Способ определения скорости теплоносителя в ядерном реакторе

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАПИСТЪФ СЕСКИХ РЕСПУБ ПИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР(71) Институт ядерной энергетики АН БССР(56) Авторское свидетельство СССР М 710004, кл. (З 01 Р 5/18.1980.Авторское свидетельств СССР Мг 1581078. кл. С 21 С 17/00. 1988.Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам и может бытьИСПОЛЬЗОВЭНО ДЛЯ КОНТООЛЯ технологиче-ских параметров ядерных реакторов. преимущественно энергетических ядерных реакторов с водой под давлением. Известны способы контроля потока. заключающиеся в расположении на известном расстоянии друг от друга вдоль по потоку первичных преобразователей. в по сдвигу максимума взаимнокорреляционъвой функции сигналов которых или по частотам вырождения спектральной плотности разности сигналов преобразователей опредеЛШОТ время пролета НЗОДНОВОДНОСТЯМИ известного расстояния, а по нему затем определяют скорость потока. Недостатком ЭТИХ способов ЯВПЯОТСЯ невысокая ТОЧНОСТЬ измерений из-за слабо выраженного экстремума взаимнокорреляционной функции,И присутствия некогерентных СОСТЗВПЯЮ щих в спектральной плотности шума разностного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу измерения скорости теплоносителя в ядерном реакто 6-93(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ(57) Сущность изобретения измеряют фазу когерентности между шумами нейтронного потока и температуры теплоносителя. В частотной полосе 0.1 1.5 Гц. выделяют в этой полосе ширину частотной области линейного спада Фазы при ее изменении на 360 и определяют скорость как произведение ширины этой частной области на высоту активной зоны.ре является способ измерения скорости теплоносителя в ядерном реакторе. заключающийся в использовании в качестве измеряемого параметра спектральной плотности мощности шума сигнала нейтронного датчика. расположенного в активной зоне. вычислении средней частоты вырождения спектральной плотности и определении скорости теплоносителя по произведению средней частоты на экстраполированнуво высоту активной зоны. Недостатком пред ПОЖЭННОГО СПОСОбЭ ЯБЛЯЕШЯ ТО. ЧТО ОН ПОЗВО .ляет измерить только локальную скорость теплоносителя. т.е. скорость теплоносителя в кассете активной зоны и не позволяет получить глобальную. т.е. среднюю скорость теплоносителя через активную зону. знание которой необходимо для контроля тепловой мощности реактора. Это связано с тем. что СКОРОСТИ ТЕППОНОСИТВПЯ В ЭКТЪЧВНЫХ ЗОНЗХ ДОСТЗТОЧНО ВеЛИКИ И ПОЭТОМу ЧЗСТОТЫ вырождения спектральной плотности мощности шума нейтронного потока лежат в частотной области. где область обзора нейЦЗОННОГО ПОЛЯ детектором СИЛЬНО ОПЗЗНИЧС на.Целью изобретения является измерение средней скорости теплоносителя в активной зоне ядерного реактора.Поставленная цель достигается тем,что. в известном способе измерения скорости теплоносителя в ядерном реакторе. заключающемся в измерении спектральной плотности мощности шума нейтронного потока. измеряют фазу когерентности между шумами нейтронного потока и температуры ТЗПЛОНОСИТСЛЯ на ВЫХОДС ИЗ ЗКТИВНОЙ ЗОНЫ в частотной области от 0.1 Гц до 1,5 Гц. затем определяют ширину частотной области линейного уменьшения фазы когерентности при ее изменении на 360 и получают среднюю скорость теплоносителя как произведение ширины этой частотной области на высоту активной зоны.Сущность предлагаемого изобретения основывается на следующих теоретических и экспериментальных положениях.Область обзора нейтронного поля детектором на частотахниже тылам,(где Вдф эффективная доля запаздывающих нейтронов. 1 время жизни мгновенных нейтронов) сравнима с размером активной. Частоты тзырождения спектральной плотности д(где п 2.3 Н высота активной зоны реактора. / скорость теплоносителя) лежат выше 3 эф/2 т . т.е. на частотах вырождения обзор нейтронного детектора охватывает только ограниченную область активной зоны. поэтому по ним нельзя определить среднюю скорость теплоносителя.Для энергетических ядерных реакторов с водой под авлением дзф/2 т 1.5 Гц(рад, 7 - 10 1(10.8) - 1 о 3 с). а первая частота вырождения спектральной плот 2 2.3 Гц (/ 4-5 мс. Н 2.5 ммощности шума сигнала детектора ГлС целью определения средней скорости теплоносителя в реакторе следует использовать. зависимость флуктуаций нейтронного потока и температуры теплоносителя в частотной области ниже 1.5 Гц. где коэффициент обратной связи потемпературам топлива и теплоносителя значительный. т.к. постоянная времени теплопередачи от твзлоа к теплоносителю ниже 1 Гц. а постоянная времени температуры теплоносителя меньше 2 ГцСледует отметить. что зависимость фазы функции когерентности между шумами нейтронного потока и температуры на выхоДе активной зоны от частоты должна иметь линейный спад при изменении фазового уг 1795801па от 18 О до -180. т.к. коэффициент обратной связи между нейтронным потоком и температурой теплоносителя отрицательный для всех реакторов по требованиям ядерной безопасностиФаза когерентности. по определению. это котангенс отношения мнимой частивзаимной спектральной плотности мощности шумов нейтронного потока и выходной температуры теплоноситепя к действительной части взаимной спектральной плотности мощности этих шумов. Таким образом. измерив фазу когерентности между шумами нейтронного потока и выходной температуры теплоносителя в частотной области ниже 1.5 Гц и найдя ширину частотнойобласти( Ат) линейного спада фазы при измененииугла сдвига фазы от 180 до -1 В 0. получим время транспорта теплоносителя через активную зону-(т) как 1 1/АГ. т.к.за время транспорта сдвиг фазы когерентности между шумами нейтронного потока и выходной температурой составляет 360. Нижняя граница частотной области измерения фазы когерентности ограничена 0.10 Гц. т.к. максимально возможная постоянная времени теплопередачи от твэлов к теплоносителю не превышает 10 с. АДля получения средней скорости теплоносителя достаточно измеренную ширину частотной области. в которой происходит линейный спад фазы когерентности при изменении ее на З 60 ( А) умножить на высотут транспорта теплоносителя через активную зону.Примером практического применения предлагаемого способа может служить использование его для измерения средней скорости теплоносителя через активную зону ВВЭ Р-1000. При работе реакторной установки на стационарной мощности осуществляется постоянное измерение фазы когерентности шумов нейтронного потока и температуры теплоносителя на выходе из активной зоны. для этого используются датчики нейтронного потока. установленные за корпусом реактора. идатчики температуры. установленные на выходе теплоносителя из активной зоны. К датчикам подключены малошумящие предусилители. которые усиливают переменные составляющие сигналов в частотной полосе 0.051.5 Гц. . Усиленные переменные составляющие сигналов выходной температуры теплоносителя и нейтронного потока поступают на вход информационно-измерительной системы но базе ЭВМ. которая измеряет зависимость фазы когерентности отчастоты с разрешением 0.01 Гц. определяют ширину частотной области (А О. в которой наблюдается линейное уменьшение изменяющейся на 360 фазы и умножает эту ширину ( А 1) навысоту активной зоны. в результате непрерывно выдается информация о средней скорости теплоносителя в активной зоне.Таким образом. глобальная скорость теплоносителя в активной зоне ВВЭР-ЮОО. высота активной зоны которого (3.65 О.01) м, составляет (4.60 О.О 4) м/ с. Следует отметить. что относительная погрешность определения скорости предложенным способом меньше 1. в то время как используемые на АЭС способы измерения расхода в первом контуре по перепаду давления дают погрешность. превышающую 2. .Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения при его промышленном применении можно определить как экономию за счет надежного иточного измерения тепловой мощности реактора АЭС и. как следствие. точного определения себестоимости электроэнергии.Способ определения скорости теплоно- Аситепя в ядерном реакторе. заключающийся в измерении спектральной плотности мощности шума сигнала нейтронного датчика. отличающийся тем. что.сцелью измерения средней тжорости теплоносителя в ядерном реакторе. измеряют фазу когерентности между шумами нейтронного потока и температуры теплоносителя на выходе из активной зоныв частотной области от 0.1 до 1.5 Гц. затем определяют ширину частотной области линейного уменьшения фазы когерентности при ее изменении на З 60 и получают среднюю скорость теплоносителя как произведение ширины этой частотной области на высоту активной зоны.ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-ЗБ. Раушская наб 4/5