Ефективни решения за наблюдение на активната зона на ядрен реактор

Модернизацията на системите за управление в реакторите е особено актуална в светлината на бъдещото увеличение на капацитета на съществуващите ядрени централи до 104 процента или повече

Системата за вътрешно-реакторен контрол (СВРК), произведена от консорциума ПАО НПП Радий, Украйна и Studsvik, Швеция, е система за наблюдение на ядреното гориво на реактора, която, използвайки сензори в реактора, равномерно разпределени по височината и азимута на активната зона, непрекъснато предоставя на операторите в контролната зала информация за текущото състояние на активната зона и също така извършва прогноза за до 72 часа напред.

Използването на сертифициран инструмент за математическо моделиране, доказан през годините на експлоатация в много атомни електроцентрали в Европа и САЩ, гарантира висока точност на изчисленията, която е непостижима за съществуващите аналози. Модернизацията на системите за управление в реакторите е особено актуална в светлината на бъдещото увеличение на капацитета на съществуващите ядрени централи до 104 процента или повече. Такова увеличение на мощността изисква повишена точност на изчисленията и прогнозите на СВРК, за да се осигури гарантиран контрол върху състоянието на ядреното гориво във всяка горивна сборка (ТВС) в реално време.

Същност на СВРК-Р

Софтуерно-хардуерният комплекс СВРК-Р, произведен от ПАО НПП Радий, има следните отличителни характеристики:

• Хардуерът е инсталиран в шест шкафа, за да не се нарушават съществуващите кабелни връзки.
• Във всеки шкаф са монтирани две шасита: 1-во - за приемане на сигнали от КНИ (канал за неутронно измерване), 2-ро - приемащо сигнали от датчици (пълният набор от модули ще бъде определен въз основа на първоначалните данни).
• Всеки логически модул (ЛМ) в шасито има два оптични (напълно идентични) канала за предаване на информация през Ethernet мрежата (UDP протокол).
• На всеки канал на всеки 5ms всеки ЛМ модул предава пакети данни, получени от модулите, както и диагностична информация от всички модули.
• Всеки ЛМ има специален оптичен вход (TUNING) за настройка на основните елементи за обработка на данни (време на отпадане, скали, коефициенти и др.). Свързването към входа TUNING е възможно само с помощта на специален протокол Радий.
• Сигналите на всеки ЛМ се събират в комутаторите на всеки шкаф. По този начин, ако единият комутатор се повреди, сигнали от всички ЛМ ще бъдат изпратени към двата РС през другия.
• Събирането и първичната обработка на данни от всички модули се извършва в първичните сървъри. Всеки сървър е високопроизводителен компютър на HP. Всеки сървър има RAID масив от твърди дискове за архивиране на данни.
• След първична обработка, данните се прехвърлят към сървъра за оперативни изчисления, където се извършват необходимите изчисления на основните параметри. Обработените данни влизат в неговия архив, а също така се прехвърлят на горното ниво за разпространение до потребителите (оператори в контролната зала и контролиращи физици).
• Всеки модул за получаване на сигнали от сензори в реактора също генерира изходни токови сигнали, които могат да се използват за по-нататъшна обработка с цел изолиране на шумовия компонент за управление на механичните елементи на активната зона.
• Софтуерът е внедрен на базата на подобрен софтуерен продукт за изчисление на основните физични показатели GARDEL, разработен от Studsvik; основният изчислителен механизъм е разработен на базата на системата за управление на активната зона 5 (CMS5) за водо-воден енергиен реактор ВВЕР1000/V320, в който като охлаждаща течност и модератор се използва вода под налягане.

GARDEL е усъвършенстван модул за наблюдение на ядрото в реално време с вградени инструменти за управление на реактивността. Комбинираме CMS5 на Studsvik с ефективна технология за бази данни и графичен потребителски интерфейс, който може да бъде персонализиран според вашите нужди. Софтуерът GARDEL вече е внедрен в повече от 40 водо-водни реактори (PWR) с различни дизайни. В момента системата GARDEL се инсталира в още девет леководни реактора. Техническите средства за събиране на сигнали от вътрешнореакторните сензори, както и софтуерът GARDEL-ВВЕР, в момента работят в тестов режим паралелно със съществуващата СВРК на енергоблок №3 на АЕЦ „Ровно“.

Системата GARDEL е удобна за оператора, тъй като непрекъснато сравнява изчислените и измерени стойности на топлинната енергия на ядрото и показанията от сензорите в реактора. Тези проверки осигуряват незабавно валидиране на основния модел и увереност във възможностите на системата GARDEL. Надеждните методи и самоактуализиращият се основен модел осигуряват много по-голяма точност от традиционните предварително изчислени таблични модели, които обикновено се използват за наблюдение, проследяване и поддържане на активната зона в периода на експлоатация.

Във всеки момент от работния цикъл инженерите могат да анализират предишни състояния на активната зона, да ги сравняват с текущите или да правят прогнозни изчисления, използвайки реалния архив с данни, за да маневрират уверено с мощността на реактора, което е особено важно при работа при мощност над номиналната (104 и повече процента). Следните доклади бяха представени на Държавната комисия за ядрено регулиране на Украйна (ГК ЯР) за одобрение на подобрената СВРК реактора и официалното й използване в ядрените блокове в Украйна:

• Софтуер за подсистема за физически изчисления (ПЗ ПФР) GARDEL за блокове ВВЕР-1000 - общ системен анализ;
• Сравнение на CASMO₅ и HELIOS2 за горивни касети за ВВЕР-1000;
• CMS5 моделиране за блок 3 на АЕЦ „Ровно“, горивни цикли 24 - 30.

ПЗ ПФР GARDEL. Процедура за възстановяване

ПО GARDEL лесно се интегрира в съществуващи модели на активни зони на пълномащабни симулатори с цел прогнозиране и изследване на изгарянето на гориво при изчисляване на параметри за ново гориво. Функцията за автоматично събиране на данни и изграждане на основния модел е специфична за кампанията и гарантира, че симулаторът изпълнява функционалните задачи на симулатора и отговаря на стандартите и разпоредбите - включително на 10CFR55.46, SOER 96-02 и ANSI 3.5.

Комбинирайки усъвършенстван анализ на състоянието на реактора, ефективна технология за управление на базата данни и силно адаптивен графичен потребителски интерфейс, СВРК, предлаган от консорциума Радий/Studsvik, позволява да се намалят факторите на несигурност и степента на консерватизъм, които ограничават ефективността на работата на реактора с увеличаване на мощността до 104 или повече процента от номиналната.

Информация за контакт: www.radiy.com