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

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

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

Ex-core mérések fluxustartománya

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 0,1 10 5 10 10 10 4 10 4 10 10 10 5 10 10 8 3 110 1,2 10 11

Kompenzált ionizációs kamra 14.2. 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

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 0,1 10 5 - - - - Gamma besu g. limit Gy KNK 4 10 4 10 10 10 13 3,94 10 4 - - KNK 3-3,3 10 15 2,3 10 3 - - PHOTONIS CFUG08 0,2 7 10 1 0 8 10 13 3,4 10 8 2 10 19 10 9 CFUH08 0,2 2 10 1 2 10 14 3,4 10 8 2 10 19 10 9 CFUK08 0,3 10 10 6 10 13 2,1 10 8 2 10 19 10 9 CFUL01 1 10 10 2 10 13 7 10 9 2 10 19 10 9 CFUL08 1 10 10 2 10 13 7 10 9 2 10 19 10 9 CFUM11 10 10 11 10 14 10 9 2 10 19 10 9 CFUM18 10 10 11 10 14 10 9 2 10 19 10 9

Ex-core detektorok elhelyezkedése 1 - kétszekciós detektor; 2 - aktív zóna; 3 - reaktortartály; 4 - négyszekciós detektor; 5 - radiális védelem 14.3. ábra. Két-, ill. négyszekciós detektorok elhelyezése 1, 2, 3 - detektorok; 4 - reaktortartály; 5 - betonvédelem; 6 - aktív zóna; 7 - kétszekciós detektor 14.4. ábra. Reaktortartályon kívüli detektorok elhelyezési sémája

Ex-core detektorok a VVER-440-ben

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

Ex-core detektorok mozgatása

Ex-core detektorok a VVER-1000-ben

Ex-core detektorok elhelyezkedése a nyugati PWR-ekben

Ex-core detektorok súlyfüggvénye a) A súlytényező eloszlása a - jelentése: 3,74 * 10-9 a - jelentése: 7,02 * 10-9 b) A detektorválasz eloszlása 14.9. ábra. A reaktortartályon kívüli detektorok fűtőelemkötegenkénti súlytényezőinek és detektorválaszainak eloszlása az IP2 aktív zónájában

Ex-core detektorok súlyfüggvénye

Ex-core detektorok súlyfüggvényének meghatározása

Ex-core detektorok súlyfüggvénye

In-core mérések tartományai 14.29. ábra. Az in-core mérések tipikus mérési tartományai forralóvizes reaktorokban (BWR-ekben)

Az aeroball rendszer

Miniatűr hasadási kamra 14.32. ábra. Miniatűr hasadási kamra tipikus felépítése

Az SPN detektor felépítése, működése

Az SPN detektorban lejátszódó folyamatok

Az SPN detektorban lejátszódó folyamatok időbelisége

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).

Gamma-termométer felépítése 1 - csavaranya; 2 - támasztógyűrű; 3 - homlokgyűrű; 4 - fűtő betét; 5 - termoelem; 6 - cső; 7 - felső dugó; 8 - referencia termoelem 14.54. ábra. A Halden projekt B2 típusú gamma-termométer felépítése

Termoelem 14.56. ábra. Hagyományos dupla-erű hőelem

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.)

Megnevezés Jel. ill. összetétel Termoelektro-mos feszültség [mv] Alkalmazási hőmérsékletek [ C] tartós rövid Olvadás-pont [ C] Alumínium Al +0,40 658 Alumel 95% Ni+5%(Al, Si, Mg) -1,02-1,38 1000 1250 1450 Iridium Ir +0,65 1200 1800 2350 Kadmium Cd +0,90 321 Kobalt Co -1,68-1,76 1490 Konstantán 60%Cu+40%Ni -3,5 600 800 1250 Kopel 56%Cu+44%Ni -4,0 600 800 1250 Kromel 90%Ni+10%Cr -2,71-3,13 1000 1250 1450 Manganin 84%Cu+13%Mn+2%Ni+1% +0,8 910 Fe Nikkel Ni -1,50-1,54 800 1100 1452 Nikróm 80%Ni+20%Cr +1,5 +2,5 1000 1100 1500 Platina Pt 0,000 1300 1600 1770 Platinairidium 90%Pt+10%Ir +1,3 1000 1200 Platinaródium 90%Pt+10%Rh +0,64 1300 1600 Réz (tiszta) Cu +0,76 350 500 1083 Réz Cu +0,75 350 500 Ródium Rh +0,64 1967 Szén (grafit) C +0,25 2000 2500 3570 Szilicium Si +44,8 1420 Tellur Te +50,0 350 Vas (tiszta) Fe +1,80 600 800 1530 Vas Fe +1,87 600 800 1400 Wolfram W +0,79 2000 2500 3400

Zajhőmérő

Mérések az EPR-ben 14.63. ábra. Kombinált aktív zónán belüli aeroball és teljesítménymérő detektorok rendszere

Mérések a VVER-440-ben T-hőelem; X-SPND; S-szabályozó kazetta 14.65. ábra. A reaktortartályon belüli detektorok és szabályozó kazetták a VVER 440 reaktorban

Termoelemek elhelyezkedése a VVER-440-ben

Mérések a VVER-440-ben 36 x 7 SPND 210 termoelem 6 x 2 + 6 termoelem + ellenállás-hőmérő Ex-core detektorok jelei Szabályozókazetták pozíciói Szelepek, tolózárak, szivattyúk állapota Bórsav-koncentráció Összesen: kb. 700 analóg + 360 diszkrét jel

SCORPIO rendszer Man-machine interface!!!

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

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.