Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der augenbfickfichen Leistung eines Atomkernreaktors Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Be stimmung der augenblicklichen Leistung eines Atom kernreaktors für Regelzwecke, wobei ein von der Reaktorleistung abhängiges Signal durch Multiplika tion des Messignals einer Neutronenflussmessung an einer Stelle im Reaktor mit einem Signal, das von der vom Reaktor abgegebenen thermischen Leistung ab hängig ist, gewonnen wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bei einem Atom kernreaktor, gekennzeichnet durch eine Neutronen- fluss-Messvorrichtung,
eine Vorrichtung zur Messung der thermischen Leistung des Reaktors und eine Multipliziervorrichtung, welcher die Signale der bei den vorherigen Vorrichtungen zugeführt werden.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des Verfahrens nach dem Hauptpatent, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Differenz zwischen dem gewonnenen Signal und dem von der thermischen Leistung abhängigen Signal gebildet wird und ein von dieser Differenz abhängiges Signal zur Steuerung einer Sicherheitseinrichtung des Reaktors verwendet wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine un gewollte Leistungsänderung des Reaktors bedeutend rascher festgestellt und einer solchen Änderung rascher entgegengewirkt werden kann als auf thermo- metrischem Wege.
Ferner betrifft die Erfindung eine weitere Ausbil dung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent, die da durch gekennzeichnet ist, dass ein Vergleichsorgan vorgesehen ist, in dem die Differenz zwischen dem Ausgangssignal aus der Multipliziervorrichtung und dem Signal einer Kühlmittelmengenmessvorrichtung gebildet wird, dass der Ausgang des Vergleichsorgans mit einem zweiten Vergleichsorgan verbunden ist, in dem das aus dem ersten Vergleichsorgan kommende Differenzsignal mit einem Grenzwert verglichen wird, und dass der Ausgang des zweiten Vergleichsorgans mit der Sicherheitseinrichtung des Reaktors in Wir kungsverbindung steht.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschrei bung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Kernreaktoranlage mit Einrichtung zum Schnellabschalten des Reaktors, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Kernreaktoranlage mit Einrichtung zum Herabsetzen der Reaktorlei stung und Fig.3 eine Einrichtung zum Schnellabschalten des Reaktors,
wobei die Einrichtung als 2 von 3-Schaltung ausgebildet ist.
Gemäss Fig. 1 wird der Reaktor 1 von einem Kühlmittel durchströmt, das mit Hilfe der Umwälz- vorrichtung 14 im Kreislauf geführt ist und dessen Menge in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlmit- tels,am Austritt aus dem Reaktor mittels des PI-Reg lers 15 eingestellt wird. Das im Reaktor 1 aufge heizte Kühlmittel gelangt in einen Wärmeübertrager 4, in dem es seine Wärme,
wie im Hauptpatent näher erläutert, an das Arbeitsmittel einer Dampfkraftan lage abgibt.
Am Reaktor 1 ist eine Neutronentlussmessvor- richtung 27 und an der Leitung 3 eine Messvorrich- tung 28 für die Kühlmittelmenge vorgesehen. Das Messignal der Neutronenfluss-Messvorrichtung 27 wird der Multipliziervorrichtung 30 zugeführt, die über ein Integrierorgan 31 auch das Signal der Men- genmessvorrichtung 28 erhält.
Das Ausgangssignal aus der Multipliziervorrichtung wird über die Leitung 26 aus dem PI-Regler 22 geschaltet, der über dem Servomotor 21 die Regelstäbe 20 des Reaktors ver stellt. Das Ausgangssignal aus der Multipliziervor- richtung 30 wirkt ausserdem auf das Vergleichsorgan 33 und das Additionsorgan 34. In dem Organ 33 wird das Ausgangssignal in der Leitung 26 mit dem von der Messvorrichtung 28 kommenden Signal ver glichen, und es wird dem Integrierorgan 31 ein der Differenz der beiden verglichenen Signale entspre chendes Signal zugeführt.
Das dieser Differenz entsprechende Signal wird ausser zum Integrierorgan 31 über eine Signalleitung 50 auch einem Vergleichsorgan 51 zugeführt. Das Vergleichsorgan 51 erhält über eine Signalleitung 52 ein Grenzwertsignal, das in dem Organ 51 mit dem Differenzsignal verglichen wird.
Das Vergleichsorgan 51 ist über eine Signalleitung 53 mit einem Schaltor gan 54 verbunden, das im Stromkreis eines Elektro magneten 55 liegt, der mit einem Neutronen absor bierenden Stab 56 zusammenwirkt, mit dessen Hilfe der Reaktor schnell abgeschaltet werden kann.
Das aus dem Ver ,gleichsdrgan 51 austreten-,die Signal wechselt seinen Sinn je nachdem, ob das Differenz- signal in der Leitung 50 grösser oder kleiner ist als das Grenzwertsignal in der Leitung 52. Wird das Dif ferenzsignal in der Leitung <B>50</B> grösser als das Grenz- wertsignal in der Leitung 52, so schaltet das.
Aus gangssignal in der Leitung 53 das Schaltorgan 54 aus, wodurch der Magnet 55 stromlos wird und der Stab 56 in den Kern des Reaktors 1 fällt. Damit wird der Reaktor sofort abgeschaltet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Neutronenfluss-Messvorrichtung 27 und die Kühl mittelmengen-Messvorrichtung 28 in der gleichen Weise auf die Multipliziervorrichtung 30 geschaltet wie in dem Beispiel nach Fig. 1.
Auch gemäss Fig. 2 wird das Differenzsignal zwischen dem Ausgangssi- gnal,aus der Mulhipliziervorrichtung 30 und dem Ss- nal der Mengenmessvorrichtung 28 über die Signal- gnal der Mengenmessvorrichtung 5,
1' zugeführt. Die ses Organ 51' erhält von einem Grenzwertsignalgeber 60 über eine Leitung 52' ein Grenzwertsignal und bildet ein mit x bezeichnetes Differenzsignal, das einem Umformorgan 61 zugeführt wird. Aus dem Umformorgan 61 tritt ein Signal y aus, dessen Grösse gemäss der gezeichneten Funktion von x abhängig ist und das über eine Signalleitung 62 zu einem Addi tionspunkt 63 gelangt, wo es dem vom Dampfdruck abhängigen Signal aus dem Druckmessorgan 25 überlagert wird.
Wird der Neutronenfluss 9p plötzlich viel grös- ser, so wird das Signal in der Leitung 50 stark posi tiv. Von diesem Signal in der Leitung 50 wird im Vergleichsorgan 51' das Grenzwertsignal aus der Leitung 52' subtrahiert, woraus ein positives Signal x entsteht. Damit wird das Signal y grösser als Null und über den Additionspunkt 63 wird ein zu hoher Dampfdruck simuliert.
Auf dem Wege über die Pro portionalanteile der Regler 23 und 22 wird daraufhin sofort die Reaktorleistung herabgesetzt, indem der Servomotor 21 die Regelstäbe 20 so verstellt, dass diese tiefer in den Reaktorkern hineinragen. Auch auf diese Weise wird die Sicherheit der Reaktoran lage gewährleistet. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung kann in der Signalleitung 62 ein Organ vorgese hen sein, das das Signal y auf seinem höchsten Wert festhält, den es jemals erreicht.
Diese Fixierung des Signales y ist dann nur durch Handeingriff auf einen kleineren Wert einstellbar oder aufhebbar.
Nach Fig.3 sind die Neutronenfluss-Messvor- richtung und die Kühlmittelmengen-Messvorrichtung dreifach ausgeführt. Jede der drei Neutronenfluss Messvorrichtungen 27, 27' und 27" ist mit einer Multipliziervorrichtung 30, 30' bzw. 30" verbunden, die über ein Integrierorgan 31, 31' bzw. 31" mit den Mengenmessvorrichtungen 28, 28' und 28" in Ver bindung stehen.
Die Signalleitungen der drei Men- genmessvorrichtungen 28, 28' und 28" sind in einem Punkt 57 zusammengeführt, von wo aus ein entspre chendes Mengensignal weitergeleitet wird, z. B. als Regelsignal zum Beeinflussen der Umwälzvorrich- tung 14. Das Differenzsignal zwischen dem Aus gangssignal der Multipliziervorrichtung 30 und dem Ausgangssignal der Mengenmessvorrichtung 28 wird wiederum im Vergleichsorgan 33 gebildet.
Dement sprechend sind Vergleichsorgane 33' und 33" für die Signale aus .der Multipliziervorridhtung <B>307</B> und der Mengenmeiss,vorrichtung 28' bzw. aus der Multipli- ziervorrichtung 30" und der Mengenmesssvorrichtung 28" vorgesehen.
Von den Vergleichsorganen 33, 33' und 33" führt je eine Signalleitung 65, 65' und 65" zu einer Vorrichtung 70, 70' und 71}". Jede dieser Vorrichtungen entspricht .dem Vergleichsorgan 51 in Fig. il. Ausserdem sind die Ausgangssigaalleitungen der Multipliziervorrichturugen 30,
<B>30'</B> und 30" im P'unkb 58 ,zur Signalleitung 26 zusammengefasst, die zum: P'I Regler 2 führt.
Jeder Vorrichtung 70, 70' und 70" wird ein Grenzwertsignal zugeführt über eine Leitung 52, 52' bzw. 52". Zwischen dem den Schnellabschaltstab 56 beeinflussenden Elektromragneben 55 und den Vor- richtungen 70, 70' und 70" sind .drei Relais 71, 71' und 71" vorgesehen, deren Konibaktsätze mit der Spule des Magneten 55 in der bekannten 3 von 3-Schaltung verbunden sind.
Damit ein Abfallen des Stabes 56 vom Elektromagneten 55 und damit ein Schnellab schalten des Reaktors erfolgen kann, müssen bei die ser Anordnung zwei der drei Relais 71, 71' und 71" abfallen, die in der Zeichnung im erregten Zustand dargestellt sind.
Method and device for determining the instantaneous power of an atomic nuclear reactor which depends on the thermal power output by the reactor, is obtained, and a device for carrying out this method in an atomic nuclear reactor, characterized by a neutron flux measuring device,
a device for measuring the thermal power of the reactor and a multiplier device to which the signals from the previous devices are fed.
The invention relates to a further embodiment of the method according to the main patent, which is characterized in that the difference between the signal obtained and the signal dependent on the thermal power is formed and a signal dependent on this difference is used to control a safety device of the reactor. This method has the advantage that an undesired change in the reactor's performance can be detected much more quickly and such a change can be counteracted more quickly than by thermometric means.
Furthermore, the invention relates to a further development of the device according to the main patent, which is characterized in that a comparison element is provided in which the difference between the output signal from the multiplier and the signal of a coolant quantity measuring device is formed that the output of the comparison element with a second comparison element is connected in which the difference signal coming from the first comparison element is compared with a limit value, and that the output of the second comparison element is in operative connection with the safety device of the reactor.
The invention is explained in the following description environment with reference to the drawing, for example. 1 shows a nuclear reactor system according to the invention with a device for rapid shutdown of the reactor, FIG. 2 shows a nuclear reactor system according to the invention with a device for reducing the reactor performance and FIG. 3 shows a device for rapid shutdown of the reactor,
the device being designed as a 2 of 3 circuit.
According to FIG. 1, a coolant flows through the reactor 1, which is circulated with the aid of the circulating device 14 and the amount of which is set as a function of the temperature of the coolant at the outlet from the reactor by means of the PI controller 15 becomes. The coolant heated up in the reactor 1 reaches a heat exchanger 4, in which it uses its heat,
as explained in more detail in the main patent, releases the working fluid of a steam power plant.
A neutron flux measuring device 27 is provided on the reactor 1 and a measuring device 28 for the amount of coolant is provided on the line 3. The measurement signal from the neutron flux measuring device 27 is fed to the multiplier 30, which also receives the signal from the quantity measuring device 28 via an integrating element 31.
The output signal from the multiplier is switched via line 26 from the PI controller 22, which sets the control rods 20 of the reactor via the servo motor 21. The output signal from the multiplier device 30 also acts on the comparison element 33 and the addition element 34. In the element 33, the output signal in the line 26 is compared with the signal coming from the measuring device 28, and the integration element 31 becomes the difference corresponding signal supplied to the two compared signals.
The signal corresponding to this difference is also fed to a comparison element 51 via a signal line 50 in addition to to the integrating element 31. The comparison element 51 receives a limit value signal via a signal line 52, which limit value signal is compared in the element 51 with the difference signal.
The comparison element 51 is connected via a signal line 53 to a Schaltor gan 54, which is in the circuit of an electric magnet 55, which interacts with a neutrons absorbing rod 56, with the help of which the reactor can be switched off quickly.
The signal that emerges from the comparator 51 changes its meaning depending on whether the difference signal in the line 50 is greater or less than the limit value signal in the line 52. If the difference signal in the line <B> 50 </B> greater than the limit value signal in line 52, it switches.
From the output signal in the line 53, the switching element 54, whereby the magnet 55 is de-energized and the rod 56 falls into the core of the reactor 1. This will shut down the reactor immediately.
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the neutron flux measuring device 27 and the cooling medium quantity measuring device 28 are connected to the multiplier 30 in the same way as in the example according to FIG. 1.
Also according to FIG. 2, the difference signal between the output signal from the multiplying device 30 and the signal of the quantity measuring device 28 is obtained via the signal signal of the quantity measuring device 5,
1 'supplied. This organ 51 ′ receives a limit value signal from a limit value signal generator 60 via a line 52 ′ and forms a differential signal denoted by x, which is fed to a converter 61. A signal y emerges from the converter 61, the size of which is dependent on x according to the function shown and which arrives via a signal line 62 to an addition point 63, where it is superimposed on the signal from the pressure measuring element 25 that is dependent on the vapor pressure.
If the neutron flux 9p suddenly becomes much greater, the signal in the line 50 becomes strongly positive. The limit value signal from the line 52 'is subtracted from this signal in the line 50 in the comparator 51', from which a positive signal x arises. The signal y is thus greater than zero and an excessively high vapor pressure is simulated via the addition point 63.
On the way via the proportional components of the controllers 23 and 22, the reactor power is then immediately reduced by the servomotor 21 adjusting the control rods 20 so that they protrude deeper into the reactor core. In this way, too, the safety of the reactor plant is guaranteed. According to a further embodiment of the invention, an organ can be provided in the signal line 62 which holds the signal y at its highest value that it will ever reach.
This fixation of the signal y can then only be set to a smaller value or canceled by manual intervention.
According to FIG. 3, the neutron flux measuring device and the coolant quantity measuring device are designed in triplicate. Each of the three neutron flux measuring devices 27, 27 'and 27 "is connected to a multiplier 30, 30' or 30", which is connected to the quantity measuring devices 28, 28 'and 28 "in Ver via an integrating element 31, 31' and 31" bond.
The signal lines of the three quantity measuring devices 28, 28 'and 28 "are brought together at a point 57, from where a corresponding quantity signal is forwarded, for example as a control signal for influencing the circulating device 14. The difference signal between the off The output signal of the multiplication device 30 and the output signal of the quantity measuring device 28 are in turn formed in the comparison element 33.
Accordingly, comparison devices 33 'and 33 "are provided for the signals from the multiplier device 307 and the quantity measuring device 28' or from the multiplying device 30" and the quantity measuring device 28 ".
A signal line 65, 65 'and 65 "each leads from the comparison devices 33, 33' and 33" to a device 70, 70 'and 71} ". Each of these devices corresponds to the comparison device 51 in FIG. 11. In addition, the output signal lines the multiplier 30,
<B> 30 '</B> and 30 "in point 58, combined to form signal line 26, which leads to: P'I controller 2.
Each device 70, 70 'and 70 "is supplied with a limit value signal via a line 52, 52' and 52", respectively. Between the electric power unit 55, which influences the quick shut-off rod 56, and the devices 70, 70 'and 70 ", three relays 71, 71' and 71" are provided, whose sets of contacts are connected to the coil of the magnet 55 in the known 3 of 3 circuit are.
So that a drop of the rod 56 from the electromagnet 55 and thus a Schnellab switch of the reactor can take place, two of the three relays 71, 71 'and 71 "must drop in the water arrangement, which are shown in the drawing in the excited state.