In- és ex-core detektorok Aktívzóna-felügyelet és - monitorozás

Átírás

1 In- és ex-core detektorok Aktívzóna-felügyelet és - monitorozás

2 Milyen mennyiségeket mérünk? Teljesítmény Neutronfluxus Hőmérséklet Nyomás Bórsavkoncentráció Szabályozórudak helyzete Szelepállások

3 In-core Ex-core Neutronfluxus-mérések: mérőrendszerek PWR: mindkettő fontos és elterjedt BWR: ex-core nagyon korlátozott Gáztöltésű és SPN detektorok Gáztöltésű detektorok: áram és impulzus üzemben, kompenzálatlan és kompenzált típusok Alapvető jellemzők mérése: teljesítmény és annak eloszlása

4 Ex-core mérések fluxustartománya

5 14.1. táblázat. A VVER 440 reaktor ex-core neutrondetektorainak korábbi mérési intervalluma [410] Tartomány term, ncm 2 s 1 P, %P 0 Forrástartomány Közbenső tartomány Energetikai tartomány 0, ,

6 Kompenzált ionizációs kamra ábra. A KNK-4 típusú neutrondetektor műszaki felépítése 1 - közös elektróda; 2-3 He-saját elektróda; 3 - a detektor fala; 4-4 He-saját elektróda; 5 - szigetelő

7 14.2. táblázat. Néhány ex-core mérésben használt neutrondetektor főbb adatai Detektortípus Neutron mérési tart., ncm -2 s 1 Neutronérzékenysé g, A/ncm 2 s 1 Gamma érzékenység, A/Gyh 1 Neutron - fluens, ncm 2 VVER 440 KNK 15 0, Gamma besu g. limit Gy KNK , KNK 3-3, , PHOTONIS CFUG08 0, , CFUH08 0, , CFUK08 0, , CFUL CFUL CFUM CFUM

8 Ex-core detektorok elhelyezkedése 1 - kétszekciós detektor; 2 - aktív zóna; 3 - reaktortartály; 4 - négyszekciós detektor; 5 - radiális védelem ábra. Két-, ill. négyszekciós detektorok elhelyezése 1, 2, 3 - detektorok; 4 - reaktortartály; 5 - betonvédelem; 6 - aktív zóna; 7 - kétszekciós detektor ábra. Reaktortartályon kívüli detektorok elhelyezési sémája

9 Ex-core detektorok a VVER-440-ben

10 VVER-440 szerkezeti áttekintése védőcsőblokk felső rácslemez melegági csonkok hajtások védőcsövei védőcsőblokk felső rácslemez akna melegági csonkok hidegági csonkok hajtások védőcsövei bóros száraz keverék szerpentines nehézbeton szerpentines könnyűbeton védőcsőblokk alsó rácslemez bóros száraz keverék szerpentines nehézbeton hidegági csonkok akna reaktortartály akna hővédelem szerpentines könnyűbeton védőcsőblokk alsó rácslemez zónakosár reaktortartály vasbeton kosár alsó rácslemez fékezőcsőblokk felső rácslemez fékezőcsövek és védőcsövek fékezőcsőblokk alsó rácslemez akna zónakosár hengerpalástja kavicsbeton fékezőcsőblokk felső rácslemez fékezőcsövek/ védőcsövek fékezőcsőblokk hengerpalástja fékezőcsőblokk alsó rácslemez perforált elliptikus fenék perforált elliptikus fenék

11 Ex-core detektorok mozgatása

12 Ex-core detektorok a VVER-1000-ben

13 Ex-core detektorok elhelyezkedése a nyugati PWR-ekben

14 Ex-core detektorok elhelyezkedése a nyugati PWR-ekben

15 Ex-core detektorok elhelyezkedése a nyugati PWR-ekben

16 Ex-core detektorok súlyfüggvénye a) A súlytényező eloszlása a - jelentése: 3,74 * 10-9 a - jelentése: 7,02 * 10-9 b) A detektorválasz eloszlása ábra. A reaktortartályon kívüli detektorok fűtőelemkötegenkénti súlytényezőinek és detektorválaszainak eloszlása az IP2 aktív zónájában

17 Ex-core detektorok súlyfüggvénye

18 Ex-core detektorok súlyfüggvényének meghatározása

19 Ex-core detektorok súlyfüggvényének meghatározása

20 Ex-core detektorok súlyfüggvénye

21 Ex-core detektorok súlyfüggvénye

22 Ex-core detektorok súlyfüggvénye

23 Ex-core detektorok súlyfüggvénye

24 Ex-core detektorok súlyfüggvénye

25 In-core mérések tartományai ábra. Az in-core mérések tipikus mérési tartományai forralóvizes reaktorokban (BWR-ekben)

26 Az aeroball rendszer

27 Az aeroball rendszer

28 Miniatűr hasadási kamra ábra. Miniatűr hasadási kamra tipikus felépítése

29 Az SPN detektor felépítése, működése

30 Az SPN detektorban lejátszódó folyamatok

31 Az SPN detektorban lejátszódó folyamatok időbelisége

32 Miniatűr ionizációs kamra Bonyolult felépítés, nehéz, kényes gyártástechnológia; gondos kezelést igényel. Külső tápfeszültséget igényel. Átütésveszély. Nagy kiégési sebesség; ezért gyakori jelkorrekciót igényel, ill. csak a mérés rövid ideje alatt tartózkodhat az aktív zónában, gyakori mozgatást igényel. A gáztérfogatot gondosan és megbízha-tóan le kell zárni. A gázösszetétel nem változhat. Nagy detektorjel (ma) A detektorjel a 235 U miatt (hasadási kamrában) arányos a teljesítménysűrű-séggel; ezért BWR-ben különösen előnyös. Magas hőmérsékleten nehézségek lépnek fel a kábeltömítések, a gáztérfogat, a gázszennyezés, az átütésveszély és a kóboráram miatt. SPND Masszív felépítés, hasonló az ásványgyapotszigetelésű kábelekhez; ezért mechanikai érzékenysége kicsi, könnyen kezelhető, megbízható üzemű. Nem igényel külső tápfeszültséget. Kis kiégési sebesség; hosszú élettartam; csak ritkán kell eltávolítani az aktív zónából. Nincs ilyen probléma. Kis detektorjel ( A). A detektorjel közelítően a termikusneutron-fluxussal arányos (kivéve az F-SPND-t, amiben megfelelő kivitel esetében a teljesítmény-sűrűséggel arányos a detektorjel). Magas hőmérsékleten problémák lépnek fel a hőmérséklet által indukált parazitaáramok miatt (hőelem-hatás, diffúziós áram).

33 Gamma-termométer felépítése 1 - csavaranya; 2 - támasztógyűrű; 3 - homlokgyűrű; 4 - fűtő betét; 5 - termoelem; 6 - cső; 7 - felső dugó; 8 - referencia termoelem ábra. A Halden projekt B2 típusú gamma-termométer felépítése

34 Termoelem ábra. Hagyományos dupla-erű hőelem

35 Termoelem felépítése 1. Hőelem-huzalpár (pozitív és negatív szál) 2. Érzékelési pont 3. Csatlakozási hely 4. Kompenzációs vezeték (pozitív és negatív szál) 5. Hidegpont 6. Mérővezeték 7. Vezetékkiegészítő ellenállás 8. Jelfeldolgozó egység (mérő-, regisztráló-, szabályozó-műszer, távadó stb.)

36 Megnevezés Jel. ill. összetétel Termoelektro-mos feszültség [mv] Alkalmazási hőmérsékletek [ C] tartós rövid Olvadás-pont [ C] Alumínium Al +0, Alumel 95% Ni+5%(Al, Si, Mg) -1,02-1, Iridium Ir +0, Kadmium Cd +0, Kobalt Co -1,68-1, Konstantán 60%Cu+40%Ni -3, Kopel 56%Cu+44%Ni -4, Kromel 90%Ni+10%Cr -2,71-3, Manganin 84%Cu+13%Mn+2%Ni+1% +0,8 910 Fe Nikkel Ni -1,50-1, Nikróm 80%Ni+20%Cr +1,5 +2, Platina Pt 0, Platinairidium 90%Pt+10%Ir +1, Platinaródium 90%Pt+10%Rh +0, Réz (tiszta) Cu +0, Réz Cu +0, Ródium Rh +0, Szén (grafit) C +0, Szilicium Si +44, Tellur Te +50,0 350 Vas (tiszta) Fe +1, Vas Fe +1, Wolfram W +0,

37 Zajhőmérő

38 Mérések az EPR-ben ábra. Kombinált aktív zónán belüli aeroball és teljesítménymérő detektorok rendszere

39 Mérések a VVER-440-ben T-hőelem; X-SPND; S-szabályozó kazetta ábra. A reaktortartályon belüli detektorok és szabályozó kazetták a VVER 440 reaktorban

40 Termoelemek elhelyezkedése a VVER-440-ben

41 Mérések a VVER-440-ben 36 x 7 SPND 210 termoelem 6 x termoelem + ellenállás-hőmérő Ex-core detektorok jelei Szabályozókazetták pozíciói Szelepek, tolózárak, szivattyúk állapota Bórsav-koncentráció Összesen: kb. 700 analóg diszkrét jel

42 SCORPIO rendszer Man-machine interface!!!

43 2 másodpercenként: VERONA rendszer a hőelemek jeleinek feldolgozása (mv C konverzió, hidegpont-kompenzáció); a többszörösen mért jelek kezelése (a legmegbízhatóbb mérés kiválasztása); a primerköri hurkok és a reaktor jellemzőinek meghatározása (hűtőközeg-forgalom, teljesítmény); a hőelemek és az SPND detektorok másodlagos hihetőségvizsgálata; a fűtőelem-kazetta T-eloszlás meghatározása a teljes zónára (2D kiterjesztés); limitsértések ellenőrzése és események képzése; a periodikus és változásérzékeny archívok írása; az operátori megjelenítőkön látható képek tartalmának frissítése

44 1 percenként a 3D kiterjesztés végrehajtása, vagyis az aktív zóna lineáris teljesítményeloszlásának megadása a 349x42 nóduszban egyszerű forrópont figyelési algoritmus, amelyben ún. zártcsatorna modell keretében határozzák meg a legterheltebb fűtőelem minimális DNBR értékét és egyéb paramétereit lassú folyamatokat számító program, amelynek feladata pl. a kazettakiégések, az SPND leadott töltések és a műszaknaplóhoz szükséges integrálok képzése.

45