementov (11) pri uvedenom termočlánku a okolo neho na identifikáciu chybnej funkcie termočlánku.

17. Bezpečnostný systém podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že detektor (49) poklesnutej riadiacej tyče (35) obsahuje aspoň dve zostavy (51), kde každá zostava (51) obsahuje niektoré z termočlánkov (45) rozmiestnených v jadre (9), procesory (57) na určenie pomernej zmeny teploty, kalkulátory (59) na generovanie uvedených indexov zakrivenia a vyhodnocovacie jednotky (61) na analýzu indexov zakrivenia a oddelené generovanie signálu zastavenia pre danú zostavu (51), pričom detektor (49) poklesnutej riadiacej tyče (35) obsahuje prostriedky na blokovanie vytiahnutia riadiacich tyčí (35) na základe spracovania signálov zastavenia tyče z každej zostavy (51) selektívnou logikou (67) aplikovanou na signály zastavenia.

18. Bezpečnostný systém podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje kalkulátory (59) na generovanie indexov zakrivenia na samočinné kompenzovanie porúch termočlánkov zistených kalkulátormi.