Оборудование сврк

Внутриреакторные преобразователи параметров

Измерение энерговыделения. Для измерения энерговыделения по объему активной зоны используются датчики прямой зарядки (ДПЗ) с родиевым эмиттером. Их преимущества – малые габариты, отсутствие источника питания, простота конструкции, хорошая воспроизводимость, невысокая стоимость. Их недостатки – малый сигнал (единицы микроампер), большая постоянная времени (около 1 мин.), сильная зависимость чувствительности от выгорания эмиттера и от других причин.

Результирующая среднеквадратичная погрешность определения линейного энерговыделения – около 5 %. Периодическая поверка метрологических характеристик ДПЗ не производится. Существует расчетный метод проверки погрешности ДПЗ, использующий избыточность ДПЗ в активной зоне.

В активной зоне ДПЗ образуют нейтронно-измерительные каналы (КНИ), представляющие собой вертикаль, на которой размещено семь ДПЗ. На серийном реакторе ВВЭР-440 имеется 16 КНИ с разными длинами погружений, на реакторе ВВЭР-1000 – 18 КНИ.

Измерение температуры. Используются два типа преобразователей температуры: термоэлектрический и термопреобразователь сопротивления. Термоэлектрические преобразователи используются для измерений в активной зоне, они менее точны, но значительно более стабильны в условиях облучения и более надежны, чем термопреобразователи сопротивления. Используются термоэлектрические преобразователи градуировки хромель-алюмель (ХА). Остальные типы градуировок или неустойчивы при облучении (платиновые, вольфрамрениевые), или имеют недостаточно стабильные характеристики (хромель-копель и др.). Для измерения температуры вне активной зоны используются платиновые термопреобразователи сопротивления. Они применяются также в устройствах для компенсации температуры холодных спаев термоэлектрических преобразователей, для измерения температуры теплоносителя в циркуляционных контурах, для калибровки всех термоэлектрических преобразователей первого контура.

Преобразователи параметров основного оборудования

Кроме упомянутых выше преобразователей температуры и нейтронного потока в состав СВРК входят преобразователи давления теплоносителя в первом и втором контурах, перепада давления на главных циркуляционных насосах, уровня теплоносителя в парогенераторе, расхода во втором контуре, сигналы датчиков СУЗ: положение органов регулирования, уровень и период нейтронной мощности по сигналам внекорпусных ионизационных камер и т.д.

Для измерения давления, перепада давления, уровня теплоносителя используются преобразователи типа «Сапфир» различных диапазонов измерения.

Заметим, что непосредственно расход теплоносителя в петлях первого контура реактора ВВЭР не измеряется. Это связано с тем, что отсутствуют возможности размещения в контуре реактора разработанных и стандартизированных расходомеров (переменного перепада давления), удовлетворяющих требованиям стандарта на эти типы расходомеров. Другие типы расходомеров находятся пока в стадии разработки (например, корреляционного типа по шумам активности изотопа ¹⁶N в первом контуре, по температурным шумам). Алгоритм расчета расхода теплоносителя в первом контуре по результатам измерения других параметров приведен далее.

Количество и место размещения основных преобразователей параметров активной зоны и основного оборудования приведены в табл. 1. Все сигналы, кроме сигналов КНИ, дублируются в СВРК. Сигналы с п. 9 по 15 – по одному на каждую из четырех петель циркуляционного контура.

Приведенные в табл. 1 преобразователи относятся к серийным реакторам. Современные, вводимые в настоящее время реакторы типа ВВЭР (Тяньваньская АЭС в Китае) имеют отличия по количеству и составу преобразователей теплотехнических параметров. Они образуют систему внутриреакторных датчиков – СВРД и представляют собой измерительные каналы, в которых в различных сочетаниях располагаются преобразователи температуры, энерговыделения и уровня (впервые). Схема каналов показана на рис. 6, уровнемеры размещаются под нагревателями.

Таким образом, заметно расширяется оснащенность активной зоны различными преобразователями, повышается качество диагностики состояния активной зоны и безопасность эксплуатации реактора.

Линии связи, кабели, проходки

Специально для СВРК разработан кабель для передачи сигналов от ДПЗ, термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления. Он имеет повышенную термостойкость (до 150 ^оС) и радиационную стойкость (до 10⁵ рад). Приняты меры по нераспространению горения, для чего внешняя изолирующая оболочка покрыта луженой медной оплеткой.

Однопарный кабель имеет медную или хромель-алюмелевую, или хромель-копелевую пару проводов диаметром 0,7 мм. Провода свиты и окружены двумя изолированными друг от друга экранами. Это защищает кабель от влияния внешних магнитных и электри-

Таблица 1

№	Параметр	Количество сигналов	Тип
1	КНИ	32	ДПЗ
2	Температура под крышкой реактора	3	ТП
3	Температура на выходе из кассет	95	ТП
4	Температура холодных спаев ТП	28	ТС
5	Температура корпуса реактора	1	ТС
6	Перепад давления на реакторе	1	«Сапфир»
7	Давление над активной зоной	3	«Сапфир»
8	Температура в холодных и горячих петлях 1-го контура	16	ТП
9	Температура холодных спаев ТП по п. 8	4	ТС
10	Перепад давления на ГЦН	4	«Сапфир»
11	Уровень воды в парогенераторе	4	«Сапфир»
12	Давление пара в парогенераторе	4	«Сапфир»
13	Перепад давления на парогенераторе	4
14	Расход питательной воды	4	«Сапфир»
15	Температура питательной воды	4	«Сапфир»

Перечень основных преобразователей, входящих в систему СВРК

Рис. 6. Схемы сборок внутриреакторных датчиков реактора ВВЭР

ческих полей. Семипарный и двенадцатипарный кабели имеют все медные жилы одну или несколько пар хромель-алюмель. Пары имеют индивидуальные экраны, которые помещены в общий экран, изолированный от индивидуальных экранов. Общий экран покрыт изолирующей оболочкой.

Для подсоединения кабеля к КНИ и другим устройствам используются специальные соединители с латунными позолоченными контактами.

Проходки через герметичные зоны представляют собой трубку, в которой закреплены и залиты герметиком свитые пары из медного провода.

Устройства компенсации температуры

холодных спаев термопар

В этих устройствах реализуется метод компенсации, основанный на измерении температуры свободных концов термопары с помощью термопреобразователя сопротивления. В устройствах обеспечивается изотермическое поле с помощью массивных, хорошо теплопроводных пластин, теплоизолированных от внешней среды. Устройства располагаются на патрубках крышки реактора, благодаря чему длина удлинительного провода от преобразователя до устройства компенсации минимальна.

Устройство способно сглаживать изменения температуры во времени (постоянная времени 2 ч). Оно имеет достаточно равномерное температурное поле, разность температур свободных концов термопар не превышает в самом худшем случае 0,25 ^оС. Температура внутри устройства измеряется двумя платиновыми термосопротивлениями второго класса с индивидуальной градуировкой. Раз в год производится их поверка в метрологической лаборатории.

Устройства выдерживают температуру до 100 ^оС в пароводяной среде, повышенное давление, нейтронное и гамма-облучение, орошение водой с растворенной борной кислотой.

Электронная аппаратура СВРК

Электронная аппаратура СВРК – автономно управляемая подсистема, выполняющая следующие функции:

• сбор информации от аналоговых и дискретных преобразователей;

• усиление сигнала до нормированной величины;

• преобразование сигналов в цифровой код;

• запоминание информации, ее арифметическая и логическая обработка;

• предоставление алфавитно-цифровой и графической информации на электронно-лучевом индикаторе;

• обмен информацией с ЭВМ и т.д.

Аппаратура выпускалась и выпускается в нескольких модификациях (для реакторов ВВЭР-440, ВВЭР-1000, модернизированный вариант).

Математическое и программное обеспечение СВРК

Математическое и программное обеспечение (МПО) СВРК условно разделяется на две основные части: МПО информационно-измерительной аппаратуры (ИИА) СВРК и МПО вычислительного комплекса (ВК) СВРК.

МПО аппаратуры СВРК управляет работой блоков и устройств аппаратуры, обрабатывает информацию по заданным алгоритмам, выводит информацию на внешние устройства по запросу оператора, обменивается информацией с ВК, между комплектами аппаратуры, диагностирует состояние основных блоков и устройств аппаратуры.

МПО ВК осуществляет обмен информацией с обоими комплектами аппаратуры, обрабатывает, регистрирует и архивирует информацию по заданным алгоритмам, выводит информацию на внешние устройства ВК и на дисплей аппаратуры СВРК, обменивается данными с управляющей вычислительной системой (УВС).

Математическое обеспечение аппаратуры СВРК

Для обеспечения оператора необходимой информацией в аппаратуре СВРК реализованы алгоритмы предварительной обработки сигналов, входящих в аппаратуру СВРК, включая опрос сигналов, их предварительную обработку и сглаживание, а также алгоритмы расчета основных контролируемых параметров и сравнение их значений с отбраковочными и режимными уставками. Количество параметров, определяемых в МПО аппаратуры, превышает 40. Среди них мощность электрическая и определяема по параметрам 1-го и 2-го контуров, по сигналам ионизационных камер и ДПЗ, по петлям, расходу теплоносителя и т.д.

Предварительная обработка сигнала

Предварительная обработка – отбраковка сигналов производится в соответствии с формулой