Вопрос12. В чём суть нового подхода и что он даст в будущем?

Таблица нового подхода к Б.с 1990г

Показатели	Старый подход	Новый Подход
Цели подхода	Контроль Безоп.АЭС	Управление Безоп.АЭС
Принципы- Способы.	Фиксация событий	1.Культ.Б. 2.Барьеры 3.Оценка
Методы их обеспечения	Инструкции ОПБ и ЯБ	1.Ответствен. 2.Динам.Бар. 3.ВАБ
Виды контроля	Только го- сударствен.	Международ. и государств.
Главная опасность	Все 7 равны	Ядерная и Радиационная
Количеств. оценки	Проектные Детерминир.	Вероятностн. и детермин.
Подход к оценкам	Выборочный	Комплексный т.е.системный
Главные опасности	Мех.надёжн. конструкций	ЧФ и готовн. Сист.вып.функ
Ожидаемые последствия	Соответств. проекту	Повыш. ЯБ в 1000 раз!

Этот подход охватывает в комплексе все этапы создания и эксплуатации АЭС по различным направлениям.

Поскольку эти все принципы известны, то почему они не используются при модернизации РБМК-1000 ?

Кратко на это можно ответить так:

1.Страх перед решением МАГАТЭ запретить эксплуатацию всех энергоблоков с ЯР типа РБМК-1000 и вывести их из эксплуатации как опасные. Примерные оценки вывода из эксплуатации 16 работавших тогда энергоблоков оцениваются в 70 млрд.долларов !

2.Истинные виновники Чернобыльской аварии и её причины были засекречены и теперь только стали известны;

3. Модернизация только Ленинградской АЭС в 2004 г обошлась в 800 млн.долларов и начинается экономия на степени обогащения топлива;

4. Ответственность за дальнейшую безопасность АЭС опять возлагается на персонал станции !

Образно говоря, персонал энергоблока можно себе представить кучером, которому дали бешенную лошадку ( реактор) с упряжью подобно ( СКУЗ) и сказали как ею управлять, но скрыли от кучера, что она бешенная.

После того, как она взбрыкнула и свалила всех в овраг, всю вину свалили на кучера как бы неправильно управлявшего поводьями.

Теперь Вам делают новую сбрую и говорят, что лошадь стала послушной и вся дальнейшая безопасность опять возлагается на Вас!

Как быть? На западе для тренировки операторов перед работой делают

« Тренажеры» - это моделирующие устройства реального энергоблока с реальным пультом. Но это требует больших затрат, которые для снятых с производства ЯР типа РБМК-1000 не дадут желаемых результатов.

На основе своего опыта создания тренажёров в последние годы у меня появилась идея создания кибернетической – интеллектуальной системы управления с « защитой от дурака» в связи с появлением высоко надёжных микропроцессорных систем управления.

Эту идею уже предстоит воплощать Вам:

1 Сначала в виде учебно- исследовательских работ (УИР),

2. Затем в виде курсовых и дипломных работ с патентованием своих идей и

3. Внедрить их на заводе « Сигнал « в реальную СКУЗ ЯР.

Впервые идею моделирования кинетики ЯР выдвинул американский проектант первой в мире атомной подводной лодки М. Шульц ( 1 ).

Несколько позже в 1957г в Советском Союзе в ФЭИ эта работа была продолжена нами (2) совместно с И.И.Сидоровой по созданию специализированной аналоговой вычислительной установки «Байкал» сначала для проектирования АЭС, а позже и для подготовки персонала АЭС в Ново-воронежском Учебно-Тренажном Центре (УТЦ) ( 3 ).

Занимаясь в ФЭИ разработкой СКУЗ исследовательских ЯР, мне пришла в голову идея создания на базе элементов технических средств моделирующих ЭВМ унифицированных СКУЗ ЯР сначала в аналоговой, а затем и в микропроцессорной форме, которая получила название « Микро-СУЗ» ( 4 ).

Сущность унификации заключается в том, что все приборы СКУЗ ЯР проектируются на общей элементной базе ( например, на операционных усилителях ). Раньше эти приборы изготавливались на транзисторах.

Таким образом, эта идея использования моделей непосредственно в системах управления и для обучения оказалась очень плодотворной и при создании СКУЗ ЯР четвертого поколения на микропроцессорных элементах ( 5).

Л.5 Элементарные сведения из теории математического моделирования.

Сначала ответим на три вопроса:

1.Зачем нужны имитационные модели при проектировании СКУЗ ЯР ?

2.Какова методика математического моделирования ?

3.Какие результаты мы хотим получить с помощью имитационных моделей ?

Ответ на вопрос.1.

Наша цель- создать новые технические средства безопасного управления ЯР, в контур управления которых входит оперативный персонал. Структура взаимодействия этих элементов приведена на рис.1 .

Объект

управления

(реактор)

Технические

средства

управления

Оперативный

персонал

Рис.1 Эксплуатация СКУЗ ЯР на АЭС.

Из этого рисунка наглядно видно, что экспериментировать с этими реальными элементами на практике никто не позволит !

Остается работать только с имитаторами ( техническими математическими моделями этих элементов ).

Однако, как уже отмечалось в первой теме, хотя математические модели и универсальны, однако они позволяют моделировать не все, а только наиболее важные для наших исследований свойства СКУЗ ЯР. Поэтому для каждого

свойства приходится создавать свои математические модели и методы их анализа .

Так, например, в Вашей курсовой работе необходимо анализировать устой-

чивость , качество переходного процесса САР, бороться с шумами и помехами, а также отказами отдельных элементов и ошибками персонала.

Для этой цели приходится разрабатывать передаточную функцию ЯР, а в качестве метода исследования использовать критерий Найквиста с логарифмическими частотными характеристиками типовых звеньев.

Однако для имитации деятельности эксплуатационного персонала по настройке регулятора согласно нашему методу Опорной модели ( 7 ) приходится использовать Вашу реальную деятельность «настройщика» при работе на имитационных моделях ЯР и автоматического регулятора.

Для анализа надёжности работы этого же регулятора приходится уже использовать другие- логико-вероятностные математические модели с инженерными методами их анализа на ПЭВМ.

Ответ на вопрос 2.

Расскажите методику математического моделирования .

1.Сначала рассматривается цель исследования и физические свойства Объекта, описываемые физическими уравнениями. с интересующими нас физическими параметрами, например, Р_Ф – физическая мощность ЯР.

2.Предлагается имитационная модель этого объекта, которая уже описывается

машинными математическими уравнениями с входящим в них моделируемым параметром U_М в аналоговой или цифровой форме.

3.Между этими параметрами на основе начальных условий вводятся масштабные коэффициенты Подобия ( коэффициенты пропорциональности) в виде:

U _М =А_Р х Р_Ф (2-1)

4. Теперь в машинные уравнения вместо машинных переменных подставляются физические переменные , согласно уравнению ( 2-1) и с помощью этих уравнений создается техническая имитационная модель, которая затем используется при проектировании вместе с моделями технических средств управления.

В качестве простого примера этой процедуры рассмотрим создание имитационной модели двигателя постоянного тока , число оборотов которого n_Ф пропорционально напряжению u_Ф на его щетках якоря в виде физического уравнения типа :

dn_Ф / dt_Ф =К₁х u _Ф ( 2-2)

где: К₁-коэффициент пропорциональности

Наша цель создания имитационной модели заключается в изучении закона изменения n_Ф при произвольном изменении u_Ф .

Из математической аналогии следует, что для имитации связи этих переменных хорошо подходит аналоговый или цифровой интегратор.

Возьмем для примера аналоговый интегратор на операционном усилителе, как

показано на рис.4.

C

R

ОУ

U_{ВХ М} U_{ВЫХ М}

Рис.4 .Электронная аналоговая имитационная модель переходных процессов в

реальном двигателе.

Где уравнения аналоговой имитационной модели будут иметь вид:

d U_{ВЫХ М} /dt _М = U_{ВХ М} / RхС (2-3 )

Теперь введем масштабные коэффициенты подобия:

U_{ВЫХ М} = А₁х n_Ф -для числа оборотов (2-4 )

U_{ВХ М} = А₂ х u_{Ф -}для напряжения якоря (2-5 )

t_М = А₃ х , t_Ф -для масштаба времени ( 2-6 )

Теперь подставим в уравнение ( 2-3 ) соотношения (2-4), (2-5) и (2-6), тогда:

получим dn_Ф / dt_Ф = u _Ф х ( А₂ А₃ / А₁ RхС ) или

при К₁= ( А₂ А₃ / А₁ RхС ) уравнения ( 2-3) и (2-3) подобны !

А₃ – масштаб времени. При А₃=1 (натуральный ) означает что переменные модели изменяются также как в реальном времени. Изменяя этот масштаб можно ускорять и замедлять наблюдаемый процесс

Иногда удобно рассматривать быстрые аварийные процессы в реакторе в замедленном масштабе времени, что невозможно в реальных случаях!

Для закрепления знаний по этой задаче – запишите её в тетради и найдите значения масштабных коэффициентов подобия для начальных условий в виде :

n_Ф = 1000 оборотов/мин равно U_ВЫХ =10В

u_Ф =10В соответствует U_ВХ =10 В

Примите А₃ =1 и RхС =1сек.

Эта модель позволяет имитировать на математической модели такие процессы, которые не возможны на реальном объекте в замедленном или ускоренном масштабе времени !

Теперь рассмотрим - какие результаты мы хотим получить от имитационных моделей в различных режимах работы реактора ?

Ответ на вопрос 3.

Какие результатов мы хотим достигнуть ?