FI85070B - Foerfarande och anordning foer maetning av ytnivaon i reaktortryckbehaollaren i en kokvattenreaktor. - Google Patents

Description

1 85070

Menetelmä ja laite pinnankorkeuden mittaamiseksi kiehutusvesireaktorin reaktoripaineastiässä

Keksinnön kohteena on menetelmä nesteen pinnankor-5 keuden mittaamiseksi kiehutusvesireaktorin reaktoripaine-astiassa, jonka mukaan reaktoripaineastian ylemmästä, höyryn täyttämästä osatilasta mitataan paine ja reaktoripaineastian nesteen täyttämän, alemman osatilan ja vertailu-patsaan, joka on yhteydessä reaktoripaineastian ylempään, 10 höyryn täyttämään osatilaan, väliltä mitataan paine-ero ja reaktoripaineastian pinnankorkeus määritetään sitten reaktoripaineastian alemman osatilan ja vertailupatsaan nesteiden tiheyksien, ylemmän osatilan sisältämän höyryn tiheyden, joka voidaan määrittää mitatusta paineesta, ja 15 mitatun paine-eron perusteella.

Nykyisin tunnetuissa menetelmissä pidetään lähtökohtana, että nesteen paine reaktoripaineastiassa vaihte-lee vain vähän höyrytilan paineenvaihteluiden seurauksena. Painekorjausta lukuunottamatta ei nesteen tiheyteen ole 20 sen vuoksi tehty suurempaa korjausta. Mitattu pinnankorkeus ei siten vastaa todellista pinnankorkeutta reaktori-paineastiassa. Varsinkin häiriötilanteissa ovat poikkeamat suuria, koska juuri tällöin vaikuttavat nesteen tihey-. . teen lukuisat parametrit.

25 Lisäksi oletetaan tunnetuissa menetelmissä vertai lupatsaan lämpötilan pysyvän jatkuvasti vakiona, mikä ei ole varmaa. Siten ei myöskään nesteen tiheys vertailupat-saassa pysy vakiona. Lisäksi jäävät dynaamiset ilmiöt, jotka riippuvat esim. höyryn virtausmäärästä ja nesteen 30 virtausmäärästä reaktorisydämen lävitse, ja niiden vaikutukset mitattuun paine-eroon huomioonottamatta.

Tunnetuilla reaktoripaineastian pinnankorkeuden mittaukseen käytetyillä menetelmillä saavutettavat tulokset ovat ainoastaan ihanteellisissa ulkoisissa olosuhteis-35 sa hyväksyttävien virherajojen puitteissa luotettavia.

2 85070 Lämpötilan vaihdellessa reaktoripaineastian ulkopuolella ja varsinkin siinä tapauksessa, että reaktoripaineastian paine laskee häiriötilanteessa ja rajapintaan syntyy nesteen ja höyryn seosta, on pinnankorkeuden mittaaminen ny-5 kyisillä menetelmillä epäluotettava. Juuri häiriötilanteessa on tarkka reaktoripaineastian pinnankorkeuden seuranta kuitenkin tarpeen.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan reaktori-paineastian pinnankorkeuden mittausmenetelmä, jossa ote-10 taan tunnettujen parametrien lisäksi huomioon sellaiset mittaussuureet, jotka varsinkin häiriötilanteessa aiheuttavat virheellisen mittaustuloksen. Sen avulla tulee reaktoripaineastian pinnankorkeus saada häiriötilanteessakin määritetyksi hyvällä ja muuttumattomalla tarkkuudella. 15 Tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan siten, että mitataan ajallinen paineenmuutos reaktoripaineastian ylemmässä, höyryn täyttämässä osatilassa, reaktoriteho ja nesteen lämpötila reaktoripaineastiassa ja määritetään näiden perusteella höyrytilasta mitatun paineen ja tunnettu-20 jen mittatietojen ja suureiden avulla nesteen tiheys reaktoripaineastian alemmassa osatilassa ja että ympäristön lämpötila mitataan vertailupatsaan alueelta ja määritetään tämän perusteella tunnettujen suureiden avulla nes-. . teen tiheys vertailupatsaassa.

25 Reaktoripaineastian toimiessa häiriöttömästi vai kuttavat astian sisältämän nesteen tiheyteen höyrynpaineen ohella nesteen höyrypitoisuus ja syötettävä, verrattain viileä vesi. Nämä vaikutukset kompensoivat toisensa verrattain hyvin, joten painekorjauksen lisäksi ei tarvita 30 muuta korjausta. Mikäli reaktoripaineastiassa tapahtuu häiriötilanteessa paineenlasku, muodostuu rajapintaan nes-tehöyryseosta. Seosrintaman sijainti, jonka kannalta nes-teen tiheys on ratkaiseva, riippuu reaktoripaineastian höyrynpaineen lisäksi muista parametreistä. Nämä paramet-35 rit ovat nesteen lämpötila, höyrynpaineen ajallinen muutos 3 85070 ja paineenmuutoksen kesto sekä hetkellinen reaktoriteho. Näiden suureiden perusteella, jotka mitataan tai määritetään, voidaan keskimääräinen nesteen tiheys määrittää.

Nesteen tiheys vertailupatsaassa riippuu sen ympä-5 ristölämpötilasta. Paineen vaikutus voidaan sen sijaan jättää huomioonottamatta. Varsinkin suoja-astian jäähdyt-teenmenetystilanteessa ei vertailupatsaan lämpötila ole aina vakiosuuruinen, joten oikea arvo vertailupatsaan nesteen tiheydelle saadaan ainoastaan jatkuvalla lämpötilan 10 seurannalla.

Keksinnöllä saavutetaan se etu, että kaikki vaikutukset nesteen tiheyteen reaktoripaineastiassa ja tiheyteen vertailupatsaassa saadaan selville ja voidaan luotettavasti kompensoida varsinkin häiriötilanteessa. Näin saa-15 daan pinnankorkeus reaktoripaineastiassa aina luotettavasti määritetyksi.

Keksinnön mukaisen menetelmän täydennykseksi mitataan höyryn virtausmäärä järjestelmässä ja nesteen virtaus-määrä reaktorisydämen lävitse ja reaktoripaineastian ja 20 vertailupatsaan välillä mitattua paine-eroa korjataan kahdella korjaustermillä, joista ensimmäinen riippuu höyryn virtausmäärästä ja toinen nesteen virtausmäärästä sydämen lävitse.

Laitoksen tuorehöyryn virtausnopeudesta riippuen λ 25 tapahtuu reaktoripaineastian höyrytilassa painehäviö, joka vaikuttaa paine-eron mittaukseen. Korjaus voidaan helposti suorittaa jatkuvalla höyryn virtausmäärän mittauksella.

Nesteen virtaus reaktoripaineastiassa aiheuttaa 30 paine-eron mittausyhteessä alipaineen, joka häiritsee pai-ne-eromittausta. Korjaus voidaan toteuttaa yksinkertaises-ti sydämen lävitse virtaavan nesteen jatkuvalla seurannal-la.

Näillä kahdella reaktoripaineastian ja vertailupat-35 saan väliltä mitattuun paine-eroon tehtävällä lisäkorjauk- 4 85070 sella saadaan reaktoripaineastian pinnankorkeudelle arvo, joka on riippumaton jopa dynaamisista vaikutuksista. Tämä parantaa entisestään mittaustarkkuutta.

Laitteeseen keksinnön mukaisen menetelmän toteutta-5 miseksi kuuluu paine-eromittari, joka on sovitettu reaktoripaineastian nesteen täyttämän, alemman osatilan ja ver-tailupatsaan välille. Vertailupatsas on yhteydessä sen yläosaan muodostetun astian kautta reaktoripaineastian höyryn täyttämään, ylempään osatilaan. Lisäksi laitteeseen 10 kuuluu painemittari, joka on kytketty suoraan reaktoripaineastian höyryn täyttämään, ylempään osatilaan. Paine-eromittari ja painemittari on yhdistetty sähköisillä johtimil-la laskentayksikköön, joka määrittää reaktoripaineastian pinnankorkeuden. Mittaustarkkuuden parantamiseksi on ver-15 tailupatsaan ulkopuolelle sijoitettu lämpötila-anturi, joka on yhdistetty laskentayksikköön. Jäähdytysnesteeseen on järjestetty toinen lämpötila-anturi. Myös se on yhdistetty laskentayksikköön. Reaktoritehon ilmoittava tiedonsiirto-johto on samoin yhdistetty laskentayksikköön. Laskentayk-20 sikkö sisältää ajastimen ja vähintään yhden vertailuelimen painemittarin mittaaman reaktoripaineastian höyrynpaineen ajallisen muutoksen määrittämiseksi. Laskentayksikön ulostulo, joka vastaa tiettyä reaktoripaineastian pinnankor-. keusarvoa, on yhdistetty esim. säätölaitteeseen tai osoi- 25 tuslaitteeseen.

Tällä laitteella voidaan keksinnön mukainen menetelmä toteuttaa luotettavasti yksinkertaisella tavalla. Sen avulla saadaan jopa häiriötilanteessa luotettava arvo reaktoripaineastian pinnankorkeudelle.

30 Vertailupatsaan ulkopuolelle sijoitettu lämpötila- anturi on yhdistetty laskentayksikköön esim. viive-elimen välityksellä. Sen avulla voidaan edullisesti kompensoida vertailupatsaan ulkopuolella tapahtuvan lämpötilanmuutok-sen ja sen vertailupatsaassa aiheuttaman tiheydenmuutoksen _ 35 välinen aikaero ja laskentayksikössä saadaan aina määritet- 5 85070 tyä oikeat tiheyden arvot.

Keksinnön mukaisen laitteen täydennykseksi on reak-toripaineastian höyryjohtoihin sovitettu höyryn virtaus-määränmittari. Lisäksi on reaktorisydämen edessä nesteen 5 virtausmääränmittari. Molemmat mittauslaitteet on yhdistetty sähköisillä johtimilla laskentayksikköön. Näistä li-sämittauslaitteista on se hyöty, että voidaan seurata dynaamisia vaikutuksia nesteen ja höyryn paineen mittauksiin reaktoripaineastiassa. Tämä parantaa edelleen reaktoripai-10 neastian pinnankorkeudesta saatavia mittaustuloksia.

Keksinnöstä on se hyöty, että kiehutusvesireaktorin reaktoripaineastian pinnankorkeus saadaan ensimmäistä kertaa mitatuksi jopa häiriötilanteessa aina luotettavasti ja hyvällä tarkkuudella.

15 Keksintöä selostetaan lähemmin piirustuksen avulla.

Kuvio esittää keksinnön mukaista laitetta kiehutusvesireaktorin reaktoripaineastian pinnankorkeuden mittaamiseksi.

Reaktoripaineastian 1 alempi osatila 11 on täynnä 20 nestettä ja ylempi osatila 12 höyryä. Pinnankorkeuden määrittämiseksi on alempaan osatilaan 11 kuuluvan liitäntä-laipan 13 ja nesteen täyttämän vertailupatsaan 2 välille asennettu paine-eromittari 3. Vertailupatsaan 2 yläpäähän . . on muodostettu astia 21, joka on osittain nesteen täyttä- 25 mä ja jonka höyrytila on yhdistetty laippaan 14 liittyvän johdon välityksellä reaktoripaineastian 1 ylempään osatilaan 12.

Piirustuksessa on merkitty reaktoripaineastian 1 liitoslaippojen 13 ja 14 välistä pystysuuntaista etäisyyt-30 tä kirjaimella a. Alemman laipan 13 ja reaktoripaineastian 1 pinnankorkeuden 15 välistä pystysuuntaista välimatkaa on merkitty kirjaimella h^. Paine-eromittarin 3 mittaama arvo on tällöin ΔΡ ~ 9 /90*a - 9l*hl ~ 92(a ” hl>-7 35 6 85070 Tässä merkitsee <^q nesteen tiheyttä vertailupat-saassa 2, nesteen tiheyttä alemmassa osatilassa 11 ja <^2 höyryn tiheyttä reaktoripaineastian 1 ylemmässä osatilassa 12. g tarkoittaa maan vetovoimakiihtyvyyttä.

5 Pinnankorkeus reaktoripaineastiassa on arvoon h^ ja reaktoripaineastian 1 pohjan ja liitäntälaipan 13 välisen vakiosuuruisen, pystysuuntaisen välimatkan hg summa. Pinnankorkeus H saadaan siis määritettyä kaavasta: g.a. (9„ - 9„) - Δρ 10 0 g. (c^ - 92)

Keksinnön mukaiseen laitteeseen pinnankorkeuden mittaamiseksi kuuluu paine-eromittarin 3 lisäksi muita mittauslaitteita sellaisia mittaussuureita varten, jotka vaikuttavat tarvittaviin tiheysarvoihin 9^, 9^ ja 15 Paine-eromittari 3 ja muut mittauslaitteet ovat yhteydessä laskentayksikköön 4, jossa reaktoripaineastian 1 pinnankorkeus H määritetään mittausarvojen sekä normaaliolo-suhteissa vallitsevien tunnettujen paineiden, tunnettujen geometristen mittojen ja tunnetun gravitaatiovakion g pe-20 rusteella. Laskentayksikön 4 ulostulo on yhdistetty säätölaitteeseen 5 tai osoitinlaitteeseen.

Keksinnön mukainen laite sisältää seuraavat lisä-mittauslaitteet:

Koska nesteen tiheys vertailupatsaassa 2 riippuu 25 ympäristön lämpötilasta, on vertailupatsaan 2 ulkopuolelle sijoitettu lämpötila-anturi 6. Jotta voidaan kompensoida aikaero vertailupatsaan 2 lämpötilanmutoksen ja sen aiheuttaman tiheydenmuutoksen välillä, on lämpötila-anturi 6 yhdistetty laskentayksikköön 4 viive-elimen 7 väli-30 tyksellä. Koska nesteen tiheyden 9^ riippuvuus paineesta voidaan jättää huomioonottamatta, saadaan mitatusta lämpötila-arvosta määritettyä laskentayksikössä 4 kulloinkin vertailupatsaan 2 hetkellinen tiheys 9g.

Tiheyden 92 määrittämiseksi reaktoripaineastian 1 35 ylemmässä, höyryn täyttämässä osatilassa 12 mitataan sen 7 85070 paine paineanturilla 8, joka on yhdistetty ylempään lii-täntälaippaan 14. Painearvot syötetään laskentayksikköön 4.

Myös tiheys reaktoripaineastian 1 alemmassa, nes-5 teen täyttämässä osatilassa 11 riippuu ylemmässä osatilas-sa 12 vallitsevasta paineesta ja sitä korjataan paineanturin 8 antamien mittaustulosten perusteella laskentayksikössä 4. Nesteen tiheys alemmassa osatilassa 11 riippuu lisäksi häiriötilanteissa, jotka liittyvät paineen laskuun 10 reaktoripaineastissa 1, muista parametreista. Paineen aleneminen aiheuttaa reaktoripaineastiassa 1 seoksen muodostusta, jolloin seosrintaman kohoaminen riippuu paineen lisäksi reaktoritehosta, nesteen lämpötilasta (alijäähdytyksestä) sekä ajallisesta paineenmuutoksesta ja paineenmuu-15 toksen kestosta. Nämä suureet ovat mitattavissa. Reaktori-paineastian 1 alempaan osatilaan 11 on lisäksi sijoitettu toinen lämpötila-anturi 9, joka on yhteydessä laskentayksikköön 4. Laskentayksikköön 4 on yhdistetty lisäksi tiedonsiirto johto 10, jonka kautta reaktoritehoa koskevat mit-20 taustiedot tuodaan ulkopuolelta.

Laskentayksikköön 4 kuuluu ajastin ja vähintäin yksi vertailuelin, jolloin laskentayksikössä 4 voidaan määrittää paineanturin 8 painearvoista ajallinen paineenmuu-tos ja paineenmuutoksen kesto.

25 Laskentayksikön 4 ulostulo, joka vastaa ulkoisista vaikutuksista riippumatonta reaktoripaineastian 1 pinnan-korkeuden mittausarvoa, on yhdistetty säätölaitteeseen 5.

Paine-eromittarin 3 avulla määritettyyn arvoon vaikuttaa lisäksi nesteen virtausnopeus liitäntälaipan 13 30 kohdalla. Jotta myös tämä vaikutus voidaan poistaa, on reaktorisydämen eteen sijoitettu nesteen virtausmäärän-mittari. Tuorehöyryn virtaus höyrynkuivaimen lävitse reaktoripaineastiassa aiheuttaa järjestelmän geometrian johdosta reaktoripaineastian 1 ylemmässä osatilassa 12 pai-35 nehäviön, jonka vaikutukset paine-eromittaukseen kompen- 8 85070 soidaan höyryjohdossa olevan höyryn virtausmääränmitta-rin 16 mittausarvojen avulla.

Reaktiopaineastiassa 1 olevien lisämittauslaittei-den avulla saadaan paine-eron £p ohella määritettyä myös 5 höyryn ja nesteen tiheydet ja <^2 ja siten pinnan- korkeus H reaktoripaineastiassa 1 hyvin luotettavasti.

Claims (6)

9 85070

1. Menetelmä nesteen pinnankorkeuden mittaamiseksi kiehutusvesireaktorin reaktoripaineastiassa (1), jonka 5 mukaan reaktoripaineastian (1) ylemmästä, höyryn täyttämästä osatilasta (12) mitataan paine ja reaktoripaineastian (1) nesteen täyttämän, alemman osatilan (11) ja ver-tailupatsaan (2), joka on yhteydessä reaktoripaineastian (1) ylempään, höyryn täyttämään osatilaan (12), väliltä 10 mitataan paine-ero ja reaktoripaineastian (1) pinnankor-keus määritetään sitten reaktoripaineastian (1) alemman osatilan (11) ja vertailupatsaan (2) nesteiden tiheyksien, ylemmän osatilan (12) sisältämän höyryn tiheyden, joka voidaan määrittää mitatusta paineesta, ja mitatun paine-15 eron perusteella, tunnettu siitä, että mitataan ajallinen paineenmuutos reaktoripaineastian (1) ylemmässä, höyryn täyttämässä osatilassa (12), reaktoriteho ja nesteen lämpötila reaktoripaineastiassa (1) ja määritetään näiden perusteella höyrytilasta (12) mitatun paineen 20 ja tunnettujen mittatietojen ja suureiden avulla nesteen tiheys reaktoripaineastian (1) alemmassa osatilassa (11) ja että ympäristön lämpötila mitataan vertailupatsaan (2) alueelta ja määritetään tämän perusteella tunnettujen suureiden avulla nesteen tiheys vertailupatsaassa (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mitataan reaktoripaineastian (1) höyryteho ja nesteen virtausmäärä ja että mitattua paine-eroa korjataan kahdella korjaustermillä, joista ensimmäinen vaihtelee höyrytehon mukaan ja toinen nesteen virtaus-30 määrän mukaan.

3. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, johon kuuluu paine-eromittari (3), joka :· on sovitettu reaktoripaineastian (1) nesteen täyttämän, alemman osatilan (11) ja vertailupatsaan (2) välille, jo-35 ka vertailupatsas on yhteydessä sen yläosaan muodostetun 10 85070 astian kautta reaktoripaineastian (1) höyryn täyttämään, ylempään osatilaan (12), ja painemittari (8), joka on kytketty suoraan reaktoripaineastian (1) höyryn täyttämään, ylempään osatilaan (1), jolloin paine-eromittari (3) ja 5 painemittari (8) on yhdistetty sähköisillä johtimilla laskentayksikköön (4), joka määrittää reaktoripaineastian (1) pinnankorkeuden, tunnettu siitä, että vertailupat-saan (2) ulkopuolelle on sijoitettu lämpötila-anturi (6), joka on yhdistetty laskentayksikköön (4), että reaktori-10 paineastian (1) nestejärjestelmään on järjestetty toinen lämpötila-anturi (9), joka on yhdistetty laskentayksikköön (4), että reaktoritehon ilmoittava tiedonsiirtojohto (10) on yhdistetty laskentayksikköön (4), että laskentayksikkö (4) sisältää ajastimen ja vähintään yhden vertailuelimen 15 painemittarin (8) mittaaman paineen ajallisen muutoksen määrittämiseksi ja että laskentayksikön (4) ulostulo, joka vastaa tiettyä reaktoripaineastian (1) pinnankorkeus-arvoa, on yhdistetty säätölaitteeseen (5).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, t u n -20 n e t t u siitä, että vertailupatsaan (2) ulkopuolelle sijoitettu lämpötila-anturi (6) on yhdistetty laskentayksikköön (4) viive-elimen (7) välityksellä lämpötilanmuu-toksen ja vertailupatsaan (2) tiheyden muutoksen välisen aikaeron kompensoimiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tun nettu siitä, että reaktoripaineastian (1) höyryjohtoihin on sovitettu höyryn virtausmääränmittarit (16), jotka mitatun paine-eron korjaamiseksi on yhdistetty laskentayksikköön (4).

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tun nettu siitä, että reaktorisydämen eteen on sovitettu nesteen virtausmääränmittari (17), joka on mitatun paine-eron korjaamiseksi yhdistetty laskentayksikköön (4). 11 85070