Система управления и защиты

Составными частями СУЗ являются система регулирования мощности, система компенсации реактивности, аварийная защита реактора, а также пусковая система. Командным органом АСР мощности реактора является регулятор мощности РМ, сравнивающий ее заданное и фактическое значения. Первое из них устанавливают задатчиком мощности ЗМ. Информацию о физических значениях мощности реактора можно получить различными способами. В схеме, приведенной в качестве примера на рис. 7.4, мощность реактора определяют по плотности потока нейтронов, измеряемой с помощью ионизационных камер Я/С, размещенных равномерно по активной зоне. Осредненный выходной сигнал этих камер в РМ сравнивается с сигналом ЗМ. Выходной сигнал РМ, пройдя каскад усилителей, подается на сервопривод, управляющий стержнями АР. Концевые выключатели, получающие сигналы датчиков положения Д/7, ограничивают перемещение стержней. Для повышения точности измерения плотности потока нейтронов при малых уровнях мощности предусмотрены самостоятельные контуры регулирования для диапазонов больших и малых мощностей со своими ионизационными камерами ИК-I и Я/С-//. С помощью переключателя стержни АР могут быть переведены на ручное регулирование.
Система АР компенсирует малые значения реактивности. Компенсацию больших отклонений реактивности, как уже отмечалось, производят с помощью специальных компенсирующих стержней РР, управляемых оператором вручную воздействием на ключ управления КУ. Для эффективной работы АСР нейтронной мощности необходимо, чтобы стержни АР имели возможность перемещения как вверх, так и вниз, поэтому на установившихся режимах они должны быть введены в активную зону примерно на половину своего рабочего хода. При их отклонении от центрального положения под действием РМ на 20—30 % рабочего хода оператор перемещает стержни РР так, чтобы возвратить стержни АР в центральное положение. Таким образом, оперативное управление реактором сочетает его автоматическое регулирование с ручным управлением.
Стержни A3 в нормальных режимах находятся на верхнем упоре. При подаче сигнала A3 они с большой скоростью падают вниз, заглушая ядерную реакцию. По этому же сигналу в активную зону с большой скоростью вдвигаются также стержни АР и PP.
При пуске реактора из подкритического состояния, когда плотность нейтронного потока очень мала, ионизационные камеры не обеспечивают требуемой точности ее измерения. На таких режимах применяют специальную пусковую систему с использованием высокочувствительных пусковых счетчиков ПС, работающих обычно в импульсном режиме. Эта система работает до достижения реактором критического состояния.
Для реакторов последних модификаций наметилась тенденция совмещения функций стержней АР и КС [132]. При этом специальных стержней АР не применяют, а к регулятору подключают КС. Меньшая скорость перемещения последних увеличивает длительность переходных процессов, однако эта длительность обычно удовлетворяет предъявляемым требованиям. При необходимости быстрого снижения мощности к регулятору могут быть подключены все или большая часть КС, при повышении мощности число подключенных к РМ стержней уменьшают до предела, определяемого условиями отсутствия мгновенной критичности.
Достоинством рассмотренной выше (рис. 7.4) АСР является то, что примененный в ней регулятор мощности реактора, сравнивающий заданное и фактическое значения плотности потока нейтронов, быстро реагирует на отклонения режима реактора от критического, что способствует более быстрой стабилизации процесса. Недостаток этой схемы состоит в том, что среднее значение показаний датчиков плотности потока нейтронов может не всегда соответствовать интегральной мощности реактора. Это может быть вызвано, во-первых, изменением с течением времени характеристик ионизационных камер, а, во-вторых, тем, что в тот или иной момент времени возможно перераспределение нейтронного поля по активной зоне, в результате чего датчики могут оказаться в точках, где плотность потока нейтронов существенно отличается от средней.
Более точно может быть измерена не нейтронная, а тепловая интегральная мощность реактора, определяемая расходом теплоносителя и его параметрами при входе в активную зону и выходе из нее. В качестве косвенной характеристики тепловой мощности реактора в многоконтурных схемах АЭС может быть использовано также количество теплоты, передаваемое в единицу времени из первого контура в последующие, определяемое параметрами рабочего тела в этих контурах. Поскольку полный отказ от регулирования плотности потока нейтронов невозможен из-за необходимости быстро подавлять возмущения по реактивности, возвращая реактор в критическое состояние, для регулирования современных реакторов широко применяют комбинированные схемы, использующие в качестве регулируемых величин как плотность потока нейтронов, так и тепловые параметры [132]. Такие схемы могут быть выполнены по каскадному или объединенному принципам.
В каскадной схеме сервоприводом стержней управляет регулятор нейтронной мощности, сравнивающий заданное и фактическое значения плотности потока нейтронов. На задатчик этого регулятора подают выходной сигнал регулятора тепловой мощности, сравнивающего заданное и фактическое значения теплового параметра, принятого в качестве регулируемой величины. Изменяя задание регулятору нейтронной мощности, регулятор тепловой мощности выполняет функции корректирующего регулятора. Основную же работу по стабилизации реактора выполняет регулятор нейтронной мощности.
В объединенной схеме сервоприводом стержней управляет непосредственно регулятор тепловой мощности, получающий вводимый через дифференциатор дополнительный исчезающий импульс по плотности потока нейтронов. При отклонениях реактивности этот импульс, являющийся опережающим по отношению к основной регулируемой величине регулятора тепловой мощности, способствует стабилизации реактора. На вход регулятора тепловой мощности в реакторах с переменным расходом теплоносителя может быть подан также исчезающий сигнал датчика расхода теплоносителя, ускоряющий переход реактора к новому режиму работы.