DE3618871A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE REACTOR COOLANT TEMPERATURE FOR A LIVE TRACKING OPERATION OF A NUCLEAR POWER PLANT - Google Patents

METHOD FOR CONTROLLING THE REACTOR COOLANT TEMPERATURE FOR A LIVE TRACKING OPERATION OF A NUCLEAR POWER PLANT

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DE3618871A1
DE3618871A1 DE19863618871 DE3618871A DE3618871A1 DE 3618871 A1 DE3618871 A1 DE 3618871A1 DE 19863618871 DE19863618871 DE 19863618871 DE 3618871 A DE3618871 A DE 3618871A DE 3618871 A1 DE3618871 A1 DE 3618871A1
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Tadakuni Machida Tokio/Tokyo Hakata
Makoto Omiya Saitama Tooyama
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Description

MITSUBISHI GENSHIRYOKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO, JAPANMITSUBISHI GENSHIRYOKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO, JAPAN

Verfahren zur Steuerung der Reaktorkühlmitteltemperatur für einen Lastnachführungsbetrieb eines KernkraftwerkesMethod of controlling reactor coolant temperature for a load tracking operation of a nuclear power plant

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Reaktorkühlmitteltemperatur für eine Druckwasser-Reaktoranlage, die mit einem Steuerstab-Steuersy st em und einem Borkonzentration-S^euersystem ausgestatt et ist, um den kritischen Zustand und eine ausreichende Reaktorkühlmitteltemperatur aufrecht zu erhalten.The invention relates to a method for controlling the Reactor coolant temperature for a pressurized water reactor system, the st em with a control rod control system and is equipped with a boron concentration control system, in order to maintain the critical condition and a sufficient reactor coolant temperature.

Vv Bekannte Druckwasserreaktoren verwenden ein Primärkühlmittel· Bezugstemperaturρrogramm, bei welchem die Bezugstemperatur sich als Funktion der Turbinen Ieistung ändert. Fig. 6 gibt eine grafische Darstellung eines üblichenVv Known pressurized water reactors use a primary coolant Reference temperature program at which the reference temperature changes as a function of the turbine output. Fig. 6 gives a graph of a usual

Bezugstemperatorprogrammes für die ReaktorkühlmitteL-Durchschnittstemperatur, die eine Lineare Funktion der TurbinenLeistung ist. Während des Lastnachführungsbetriebes wird die ReaktorkühlmitteL-Durchschnittstemperatur bei einer Bezugstemperatur gesteuert, die durch die Tu rb i nen Le i stung bestimmt ist. Jede Leistungsänderung veranlasst eine Änderung der Brennstoff- und KühLmitte Ltemperatur, was eine Reaktivitätsänderung durch die Temperaturkoeffizienten der Reaktivität des Brennstoffs und Moderators im Kern verursacht. Störungen im LeistungspegeL verursachen ferner eine Änderung des im Kern vorhandenen Xenons, das aLs Nebenprodukt der Spaltreaktion entsteht und gleichzeitig zerfällt. Das Xenon hat einen sehr hohen Neutronenabsorptionsquerschnitt und vergiftet in der Tat den Reaktor. Die Zeitkonstanten für die Xenonumwandlungen sind in der Grössenordnung von mehreren Stunden und Xenon hat einen grossen Einfluss auf den Reaktorbetrieb.Reference temperature program for the Average reactor coolant temperature, which is a linear function of turbine power. While the average temperature of the reactor coolant is used during load tracking operation controlled at a reference temperature which is determined by the Tu rb i nen power. Every change in performance causes a change in the Fuel and coolant temperature, what a Change in reactivity due to the temperature coefficient the reactivity of the fuel and moderator in the Core caused. Cause disturbances in the performance level also a change in the xenon present in the core, the as a by-product of the cleavage reaction arises and at the same time disintegrates. The xenon has a very high level Neutron absorption cross section and poisoned in the Did the reactor. The time constants for the Xenon conversions are in the order of magnitude of several hours and xenon has a major influence on the reactor operation.

Die Reaktivitätsänderungen werden durch die Steuerung der Stellung der Steuerstäbe und durch eine Steuerung der Borkonzentration im Kern eingestellt. Die Fähigkeit des Reaktors, den Laständerungen zu folgen, wird durch die Steuerfähigkeit der Steuerstäbe und des Borkonzentration-Steuersystem begrenzt. Die Lastnachführungsfähigkeit wird in der Tat besonders in der Nähe des Endes.der Reaktorkern-Lebensdauer begrenzt, wenn die mögliche Verkleinerungsrate der Borkonzentration erheblich als Folge der geringen im Reaktorküh I sy stern vorliegenden Borkonzentration verringert ist.The reactivity changes are controlled by the control the position of the control rods and adjusted by a control of the boron concentration in the core. the Ability of the reactor to follow load changes, is controlled by the controllability of the control rods and of the boron concentration control system. the Indeed, load tracking capability is particularly popular in near the end of the reactor core life limited, when the possible rate of reduction of the boron concentration considerable as a result of the low star in the reactor cooling system present boron concentration is reduced.

copycopy

Π Der Erfindung liegt die Aufgabezugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Reaktorkühlmitteltemperatur eines Druckwasserreaktors zu schaffen, um das Steuerverhalten zu verbessern und das Lastnachführungsvermögen des Reaktors zu erhöhen. Π The invention has for its object to provide a method of controlling the reactor coolant temperature of a pressurized water reactor, in order to improve the control performance and to increase the Lastnachführungsvermögen of the reactor.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out in a procedure according to The preamble of claim 1 is solved by the characterizing features of claim 1.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

Fig. 1 eine Kurvendars te I Lung , dieFig. 1 a Kurvendars te I Lung, the

die Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors als Funktion der Leistung, entsprechend der vorliegenden Erfindung,darstellt,the reference coolant temperature of the reactor as a function of Performance, according to the present invention,

Fig. Z ist ein Blockschaltbild derFIG. Z is a block diagram of FIG

Reaktοrsteuersy steme zur erfindungsgemässen Steuerung der BezugskühlmitteItemperatur des Reaktors,Reactor control systems for inventive control of the reference coolant temperature of the Reactor,

Fig. 3 ist eineKurvendarstelLung, dieFig. 3 is a graph showing

eine typische Kurve der Reaktorleistungsänderungen bei einem täglichen Leistungsnachführbetrieb da rstel Lt,a typical curve of reactor power changes at a daily performance follow-up operation there rstel Lt,

Fig.4 gibt eine Kurve an, die dieFig.4 gives a curve that the

ideaLe ReaktorkühLmitteltemperaturänderunideal reactor coolant temperature change

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

während eines Lastnachführungsbetriebes darstellt, wobei der Reaktor so gesteuert wird, dass keine Änderung in der Borsäurekonzentration erforderlich ist,during a load tracking operation represents, the reactor being controlled so that no change in the boric acid concentration is required,

Fig. 5 stellt eine Kurve dar, die eineFig. 5 is a graph showing a

typische Veränderung der Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors als Funktion der Leistung darstellt, die durch ein anderes erfindungsgemässes Verfahren gesteuert wird, undtypical change in the reference coolant temperature of the Reactor as a function of power represents that by another inventive method is controlled, and

Fig. 6 ist eine Kurvendarstellung, dieFig. 6 is a graph showing

ein übliches Programm zur Steuerung der BezugskühImitte 11emperatur des Reaktors angibt.a common program for controlling the reference cow temperature of the reactor.

Die Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren und Gleichungen erläutert.The details of the invention are set out below under Reference to the attached figures and equations explained.

Fig. 1 ist eine grafische Darstellung eines typischen Temperaturprogrammbereiches der in Beziehung zur vorliegenden Erfindung stehenden Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors, die durch den ge striche Iten Abschni11 in der Figur angegeben wird. Ein Obergrenzwert ist für den Temperaturbereich vorgesehen, da jeder Anstieg der Kühlmitteltemperatur des Reaktors überwacht werden sollte, damit ein bestimmter Pegel nicht überschritten wird, umFig. 1 is a graph of a typical Temperature program range in relation to present invention, the reference coolant temperature of the reactor, which is indicated by the dashed Ith section in the figure is indicated. An upper limit is for the temperature range provided as any increase in The coolant temperature of the reactor should be monitored, so that a certain level is not exceeded in order to

einen ausreichenden Reaktor-Sicherheitsbereich aufrecht zu erhalten. Ein unterer Grenzwert wird ebenfalls festgelegt, um den erforderlichen Dampfdruck des Dampferzeugers aufrecht zu erhalten, da eine Verringerung der Kühlmitteltemperatur des Reaktors eine Verringerung des Dampfdrucks des Dampferzeugers verursacht. Die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors ist veränderlich und wird als innerhalb des Bereiches liegend festgelegt .maintain a sufficient reactor safety area to obtain. A lower limit is also set to meet the required vapor pressure of the To maintain the steam generator, as a decrease a decrease in the coolant temperature of the reactor caused by the steam pressure of the steam generator. The programmed coolant temperature of the reactor is changeable and is determined to be within range.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines typischen Steuersystems eines Druckwasserreaktors für einen Lastnachführungsbetrieb, der das in Beziehung zur vorliegenden Erfindung stehende veränderliche Temperaturprogramm innerhalb des in Fig. 1 dargestellten Bereiches einsetzt. Der Reaktor (1) wird mit einem Leistungspegel (Q) betrieben,sowie mit einer Reaktorküh Imi11e11emperatur (Tr) und einer Reaktor Leistungsvertei lung /^I, welche die Leistungsdifferenz zwischen den oberen und unteren Hälften des Reaktorkerns darstellt. Ein Turbogenerator ist vorgesehen und erhält die im Reaktor (1) erzeugte thermische Leistung. Ein Turbinenleistungssignal (Qt) wird einem Bezugstemperatur-Rechner (2) zugeführt, der als Funktion der Turbinenleistung (Qt) gemäss Fig. 6 eine stationäre Bezugskühlmitteltemperatur (Tref) des Reaktors erzeugt.Fig. 2 is a schematic illustration of a typical Control system of a pressurized water reactor for one Load tracking operation, which in relation to the present invention variable Temperature program within that shown in FIG Area begins. The reactor (1) is operated with a power level (Q), as well as with one Reactor cooling temperature (Tr) and one Reactor power distribution / ^ I, which is the power difference between the upper and lower halves of the reactor core represents. A turbo generator is provided and maintained the thermal power generated in the reactor (1). A turbine power signal (Qt) becomes a Reference temperature calculator (2) supplied as a function the turbine power (Qt) according to FIG. 6 is a stationary one Reference coolant temperature (Tref) of the reactor generated.

Ein Temperaturprogramm-Rechner (3) erhält die Bezugskühlmitteltemperatur (Tref) des Reaktors und, falls erforderlich, andere Signale und erzeugt eine programmierte Reaktorkühlmitteltemperatur (Tprog). DieA temperature program computer (3) receives the Reference coolant temperature (Tref) of the reactor and, if necessary, other signals and generate a programmed reactor coolant temperature (Tprog). the

ReaktorkühLmitteLtemperatur (Tr) und die programmierte Temperatur (Tprog) werden einem Addierer-SubtrahiererReactor coolant temperature (Tr) and the programmed Temperature (Tprog) will be an adder-subtracter

(4) eingegeben und es wird ein Temperaturf eh LersignaL (Te) = (Tprog) - (Tr) berechnet. Die ReaktorLeistung(4) is entered and a temperature signal will be sent (Te) = (Tprog) - (Tr) calculated. The reactor performance

(Q) und dir TurbinenLeistung (Qt) werden einem Addierer-Subtrahierer (5) eingegeben und der durch Vergleich "der beiden Leistungen berechnete Leistungsunterschied wird dem Steuerstab-Steuersystem (6) zusammen mit dem Tempera tu rfeh IersignaL (Te) zugeführt. Das Steuerstab-Steuersy stern steuert die Stellung der Steuerstäbe (R), um die Reaktivität des Reaktors mittels der Steuerstab-Antriebsvorrichtung (7) einzustellen.(Q) and you turbine power (Qt) become one Adder-subtracter (5) entered and the through Comparison "of the two services calculated difference in performance is the control rod control system (6) together with the Tempera tu rfeh IersignaL (Te) supplied. That Control rod Steuy star controls the position of the control rods (R) to adjust the reactivity of the reactor by means of the control rod drive device (7).

Die Reaktorleistung (Q) wird einem Bezugsleistungsverteilungs-Rechner (8) zugeführt, der eine Bezugsleistungsverteilung (^Iref) erzeugt. Die Leistungsverteilung (^I) ur|d die Bezugsleistungsverteilung (^I ref) werden einem Addierer-Subtrahierer (9) eingegeben und die Abweichung von (^/\Ι) gegenüber (^I ref) wird berechnet und einem Borkonzentrations-Steuergerät (10) zugeführt. Das Steuergerät berechnet ein Borkohzentrations-Steuersignal (Bc) und das Ausgangssignal des Borkonzentrations-Steuergerätes (10) steuert ein Borsäure-Steuersystem (11), um die Borkonzentration im Reaktor (1) einzustellen.The reactor power (Q) is fed to a reference power distribution computer (8) which generates a reference power distribution (^ Iref). The power distribution (^ I) ur | d the reference power distribution (^ I ref) are input to an adder-subtracter (9) and the deviation of (^ / \ Ι) compared to (^ I ref) is calculated and fed to a boron concentration control unit (10). The control device calculates a boron concentration control signal (Bc) and the output signal of the boron concentration control device (10) controls a boric acid control system (11) in order to adjust the boron concentration in the reactor (1).

Mittels dieser Steuersysteme wird die Reaktorkühlmitteltemperatur in der Nähe der programmierten ReaktorkühImitte Itemperatur (Tprog) gehalten und die Leistungsverteilung (/\I) wird während der übergänge im Reaktor nahe an der BezugsIeistungsverteilung (^lref) gehalten. Daher bestimmt die programmierte ReaktorkühImitte Itemperatur (Pprog), wie die Reaktorkühlmitteltemperatur (Tr) gesteuert wird.By means of these control systems, the reactor coolant temperature is determined near the programmed reactor cooling center temperature (Tprog) is held and the power distribution (/ \ I) is during the transitions in the reactor close to the Reference power distribution (^ lref) held. Therefore determined the programmed reactor cooling middle temperature (Pprog), how the reactor coolant temperature (Tr) is controlled.

ANALYTISCHES VERFAHRENANALYTICAL PROCEDURE

Eine Änderung der Reaktivität eines Reaktors (^n(t)) wird durch folgende Gleichung gegeben:A change in the reactivity of a reactor (^ n (t)) is given by the following equation:

Δ ρ (t) = <Xq ■ j\fi(.t) +am ■ ^T (t) +Δ ρ (t) = <Xq ■ j \ fi (.t) + am ■ ^ T (t) +

cxx ■ /\Xe(t) + ^p r(t) + ctb ■ /\B(t) (1)cxx ■ / \ Xe (t) + ^ p r (t) + ctb ■ / \ B (t) (1)

wöbe iwöbe i

dLq = ■ ' = Leistungskoeffizient der Reaktivität (negativer Wert)dLq = ■ ' = coefficient of performance of reactivity (negative value)

&.m = = KühlmitteLtemperaturkoeffizient der Reaktivität (negativer Wert)& .m = = Coolant temperature coefficient of reactivity (negative value)

= Reaktivitätskoeffizient von Xenon = Reactivity coefficient of xenon

(negativer Wert)(negative value)

OLb = £ - = Borsäure-Reaktivitätskoeffizient 0 ° OLb = £ - = boric acid reactivity coefficient 0 °

(negativer Wert)(negative value)

/\p r(t) = Änderungen der Reaktivität durch/ \ p r (t) = changes in reactivity due to

Einstellung der Steuerstabstellung als Funktion der ZeitAdjustment of the control rod as a function of time

^Q(t) = Änderung der Reaktor Ieistung als Funktion der Zeit^ Q (t) = change in reactor output as a function currently

[\J (t) = Änderung der Primärkühlmitteltemperatur des Reaktors als Funktion der Zeit [\ J (t) = change in the primary coolant temperature of the reactor as a function of time

/\X e C t) = Änderung im vorliegenden Xenon als Funkt i on de r Ze i t/ \ X e C t) = change in the present xenon as Function of the time

/^B Ct) = Änderung der Borsäurekonzentration als Funktion der Zeit./ ^ B Ct) = change in boric acid concentration as a function of time.

Das im Kern angesammelte Xenon hat einen sehr hohen Neutronenabsorptionsquerschnitt und vergiftet daher den Reaktor und verringert die Reaktivität. Das Xenon wird als Nebenprodukt der Spaltungsprodukte des Zerfalls im Reaktor erzeugt und die im Kern angesammelte Menge kann von der Aufzeichnung der Änderung der Reaktor Ieistung wie folgt bestimmt werden:The xenon accumulated in the core is very high Neutron absorption cross-section and therefore poisoned the Reactor and reduces reactivity. The xenon will as a by-product of the decomposition products of the Reactor generated and the amount accumulated in the core can be from the recording of the change in reactor power can be determined as follows:

ßXe(t) = fx(Q) (2)ßXe (t) = fx (Q) (2)

fx(Q) = eine Funktion der Xenonumwandlungen alsfx (Q) = a function of the xenon conversions as

Funktion der Reaktor I eistung und der Zeit.Function of reactor output and time.

Somit ergibt sich die Reaktivität, des Reaktors wie folgt:Thus the reactivity of the reactor results as follows:

/\ p(t) = OCq -AQCt) +am ■ ATCt) + OU · fxCQ) +/ \ p (t) = OCq -AQCt) + am ■ A TCt) + OU · fxCQ) +

/\ p r C t) + ab ■ /\B C t) C 3)/ \ p r C t) + ab ■ / \ B C t) C 3)

Während der täglichen Lastnachführungen kann die Reaktivität des Reaktors näherungsweise durch /\ ρ C t) = angegeben werden, da die Reaktorleistungsänderung während der täglichen Lastnachführung im allgemeinen sehr klein ist, ausser für rasche Laständerungen, die selten erforderlichDuring the daily load adjustments, the Reactivity of the reactor approximately by / \ ρ C t) = given as the reactor power change during the daily load adjustment is generally very small is seldom required, except for rapid load changes

Somi t istSomi t is

OLq ■ &Q(t) +am ■ AT(t> + &x · fx(Q) + Λ ρ r C t) +(Xb · /VB (t) = 0OLq ■ & Q (t) + am ■ A T (t > + & x · fx (Q) + Λ ρ r C t) + (Xb · / VB (t) = 0

p ■ y\B(t) = - /<Xx ■ fx(Q) +p ■ y \ B (t) = - / <Xx ■ fx (Q) +

OLq · /\Q(t) + am ■ ^(tÜ (4)OLq / \ Q (t) + am ■ ^ (tÜ (4)

In Gleichung (A) gibt ^T(t) eine Änderung in der PrimärkühLmitteLtemperatur des Reaktors an und ist näherungsweise so gross wie die 'Änderung der programmierten Reaktorkühlmitteltemperatur (Tprog) während des täglichen Lastnachführungsvorganges. Es ist offensichtlich,, dass das Ausmass der Nachstellung der Steuerstabposition und der Borkonzentration im Reaktor verringert ist, wenn die Änderung in der Grosse der rechten Seite der Gleichung (4) verkleinert ist. Anders ausgedrückt, das Lastnachführungsvermogen kann verbessert werden, indem (TCt)) so bestimmt wird, dass die rechte Seite der Gleichung (4) so klein wie möglich wird, d.h. indem (Tprog) so bestimmt wird, dass die Änderung von CLx ■ f χ (Q) + OLq ■ ^Q (t) innerhalb des zulässigen Bereiches der programmierten Temperatur (Tprog) gemäss Fig. 1 liegt.In equation (A), ^ T (t) gives a change in the Primary coolant temperature of the reactor and is approximately as large as the change in the programmed Reactor coolant temperature (Tprog) during the daily load tracking process. It is obvious,, that the amount of adjustment of the control rod position and the boron concentration in the reactor is reduced, when the change in size is the right side of the Equation (4) is reduced. In other words, that Load tracking capability can be improved by (TCt)) is determined so that the right side of the Equation (4) becomes as small as possible, i.e. by determining (Tprog) so that the change in CLx ■ f χ (Q) + OLq ■ ^ Q (t) within the permissible range the programmed temperature (Tprog) according to Fig. 1 lies.

Abhängig vom Aufbau des Reaktors kann es notwendig sein, Steuerstäbe, die einen grossen Einfluss auf die Leistungsverteilung haben, in Positionen einzustellen, die für die Aufrechterhaltung einer geeignetenDepending on the structure of the reactor, it may be necessary to use control rods, which have a great influence on the Power distribution have to hire in positions those responsible for maintaining a suitable

Reaktor LeistungsverteiLung vorzuziehen sind. Die ReaktorLeistungsverteiLung ist nicht aLLeine eine Funktion der Steuerstabposition, sondern auch der ReaktorLeistung und der Xenonanhäufung im Kern. Die Reaktivitätsänderung durch EinsteLLung der Steuerstabposition kann somit durch eine Funktion der Reaktor Leistung, dessen Betriebsgeschichte und dergLeichen eingeschränkt sein. Das heisst:Reactor power distribution are preferable. the Reactor power distribution is not just a function the control rod position, but also the reactor power and the xenon build-up in the core. The reactivity change By adjusting the control rod position, you can by a function of the reactor power, whose Operating history and the like. This means:

/\ ρ r(t) £ f r(Q) (5)/ \ ρ r (t) £ f r (Q) (5)

fr(Q) = eine von der ReaktorLeistung (Q) und der Betriebsgeschichte bestimmte Funktion ist, zur Bestimmung des zuLässigen Bereiches der Steuerstabposition zwecks Auf rechterhaLtung einer zufriedensteLLenden ReaktorLeistungsverteiLungfr (Q) = one of the reactor power (Q) and the Operational history specific function is to determine the permissible range of the control rod position for the purpose of maintenance a satisfactory reactor power distribution

FaLLs eine Beschränkung bezügLich der Steuerstabposition durch die GLeichung (5) gegeben ist, muss die programmierte Temperatur (Tprog) bestimmt werden, indem die rechte Seite der GLeichung (4) so kLein wie mögLich gemacht und gLeichzeitig die GLeichung (5) berücksichtigt wird.If there is a restriction on the control rod position is given by equation (5), the programmed temperature (Tprog) must be determined by the right Side of equation (4) made as small as possible and At the same time, equation (5) is taken into account.

Die programmierte KühLmitteLtemperatur des Reaktors aLs Funktion der ReaktorLeistung und der Zeit wird somit aLs vortei L hafter angesehen aLs aLLein aLs Funktion der Leistung, wie es bisher geschah. Die optimaLe Funktion kann auf der Basis der GLeichungen (2), (4) und (5) durch einen vorausgehend beschriebenen OptimierungsprozessThe programmed coolant temperature of the reactor as a Function of the reactor power and time is thus AS A BENEFIT, CONSIDERED THAN ALONE AS A FUNCTION OF Performance as it has been done so far. The optimal function can be performed on the basis of equations (2), (4) and (5) a previously described optimization process

ermitteLt we rden .be determined .

Bei der tägLichen Lastnachführung wird der Reaktor während der Tageszeit auf einem hohen LeistungspegeL betrieben und nachts auf einem verringerten LeistungspegeL, wie dies in Fig. 3 dargesteLLt ist. Fig. 4 zeigt eine typische Änderung der KühLmitteLtemperatur des Reaktors, die mitteLs des mathematischen ModeLLs des Reaktors berechnet ist, wobei angenommen wird, dass die Steuerstabposition zur AufrechterhaLtung einer ausgegLichenen axiaLen Reaktor LeistungsverteiLung eingesteLLt wird und dass die Borsäurekonzentration im ReaktorkühLmitteL nicht eingesteLLt wird, während einer typischen tägLichen Lastnachführung von 100 % auf 50 % und von 50 % auf 100 % des Norm Le i st ungspege L s . Diese ideaLe 'Änderung der KühLmitteLtemperatur des Reaktors während einer Lastverringerung von 100 % auf 5 0 % Leistung ergibt einen VerLauf in Gegen-Uhrzeigerrichtung . Während eines Lastanstiegs von 50 % auf 100 % Leistung weist der VerLauf die gLeiche Charakteristik auf.With the daily load adjustment, the reactor at a high level of performance during the daytime operated and at night at a reduced power level, as shown in FIG. 3. Fig. 4 shows a typical change in the coolant temperature of the reactor, the middle of the mathematical model of the reactor is calculated, assuming the control rod position to maintain a balanced axial reactor power distribution is set and that the boric acid concentration in the reactor coolant is not set during a typical daily Load tracking from 100% to 50% and from 50% to 100% of the standard power level L s. This ideaLe 'change the Coolant temperature of the reactor during a Load reduction from 100% to 50% output results in a counter-clockwise direction. During one If the load increases from 50% to 100% output, the curve shows the same characteristics.

Aus der Figur ist ersichtLich, dass die programmierte Temperatur, die im HinbLick auf eine Verringerung der Ladung in der Reaktorborkonzentration und die AufrechterhaLtung einer ausreichenden ReaktorLeistungsverteiLung bevorzugt wird, sich von der gegenwärtig verwendeten Bezugstemperatur unterscheidet, die nur eine Funktion der Leistung ist. Die ideaLe programmierte Temperatur verringert sich nicht mit einer Leistungsverringerung und fäLLt bei 50^ Leistung sehr Langsam ab, unter AusbiLdung einer Xenonkonzentration im Kern, und eine ähnLicheFrom the figure it can be seen that the programmed Temperature with a view to reducing the Charge in the reactor bore concentration and the Maintaining an adequate reactor power distribution is preferred to differ from the one currently in use Reference temperature is different, which has only one function the performance is. The ideal programmed temperature does not decrease with a decrease in performance and drops very slowly at 50 ^ power, with training a xenon concentration in the core, and a similar one

Tendenz zeigt sich für einen Lastanstieg von 50 % auf 100 % Last.There is a tendency for a load increase of 50% 100% load.

Die erwünschte programmierte Temperatur des Reaktors, wie vorausgehend erörtert wurde, kann ferner durch das Steuersystem gemäss Fig. 2 durch die folgenden erfindungsgemässen Verfahren erreicht werden.The desired programmed temperature of the reactor, As previously discussed, the Control system according to Fig. 2 by the following inventive method can be achieved.

Nachfolgend wird ausgeführt, wie die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors in der Temperaturprogrammberechnung (3) in Fig. 2 bestimmt wird.The following is how the programmed Coolant temperature of the reactor in the Temperature program calculation (3) determined in Fig. 2 will.

(1) Das Bezugskühlmittel-Temperaturprogramm des Reaktors für stationären Betrieb wird als Funktion der Turbinen Ieistung gemäss Fig. 6 bestimmt, so dass es dem Reaktor geeignete Betriebsbedingungen liefert. Bei übergangszuständen des Lastnachführungsvorganges wird jedoch die Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors durch folgende Funktion angegeben(1) The reference coolant temperature program of the reactor for stationary operation is as a function the turbine power is determined according to FIG. 6, so that it provides the reactor with suitable operating conditions. With transition states of the load tracking process however, becomes the reference coolant temperature of the reactor indicated by the following function

Tprog = /Jf.jCTref - Tprog)dt7 (6)Tprog = /Jf.jCTref - Tprog) dt7 (6)

Tprog = programmierte ReaktorkühlmitteltemperaturTprog = programmed reactor coolant temperature

Tref = BezugskühImitteI tempera tur des Reaktors während stationären Betriebes,Tref = reference cooling medium temperature of the reactor during stationary operation,

fl = eine Funktion von (Tref - Tprog)fl = a function of (Tref - Tprog)

/ / = gibt an, dass der Wert innerhalb der Klammern innerhalb des oberen und unteren Grenzwertes beschränkt ist,/ / = indicates that the value is within the Brackets is limited within the upper and lower limit value,

Sdt = Integration über die Zeit. Sdt = integration over time.

Die Gleichung (6) weist das Merkmal auf, dass (Tprog) der (Tref) mit einer Geschwindigkeit folgt, die eine Funktion des Unterschiedes zwischen (Tprog) und (Tref) ist, d.h. einer proportionalen Funktion von (Tprog) (Tref), wenn (Tref) sich entsprechend einer Laständerung verändert.Equation (6) has the feature that (Tprog) which (Tref) follows at a speed that is one Function of the difference between (Tprog) and (Tref) is, i.e. a proportional function of (Tprog) (Tref), if (Tref) changes according to a load change.

Wird die ReaktorLeistung von 100 % Leistung auf 50 % Leistung bei einer täglichen Lastnachführung getnäss Fig. 3 geändert, so ändert sich die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors, die durch die Gleichung (6) berechnet wird und auf den in Fig. 12 begrenzten Bereich eingeschränkt ist, in einer in Fig. angegebenen Weise, entsprechend dem in Fig. 4 gewünschten Verlauf. Somit kann mit der durch dieses Verfahren bestimmten, programmierten Kühlmitteltemperatur des Reaktors eine Verbesserung des Lastnachführungsvermögens des Reaktors erwartet werden.If the reactor output is increased from 100% output to 50% Wet performance with daily load adjustment Fig. 3 changed, the programmed coolant temperature of the reactor, which is changed by the Equation (6) is calculated and is restricted to the range limited in FIG. 12, in one shown in FIG. specified manner, corresponding to the course desired in FIG. Thus, with the through this procedure certain programmed coolant temperature of the reactor an improvement in the load tracking capability of the reactor can be expected.

(2) Die Änderung der Temperatur gemäss Fig. 5 kann näherungsweise durch folgende Gleichung angegeben we rden(2) The change in temperature according to Fig. 5 can be approximated by the following equation will

Tprog = 1 I Ts ■ Tref (7)Tprog = 1 I Ts ■ Tref (7)

wöbe iwöbe i

s = LapLascher Operator
t = eine Zeitkonstantes = LapLasch operator
t = a time constant

Die obige Gleichung bedingt, dass (Tprog) der (Tref) nach einer Verzögerungszeit (t) folgt. Diese Zeitkonstante (f) ist so bestimmt, dass die Änderung von (Tprog) der Änderung der Temperatur gema'ss Fig. 6 und somit gemäss Fig. 4 ähnlich ist. Die Zeitkonstante beträgt im allgemeinen eine bis mehrere Stunden, um der Zeitkonstante der Xenonumwandlungen zu entsprechen.The above equation implies that (Tprog) the (Tref) after a delay time (t) follows. This time constant (f) is so determined that the change in (Tprog) of Change in temperature according to FIG. 6 and thus according to FIG Fig. 4 is similar. The time constant is im generally one to several hours, around the time constant to correspond to the xenon conversions.

WIRKUNG DER ERFINDUNGEFFECT OF THE INVENTION

Wird die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors bei einem Druckwasserreaktor veränderlich gemacht und durch das erfindungsgemässe Verfahren bestimmt, so wird das Ausmass der Einstellung der Steuerstabposition und der Borsaurekonzentration, das für eine Lastnachführung derforderlich ist, verringert, und somit können die Möglichkeiten eines Steuersystems für die Steuerstäbe und für die Borkonzentration relativ vergrössert werden, um dadurch das Lastnachführungsverhalten des Reaktors zu verbessern.Becomes the programmed coolant temperature of the reactor made variable in a pressurized water reactor and determined by the method according to the invention, so is the amount of adjustment of the control rod position and the boric acid concentration, which is used for load tracking is required, and thus the Possibilities of a control system for the control rods and relatively increased for the boron concentration, in order to improve the load tracking behavior of the reactor.

Ferner kann die von der Steuerstab-Antriebsvorrichtung bei Lastnachführungen durchgeführte Arbeit verringert werden, um die Lebensdauer der Vorrichtung zu erhöhen.Further, from the control rod driving device Reduced work performed during load tracking to increase the life of the device.

und die Aufgaben des Borkonzentrations-Steuergerätes können ebenfalls verringert werden, so dass die Kapazität des Systems verkleinert werden kann, mit einer begleitenden Verringerung der Wassermenge, die für die Lastnachführung verarbeitet wird.and the tasks of the boron concentration control device can also be reduced so that the capacity of the system can be reduced using a concomitant reduction in the amount of water that is processed for load tracking.

Claims (2)

43 942 / wa43 942 / wa MITSUBISHI GENSHIRYOKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO, JAPANMITSUBISHI GENSHIRYOKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO, JAPAN Verfahren zur Steuerung der Reaktorküh Irin tteLtemperatur für einen Lastnachführungsbetrieb eines KernkraftwerkesMethod of controlling the reactor cooling temperature for a load tracking operation of a nuclear power plant PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS ill Verfahren zur Steuerung einer nuklearen elektrischen Leistungserzeugereinheit, mit einem Rechner zur Erzeugung einer Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors und einem Steuerstab-Steuersy stem zur Einstellung der Position der Steuerstäbe im Reaktorkern zwecks Steuerung der Reaktorküh Imitte Itemperatur bei der Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors, und mit einem Borkonzentrationssteuergerät zur Einstellung der Borsäurekonzentration im Reaktorkühlmittel, dadurch gekennzeichnet dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: ill Method for controlling a nuclear electric power generator unit, with a computer for generating a reference coolant temperature of the reactor and a control rod control system for adjusting the position of the control rods in the reactor core for the purpose of controlling the reactor cooling temperature at the reference coolant temperature of the reactor, and with a boron concentration control device for adjustment the boric acid concentration in the reactor coolant, characterized in that the method comprises the following steps: Erzeugung der Bezugsküh Imi11e11emperatur des Reaktors für stationären Betrieb als Funktion derGeneration of the reference cow temperature Reactor for stationary operation as a function of Leistung des Turbogenerators,Turbo generator power, Erzeugung eines oberen und unteren Grenzwertes der Reaktorkühlmitteltemperatur, die eingestellt sind, um die Änderung der Kühlmitteltemperatur des Reaktors während eines Lastnachführungsvorganges zu begrenzen,Generation of an upper and lower limit value the reactor coolant temperature that is set are to change the coolant temperature of the reactor during a load tracking process to limit, Erzeugung einer programmierten Kühlmitteltemperatur des Reaktors innerhalb der oberen und unteren Grenzwerte als Funktion-des Unterschiedes zwischen der programmierten Kühlmitteltemperatur des Reaktors selbst und der Bezugskühlmitteltemperatur des Reaktors für stationären Betrieb, so dass die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors der Änderung der BezugskühImitteItemperatur des Reaktors für stationären Betrieb folgen kann, undCreation of a programmed coolant temperature of the reactor within the upper and lower Limits as a function of the difference between the programmed coolant temperature of the Reactor itself and the reference coolant temperature of the reactor for steady-state operation, so that the programmed coolant temperature of the reactor the change in the reference cooling mean temperature of the Reactor for stationary operation can follow, and Positionierung der Steuerstäbe zwecks Einstellung der Kühlmitteltemperatur des Reaktors auf die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors während eines Lastnachführungsvorganges des Reaktors.Positioning of the control rods in order to adjust the coolant temperature of the reactor to the programmed coolant temperature of the reactor during a load tracking process of the reactor. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstäbe eingestellt werden, um die Kühlmitteltemperatur des Reaktors auf die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors einzustellen, die wie folgt berechnet wird:2. The method according to claim 1, characterized in that the control rods can be adjusted to the coolant temperature of the reactor to the programmed coolant temperature of the reactor set, which is calculated as follows will: Erzeugung der BezugskühImitteItemperatur des ReaktorsGeneration of the reference cooling mean temperature of the reactor für stationären Betrieb als Funktion der Leistung des Turbogenerators,for stationary operation as a function of power of the turbo generator, Erzeugung der oberen und unteren Grenzwerte der KühLmitteltemperatur des Reaktors, die eingestellt sind, um die 'Änderung der Kühlmitteltemperatur des Reaktors während eines Lastnachführungsvorganges zu begrenzen,Generation of the upper and lower limit values of the The coolant temperature of the reactor set are to the 'change in coolant temperature of the reactor during a load tracking process to limit, Erzeugung der programmierten Kühlmitteltemperatur des Reaktors innerhalb der oberen und unteren Grenzwerte, so dass die programmierte Kühlmitteltemperatur des Reaktors festgelegt wird, um der Bezugskühlmitteltemperatur für stationären Betrieb mit einer Verzögerungszeitkonstante in der Grössenordnung der Zeitkonstante der Xenonumwandlungen im Reaktor zu folgen.Generation of the programmed coolant temperature of the reactor inside the upper and lower Limits so that the programmed coolant temperature of the reactor is set to the reference coolant temperature for steady-state operation with a delay time constant in the Order of magnitude of the time constant of the xenon conversions to follow in the reactor. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch —Method according to claim 1, characterized in that - g e k e η η ζ e i c h η e t , dass die zukünftige Laständerung vorbestimmt werden kann und äer Steuerstab positioniert wird, um die Kühlmitteltemperatur des Reaktors auf die programmierte Reaktorkühlmitteltemperat einzustellen, die wie folgt berechnet wird:geke η η ζ calibrate η et that the future load change can be predetermined and a control rod is positioned to set the coolant temperature of the reactor to the programmed reactor coolant temperature, which is calculated as follows: Darlegung der im Reaktorkern vorliegenden Xenonkonzentration,Presentation of the xenon concentration present in the reactor core, Darlegung des Reaktivitätssaldos als Folge einer Leistungsänderung, einer Änderung der Kühlmitteltemperatur des Reaktors und der XenonkonzentrationPresentation of the reactivity balance as a result of a Change in power, a change in the coolant temperature of the reactor and the xenon concentration OT'S'NAL INSPECTiDOT'S'NAL INSPECTiD im Reaktorkern,in the reactor core, Darlegung einer gewünschten Steuerstabposition, die eine ausreichende Reaktorleistungsverteilung im Reaktorkern aufrecht erhalten kann, undPresentation of a desired control rod position, a sufficient reactor power distribution can be maintained in the reactor core, and Bestimmung der programmierten Kühlmitteltemperatur des Reaktors aus der erwähnten Darlegung, so dass die Änderungen der Reaktivität, die sich aus der Einstellung der Steuerstabposition und der Borsäurekonzentration im Reaktor ergeben, so klein wie möglich sind, oder so dass die Änderungen der Reaktivität, die sich aus der Einstellung der Borsäurekonzentration allein im Reaktor ergaben, so klein wie möglich sind, oder dass die erwarteten Laständerungen innerhalb der Grenzwerte der Steuerbarkeit der Steuerstäbe und des Borkonzentrat ions-Steuergerätes so gross wie möglich sind.Determination of the programmed coolant temperature of the reactor from the above statement, so that the changes in reactivity resulting from the Adjustment of the control rod position and the Boric acid concentration in the reactor result so small as possible, or so that the changes in reactivity that result from the setting of the Boric acid concentration alone in the reactor showed so small as possible, or that the expected load changes are within the limits of the Controllability of the control rods and the Boron concentration control device as large as possible are.
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