Erőművek Szabályozása 1. Erőműautomatizálási ismeretek 2. Blokkszabályozás 3. Gőzkazánok szabályozása 4. Atomerőmű szabályozásai 5. Gőzturbinák szabályozása

PWR atomerőmű kapcsolása és jellemzői 4. Atomerőmű szabályozásai PWR atomerőmű kapcsolása és jellemzői Gőztermelési folyamat Szabályozási feladatatok: - reaktorteljesítmény (különböző megold.) - primer hűtőközeg nyomása és szintje - gőzfejlesztő vízszint (tápvíz)

4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás Fluxus és technológiai paraméter szerint, de: beavatkozás mindig szabályozórúddal Jellemzői: Fluxus szabályozás dinamikája kedvező és gyors P szabályozó, de a hajtással együtt I jelformálás (igen kedvező szakasz) A turbina nyomás-szabályozással igazodik a reaktorhoz A nyomásszabályozás is igen jó minőséggel működik (szakaszdinamika itt is kedvező) Tárolt energia kihasználására nincs mód Minden jellemző állandó, kímélő üzemmód, alapterhelésre jó. Átlagfluxus szabályozás (Passzív turbinás blokkszabályozáshoz)

4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás (Aktív turbinás blokkszabályozáshoz) Szekunderoldali gőznyomás szabályozás Kapcsolás és statikus jelleggörbe A gőztermelés és a gőzfogyasztás egyensúlyán alapszik Jellemzői: Primer körben hőfeszültség a változó hőmérséklet miatt Nagyobb rúdmozgatás szükséges Térfogat-kompenzálás nehezebb Primer oldal energiatárolása a terhelés függvényében nő A szekunder oldal/turbina szempontjából jó (állandó nyomás és hőmérséklet) A szakasz késleltetése nagyobb (nehezebb szabályozni) 1: Nyomásszabályozó 2: Fluxus-szabályozó ≈állandó ≈állandó

4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás Primerköri átlaghőmérséklet szabályozás Jellemzői: Kisebb rúdmozgatás az állandó hőmérséklet miatt Könnyebb térfogat kompenzálás, kisebb edény Szekunderoldali berendezések túlméretezése szükséges (részterhelés felé nő a nyomás) Változó gőzhőmérséklet, hőfeszültség A szekunder oldal hőtárolása csökkenő jellegű, segíti a teljesítménynövelést A szakasz beavatkozási dinamikája kedvezőbb (könnyebb szabályozni) A hőfelszabadítás és a gőztermelésre fordított hőteljesítmények egyensúlyán alapszik: Szabályozott jellemző: Statikus jelleggörbe

4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás Primerköri átlaghőmérséklet szabályozás kapcsolásai: a.) Kaszkád: a fluxus kisegítő jellemző 1- hőmérséklet szabályozó 2- fluxus szabályozó b.) Közvetlen rúdmozgatással

4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás Kombinált szabályozás: A kombinált szabályozás jellemzői: Egy szabályozási kör (nyomásra v. hőmérsékletre), de terhelésfüggő alapjelre Nagyobb terhelésen kedvező hőtárolási tulajdonság a primer és szekunder oldalon egyaránt Kisebb térfogat kompenzáló szükséges A szekunder oldal méretezési nyomása kisebb lesz Állandó nyomás a sec. oldalon Állandó hőmérséklet a prim. oldalon

4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás Reaktorteljesítmény szabályozás a PA-ben A reaktorteljesítmény szabályozás módjainak elvi vázlata 1: nyomásszabályozó (RT), 2: fluxus-szabályozó (RN)

Az RN szabályozó működését demonstráló szimulációs eredmények A fluxus-szabályozási kör átmeneti függvényei alapjel változásra (d = 2 %, h = 1 %)

4.2. A primer hűtővíz szabályozásai 4.2.1. A primerköri nyomás szabályozása Elvi kapcsolása: Főbb jellegzetességek: Diszkrét eltéréseknél diszkrét beavatkozások (állásos szabályozás) Lényegében P-szabályo-zó, de nemlineáris és progresszív jelleg Névleges nyom.nál is van fűtés (ok: bef.vez. melegentartása, hővesz-teség) A szabályozó statikus jelleggörbéje (KKW Stade)

4.2. A primer hűtővíz szabályozásai 4.2.1. A primerköri nyomás szabályozása A paksi szabályozó statikus jelleggörbéje Blokk teljesítménynöveléssel módosult: Fűtés be-ki értékek 0,75 bar-al nőttek Első 180 kW folytonos LQ-szabályozás

4.2. A primer hűtővíz szabályozásai 4.2.2. Térfogat kompenzáló szintszabályozása Cél: 3-komponensű szintszabályozás 2 eset van: HTK = állandó HTK = terhelésfüggő Terhelésfüggő alapjel-komponens Integráló Arányos

4.3. A gőzfejlesztő vízszint-szabályozása 4.3.1. Szabályozási kapcsolás 1. Normál-üzemi szintszabályozás: 3-komponensű zavarkompenzáció (MG-MT)~dH/dt KT, KG szerepe 2. Indítási szintszabályozás: 1-komponensű, alapjele 50 mm-el kisebb 3. Üzemzavari szintszabályozás: nagy zavarásra 1-komponensű, alapjele 100 mm-el kisebb betáplálás az üzemzavari tápszivattyúval

4.3. A gőzfejlesztő vízszint-szabályozása 4.3.2. A vízszint dinamikai viselkedése Átmeneti függvények: Lásd a kazándobnál! Mérlegek a sec.oldali közegre:

4.4. Az atomerőművi folyamat dinamikája (Reaktorteljesítmény szabályozási szakasz dinamikája) A szakasz fő részfolyamatai blokkvázlatban:

4.4. Az atomerőművi folyamat dinamikája 4.4.1. Reaktordinamika - keverőterek (AK,FK) - reaktorzóna (RZ): igen gyors, gyors, lassú dinamika Az RZ részfolyamatai: NK: neutronkinetika ZT: zóna termodinamika (hőátadás) RT: reaktivitás tényezők SzR: szabályozórúd

4.4.1. Reaktordinamika a.) Reaktorzóna: NEUTRONKINETIKA Pontkinetikai modell, pontreaktor kinetika NEUTRONKINETIKA r n NK (Neutronsűrűség változás) = (Keletkezés) - (Fogyás) n : neutron sűrűség (n/cm3) k : eff. sokszorozási tényező l : átlagos neutron élettartam (s) Külső forrás, a fluxustól független b : későneutron frakció C : anyamag koncentráció l : bomlási állandó

bi NEUTRONKINETIKA Későneutron paraméterek termikus hasadásra (U-235) Csoport (i) bi li(s-1) Ti=1/li;(s) 1 0,000266 0,0127 78,75 2 0,001492 0,0317 31,54 3 0,001317 0,1150 8,69 4 0,002851 0,3110 3,22 5 0,000897 1,40 0,71 6 0,000182 3,87 0,26 Effektív 0,007005 0,0784 12,76 Szimulációnál problémák!

A modell összefoglalása NEUTRONKINETIKA A modell összefoglalása Végleges egyenletek: Kezdeti feltételek: Megoldás: Függ a kiinduló állapottól (nemlineáris jelleg miatt) 2-féle út: numerikus (szimuláció) és analitikus

Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) NEUTRONKINETIKA Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) b=0,0075; l=0,080 s-1; l=10-3 s értékek mellett Indítási tartomány: k <1 és r <0; esetünk: S =10-1 neutron/s/cm3 Stacioner esetben: n = - S·l/r Önbeálló viselkedés Szubkritikus reaktor

Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) NEUTRONKINETIKA Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) Indítási tartomány: k <1 és r <0 (mint az előbbi, csak most egymás után)

Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) NEUTRONKINETIKA Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) Üzemi tartomány. Kiinduló egyensúlyi állapot: k =1 és r =0 (kritikus reaktor)

HŐÁTADÁS (ZT) Átlagos hűtőcsatorna

Lineárisan, ha DJzb = 0, DJm << DJü: HŐÁTADÁS Cm=Vmrmcm Fizikai modell: PAKS, 1-hűtőcsatornára: Cü = 0,35 kJ/K CB = 0,09 kJ/K Cm = 0,76 kJ/K RüB = 10,24 K/kW RBm= 0,73 K/kW Cü=Vürücü CB=VBrBcB Egyszerűsített modell: Cü* Cm* Lineárisan, ha DJzb = 0, DJm << DJü:

REAKTIVITÁS TÉNYEZŐK (RT) Visszacsatoló mechanizmus: a reaktor állapota visszahat a reaktivitásra Visszacsatoló reaktivitás: Reaktivitás tényezők Értékük függ a munkaponttól a.) Üzemanyag hőmérséklet-tényező munkapont-függése:

REAKTIVITÁS TÉNYEZŐK b.) Moderátor hőmérséklet-tényező munkapont-függése:

SZABÁLYOZÓ RÚD (SzR) Statikus jelleggörbe: A szabályozórúd átviteli tényezője:

4.4.1. Reaktordinamika A reaktor eredő viselkedése, blokkvázlat:

Reaktordinamika, reaktor eredő viselkedése rúdhelyzet-változásra

Reaktordinamika, reaktor eredő viselkedése belépő-hőmérséklet változásra: +5°C

Mit vizsgáltunk eddig a szakaszból Mit vizsgáltunk eddig a szakaszból? (az elvégzettek áttekintése a továbbiak egyértelműsége miatt)

4.4.2. A teljesítmény szabályozási szakasz további részei Fizikai modell a teljes szakaszra: Egyszerűsített reaktormodell (a reaktormodellből kikerült a víz; ábra Simulink-ből):

4.4.3. A teljesítmény szabályozási szakasz: összegzés BLOKKVÁZLAT-ban:

Reaktorteljesítmény szabályozási szakasz A szakasz válaszai rúdkihúzásra (szimuláció) yR DF QR . Jm mG . pG

4.5. A gőztermelés mért átmeneti függvényei Beavatkozási dinamika

4.5. A gőztermelés mért átmeneti függvényei Zavarási dinamika