2.4. Система внутриреакторного контроля (сврк)
Ранее было сказано, что описание системы внутриреакторного контроля (СВРК), являющейся подсистемой АСУ ТП АЭС, будет вынесено в специальный раздел. Это связано с тем, что формат данного пособия не позволяет подробно изложить описание всех подсистем АСУ. СВРК является одной из наиболее важных подсистем АСУ. Это «глаза и уши» оперативного персонала. Поэтому этой подсистеме уделяется особое внимание. Описание СВРК, ее структуры, назначение будут даны в основном применительно к реакторам типа ВВЭР [8]. Особенности такой системы для реакторов других типов также рассматриваются.
Общие сведения о системе
СВРК является автоматизированной системой, предназначенной для длительной непрерывной работы в оперативном контуре автоматизированного контроля и управления энергоблоком. Основной задачей СВРК является полный контроль активной зоны (АЗ) реактора.
Этот контроль достигается путем расчетного восстановления полей энерговыделения и температуры во всем объеме АЗ по показаниям внутриреакторных преобразователей температуры и нейтронного потока (энерговыделения), расположенных в отдельных точках АЗ. Фактически система реализует трехмерную томографию АЗ в реальном времени протекания технологического процесса. Кроме того, СВРК определяет и контролирует основные теплотехнические и энергетические характеристики 1-го контура и ряд характеристик второго контура.
СВРК обеспечивает контроль энерговыделения в АЗ при работе реактора на уровне мощности от 10 до 110 % номинального значения.
СВРК является полнофункциональной системой, самостоятельно реализующей все операции сбора и обработки информации, ее контроля и анализа, регистрации и предоставления на блочный щит управления. В то же время, являясь одной из систем контроля и управления энергоблоком, она поддерживает информационный обмен со смежными подсистемами и может передавать данные в общественную сеть для их использования в неоперативном режиме.
Основными пользователями СВРК являются оперативный персонал и инженеры-физики.
Таким образом, основные функции СВРК сводятся к следующему.
Измерение, сбор и обработка информации о контролируемых параметрах АЗ и первого (частично, второго) контура.
Расчет и предоставление оперативному персоналу информации о распределении по объему АЗ следующих параметров:
потока нейтронов;
тепловой мощности, в том числе, топливных кассет;
температуры топлива и теплоносителя, и там, где нет термоэлектрических преобразователей;
запаса до кризиса теплообмена при кипении;
выгорания топлива в каждой кассете;
энерговыделения;
накопления шлаков;
коэффициента запаса реактивности;
состояние АЗ реакторной установки в целом;
расхода теплоносителя;
общей энерговыработки.
Выдача сигналов в подсистему автоматического управления и регулирования для автоматического управления распределением энерговыделения в АЗ.
Выдача сигналов в подсистему технологической сигнализации об отклонениях контролируемых параметров, выдача сигналов на мониторы.
Представление информации о текущем состоянии контролируемых частей реакторной установки и о степени деградации.
Архивация данных.
Прием и обработка информации от СУЗ, автоматической системы контроля нейтронного потока (АКНП).
Кроме этих функций СВРК выполняет некоторые сервисные и вспомогательные функции:
прогнозирование режимов эксплуатации АЗ;
сравнение расчетных и измеренных параметров;
ввод данных для перегрузки АЗ;
расчет поправок к показаниям преобразователей температуры;
контроль соответствия подключения внутриреакторных преобразователей проекту (обнаружение «перепуток»);
контроль состояния сигнализации об отказе технических устройств.
В обобщенном виде структура СВРК представлена на рис. 4.
Р
ис.
4. Обобщенная структурная схема СВРК
Электрические сигналы преобразователей первичных физических параметров (температура, расход, давление, уровень, плотность нейтронного потока) поступают по линиям связи в информационно-измерительную аппаратуру (ИИА) и в вычислительный комплекс (ВК). В ИИА осуществляется измерение, предварительная обработка и вывод информации оператору; в ВК производится расчет теплотехнических и ядерно-физических параметров, характеризующих работу активной зоны и реактора в целом, и представление результатов расчета оператору. Работа информационно-измерительной аппаратуры и ЭВМ осуществляется по алгоритмам и программам, которые в совокупности образуют математическое и программное обеспечение (МПО) системы.
На рис. 5 изображена упрощенная структурная схема СВРК для серийных реакторов ВВЭР-1000. На ней представлены состав системы и ее связи с другими подсистемами. Описание преобразователей параметров, характеризующих состояние активной зоны, будет дано далее.
Информационно-измерительная аппаратура СВРК состоит из двух одинаковых комплектов аппаратуры, состоящих из устройства отображения информации (дисплей) с выносным телевизионным монитором и клавиатурой. Это оборудование размещается в помещении блочного щита управления. Оба комплекта связаны между собой, что обеспечивает (путем дублирования) высокую надежность контроля наиболее важных параметров реактора. Их сигналы заводятся в оба комплекта, менее важные сигналы – в один комплект.
Вычислительный комплекс включает в себя две ЭВМ, каждая из которых связана с обоими комплектами аппаратуры основным и резервным каналами связи. Резервирование связей повышает надежность работы системы при различных комбинациях отказа ЭВМ и аппаратуры.
В нормальном режиме работы обе ЭВМ осуществляют обработку информации, получаемой от аппаратуры, каждая по основному каналу связи. При отказе одного из комплектов информация в ЭВМ поступает по резервному каналу от другого комплекта аппаратуры.
Возможен режим работы, когда одна из ЭВМ проводит оперативную обработку информации, а другая осуществляет неоперативные расчеты.
Кроме связей, показанных на рис. 5, СВРК имеет связь с управляющей вычислительной системой АЭС. Она позволяет производить взаимный обмен информацией.
СВРК принимает также сигналы внереакторных преобразователей 1-го и 2-го циркуляционных контуров. Эта информация позволяет проводить расчеты обобщенных параметров, характеризующих состояние активной зоны, а также важнейших параметров, характеризующих работу реакторной установки в целом (общая тепловая мощность, расход теплоносителя в зоне и по петлям и т.д.).
Таким образом, по объему контроля и производимых расчетов СВРК фактически выполняет функции системы контроля реакторной установки. Отсюда следует важность роли, которую играет эта система. Поэтому, несмотря на то, что СВРК является информационной системой, ее отказ на время, превышающее 10-30 мин., влечет за собой обязательное снижение мощности энергоблока и даже его остановку.