非能动压水堆超温和超功率温升保护逻辑算法分析.pdf

2015年6月
吉林电力
Jun.2015
第43卷第3期(总第238期)
Jilin Electric Power
Vol 43 No. 3(Ser. No 238)
非能动压水堆超温和超功率温升保护逻辑算法分析
Logic Analysis on the OTAT and OPAT Protection of Passive Pressurized Water Reactor
王明辉',金春林?,关耀华3
(1.国核工程有限公司,上海200233;2.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春130021;
3.古林电力技术开发公司,长春130021)
摘要:针对第三代非能动压水反应堆中保护和安全监视系统(PMS)的超温△T和超功率△T保护的设计和功能
研究了其保护原理和实现方式,通过对其基本逻辑算法和极限值处理的分析,证实了保护设计的可行性和可靠性,
并指出其参数设置不确定的问题
关键词:非能动压水反应堆;保护和安全监视系统(PMS);超温△T;超功率△T;热功率;保护
Abstract: For the third generation of passive pressurized water reactor, the OTAT and OPAT protection of PMS
should be redesigned and checked by practice, hence to study the protection principle and implementation method is
important. The feasibility and reliability of protection design were proved through analysis of its basic logic
algorithm and limit value, meanwhile uncertain problems of parameter settings were pointed out
Key words passive pressurized water reactor; PMS; overtemperature AT: overpower AT; thermal power
protection
中图分类号:TL-362
文献标志码:A
文章编号:1009-5306(2015)03-0011-0
非能动压水堆核电机组的保护和安全监视系统泡核沸腾(DNB)、燃料和包壳温度、热管因子,而
(PMS)作为执行核反应堆停堆保护和安全专设的超温△T和超功率△T与这三个因素有直接关系,
重要系统,虽然经过细致的设计、试验、验证和严格超温△T停堆防止偏离泡核沸腾的发生,超功率ΔT
的核安全审批,但作为尚无同类型投入运行非能动停堆则防止燃料和包壳温度达到烧毁值。超温△T
压水堆核电机组的专用系统,存在技术成熟但尚无保护停堆的意义在于保证正常运行或瞬态条件下燃
实际运行经验的问题。基于上述原因,非能动压水堆料棒上的热流密度不会大于极限最大热流密度,以
核电机组的PMS软件处于不断完善升级过程中,防止传热能力下降导致加热壁烧毁。超功率△T保
因此,对PMS软件逻辑的算法分析和试验验证尤护停堆的意义在于保证正常运行或瞬态条件下核燃
为重要。压力、温度、液位等监测与设备机被极限相料裂変产生的热量不会大于极限最大热量,以防止
关,直接影响反应堆热传递能力的停堆保护变量,而燃料本身和包壳温度超限导致燃料和包壳烧毁。
超温△保护和超功率△保护更为复杂,△不能
从目的上看,超温△保护和超功率△r保护
直接测量,需要从其他参数计算得到,以下对超温都属于堆芯热导出导致的停堆保护,以堆芯热功率
T保护和超功率△T保护的逻辑、算法合理性、安为过程参数。由于保护原理上的不同,超温△T保护
全性和可靠性进行了分析
和超功率△T保护采用不同的设定值。
超温△T、超功率△停堆保护的意义
2逻辑算法分析
反应雄热工水力设计在堆正常运行期间基本任2.1超温△T停堆保护
务是要保证在正常运行,包括瞬态条件下,有效带走
超温Δ停堆保护防止由于压力、功率、冷却剂
堆內热量,防止燃料破损。其主要考虑因素包括偏离温度、轴向功率分布瞬态组合造成的DNB。△T堆芯
收稿日期:2015-01-08
作者简介:王明辉(1971),男,エ程师,从事核电调试工作。
2015年6月
吉林电
Jun.2015
第43卷第3期(总第238期)
Jilin Electric Power
Vol 43 No. 3(Ser. No 238)
功率计算基于冷却剂的热段和冷段温度及系统床力度的函数;△I为补偿后的上、下部功率量程中子偏
的热力学性能,包括从堆愁到热段温度探測器和冷差;f1(△I)为堆芯轴向功率分布补偿函数,用来校
段到堆芯的管道流体瞬态廷迟动态补偿。
正由轴向功率分布偏差引起的热功率极限变化。
变量设定值根据冷段温度、稳压器压力和轴向2.1.1超温ΔT设定值△roms
功率形状计算,在正常功率分布情况下,超温△T设
正常功率分布情况下堆芯设计极限设定值
定值不超过DNB雄芯热设计极限。如果上下功率△7-等于DNB临界热流密度,DNB临界热流密
量程中子通量偏差代表的轴向功率分布不均匀使局
度与堆芯入口流体温度、系统压力和堆芯结构有关,
部DNB峰值超过堆芯热设计极限,则超温△设定
无法纯理论计算,而只能通过试验方法确定必要的
值自动减小。如果堆芯热功率有一个变量超过设定
热工水力参数后采用WRB-2M、W-3和WRB-2公
值,则发生超温△停堆动作。功能逻辑见图1。基
式2计算。根据试验工况,△781s:具体体现为6组
本算法:
a.超温△T停堆裕量小于0触发停堆
不同压力下和堆芯入口(冷段)温度对应的百分比热
功率离散值,见图2。
b.超温△T停堆裕量等于超温△T设定值
(△orsp)减手动可调偏置值(Co)减根据热段温度
DNB堆芯热设计极限
T、冷段温度Tc、稳压器压力PRz计算出的堆芯热
△Z"Orw=f(PRx,Tc)
2)
功率过程值(qasr)
式中:PrRz为稳压器压力相关的变量设定值;Tc为
c.超温T设定值计算式:
冷段温度相关的变量设定值。
△ Trsp=△"orsp-f(△I)
使用插入法计算IDNB热设计极限的压力和冷
式中:△7"s为正常轴向功率分布情况下DNB堆芯段温度折线函数。f(PPwz,Zc)折线函数定义为在6
热设计极限值,是一个关于流体压力和堆芯入口温组压力下,每组压力点和7点温度对应的堆芯设计
稳压器压力二回路蒸汽压力
一回路冷段温度
一回路热段温度
中子通量
/TE / TE
TE/TE
E
101y(201
02
003A004
H
A
NIS(PR) NIS(PR)
CON
CONV
信号处理选择
P信号处理选择
2+L
22S+1
LD
ULS+L
MIN
(T23S+)(T3S+1
P2R△7s
T
PMSA
COTBIAS-A<