DE2014997A1

DE2014997A1 - Überwachungs- und Ermittlungsgerät zur zeitlich-räumlichen Feststellung der Kennwerte einer Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2014997A1
Application number: DE19702014997
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing.; Bock Heinz-Wilhelm Dipl.-Ing.; 8520 Erlangen Aleite
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-03-28
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1971-10-21
Also published as: NL7018202A; BE762812A; FR2083632A1

Description

überwachungs- und Ermittlungsgerät zur zeitlich-räumlichen Feststellung der Kennwerte einer Kernreaktoranlage

Bei der Projektierung von Kernkraftwerken großer Leistung ist es erforderlich, das Verhalten der Anlage, insbesondere die zeitveränderliche Neutronenfluß- und Leistungsdichteverteilung sowie den Abbrand im Reaktorkern rechnerisch zu ermitteln. Das geschieht stationär üblicherweise durch umfangreiche Digi- ' talrechnerprogramme. Diese Eeohnungen werden jedoch schon für eine eindimensionale zeitabhängige Ermittlung der Werte sehr umfangreich.

Bei der Ermittlung des Zeitverhaltens des Primär- und des Sekundärkreislaufes der Kernreaktoranlage ist bei der Verwendung eines Analogrechners im allgemeinen für den Reaktorkern selbst nur eine punktförmige Darstellung möglich, da sonst der Rechenaufwand zu groß würde.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungs- und Ermittlungsgerät zur zeitlich-räumlichen Darstellung der Kennwerte einer Reaktoranlage zu schaffen, mit der der herkömmliche Analogrechner erweitert werden kann und mit dem insbesondere eine mehrdimensionale Ermittlung der zeitveränderlichen Neutronenfluß- und Leistungsdichteverteilung und des Abbrandes im Reaktorkern möglich ist, wobei für die einzelnen Anlagenteile der Kernreaktoranlage de*· universale Analogrechenteil verwendet werden kann.

Die Erfindung besteht dabei darin, daß hierzu zur Nachbildung

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von Brennelementen kompakte Analogrechenzellen vorgesehen sind und daß diese Analogrechenzellen im Sinne der Nachbildung der Steuerstäbe und ihrer Steuerschaltung über eine digitalisierte Schaltung miteinander verbunden sind.

Bei einer derartigen Darstellung des Reaktorkernes mit mehreren, aus Analogrechenzellen gebildeten Bausteinen für jedes Brennelement kann dann auf einfache Weise die zeitliche Veränderlichkeit der örtlichen Neutronenflußverteilung mit allen denkbaren Störungen - einschließlich der örtlichen Steuerstabeinwirkungen untersucht werden.

Die einzelnen Analogrechenzellen bestehen dabei aus Bauteilen, die so verschaltet sind, daß durch sie die Punktion von Dopplereffekt, Xenonvergiftung, Anreicherung, Abbrand, Kühlmitteltemperatur und -druck, Steuerstabstellung und Borvergiftung des Kühlmittels sowie die Diffusion zu Nachbarzelleri nachgebildet werden können und jeweils mit aktuellen Werten Versorgt wird.

Ferner ist es möglich, Umsetzoperationen der Brennelemente durch entsprechende Ansteuerung der Rechenzellen und Umspeicherung von Abbrandwerten nachzubilden.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Überwachungs- und Brmittlungsgerätes nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 die Gesamtschaltung einer Kernreaktoranlage,

Fig. 2 eine perspektivische, schematische Ansicht des Heaktorkernes mit einer entsprechenden Rechenzellensäule für ein Brennelement und

Fig. 3 die stark vereinfachte Grundschaltung einer entsprechenden Zelle.

Nach dem Prinzipschaltbild in Fig. 1 besteht die Kernreaktoranlage aus dem Primärkreis des Reaktors 1, Dampferzeuger 2

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und der Hauptkühlmittelpumpe 3 und der Dampfkraftteil aus dem Sekundärteil des Dampferzeugers 2, der Turbine 4 mit angekoppeltem Generator 5 und dem Kondensator 6. Bei dieser Darstellung können alle Anlagenteile bis auf den eigentlichen Reaktor mit Hilfe eines Universal-Analogrechenteils nachgebildet werden, während der Reaktorkern einschließlich der Steuerstäbe und der Stabsteuerung durch das noch zu beschreibende liberwachungs- und Ermittlungsgerät darstellbar sind.

In Pig. 2 ist in schematischer Darstellung der Aufbau des Reaktorkernes 1 gezeigt, der aus senkrecht angeordneten und parallel zueinander verlaufenden Brennelementen 7 besteht. Einzelne oder alle dieser Brennelemente bestehen¹ aus beispielsweise jeweils zehn kompakten Analogrechenzellen 8, die zu einer Säule zusammengefaßt sind. -

Nach Fig. 3 besteht jede Zelle aus einer Reihe Von Bauteilen, beispielsweise zur Nachbildung von Rückwirkung der Kühlmitteltemperatur 9, der Brennstofftemperatur 10, der Xenonvergiftung 11 und des Abbrandes 12. Die entsprechenden Eingabewerte können durch Potentiometer 15 oder ähnliche Einstellger"äte entsprechend den jeweils vorliegenden Bedingungen eingestellt werden.Aus den ermittelten Werten rechnet die Zelle mit Hilfe der jeweiligen Reaktivitätsbilanz die Zellenleistung. Ferner lassen sich Diffusionswerte aus benachbarten Bausteinen übei die Eingänge auf die Rechenzelle 8 eingeben. Die Zellenleistung kann dann am Ausgang 17 abgegriffen und nach entsprechender Zusammenfassung mit den Werten anderer Rechenzellen derselben oder anderer Zellensäulen zur Weiterverarbeitung an den Universal-Analοgrechner gegeben werden. Damit ergibt sich für den Analogrechner mit den Rechenteilen nach Fig. 1 für den eigentlichen Reaktorkern eine quasipunktförmige Abbildung, mit der dann das Verhalten der Gesamtanlage ermittelt werden kann.

Um in dieser Darstellung auch den örtlichen Einfluß der Steuerstäbe 18 berücksichtigen zu können, muß die Steuerung 19 verschiedener Steuerstabbänke sowie ihre örtliche Absorptionswirkung

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nachgebildet werden. Das geschieht in einer digitaxisle] Steuerschaltung, die an ihrem Ausgang analoge Signale an die Analogrechenzellen gibt.

Mit dem beschriebenen Überwachungs- und Ermittlungsgerät ist bei entsprechender Nachbildung des Reaktorkerne* durch diese kompakten Analogrechenzellen auf einfache Weise möglich, die zeitliche Veränderung der Neutronenflußverteilung unter Berücksichtigung aller auftretenden Störungen auf einfache Weise zu ermitteln und zu überwachen und zur Untersuchung des Zeitverhaltens auszunutzen.

3 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

• ;- $ *■■·■; ' VPA 7Q/94O3

Patentansprüche ' 2014997

Überwaehungs- und Ermittlungagerät zur zeitlich-räumlichen Feststellung der Kennwerte einer Kernreaktoranläge, inshesondere zur mehrdimensionalen Ermittlung der zeitveränderM-chen Neutronenfluß- und Leistungsdichteverteilung sowie des ' Abbrandes im Reaktorkern, dadurch gekennzeichnet» daß hierzu zur Nachbildung von Brennelementen (7), kompdkte Analogrechenzellen (8) vorgesehen sind und daß diese Ana'logreohenzellen (8) im Sinne der Nachbildung der Steueretäbe¹ (18) und ihrer Steuerschaltung (19) Über eine digitalisierte Schaltung miteinander verbunden sind.

Überwachungs* und Ermittlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rechenzelle (θ) auA Bauteilen besieht, mit denen die Einflüsse von Dopplereffekt, Xenonvergiftung, Anreicherung, Abbrand, Kühlmitteltemperatur und -druck, Steuerstäbstellung und Borvergiitun^ des Kühlmittels sowie die Diffusion zu Nachbarζeilen einstellbar und ermittelbar sind.

Überwachungs- und Ermittlungsgerät' nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Umsetzoperationen der Brennelemente durch entsprechende Ansteuerung der Eechenzellen und ümspeicherung von Abbrandwerten nachbiliibar sind.

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