Принцип детектирование заряженных частиц и нейтронов. Зависимость среднего заряда в импульсе от напряжения на электродах детектора.

Функции и подсистемы СУЗ

Функция АСУТП – сов-сть действий системы, напр. на достижение частной цели управления.

Функции СУЗ:

1). Измерение и контроль среднего (интегрального) потока в р-ре. Это одна из важнейших ф-ций. Вып-ся как при Крит. сост. р-ра, так и в подкрит. вплоть до min контролируемого уровня мощности нейтронного потока (МКУ). N~Qт.

2).Измерение и контроль периода (в больших р-рах), мощности и реактивности.

Т=f(∆K), где ∆K-коэф. размножения.

1/Т=∆K/l₀, l₀ – ср. время жизни нейтронов.

Реактивность: δК=(К_∞(t)- К_∞⁰)/ К_∞⁰

1/T= δК/l→ T=l/ δК, где l= l₀/ К_∞⁰

3). Измерение и контроль нейтронного потока по р-ру.

Эта ф-ция д. осущ-ся только на больших мощн-ях. При малых мощ-ях превышение местного потока над допустимым не м. привести к перегреву ТВЭЛов. Часто эта ф-ция выполняется спец. системами внутриреакторного контроля. На совр. АСУТП эта ф-ция осущ. с пом. ЭВМ.
4). Дистанционное упр-е.

Обеспечивает возд-е операторов на мощность р-ра, кроме этого, выполняет ф-цию автоматич. блокировок, исключающие одновр. подъем стержней с недопуст. скоростью. Ф-ция д. выполняться на всех уровнях мощности.

5). Контроль положения органов СУЗ.

Необходим как при ручном, так и при автомат. упр-ии. В ВВЭР и БН в режиме перегрузки полож. органов СУЗ не конролир., т.к они нах. в крайних нижних положениях, но искл. возм-сть перемещения их вверх.

6). Автоматич. рег-е средней мощности р-ра.

Регулир-е производ. с 0,1 % до 100-120% ном. мощн. На малых мощн-ях в кач. регулируемого параметра исп. N. На больших мощ-ях – по N, по тепловым параметрам или комбинированная схема.

7). Рег-е распределения мощ-сти р-ра (локальной)

8). Авт. вывод р-ра из подкритического состояния.

9). Компенсация изменения реактивности.

10). Авт. гашение цепной р-ции в аварийных ситуациях.

11). Авт. снижение и ограничение мощн. при неиспр. технологич. оборуд.

12). Вычисление тепловой мощн. р-ра.

13). Технологическая, предупредительная и аварийная сигнализация.

14). Обмен информации с др.

15). Контроль исправности СУЗ, сигнализация неисправности, авт. включение резервов.

 

Структурная схема СУЗ

При проектировании и создании СУЗ их обычно объед. в подсистемы.

 

(1) АКНП – аппаратура контроля нейтр. потока (датчики, усилители, соед. кабели)

(2) Упр-е исполнит. органами

(3) ИО – исполнит. органы (двигатели)

(4) УСУ – ус-ва силового упр-я

(5) УРСПРО – ус-ва формир. сигнала полож. рег. органов

(6) ЛУ – логич. упр-е – выраб. команды на упр. РО в зад. послед-сти

(7) Ар – автом. рег-е – подсистема получ. сигнал по нейтр. потоку и др. технологич. пар-ов, осущ. упр-е исполнит. органами путем возд. на ЛУ.

(8) Подсистема ав. защиты, разгрузки и огранич. мощности.

(9) АЗ – ус-ва ав. защиты.

(10) РОМ – ус-ва разгрузки и огр. мощности.

Подсистема 8 на основании сигналов по нейтр. потоку и технол. сигналов опред. наступл. ав. ситуации и осущ. возд-е на ИО. АЗ возд. либо непоср. на ус-ва сил. упр-я либо на подс-му ЛУ. Подс-ма РОМ возд. на подс-му Ар и на подс-му ЛУ. Ручное упр-е осущ. с пом. с-мы ЛУ. Электрооборуд-е с-мы СУЗ расмещается в помещ. щита СУЗ в помещ БЩУ за оперативн., также в РЩУ (резервн.). В помещении щита СУЗ располог. аппаратура дист. упр-я: органы регулир., органы Ар мощности и ав. защиты (ЛУ, УСУ и т.д.). В оперативн. помещ.:

1) ус-во индикации полож. органов

2) аппаратура упр. приводами

3) ап. упр. ав. защ.

4) ап. упр. рег-ром мощн.

5) ап. индикации перемещ. орг. рег-я

В помещ. РЩУ – осн. приборы и органы рег. всем блоком по min.

Электропитание д.б. практически непрерывным.

 

Выбор параметров, с помощью которых контролируется мощность реактора. Составляющие реакторного излучения. Диапазоны измерения мощности реактора. Требования к системам контроля нейтронного потока.

Общие треб-я к контролю нейтр. потока:

Для эксплуатации яд. р-ров необх. контроль их мощн. в энергетич. диапазоне (0,1 – 120% N_ном), также необх. контроль критичности и подкрит. на малых мощностях (<0.1%). В энерг. диапазоне контроль за мощн. р-ра м.б. осущ. путем анализа вых. теплотех. пар-ров р-ра (этот метод инерционен и не всегда исп.). На малых мощн. сост. р-ра опред-ся его эф-ным коэф. размнож. Наряду с этим сост. р-ра контрол. по нейтр. составляющей реакторного излуч., в к-ром сопровожд. протек. цепной р-ции дел., предст. собой многокомпонентный поток, к-рый сост. из: осколков делящихся ядер, j-квантов, α-частиц, β-частиц, нейтрино, нейтроны. Осколки ядер, α-частицы, β-частицы, большая часть j-кв. имеет малую длину пробега в веществе (неск. см), поэтому величина их потоков в данн. точке не опредеделяет сост. р-ра. Измер. потока этих составляющих в реакт. излуч. и в частности j-кв. для относ. оценки распр. энерговыд. по реактору. ~10% j-кв., к-рые им. большую длину пробега не м.б. исп. для оперативн. оценки сост. р-ра, т.к. они выд-ся из осколков со значительным запаздыванием и хар-ет прошлое сост. р-ра. У нейтрино большая длина пробега, но опред. величины потока нейтрино предст. собой пока технически нереализуемую задачу. Т.образом текущ. сост. р-ра опред. по нейтрон. потоку.

90 % тепл. энергии, образ. при р-ции дел., выдел. мгновенно, т.е. тепл. мощн. р-ра в любой мом. вр. примерно пропорц. плотности нейтр. 10% тепл. энергии (ост. тепловыделение) выд-ся постепенно по з-ну апериодич. звена.
Изм-е коэф-та размнож К_∞ как в крит., так и в подкрит. сост. практически мгн. сказ-ся на изм-ии нейтр. потока и это изм. м.б. опред. с-мой контроля. 98,4 % нейтронов выдел. мгн. 0,6 % запазд. нейтроны, а 1% - погибают, поглощаются.

Нейтроны не им. заряда и, след-но, напрямую нельзя измеритьт величину нейтр. потока. На практике для регистрации нейтронов исп-ся вызв-е ими яд. р-ции, к-рые сопровожд. вылетом заряж-х частиц. И уже энергия, возник. в рез-те р-ции иониз. излуч., преобраз-ся с пом. детекторов в удобную форму для дальнейших измерений.

I=k₁k₂k₃Q_т. На практике коэф-ты k_1, k_2, k₃ неизв-ны с дост. точностью. Потому как изм-ся ток детектора м. судить о тенденции изм-я мощности, но не об абсолютном значении мощности. Вычисление периода или реактивности осущ. по измер. относ. скор. изм. нейтр. потока.

В наст. время весь диапазон измер. мощн. принято разбивать на 3 диапазона:

1) диапазон источника;

2) периодный диапазон;

3) энергетический диапазон (хар-ся знач-ми нейтр. потоков, сост-щих 0,1-120% Nном). А в диапазоне от 10 до 120% Nном контроль мощности м. осущ. датчиками теплотех. пар-ов.

В диап. источника знач. нейтр. потока опред. подкритичностью р-ра и источником нейтронов. В этом диап. нейтр. поток сост. 10^-7 – 10^-8% Nном.

Периодн. диап. – промеж. знач. нейтр. потока 10^-7 – 10^-1 % Nном. Этот диап. назван так потому, что в этом диап. контролир. не мощность, а реактивность, к-рая опред-ся периодом.

min уровень нейтр. потока, к-рый м. контролироваться СУЗ назыв. МКУ – min контролир. Уровень

 

Периодомеры.

 

Эта схема содержит логарифматор, показывающий прибор с логарифмической шкалой, показывающий прибор, диференцатор и триггер.

При внесении в канал положительной реактивности ПН меняется по логарифмическому закону.

период реактора для одной группы

Ток в детокторе меняется по такому же закону.

Если =const, то Т= const и после логарифмирования:

Т.е. при постоянной положителной реактивности Iд меняется по линейному закону (). Скорость изменения определяется только величиной внесенной реактивности.

После диф-я этого выражения:

на выходе Д сигнал обратно пропорционален периоду или прямо пропорционален реактивности.

Питание измерительных каналов обычно организуется не менее чем от 2х источников (горячий резерв).

Источники питания бывают разных типов: один – переменного напряжения,второй – постоянного напряжения,а в качестве рзервного используется аккумуляторная батарея.

«+»: Основное достоинство такого метода НП – это простота структуры измерительных сигналов;

«-»: Высокие требования к сопротивлению изоляции цепей прохождения сигналов в подвеске и линий связи с электронной аппаратурой;

-невозможность измерения малых отклонений ППН,значение которой соответствует нулевому уравнению мощности реактора.

25. Системы контроля энгергораспределения в реакторе (назначение, состав)

СКЭ предназначены для определния мощности всего реактора, мощности отдельных ТВС и для выдачи информации об отклонениях энергораспределения от заданного. СКЭ позволяет обеспечить большую равномерность энерговыделения, большую тепловую мощность, большую надежность работы ТВЭЛов и всего реактора, большую глубину и равномерность выгорания горючего.

СКЭ включает в себя след основные части:

1. датчики контроля энергораспределения, в качестве которых используются внутренние детекторы.

2. линии связи детекторов с измерительной аппаратурой и ЭВМ.

3. математическое обеспечение на ЭВМ для обработки информации от СКЭ. В мат обеспечение входят расчетные программы, которые реализуют алгоритмы обработки.

СКЭ, основанные на активационном методе потока нейтронов использовались первыми. Д контроля энерговыделения использовались стальные тросики, содержащие марганец и использовались медные и вольфрамовые проволочки. Была сделана сложная аппартура для облучения индикаторов, выдержка; измерение их активности и передачи информации. В таких СКЭ предусматривается взаимная градуировка индикаторов и детекторов активности и автоматическое внесение поправок на распад активности индикаторов.

Измерение этим методом производиться в специальных гильзах и дает полную картину распределения тепловых нейтронов.

Вся процедура включая установку, извлечение, выдержку и измерение индикатора автоматизированна. И полная скорость распространения потока нейтронов выводятся оператору черз 8-10 часов. Активационный метод можно обеспечить периодический контроль для управления полями энерговыделения.

Все зарубежные ВВЭР оснащены СКЭ с активационными шарами диаметром 1.6 мм. Шарики вводятся в (20 – 30 внутр диам) гильзы – 1.8 мм. Что обеспечивает надежную фиксацию шариков. В гильзе количество шаров в гильзе, должно быть таким чтобы высота шариков была чуть больше АЗ. После активации(примерно 2 мин) шарики пневматическим способом подаются на специальные держатели и активность их поочередно измеряется счетчиками. Периодический характер получения информации таких измерений. Это минус, но он перекрывается высокой относительной точностью и хорошими пространственным разрешением.

 

Назначение регулирующих органов. Эффективность перемещения регулирующего органа. Требования к исполнительным органам.

Реактивность, вносимая ИО в единицу времени называется скоростной эффективностью.

Где - максимальная скорость перемещения ИО.

При движении ИО с постоянной скоростью его скоростная эффективность не постоянна.

Усилие, необходимое для перемещения ИО создается электромеханическим, пневматическим или гидравлическим приводом.

По назнач. ИО делятся на аварийные, компенсирующие и регулирующие. Погл-ли ав. ИО нах. не в а. з. Запас реактивности должен быть достаточным для погашения цепной реакции деления. Компенсирующие ИО при извлечении из активной зоны увеличивают реактивность, которая теряется в медленно протекающих процессах (выгорание топлива, накопление продуктов деления). Эти же органы компенсируют мощностные и температурные эффекты реактивности, возникающие при изменении мощности. Регулирующие ИО используются для компенсации быстрых изменений реактивности и вывода реактора на требуемый уровень мощности.

Органы управления реакторов ВВЭР выполняют все три функции.

Конструкции ИО определяются конструкцией реактора. В реакторах РБМК ИО располагаются в сухих каналах, герметизированных относительно теплоносителя. Охлаждаются они газом (гелий, азот) под небольшим давлением.

В ВВЭР ИО перемещаются непосредственно в теплоносителе.

Конструктивное вытеснение ТВЭЛов:

При перемещении такой кассеты часть топлива выведена за пределы активной зоны. Основным недостатком такой конструкции является большой вес (200 – 300 кг) и большие тяговые усилия приводов. Также требуется расстояние под активной зоной.

КОНСТРУКЦИЯ РО:

Применяются стержни различных сечений, которые располагаются или внутри топливной кассеты, или снаружи.

В реакторах ВВЭР-440 поглащающие стрержни располагаются между топливными кассетами шестигранной или четырехгранной формы.

Применение стержней, расположенных между топливными кассетами, приводит к ухудшению нейтронного поля внутри реактора, поскольку в местах их расположения оно резко падает.

Лучший результат дает применение кластеров (тонких поглащающих элементов), которые расположены внутри топливной кассеты и перемещаются одним приводом. В случае большого числа кассет с кластерами неравномерность поля реактора получается значительно меньше, так как уменьшается масштаб возмущений. В кассете вместо части ТВЭЛов проходят кластеры.

Кроме изменения общей мощности реактора ИО выполняется еще одна задача пространственного выравнивания поля энерговыделения. Неравномерность приводит к местным перегревам ТВЭЛов, неравномерному выгоранию топлива и ухудшает коэффициент использования топлива. Все это снижает безопасность реактора и ухудшает экономические показатели. Различают выравнивание по радиусу и по высоте реактора.

Выравнивание по радиусу производится теми же органами, что и изменение общей мощности реактора. При этом органы, содержащие поглотитель, вводятся в те части сечения реактора, где повышается тепловыделение над средним. А оттуда, где тепловыделение ниже среднего, поглотитель выводится.

Выравнивание по высоте осуществляется с помощью укороченных стержней поглощения. При отсутствии перекосов по высоте все УСП находятся вне активной зоны. Основная причина неравномерности энергораспределения по высоте – пространственные колебания мощности, связанные с периодическими перераспределениями по объему активной зоны концентрации ксенона и наличием обратных связей между этой концентрацией и мощностью реактора.

Конструкция ИО и их приводов должна удовлетворять требованиям ядерной безопасности, то есть исключать возможность неконтролируемого разгона реатора. Должна быть исключена возможность ввода положительной реактивности с помощью регулирующих или компенсирующих ИО; если органы аварийной защиты не взведены, то положительной реактивности вносить нельзя.

Скорость введения положительной реактивности ИО при его движении с максимальной скоростью не должна превышать в секунду. Если же она превышает , то при ручном управлении введение дополнительной реактивности должно быть пошаговым с величиной шага не более . Шаговое движение уменьшает вероятность ввода избыточной реактивности.

При наличии в р-ах разнородных ИО д. б. организовано взаимод-е между ними. Такое взаимод. осущ-ся с пом. путевых выключателей ПВ. Если в процессе работы РО достигают верх. ПВ (ВПВ), то ВПВ включает компенсир. орган на движение вверх. Дв-ие вверх КО вызывает увеличение мощности, к-рое воспр-ся рег-ом, заставляющим двигаться РО вниз. При достиж. РО ср. ПВ движение прекратится. При достиж. РО НПВ все наоборот. В рез-те таких манипуляций РО нах.в зоне своей макс. эфф-сти. В р-х БН-600 упр-ие осущ. рег-щими стержнями РС, компенсир. пакетом КП, центр. темп-ным компенсатором ЦТК, стержнями ав. защиты САЗ. РС, ЦТК и САЗ содержат погл-ль. Присутствие большого кол-ва погл-ля снижает коэфф. воспр-ва горючего, поэтому при работе на мощности САЗ и ЦТК выводятся из АЗ, а компенсация эффектов р-сти производится перемещением КП, который содержит горючее. Управление ЦТК и КП пр-ся след. образом: при достиж. РС одного из ПВ производится авт. перемещ. ЦТК до тех пор, пока РС не возвр. на СПВ. В совр. р-рах ВВЭР все ИО унифицированы, поэтому в них не возник. взаимод-е различных ИМ, но возникает задача авт. передачи управления от одной гр. к другой, что достигается с пом. ВПВ и НПВ. СПВ в ВВЭР-1000 нет. Рег-е осущ. группами ИМ, и передача упр-я происх. по групповому сигналу ВПВ или НПВ. Сигнал формируется при достижении 3-4 ИМ верх. или нижн. положений. В промежутке между ВПВ и верхним концевым выключателем движутся две группы, в результате чего достигается равномерное введение эффективности при движении группы как в середине, так и вблизи ее краев.

29. Типовые схемы регулирования мощности реактора (по сигналу нейтронного потока).

1 – Ионизационная камера;

2 – усилитель тока аппаратуры контроля нейтронного потока (АКНП);

3 – сумматор;

4 – элемент сравнения (ЭС);

5 – регулятор;

6 – усилитель мощности на привод

или группу приводов;

7 – индивидуальный усилитель мощности; 8 – двигатель ИМ; 9 – исполнительный орган (регулирующий стержень);10 – схема, формирующая обратную связь.

 

Сигнал от ИК усиливается АКНП и через сумматор поступает в ЭС. В ЭС вырабатывается сигнал: .

Такая зависимость сигнала рассогласования от заданного значения необходима, так как коэффициент усиления передаточной функции реактора пропорционален мощности. Закон позволяет иметь коэффициент усиления разомкнутой системы объект-регулятор постоянным на всех уровнях мощности. Постоянство коэффициента усиления разомкнутой системы обеспечивает близкое к отрицательному качество переходных процессов. Сигнал вида может быть получен либо делением сигнала отклонения в задатчике на , либо подачей на задатчик сигнала логарифма тока ИК. При подаче при малых в задатчике вырабатывается сигнал:

Далее идет на регулятор, затем на усилитель, где усиливается до мощности, достаточной для управления двигателем ИМ. В зависимости от конструкции реактора регулятор может управлять одним или несколькими ИО. Для обеспечения требуемого закона регулирования, регулятор охватывается обратной связью. На вход блока ОС подается сигнал скорости перемещения ИО. Может также подаваться сигнал на выходе ИУМ или сигнал в промежуточной точке ИУМ. В современных системах РМ в ВВЭР усилитель мощности УМ заменяется трехпозиционным релейным элементом, который управляет двигателем постоянной скорости. В таких системах требуемый закон регулирования формируется в блоке 5, а цепочка ОС отсутствует.

Эта схема, которая использует ток ИК, не позволяет поддерживать мощность реактора с требуемой точностью. Поэтому необходимо применять регулирование по тепловым параметрам, которые зависят от мощности.

Структура схемы автопуска.

Автоматический пуск – это автоматический ввод реактора с постоянным периодом из глубокого подкритического состояния на заданный уровень мощности (0,1 – 10% N_ном).

Разгон реактора с постоянным периодом происходит при постоянной положительной реактивности.

Обычно автоматический пуск осуществляется специальным регулятором, на который также возлагается задача поддержания НП.

Сигналы по НП поступают от ИК, суммируются, усиливаются и поступают в Зд. В Зд вырабатывается сигнал Uε, пропорциональный относительному отклонению мощности ()

Uε поступает в ограничитель с зоной насыщения U_им. U₀ – напряжение на выходе.

Обычно U_им=0,1-0,2.

Сигнал U₀ поступает на регулирующий блок (Σ), который управляет силовыми устройствами ИМ. U₀ выбирается таким образом, чтобы при отрицательном сигнале ИМ (РО) вносилась положительная реактивность (увеличивался НП).

От другой группы ИК сигнал поступает в устройство измерения и контроля, где вырабатывается сигнал U_т, пропорциональный 1/Т. Далее сигнал через делитель поступает в регулирующий блок. Полярность U_т выбирается таким образом, чтобы при увеличении этого сигнала стержни опускались вниз. U_T увелич, период умень, реактивность увелич.

Оператор устанавливает заданный уровень мощности. В первоначальный момент времени n<<n_зад и с ограничителя поступает отрицательный импульс U_им. Поскольку реактор находится в стационарном режиме, и сигнал U_т = 0. После включения системы в работу вносится положительная реактивность , которая увеличивает мощность реактора, и появляется + U_т, и когда U_т вырастет настолько, чтобы скомпенсировать U_им, регулирующие стержни (РС) остановятся и разгон будет продолжаться при постоянном значении реактивности и периода. Значение этого периода можно наитии следующим образом: . Т – функция от настроек блока ограничителя и делителя и не является функцией заданной мощности n_зад. Когда действительная мощность приблизится к заданной настолько, что Uε< U_им, сигнал на выходе ограничителя начнет уменьшаться, что вызовет разбаланс на входе регулятора, и РС начнут опускаться, постепенно увеличивая Т, чтобы сохранить нулевой разбаланс на входе в регулятор. При n= n_зад сигнал U₀=0. Регулятор будет работать на постоянной мощности n_зад.

Если увеличить n_зад больше, чем на 10-20%, произойдет насыщение блока ограничителя, и реактор начнет увеличивать мощность с тем же периодом, с которым производился вывод из подкритического состояния, до тех пор, пока не станет n= n_зад.

Устройство АРМ.

На реакторах ВВЭР для управления мощностью применяется регулирующее устройство типа АРМ-5, которое имеет различные модификации.

Назначение АРМ:

1) поддержание мощности реактора в соответствии с мощностью ТГ;

2) стабилизация уровня мощности на заданном уровне;

3) поддержание мощности ТГ в соответствии с мощностью реактора;

Для вып-я этих ф-ций в комплект входят 2 рег-ра (РНМ, РРТ), каждый из к-ых сост. из 3-х каналов (вых сигнал формируется по мажоритарному принципу 2из3).РНМ предназначен для стабилизации НП в реактора на заданном уровне мощности со статической точностью ±1% от Nзад. Регулирование происходит путем перемещения РО реактора. Этот режим называется режим «Н» - режим астатического поддержания нейтронной мощности. Если АРМ5С работает в режиме «Н», то поддержание Рпара перед ТГ осуществляется или дистанционно или автоматически с помощью ЭГСР (электро-гидравлическая система регулирования турбины).

 

Функции и подсистемы СУЗ

Функция АСУТП – сов-сть действий системы, напр. на достижение частной цели управления.

Функции СУЗ:

1). Измерение и контроль среднего (интегрального) потока в р-ре. Это одна из важнейших ф-ций. Вып-ся как при Крит. сост. р-ра, так и в подкрит. вплоть до min контролируемого уровня мощности нейтронного потока (МКУ). N~Qт.

2).Измерение и контроль периода (в больших р-рах), мощности и реактивности.

Т=f(∆K), где ∆K-коэф. размножения.

1/Т=∆K/l₀, l₀ – ср. время жизни нейтронов.

Реактивность: δК=(К_∞(t)- К_∞⁰)/ К_∞⁰

1/T= δК/l→ T=l/ δК, где l= l₀/ К_∞⁰

3). Измерение и контроль нейтронного потока по р-ру.

Эта ф-ция д. осущ-ся только на больших мощн-ях. При малых мощ-ях превышение местного потока над допустимым не м. привести к перегреву ТВЭЛов. Часто эта ф-ция выполняется спец. системами внутриреакторного контроля. На совр. АСУТП эта ф-ция осущ. с пом. ЭВМ.
4). Дистанционное упр-е.

Обеспечивает возд-е операторов на мощность р-ра, кроме этого, выполняет ф-цию автоматич. блокировок, исключающие одновр. подъем стержней с недопуст. скоростью. Ф-ция д. выполняться на всех уровнях мощности.

5). Контроль положения органов СУЗ.

Необходим как при ручном, так и при автомат. упр-ии. В ВВЭР и БН в режиме перегрузки полож. органов СУЗ не конролир., т.к они нах. в крайних нижних положениях, но искл. возм-сть перемещения их вверх.

6). Автоматич. рег-е средней мощности р-ра.

Регулир-е производ. с 0,1 % до 100-120% ном. мощн. На малых мощн-ях в кач. регулируемого параметра исп. N. На больших мощ-ях – по N, по тепловым параметрам или комбинированная схема.

7). Рег-е распределения мощ-сти р-ра (локальной)

8). Авт. вывод р-ра из подкритического состояния.

9). Компенсация изменения реактивности.

10). Авт. гашение цепной р-ции в аварийных ситуациях.

11). Авт. снижение и ограничение мощн. при неиспр. технологич. оборуд.

12). Вычисление тепловой мощн. р-ра.

13). Технологическая, предупредительная и аварийная сигнализация.

14). Обмен информации с др.

15). Контроль исправности СУЗ, сигнализация неисправности, авт. включение резервов.

 

Структурная схема СУЗ

При проектировании и создании СУЗ их обычно объед. в подсистемы.

 

(1) АКНП – аппаратура контроля нейтр. потока (датчики, усилители, соед. кабели)

(2) Упр-е исполнит. органами

(3) ИО – исполнит. органы (двигатели)

(4) УСУ – ус-ва силового упр-я

(5) УРСПРО – ус-ва формир. сигнала полож. рег. органов

(6) ЛУ – логич. упр-е – выраб. команды на упр. РО в зад. послед-сти

(7) Ар – автом. рег-е – подсистема получ. сигнал по нейтр. потоку и др. технологич. пар-ов, осущ. упр-е исполнит. органами путем возд. на ЛУ.

(8) Подсистема ав. защиты, разгрузки и огранич. мощности.

(9) АЗ – ус-ва ав. защиты.

(10) РОМ – ус-ва разгрузки и огр. мощности.

Подсистема 8 на основании сигналов по нейтр. потоку и технол. сигналов опред. наступл. ав. ситуации и осущ. возд-е на ИО. АЗ возд. либо непоср. на ус-ва сил. упр-я либо на подс-му ЛУ. Подс-ма РОМ возд. на подс-му Ар и на подс-му ЛУ. Ручное упр-е осущ. с пом. с-мы ЛУ. Электрооборуд-е с-мы СУЗ расмещается в помещ. щита СУЗ в помещ БЩУ за оперативн., также в РЩУ (резервн.). В помещении щита СУЗ располог. аппаратура дист. упр-я: органы регулир., органы Ар мощности и ав. защиты (ЛУ, УСУ и т.д.). В оперативн. помещ.:

1) ус-во индикации полож. органов

2) аппаратура упр. приводами

3) ап. упр. ав. защ.

4) ап. упр. рег-ром мощн.

5) ап. индикации перемещ. орг. рег-я

В помещ. РЩУ – осн. приборы и органы рег. всем блоком по min.

Электропитание д.б. практически непрерывным.

 

Выбор параметров, с помощью которых контролируется мощность реактора. Составляющие реакторного излучения. Диапазоны измерения мощности реактора. Требования к системам контроля нейтронного потока.

Общие треб-я к контролю нейтр. потока:

Для эксплуатации яд. р-ров необх. контроль их мощн. в энергетич. диапазоне (0,1 – 120% N_ном), также необх. контроль критичности и подкрит. на малых мощностях (<0.1%). В энерг. диапазоне контроль за мощн. р-ра м.б. осущ. путем анализа вых. теплотех. пар-ров р-ра (этот метод инерционен и не всегда исп.). На малых мощн. сост. р-ра опред-ся его эф-ным коэф. размнож. Наряду с этим сост. р-ра контрол. по нейтр. составляющей реакторного излуч., в к-ром сопровожд. протек. цепной р-ции дел., предст. собой многокомпонентный поток, к-рый сост. из: осколков делящихся ядер, j-квантов, α-частиц, β-частиц, нейтрино, нейтроны. Осколки ядер, α-частицы, β-частицы, большая часть j-кв. имеет малую длину пробега в веществе (неск. см), поэтому величина их потоков в данн. точке не опредеделяет сост. р-ра. Измер. потока этих составляющих в реакт. излуч. и в частности j-кв. для относ. оценки распр. энерговыд. по реактору. ~10% j-кв., к-рые им. большую длину пробега не м.б. исп. для оперативн. оценки сост. р-ра, т.к. они выд-ся из осколков со значительным запаздыванием и хар-ет прошлое сост. р-ра. У нейтрино большая длина пробега, но опред. величины потока нейтрино предст. собой пока технически нереализуемую задачу. Т.образом текущ. сост. р-ра опред. по нейтрон. потоку.

90 % тепл. энергии, образ. при р-ции дел., выдел. мгновенно, т.е. тепл. мощн. р-ра в любой мом. вр. примерно пропорц. плотности нейтр. 10% тепл. энергии (ост. тепловыделение) выд-ся постепенно по з-ну апериодич. звена.
Изм-е коэф-та размнож К_∞ как в крит., так и в подкрит. сост. практически мгн. сказ-ся на изм-ии нейтр. потока и это изм. м.б. опред. с-мой контроля. 98,4 % нейтронов выдел. мгн. 0,6 % запазд. нейтроны, а 1% - погибают, поглощаются.

Нейтроны не им. заряда и, след-но, напрямую нельзя измеритьт величину нейтр. потока. На практике для регистрации нейтронов исп-ся вызв-е ими яд. р-ции, к-рые сопровожд. вылетом заряж-х частиц. И уже энергия, возник. в рез-те р-ции иониз. излуч., преобраз-ся с пом. детекторов в удобную форму для дальнейших измерений.

I=k₁k₂k₃Q_т. На практике коэф-ты k_1, k_2, k₃ неизв-ны с дост. точностью. Потому как изм-ся ток детектора м. судить о тенденции изм-я мощности, но не об абсолютном значении мощности. Вычисление периода или реактивности осущ. по измер. относ. скор. изм. нейтр. потока.

В наст. время весь диапазон измер. мощн. принято разбивать на 3 диапазона:

1) диапазон источника;

2) периодный диапазон;

3) энергетический диапазон (хар-ся знач-ми нейтр. потоков, сост-щих 0,1-120% Nном). А в диапазоне от 10 до 120% Nном контроль мощности м. осущ. датчиками теплотех. пар-ов.

В диап. источника знач. нейтр. потока опред. подкритичностью р-ра и источником нейтронов. В этом диап. нейтр. поток сост. 10^-7 – 10^-8% Nном.

Периодн. диап. – промеж. знач. нейтр. потока 10^-7 – 10^-1 % Nном. Этот диап. назван так потому, что в этом диап. контролир. не мощность, а реактивность, к-рая опред-ся периодом.

min уровень нейтр. потока, к-рый м. контролироваться СУЗ назыв. МКУ – min контролир. Уровень

 

Принцип детектирование заряженных частиц и нейтронов. Зависимость среднего заряда в импульсе от напряжения на электродах детектора.

В качестве детекторов потока нейтронов и гамма-квантов применяются ИК и пропорциональные счетчики. В качестве визуализационных детекторов используются электронно-импульсные детекторы нейтронов (ЭДН) и камеры деления (КД) нейтронов. ИК и КД регистрируют только заряженные частицы, потому что они могут регистрировать гамма-кванты по излучению частиц, возникающих при взаимодействии электронов и гамма-квантов с веществом камеры. Гамма-кванты образуют в веществе быстрые электроны за счет фотоэффекта или за счет эффекта образования пар (электрон-позитрон).

При прохождении через газ детектированной заряженной частицы она выбивает из атома газа электрон, и благодаря этому в газе образуются свободные электроны и позитроны. Это явление называется ионизацией газа. Под действием электронного поля электрон движется к положительному электроду, позитроны – к отрицательному. Появляется электрический ток, так как каждая заряженная частица может выбивать много электронов, величина заряда в сети много больше заряда детектируемой частицы.

Таким же ионизирующем воздействием обладает и квант электромагнитного излучения, таким образом прохождение через газ заряда может быть обнаружено по значению тока сети (по пульсам тока) или по импульсам напряжения в электрической цепи, связанной с электродами.

Зависимость среднего значения заряда в импульсе, образующемся на электродах при взаимодействии заряженной частицы:

Режимы работы детектора:

Область I: характеризуется низкой разностью потенциалов между пластинами. При такой разнице потенциалов время движения электрона к электроду велико и за это время электрон или ионы полностью или частично успевают воссоединяться не доходя до электродов. Это явление называется рекомбинацией.

Область II: Напряжение таково, что все образованные ионы достигают электродов и детекторы, работающие в этой области называются ИК. Этот режим работы такой, что значение среднего заряда, образующегося в детекторе при попадании в его объем заряженной частицы не зависит от напряжения подводимого на электроды детектора. Рабочая точка выбирается в середине диапазона (т. А). ВА характеристика такого детектора: (Ф-интенсивность излучения)

Uкр соответствует почти полному разделению всех возникающих в объеме камеры пар ионов. I при U>Uкр называется током насыщения. При Ф2>Ф1 Uкр2>Uкр1, так как вероятность больше для рекомбинации. ИК должна работать в режиме поглощения, тогда ток камеры пропорционален плотности НП, если напряжение на камере недостаточно для Iн, то измерение теряет точность. , где Р - давление газа.

Область III, IV Первичные ионы, образованные регистрируемой частицей (непосредственно) получают дополнительную энергию Ее, достаточную для получения вторичных ионов, т.о. происходит в объеме детектора увеличение носителей заряда. Детекторы, работающие в области III, IV называются ПС(пропоциональный счетчик). Число вторичных ионов, а следовательно их заряд, набираемый на электродах детектора пропорциональны ионизирующей способности первичной частицы. (Область IV – область ограниченной пропорциональности).

Детекторы, работающие в области V, называются счетчиками Гейгера – Мюллера. Здесь напряжения достаточно для лавинной ионизации, поэтому выходной импульс тока имеет большую амплитуду, которая не зависит от числа первичных ионов. Им можно регистрировать единичные заряженные частицы под действием которых в объеме детектора образуется хотя бы одна пара ионов. Природа частицы не имеет никакого значения. Для контроля реактора они не предназначены, так как нельзя выделить нейтрон на фоне гамма-квантов. Нейтроны обнаруживают по ионизирующей способности вторичных заряженных частиц.

Детектор нейтронов состоит из:

- радиатора (при взаимодействии с радиатором (материал: изотопы бора, уран) нейтроны образуют вторичные заряженные частицы).