CH638919A5

CH638919A5 - Verfahren zur ueberwachung der lokalen leistungsdichte in kernreaktoren.

Info

Publication number: CH638919A5
Application number: CH186179A
Authority: CH
Inventors: Helmut G Dr Dipl Ph Schaeffler
Original assignee: Bbc Reaktor Gmbh
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1983-10-14
Also published as: MX5800E; GB2015778B; JPS6337358B2; DE2810917A1; AT364049B; ES478693A1; JPS54138992A; GB2015778A; FR2420189A1; IT7909356A0; ATA172379A; CA1132726A; FR2420189B1; IT1165941B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der lokalen Leistungsdichte in einem Kernreaktor, mit sich in axialer Richtung erstreckenden Brennelementen, wobei der Kernreaktor mit Detektoren zur Bestimmung des lokalen Neutronenflusses bestückt ist und wobei der gemessene Neutronenfluss ein Mass für die Leistungsdichte in den Brennstäben in der Umgebung des jeweils betrachteten Detektors ist.

Bei grossen Leistungskernreaktoren ist es notwendig, die lokale Leistungsdichte im Reaktorkern zu überwachen bzw. durch geeignete Aktionen zu begrenzen, um sicherzustellen, dass die zulässigen lokalen Betriebswerte nirgends überschritten werden. Weiterhin ist es wünschenswert, durch geeignete Regelung die Leistungsdichteverteilung im Reaktorkern zu optimieren.

Zum Beispiel ist aus dem Aufsatz «Die Kerninstrumentierung für 1300 MW-Druckwasserreaktoren», der in der Zeitschrift «Kerntechnik» 16. Jahrgang 1974, Seite 429-436 veröffentlicht wurde, bekannt, die Leistungsdichte in Kernreaktoren mit Hilfe integraler Kenngrössen wie Reaktorleistung und azimutale Schieflast, verknüpft mit Innenkernmesswerten zu überwachen bzw. zu begrenzen.

Der Nachteil dieser Verfahrensweise liegt in der Verwendung integraler Kenngrössen zur Überwachung bzw. Begrenzung der lokalen Leistungsdichte im Reaktorkern. Dabei werden detaillierte Modellrechnungen vorausgesetzt, die den Zusammenhang zwischen integraler Kenngrösse und zugehöriger lokaler Leistungsdichte bestimmen. Die Folge sind, Verlust an Nachweisempfindlichkeit und relativ hohe Nachweisunsicherheit. Unvorhergesehene, das heisst in den Modellrechnungen nicht berücksichtigte Störungen der Leistungsdichteverteilung können nicht nachgewiesen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das die Nachweisempfindlichkeit verbessert und die Nachweisunsicherheit verringert wird und das es vor allem gestattet, auch nicht vorherberechnete Störungen in der Leistungsdichteverteilung zu erkennen und somit unzulässige Betriebswerte zu verhindern.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Detektormesssignale mit den zugehörigen vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden und die aus dem Vergleich gewonnenen Werte für eine direkte Überwachung der maximalen lokalen Leistungsdichte in einem vorgegebenen Bereich um den jeweils betrachteten Detektor verwendet werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Leistungsdichte im Reaktorkern auf den lokal, maximal zulässigen Wert überwacht wird und zwar unabhängig davon, an welcher Stelle im Reaktorkern der maximal zulässige Wert erreicht wird.

Der von dem einzelnen Detektor überwachte Bereich umfasst in der radialen Kernebene (xy-Ebene), vorzugsweise mehrere Brennelemente bis zu einem Viertel des Reaktorkerns.

Die Bereiche können um ein vorgebbares Mass überlappen, um eine mehrfach redundante Begrenzung der maximalen lokalen Leistungsdichte im Reaktorkern zu erhalten.

Gemäss einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist die axiale Anordnung der Detektoren derart aufgebaut, dass die maximale lokale Leistungsdichte direkt in Abhängigkeit von der axialen Höhe im Reaktorkern begrenzt wird.

Die zur Auswertung der Detektorsignale bzw. zur Umrechnung der zugehörigen Grenzwerte benötigten Daten können, entweder vorausberechnet oder mit Hilfe der auf dem Anlagenrechner des jeweiligen Kernkraftwerkes berechneten Leistungsdichteverteilung bestimmt werden.

Die ausgewerteten Messgrössen können als Teil eines Begrenzungssystems zur automatischen Auslösung einer Reduktion der Reaktorleistung verwendet werden.

Die zur Überwachung bzw. Begrenzung der lokalen Leistungsdichte ermittelten Werte können zur Optimierung der Leistungsverteilung im Reaktorkern verwendet werden.

Die redundanten Messgrössen können als Teil des Schutzsystems zur Abschaltung des Kernreaktors verwendet werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise näher erläutert. Der Übersichtlichkeit halber ist der Reaktorkern vereinfacht dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Reaktorkern entlang der Linie II-II der Fig. 2, und aus der Fig. 2 ist eine Ansicht der Fig. 1 in Pfeilrichtung 7 zu ersehen. Die Koordinatenanzeige 5 und 6 soll die Erstreckung der Figuren verdeutlichen.

Die Detektoren 1 im Reaktorkern 2 befinden sich in axialer Richtung (z-Richtung) auf äquidistanten Positionen und in den einzelnen radialen Kernebenen (xy-Ebenen) auf symmetrischen Positionen (Fig. 1 und 2). Ausschnittsweise ist in der Fig. 1 ein Teil der Brennelemente 3, die eine grosse Anzahl Brennstäbe enthalten, dargestellt, und in der Fig. 2 deren axiale Erstreckung angedeutet.

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Prinzipiell sind für das erfindungsgemässe Verfahren weder gigen, Grenzwert, der lokal maximal zulässigen Brennstablei-radial noch axial spezielle Positionen erforderlich, die Detekto- stung.

ren sollten nur möglichst gleichmässig über den Reaktorkern 4. Bildung eines Signals zur Auslösung geeigneter Aktio-

verteilt sein. nen, nach einer vorgebbaren Logik.

Diese Detektoren liefern Messsignale, die dem Neutronen- s in diesem Beispiel wird davon ausgegangen, die eingehen-fluss am Ort des einzelnen Detektors proportional sind. Die den Detektormesswerte auf maximale lokale Brennstableistung Auswertung dieser Detektormesssignale zusammen mit den umzurechnen, um sie mit den zugehörigen, maximal zulässigen zugehörigen Grenzwerten erfolgt in Analog- und/oder Digital- Grenzwerten zu vergleichen.

technik, zum Beispiel in folgenden Stufen : Ebenso können aber die entsprechenden Grenzwerte durch

1. Umrechnung der Detektormesswerte in der direkten 10 Umkehrung der oben angegebenen Auswertestufen auf die EinUmgebung des Detektors in Leistung. heiten der eingehenden Detektormesswerte umgerechnet wer-

2. Umrechnung der Leistung in der direkten Umgebung des den, so dass die eingehenden Detektormesswerte direkt mit den einzelnen Detektors auf die maximale lokale Brennstableistung so umgerechneten Grenzwerten verglichen werden können.

in einem vorgegebenen Bereich um den betrachteten Detektor. Zwischen diesen beiden Möglichkeiten sind beliebig viele Zwi-Der Bereich umfasst vorzugsweise mehrere Brennelemente bis ' s schenstadien denkbar, bei denen die Detektormesswerte, wie zu einem Viertel des Reaktorkerns. auch die zugehörigen Grenzwerte, soweit umgerechnet werden,

3. Vergleich der so bestimmten maximalen lokalen Brenn- dass sie miteinander verglichen werden können.

stableistung mit dem, vorwiegend von der axialen Höhe abhän-

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

638 919 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Überwachung der lokalen Leistungsdichte in einem Kernreaktor, mit sich in axialer Richtung erstreckenden Brennelementen, wobei der Kernreaktor mit Detektoren zur Bestimmung des lokalen Neutronenflusses bestückt ist, und wobei der gemessene Neutronenfluss ein Mass für die Leistungsdichte in den Brennstäben in der Umgebung des jeweils betrachteten Detektors ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektormesssignale mit den zugehörigen vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden und die aus dem Vergleich gewonnenen Werte für die direkte Überwachung der maximalen lokalen Leistungsdichte in einem vorgegebenen Bereich um den jeweils betrachteten Detektor verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der je Detektor überwachte Bereich in der radialen Kernebene mehrere Brennelemente bis zu einem Viertel des Reaktorkerns umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche um ein vorgebenes Mass überlappen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren axial übereinander angeordnet werden und dass die maximale lokale Leistungsdichte direkt in Abhängigkeit von der axialen Höhe im Reaktorkern begrenzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Auswertung der Detektorsignale bzw. für die Umrechnung der zugehörigen Grenzwerte benötigten Daten mit Hilfe der auf dem Anlagenrechner des jeweiligen Kernkraftwerks berechneten Leistungsdichteverteilung bestimmt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswertung der Detektorsignale bzw. für die Umrechnung der zugehörigen Grenzwerte vorberechnete Daten verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Vergleich der Detektorsignale mit den Grenzwerten gewonnenen Werte zur automatischen Auslösung einer Reduktion der Reaktorleistung verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Vergleich der Detektorsignale mit den Grenzwerten gewonnenen Werte zur Optimierung der Leistungsverteilung im Reaktorkern verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Vergleich der Detektorsignale mit den Grenzwerten gewonnenen Werte bei Erreichen nicht zulässiger Betriebszustände im Reaktorkern zur Abschaltung des Kernreaktors verwendet werden.