CS272088B1

CS272088B1 - Established tiered emergency nuclear reactor

Info

Publication number: CS272088B1
Application number: CS883511A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Csc Rubek; Bohuslav Ing Kuklik; Karel Ing Bednarik
Original assignee: Jaroslav Ing Csc Rubek; Bohuslav Ing Kuklik; Bednarik Karel
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1991-01-15
Also published as: CS351188A1

Abstract

Zařízeni odstupňované ochrany jaderného reaktora je určena pro jaderné elektrárny s reaktory typu VVER pracujíclni e jednou nebo dvěma turbínami· Rychlé odstaveni reaktoru při výpadku poslední pracující turbíny nebo při odlehčení turbin ne výkon vlastni spotřeby bloku je provedeno tehdy/ jestliže systém automatické regulace výkonu bloku by nebyl schopen dostatečné rychle snížit výkon reaktoru a došlo by k nepřípustnému zvýšeni tlaku v primárním gebo sekundárním okruhu· Zařízení umožňuje při uvedených abnormálních režimech sníženi teplotního namáháni technologického zařízeni a paliva, zmenšení výrobních ztrát a zvyšuje plynulost spouštěni a najížděni bloku· Tohoto úSlnku se dosáhne zapojením šestí kontaktů; dvou spínacích obvodů e napětováho zdroje.The device of the graded protection of the nuclear reactor is intended for nuclear power plants with VVER type reactors operating with one or two turbines. Rapid shutdown of the reactor in the event of failure of the last operating turbine or when the turbine is unloaded to the unit's own consumption is carried out if/when the automatic unit power control system would not be able to reduce the reactor power quickly enough and an inadmissible increase in pressure in the primary or secondary circuit would occur. The device allows, in the above abnormal modes, to reduce the thermal stress on the technological equipment and fuel, reduce production losses and increase the smoothness of the unit's start-up and start-up. This effect is achieved by connecting six contacts; two switching circuits and a voltage source.

Description

Vynález se týká zařízení odstupňovaná havarijní ochrany jaderného reaktoru při velké· odlehčeni turbin·The invention relates to a stepwise emergency protection device for a nuclear reactor in the case of large turbine relief.

Na jaderných elektrárnách e reaktory typu WER 440 při výpadku poslední pracující turbiny uzavřeni· rychlouzavírecích ventilů, který předatavuje nejvátči odlehčeni turbiny; je reektor odlehčován havarijní ochranou proviho druhu/ tj. nejrychlejší· způeobea. Pouze do výkonu reaktoru cca 35 % výkonu jaenovitého ee připouští zablokování této ochrany ruční. Rychlý· odetavenín reaktoru dochází ke zvýšenéau teplotnímu namáháni komponent a paliva jaderné elektrárny, zvyšují ee výrobní ztráty o snižuje plynulost spouštění a najíždění bloku* Tyto nevýhody ee podstatně zvyšují při výpadku turbin způsobených falešný·! signály* Přiton tento způsob odlehčení reaktoru je z bezpečnostních hledisek bezpodmínečně nutný pouze v omezeném počtu provozních případů· Při abnormálním režimu odlehčení turbin na výkon vlastni spotřeby bloku v důsledku odpojeni generátorů od sítě, který z hlediska nerovnováhy v produkci a odběru páry je blízký předchozímu režimu. Je reaktor odlehčován vždy regulátorem reaktoru· Při zablokováni přepouštěcích stanic turbin v průběhu přechodového proceeu dochází však k nežádoucímu zvýšení tlaku páry a tlaku v primárním okruhu e k bezpečnostně závažnému otevření pojišťovacích ventilů· Tato situace nastává po odlehčeni turbin na Jmenovitém výkonu reaktoru a výkonech blízkých Jmenovitému, na nichž Jeou bloky převážně provozovány· Závažnoet nevýhod současného stavu odlehčován! reaktoru v uvedených případech je v to·, že podle zveřejněných údajů týkajících se československých bloků e VVER 440 z celkového počtu havarijních odstaveni reaktoru ochranou prvního druhu vznikla v 65 % příčina v sekundárním okruhu· Z tohoto počtu potom 94 % zapůsobeni této ochrany reaktoru bylo vyvoláno uzavřením rychlouzavíracích ventilů obou turbin·At nuclear power plants, reactors of the WER 440 type are closed in the event of a failure of the last working turbine · quick-closing valves, which provide the largest lightening of the turbine; the rector is relieved by emergency protection of the provi type / ie the fastest · method. Only up to the reactor power of approx. 35% of the jaundice power ee does this manual protection be blocked. Rapid de-melting of the reactor leads to increased thermal stress on the components and fuel of the nuclear power plant, increasing ee production losses by reducing the smoothness of start-up and start-up of the unit. signals * This method of reactor relief is absolutely necessary from a safety point of view only in a limited number of operating cases. . The reactor is always relieved by the reactor regulator. on which the units are mostly operated · The seriousness of the disadvantages of the current state is alleviated! of the reactor in the above cases is that · according to the published data concerning the Czechoslovak units VVER 440, 65% of the total number of emergency shutdowns of the reactor by protection of the first type were caused in the secondary circuit · Of this number 94% of this reactor protection was caused by by closing the quick-closing valves of both turbines ·

Uvedené nevýhody podstatně zmírňuje zařízení odstupňované ochrany Jaderného reaktoru podle vynálezu· 3sho podstatou je to, že Jeden pól napěťového zdroje Je připojen na vstup prvního kontaktu; který Je trvale sepnut při výkonu reaktoru vyšším než mezním, výstup prvního kontaktu je spojen jednak se vstupem druhého kontaktu; který Je sepnut v případě odlehčeni turbin na výkon vlastni spotřeby bloku, jednak ee vstupem třetího kontaktu; Jehžo výetup je opojen ee vstupem čtvrtého kontaktu· Třetí kontakt je sepnut v případě výpadku první turbiny uzavřením rychlouzavíracích ventilů a čtvrtý kontakt v případě výpadku druhé turbiny uzavřením rychlouzavíracích ventilů· Výatup čtvrtého kontaktu Je propojen s výstupem druhého kontaktu· Společný výetup druhého a čtvrtého kontaktu je spojen jednak se vstupem prvního spínacího obvodu/ Jednak se vstupem druhého epínacího obvodu· Druhý spínací obvod při sepnuti uvádí do činnoeti seřízení pro nejrychlejši odstaveni reaktoru· Výatup prvního epinacího obvodu je připojen na druhý pól napěťového zdroje· Výetup druhého spínacího obvodu je spojen ae vstupe· pátého kontaktu ovládaného první· spínací· obvode·. Vstup pátého kontaktu ja propojen s Jeho výstupe* Jednak při klidové poloze tohoto kontaktu, když první spínací obvod není pod napětím. Jednak i po následnou nestavenou dobu po připojeni napiti na první spínací obvod vlivem zpožděného přitahu pátého kontaktu. Výatup pátého kontaktu je spojen se vetupem šestého kontaktu; který je sepnut při vzniku eignálu na zablokováni přepouštěcích stanic provozovaných turbin nebo při ztrátě elektrického napájeni regulačního systému a ochran turbosoustroji. Výatup ěestého kontaktu je připojen na druhý pól napěťového zdroje. Při omezení funkce zařízení pouze na případy výpadku turbin uzavřením rychlouzavíracích ventilů je druhý kontakt vyřazen, takže výstup prvního kontaktu je spojen se vstupe· třetího kontaktu a vstupy prvního a druhého spínacího obvodu Jsou spojeny e výstupe· čtvrtého kontaktu.Said disadvantages are substantially alleviated by the stepped protection device of the Nuclear Reactor according to the invention; the essence is that one pole of the voltage source is connected to the input of the first contact; which is permanently closed at a reactor power higher than the limit, the output of the first contact is connected on the one hand to the input of the second contact; which is closed in the case of unloading of turbines for the power consumption of the unit, on the one hand by the input of the third contact; Its output is connected to the input of the fourth contact · The third contact is closed in case of failure of the first turbine by closing the quick-closing valves and the fourth contact in case of failure of the second turbine by closing the quick-closing valves · Output of the fourth contact connected to the input of the first switching circuit / to the input of the second switching circuit · When switching on, the second switching circuit activates for the fastest reactor shutdown · The output of the first switching circuit is connected to the second pole of the voltage source of the fifth contact controlled by the first switching circuit. The input of the fifth contact is connected to its output * First, in the rest position of this contact, when the first switching circuit is not energized. Firstly, even for the subsequent unset time after connecting the voltage to the first switching circuit due to the delayed contact of the fifth contact. The outlet of the fifth contact is connected to the outlet of the sixth contact; which is closed when an signal is generated to block the transfer stations of operating turbines or when the power supply to the control system and the protections of the turboset is lost. The output of the sixth contact is connected to the other pole of the voltage source. By limiting the function of the device only to cases of turbine failure by closing the quick-closing valves, the second contact is disabled, so that the output of the first contact is connected to the inputs of the third contact and the inputs of the first and second switching circuits are connected to the outputs of the fourth contact.

Pokud né blok pouze jednu turbinu, je vyřazen čtvrtý kontakt a výstup třetího kontaktu je spojen se vstupy prvního a druhého spínacího obvodu· Zařízeni pracuje tak, že po výpadku poslední pracující turbiny uzavřením rychlouzavíracích ventilů nebo po odlehčení turbin na výkon vlastní spotřeby bloku je reaktor odlehčován regulátore· reaktoru.If the unit has only one turbine, the fourth contact is disabled and the output of the third contact is connected to the inputs of the first and second switching circuit · The device works reactor regulator.

CS 272 088 BlCS 272 088 Bl

Pouze v případě, že výkon reaktoru je vyšší než mezní a přepouštěcí stanice turbin jsou v okamžiku vzniku těchto stavů zablokovány,¹ nebo vznikne-li v průběhu následné netavené doby signál na zablokování těchto stanic, je reaktor odstaven nejrychlejšim způsobem.Only if the reactor power is higher than the limit and the turbine transfer stations are blocked at the moment of these states, ¹ or if a signal to block these stations is generated during the subsequent unmelted time, the reactor is shut down as quickly as possible.

Výhodou zařízení odstupňované ochrany jaderného reaktoru podle vynálezu je to, že odstaveni reaktoru nejrychlejšim způsobem se provádí pouze v případech, kdy by jinak došlo k nepřípustnému zvýšeni tlaků v primárním a sekundárním okruhu a k otevřeni pojišťovacích ventilů. Využívá sa schopnosti systému automatické regulace výkonu bloku převést blok do nového ustáleného stavu při podstatně pomalejších změnách teplot a tlaků, než je tomu při odstaveni reaktoru nejrychlejším způsobem. Tím se omezují teplotní a tlaková namáháni; která zkracuji životnost komponent a paliva jaderné elektrárny. Regulační systém umožňuje snížit postupně výkon reaktoru na úroveň,' při které lze reaktor krátkodobě provozovat do odstraněni poruchy. Opětovné vyvedení reaktoru na původní výkon je potom podstatně rychlejší a výrobní ztráty menší, než při současně používaném rychlém odstavení reaktoru do podkritického stavu. Při výpadcích turbin falešnými signály výrobní ztráty mohou být minimální. Zařízení odstupňované ochrany využívá pouze přepouštěcí stanice turbin k udrženi odchylek tlaků v přípustných mezích. V průběhu přechodových procesů po odlehčeni turbin se s využitím přepouštěcích stanic do atmosféry počítá pouze při odstaveni reaktoru nejrychlejším způsobem po zablokováni přepouštěvích stanic turbin.The advantage of the stepped protection device of a nuclear reactor according to the invention is that shutdown of the reactor is carried out in the fastest way only in cases where an otherwise unacceptable increase in pressures in the primary and secondary circuit would occur and safety valves open. The ability of the automatic unit power control system to convert the unit to a new steady state at significantly slower changes in temperatures and pressures than when the reactor is shut down in the fastest way is used. This reduces thermal and compressive stresses; which shorten the service life of nuclear power plant components and fuel. The control system makes it possible to gradually reduce the reactor power to a level at which the reactor can be operated for a short time until the fault is rectified. Restoring the reactor to its original output is then significantly faster and production losses are smaller than in the currently used rapid shutdown of the reactor to a subcritical state. In the event of turbine failures with false signals, production losses can be minimal. The graduated protection device uses only the turbine transfer station to keep the pressure deviations within the permissible limits. During the transition processes after the turbines have been unloaded, the use of transfer stations to the atmosphere is only considered when the reactor is shut down in the fastest way after the turbine transfer stations have been blocked.

V případě, kdy iniciační událostí pro zásah havarijní ochrany je výpadek poslední pracující turbiny uzavřením rychlouzavíracích ventilů; lze u odstupňované ochrany reaktoru očekávat četnost nejrychlajšiho odstavení reaktoru více než o tři řády nižší, než je tomu u stávající ochrany. Využiti odstupňované ochrany i pro režimy odlehčeni turbin na výkon vlastni spotřeby bloku je účelné; přestože pravděpodobnost poořeby zapůsobení pojišťovacích ventilů je v tomto případě malá. Otevřeni těchto ventilů je velmi nežádoucí vzhledem k reálné možnosti jejich neuzavřeni automaticky. Bez zásahu operátora toto neuzavřeni vede k nebezpečnému poklesu tlaků v primárním okruhu. Navržené zařízeni odstupňované ochrany je velmi jednoduché. Ve srovnání se etávajícím zařízením má navíc jeden spínací obvod a jeden kontakt. Tato jednoduchost, při plnění všech požadovaných funkcí; dává předpoklad, že bude možno zařízeni zkonstruovat s velmi vysokou spolehlivostí.In the event that the initiating event for the emergency protection intervention is the failure of the last operating turbine by closing the quick-closing valves; with a graduated reactor protection, the frequency of the fastest reactor shutdown can be expected to be more than three orders of magnitude lower than with the existing protection. The use of graduated protection also for turbine relief modes for the performance of the unit's own consumption is expedient; although the probability of the need for the action of safety valves is small in this case. Opening these valves is very undesirable due to the real possibility of not closing them automatically. Without operator intervention, this non-closure leads to a dangerous pressure drop in the primary circuit. The proposed graduated protection device is very simple. In addition, it has one switching circuit and one contact compared to the connecting device. This simplicity, in performing all the required functions; gives the assumption that the device can be designed with very high reliability.

Přiklad zařízeni odstupňované havarijní ochrany jaderného reaktoru je zakreslen na připojeném výkresu.An example of a stepped emergency protection device for a nuclear reactor is shown in the attached drawing.

Zařízeni sestává z šesti kontaktů; dvou spínacích obvodů a z napěťového zdroje. Beden pól napěťového zdroje 9 je připojen na vstup prvního kontaktu l, který je trvale sepnut při výkonu reaktoru vyšším než mezním. Výstup prvního kontaktu 2 J® spojen jednak se vetupem druhého kontaktu 2f který je sepnut v případě odlehčeni turbin na výkon vlastní spotřeby bloku, jednak se vetupem třetího kontaktu 3, jehož výstup je spojen se vstupem Čtvrtého kontaktu 4. Třetí kontakt 3 je sepnut v případě výpadku první turbiny uzavřením rychlouzavíracích ventilů a čtvrtý kontakt 4 v případě výpadku druhé turbiny uzavřením rychlouzavíracích ventilů. Výstup čtvrtého kontaktu 4 je propojen s výstupem druhého knntaktu 2. Společný výstup druhého a čtvrtého kontaktu 2 a 4 je spojen jednak se vetupem prvního spínacího obvodu 7, jednak se vstupem druhého spínacího obvodu 8; který při sepnuti uvádí do činnosti zařízeni pro nejrychlejši odstaveni reaktoru. Výstup prvního spínacího obvodu 7 je připojen na druhý pól napěťového zdroje 9. Druhý výstup druhého spínacího obvodu 8 je spojen se vstupem pátého kontaktu 2 ⁰ ládaného prvním spínacím obvodem 7. Vstup pátého kontaktu 6> je propojen s jeho výstupem jednak při klidové poloze tohoto kontaktu,' když první spínací obvod 7 není pod napětím, jednak i po následnou nastavenou dobu po připojení napětí na první epínací obvod 7 vlivem zpožděného přitahu pátého kontaktu S. Výstup pátého kontaktu 5 je spojen ee vstupem šestého kontaktu 6, který je sepnut při vzniku signálu na zablokování přepouštěcích stanic provozovaných turbin nebo při ztrátě elektrického napájení regulačního systému a ochran turbosoustrojí. Výstup šestého kontaktu 6 js připojen na druhý pól napěťovéhoThe device consists of six contacts; two switching circuits and a voltage source. The box pole of the voltage source 9 is connected to the input of the first contact 1, which is permanently closed at a reactor power higher than the limit. The output of the first contact 2 J® is connected on the one hand to the input of the second contact 2f which is closed in case of turbine relief for self-consumption of the unit, on the other hand to the input of the third contact 3, the output of which is connected to the input of the fourth contact 4. failure of the first turbine by closing the quick-closing valves and the fourth contact 4 in case of failure of the second turbine by closing the quick-closing valves. The output of the fourth contact 4 is connected to the output of the second contact 2. The common output of the second and fourth contacts 2 and 4 is connected on the one hand to the input of the first switching circuit 7 and on the other hand to the input of the second switching circuit 8; which, when switched on, activates the device for the fastest shutdown of the reactor. The output of the first switching circuit 7 is connected to the second pole of the voltage source 9. The second output of the second switching circuit 8 is connected to the fifth input contact 2 ⁰ ládaného first switching circuit 7. Entry fifth contact 6> is connected with its output at a second, inoperative position of the contact When the first switching circuit 7 is not energized, on the one hand for a subsequent set time after applying voltage to the first switching circuit 7 due to the delayed contact of the fifth contact S. The output of the fifth contact 5 is connected to the input of the sixth contact 6. to block transfer stations operated by turbines or in the event of loss of electrical supply to the control system and protection of turbosets. The output of the sixth contact 6 is connected to the second voltage pole

I ‘ CS 272 088 Bl zdroje 9. Při omezení funkce zařízení na případy výpadku turbin uzavřením rychlozaviracích ventilů je druhý kontakt 2 vyřazen, takže výstup prvního kontaktu _! je spojen pouze se vstupem třetího kontaktu 3 a výstup čtvrtého kontaktu 4 se vstupy prvního a druhého spínacího obvodu 7 a 8, Pokud má blok pouze jednu turibnu, je vyřazen čtvrtý kontakt 4 a výstup třetího kontaktu 3 je spojen se vstupy prvního a druhého spínacího obvodu 7 a 8. V případě bloků a WER 440,' které mají hltnost přepouštěcích stanic turbin 66 % hltnosti turbin,’ možno volit mezní výkon reaktoru 35 až 55 % jmenovitého výkonu reaktoru a nastavenou dobu cca 40 a.I ‘CS 272 088 B1 sources 9. When limiting the function of the device to cases of turbine failure by closing the quick-closing valves, the second contact 2 is disabled, so that the output of the first contact _! is connected only to the input of the third contact 3 and the output of the fourth contact 4 to the inputs of the first and second switching circuits 7 and 8. If the block has only one turbine, the fourth contact 4 is disabled and the output of the third contact 3 is connected to the inputs of the first and second switching circuits. 7 and 8. In the case of units and WER 440, which have a turbine transfer station density of 66% of the turbine density, a reactor limit power of 35 to 55% of the nominal reactor power and a set time of about 40 a.

Claims

1. A stepped emergency protection device for a nuclear reactor, characterized in that one pole of the voltage source (9) is connected to the input of the first contact (1), which is permanently closed when the reactor power is higher than the limit, the output of the first contact (1) is connected on the one hand to the input of the second contact (2); which is switched on in the case of unloading of turbines for the performance of the unit's own consumption; on the one hand with the input of the third contact (3), whose output is connected to the input of the fourth contact (4), the third contact (3) being closed in case of failure of the first turbine by closing the quick-closing valves and the fourth contact (4) is closed in case of failure second turbine by closing the quick-closing valves, the output of the fourth contact (4) is connected to the output of the second contact (2), the common output of the second and fourth contacts (2) and (4) is connected to the input of the first switching circuit (7) a second switching circuit (8) which, when switched on, actuates the device for the fastest shutdown of the reactor, the output of the first switching circuit (7) being connected to the second pole of the voltage source (9), while the output of the second switching circuit (8) being connected to the input of the fifth contact (5) controlled by the first switching circuit (7), the input and the output of the fifth contact (5) being connected both at the rest position of this contact when the first switching circuit (7) is not energized. a subsequent set time after applying voltage to the first switching circuit (7) due to the delayed closing of the fifth contact (5), the output of the fifth contact (5) is connected to the input of the sixth contact (6); wherein the sixth contact (6) is closed when a signal is generated to block the transfer stations of the operated turbines, or when the power supply to the control system and the protections of the turboset is lost, the output of the sixth contact (6) is connected to the second pole of the voltage source O). -

2. Device according to claim 1, characterized in that the second contact (2) is open so that the output of the first contact (1) is connected only to the input of the third contact (3) and the inputs of the first and second switching circuits (7 and 8) are connected only to the contact output (4).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that - in case the block has only one turbine, the fourth contact (4) is open, so that the output of the third contact (3) is connected to the inputs of the first and second switching circuit. (7 and 8).