Введение к работе
Актуальность работы: В современных системах внутриреакторного контроля (СВРК) энергоблоков АЭС с ВВЭР помимо информационных функций появились функции по выдаче сигналов предупредительной и аварийной защиты по внутриреакторным локальным параметрам: максимальному линейному энерговыделению твэл (Ql) и минимальному запасу до кризиса теплообмена (DNBR), что повышает значимость требований по контролю достоверности внутриреакторного контроля для безопасности эксплуатации по сравнению с более ранними проектами АЭС.
Контроль достоверности исходной информации является одной из важнейших функций первичной обработки данных в СВРК. Однако реализованная в СВРК функция по проверке на достоверность входных параметров ограничена по возможностям отбраковки значений, а используемая также методика «ручных» проверок весьма трудоемка, вследствие чего такая проверка происходит с довольно редкой периодичностью. Поскольку в период между регламентными проверками и испытаниями имеется вероятность функционирования системы с неявными и развивающимися дефектами, которые не выявляются штатными функциями диагностики, автором предлагается использование системы диагностики информации СВРК, функционирующей автоматически с целью выявления недостоверных показаний каналов контроля в режиме реального времени. Для построения такой системы диагностики информации СВРК необходимо разработать ряд методов автоматических проверок достоверности показаний, включая методы для определения состояния РУ, в котором имеется возможность осуществления таких проверок.
Целью диссертационной работы является решение актуальной научно-технической задачи разработки методики и системы автоматического контроля и диагностики достоверности информации СВРК, направленное на повышение надежности, безопасности и экономичности эксплуатации АЭС.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать методы автоматических проверок на достоверность каналов контроля
состояния РУ, температурного контроля первого контура, каналов контроля токов датчиков
прямого заряда (ДПЗ), расчета средневзвешенной мощности РУ.
2. Разработать метод автоматического определения состояния РУ, в котором возможно
проводить проверки на достоверность определенных каналов контроля.
-
Разработать метод определения стабильного режима работы РУ, пригодного для проверок каналов контроля.
-
Разработать программное обеспечение системы диагностики СВРК.
Научная новизна:
1. Предложен метод распознавания состояния РУ, в зависимости от которого определяются группы каналов контроля, подлежащие проверке. Метод обладает устойчивостью к отказам отдельных каналов благодаря использованию мажоритарной
логики и резервирования. Определены каналы контроля, необходимые и достаточные для использования в предложенном методе.
-
Предложен метод определения стабильного режима РУ, пригодного для статистической обработки показаний каналов контроля. Сформирована группа параметров, достаточных для определения стабильности РУ. Предложены константы, используемые для определения стабильности режима.
-
Разработан методический подход к автоматизации проверок СВРК на основе разработанного автором специального программного обеспечения, включающий использование предложенного автором набора констант.
-
Предложен алгоритм по определению достоверности показаний канала контроля, включающий процедуры, в которых используются разработанные методы:
метод сравнения с режимным значением, в котором учтена зависимость нижнего и верхнего режимных значений от мощности;
метод оценки допустимого отклонения показаний в группах параллельных каналов контроля с использованием медианного значения. Показано, что величина погрешности медианного значения, определенного таким методом, существенно меньше погрешности среднего значения, что повышает надежность оценки достоверности канала контроля.
-
Предложен метод проверки каналов контроля энерговыделения с помощью ДПЗ, в котором учитываются зависимости показаний от обогащения, распределения по высоте и уровня мощности РУ. Предложено выражение, учитывающее эти зависимости.
-
Предложен метод изменения весов в расчете средневзвешенной мощности РУ на основании проведения теплового баланса на разных уровнях мощности, с учетом недостоверности показаний отдельных способов расчета тепловой мощности на определенных уровнях мощности.
-
Предложен метод диагностики температурного контроля теплоносителя 1-го контура на мощности с учетом расслоения теплоносителя по температуре в горячих нитках ГЦТ.
-
Разработано программное обеспечение системы диагностики СВРК в режиме реального времени, включающее в себя вышеперечисленные методы.
Степень достоверности результатов исследований подтверждается:
-
Применением современных методов постановки, проведения и обработки результатов исследования с использованием физических особенностей технологических процессов, протекающих в РУ, конструкционных особенностей основного оборудования РУ и используемых средств измерений.
-
Применением математических и статистических методов исследований с использованием современной вычислительной техники.
-
Положительными результатами практического использования разработанных методов.
Практическая значимость результатов работы:
-
Разработанные методы и алгоритмы для автоматической проверки достоверности СВРК доведены до конечного готового для применения программного продукта.
-
Создана и реализована на введенном в эксплуатацию блоке №6 Нововоронежской АЭС система диагностики СВРК в режиме реального времени.
-
При верификации разработанной системы диагностики показана возможность выявления недостоверных каналов контроля СВРК. Обнаружение и выведение из обработки на верхнем уровне СВРК недостоверных каналов СВРК позволило исключить ошибки расчета мощности РУ.
-
Разработанная система диагностики СВРК готова для внедрения ее на других энергоблоках АЭС с ВВЭР.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Разработка методики автоматизированной диагностики достоверности СВРК.
-
Разработка и создание системы диагностики СВРК в режиме реального времени, включая разработку программного обеспечения и натурное экспериментальное обоснование системы на действующем энергоблоке.
Личный вклад автора в полученные результаты.
Исследования, представленные в настоящей диссертации, выполнены лично соискателем в процессе научно-исследовательской и практической деятельности. В работы, выполненные в соавторстве, автор внес определяющий вклад в части, относящейся к теме диссертации.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 5-й, 6-й, 8-й и 10-й МНТК «Обеспечение безопасности на АЭС с ВВЭР», г. Подольск, ОКБ «Гидропресс», 2007-2017 гг.; 1-й и 2-й МНТК «Ввод АЭС в эксплуатацию», Москва, АО «Атомтехэнерго», 2011 и 2012 гг.; 8-й и 9-й МНТК «Безопасность, экономика и эффективность атомной энергетики», Москва. Концерн «Росэнергоатом», 2012 и 2014 гг., Международной научно-практической конференции по атомной энергетике «Безопасность, эффективность, ресурс», г. Севастополь, 2013 г., 24-26-м симпозиумах Международной ассоциации «Исследования по атомной энергии» (AER) в области исследований физики и безопасности реакторов ВВЭР», 2014-2016 гг., а также на семинарах, заседаниях НТС и совещаниях в АО «Концерн «Росэнергоатом», АО ОКБ «Гидропресс», АО «Атомтехэнерго», НИЦ «Курчатовский институт», АО "ВНИИАЭС", в других организациях и на различных АЭС в России.
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 23-х печатных работах, в том числе 6-ти публикациях в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и 2-х свидетельствах о государственной регистрации программ, а также в ряде отчетов о работах при вводе в эксплуатацию энергоблоков АЭС с РУ ВВЭР-1000.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 96-ми наименований и приложения. Общий объем диссертации составляет 139 страниц, включая 33 рисунка.