Khảo sát hoạt động của hệ thống điều khiển độ phản ứng lò CANDU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘ PHẢN ỨNG LÒ CANDU KHI XẢY RA SỰ CỐ RỚT MỘT NHÓM THANH HẤP THỤ TRONG LÕI LÒ BẰNG PHẦN MỀM CANDU-9 COMPACT SIMULATOR SVTH: ĐÀO ĐẠI ĐỒNG GVHD: ThS NGUYỄN HOÀNG ANH GVPB: ThS PHAN LÊ HOÀNG SANG Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘ PHẢN ỨNG LÒ CANDU KHI XẢY RA SỰ CỐ RỚT MỘT NHÓM THANH HẤP THỤ TRONG LÕI LÒ BẰNG PHẦN MỀM CANDU-9 COMPACT SIMULATOR SVTH: ĐÀO ĐẠI ĐỒNG GVHD: ThS NGUYỄN HOÀNG ANH GVPB: ThS PHAN LÊ HOÀNG SANG Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể quý Thầy Cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, quý Thầy Cô khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật, quý Thầy Cô anh chị cán trẻ Bộ môn Vật lý Hạt nhân dạy dỗ, truyền đạt kiến thức vô quý báu, không kiến thức sách mà kiến thức sống dành cho sinh viên chúng em suốt năm học đại học Em vô biết ơn xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này, cô Nguyễn Hoàng Anh Cô đưa định hướng có lời nhắc nhở, góp ý vô quý báu dành cho em Bên cạnh đó, cô kề cận, trực tiếp dạy em, hướng dẫn em chi tiết giúp em hiểu rõ nhiều điều suốt thời gian em thực khoá luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Phan Lê Hoàng Sang, thầy dành thời gian để đọc giúp em chỉnh sửa khoá luận Bên cạnh thầy cho em gợi ý, nhắc nhở quan trọng giúp em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp Xin cảm ơn bạn bè bên cạnh chia sẻ có lời động viên tinh thần Đặc biệt, cảm ơn gia đình quan tâm, dạy dỗ tạo điều kiện học tập để học tập tốt đạt thành ngày hôm Xin cảm ơn! TP.HCM, tháng năm 2015 Đào Đại Đồng MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG BIỂU .v DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÒ PHẢN ỨNG NƯỚC NẶNG CANDU Tổng quan lò phản ứng CANDU 1.1.1 Phân bố lò CANDU giới 1.1.2 Lịch sử lò phản ứng CANDU 1.1.2.1 Thời kì đầu .3 1.1.2.2 Thiết kế 600MWe 1.1.2.3 Thiết kế 900MWe 1.1.2.4 Thế hệ III+ .4 1.1.3 Một số đặc trưng lò CANDU 1.1.3.1 Lõi lò dạng ống áp lực .6 1.1.3.2 Nhiên liệu 1.1.3.3 Thay nhiên liệu “on-power” .9 1.1.3.4 Nước nặng lò CANDU 1.1.3.5 “Giàu neutron” .10 1.1.3.6 Đặc tính an toàn cao thiết kế CANDU 11 1.1.4 Ưu điểm lò CANDU 12 Điều khiển độ phản ứng lò CANDU .13 1.2.1 Điều khiển vùng chất lỏng – Liquid Zone Controllers (LZC) 14 1.2.2 Thanh hấp thụ - Mechanical Control Absorbers (MCA) 15 1.2.3 Thanh điều khiển – Adjuster Rods .16 1.2.4 Chất vô hiệu – Moderator Poison 17 1.2.5 Hệ thống dập lò đặc biệt SDS .18 Lò phản ứng cải tiến ACR-1000 19 i CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG CANDU-9 COMPACT SIMULATOR 21 Tổng quan phần mềm CANDU-9 Compact Simulator .21 2.1.1 Khởi chạy phần mềm 21 2.1.2 Mô tả tổng quan hình hiển thị phần mềm .21 Các giao diện mô phần mềm CANDU-9 Compact Simulator 23 2.2.1 Trang thông số tổng quan lò (Plant Overview) 24 2.2.2 Trang dập lò (Shutdown Rods) 26 2.2.3 Trang điều khiển độ phản ứng (Reactivity Control) .27 2.2.4 Trang thông số vòng nước sơ cấp (PHT Main Circuit) 28 2.2.5 Trang máy phát điện (Turbine Generator) 30 2.2.6 Trang chế độ RRS/DPR 31 2.2.7 Trang chế độ UPR .33 2.2.8 Trang đồ thị (Trend) .34 CHƯƠNG KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘ PHẢN ỨNG KHI XẢY RA SỰ CỐ RỚT MỘT NHÓM THANH HẤP THỤ TRONG LÕI LÒ 35 Các khái niệm 35 Các bước chạy phần mềm 39 Kết 41 Phân tích nhận xét 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC A DANH SÁCH CÁC LÒ PHẢN ỨNG CANDU TẠI CANADA 50 PHỤ LỤC B CHẤT THẢI TRITIUM 51 PHỤ LỤC C CÁC GIAO DIỆN MÔ PHỎNG KHÁC CỦA PHẦN MỀM CANDU-9 COMPACT SIMULATOR 52 ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt ACR AECL ASDV CANDU CSDV Tiếng Anh Tiếng Việt Advanced CANDU Reactor Lò phản ứng CANDU hệ Atomic Energy of Canada Viện Năng lượng Nguyên Tử Limited Canada Atmospheric Steam Discharge Valve Canadian Deuterium Uranium Condenser Steam Discharge Valve Van an toàn xả môi trường Lò phản ứng nước nặng Canada Van thoát dòng hệ ngưng tụ CV Control Valve Van điều lượng DPR Demanded Power Routine Lịch trình lượng yêu cầu Direct Use of Pressurized DUPIC Water Reactor Spent Fuel in CANDU ECCS FP HPCV Emergency Core Cooling System Dùng nhiên liệu qua sử dụng lò nước nhẹ cho lò CANDU Hệ thống làm mát khẩn cấp Công suất tối đa Full Power High Pressure Turbine Control Valve Van cao áp HPHX High Pressure Heater Máy tạo nhiệt cao áp LOCA Lost Of Coolant Accident Tai nạn chất tải nhiệt LZC Liquid Zone Controllers Hệ thống điều khiển vùng lỏng MCA Mechanical Control Absorbers Hệ hấp thụ MSR Moisture Separator and Reheater iii Máy tách ẩm tái tạo nhiệt MSSV Main Steam Safety Valve Van an toàn dòng MSV Main Steam Valve Van MV Motorized Valve Van điều khiển NPD Nuclear Power Demonstration Lò hạt nhân dùng cho giảng dạy NRU National Research Universal Tên lò phục vụ nghiên cứu NRX National Research Tên lò phục vụ nghiên cứu Experimental PCV Pressure Control Valve Van điều áp PHT Primary Heat Transport Hệ thống truyền nhiệt sơ cấp RIH Reactor Inlet Header Đầu điều hướng dòng vào ROH Reactor Outlet Header Đầu điều hướng dòng RRS Reactor Regulating System SDS Shutdown System Hệ thống dập lò khẩn cấp SG Steam Generator Bình sinh SP Set Point Mức thiết lập UPR Unit Power Regulator control Hệ thống quản lý lượng lò ZEEP Zero Energy Experimental Pile iv Hệ thống điều khiển độ hoạt động Tên lò phản ứng nước nặng Canada DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân bố lò phản ứng CANDU giới [5] Bảng 1.2 Các hệ thống điều khiển độ phản ứng lò [7] 14 v DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Giản đồ nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng CANDU [3] .5 Hình 1.2 Sơ đồ lõi lò CANDU-9 .6 Hình 1.3 Giản đồ mặt cắt ngang lõi lò CANDU [3] Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống quản lý vùng chất lỏng 14 Hình 1.5 Phân bố hệ thống điều khiển độ phản ứng qua mặt cắt ngang lõi lò 16 Hình 2.1 Các thông tin tổng quan giao diện hiển thị phần mềm .22 Hình 2.2 Giao diện trang Plant Overview .24 Hình 2.3 Giao diện trang Shutdown Rods .26 Hình 2.4 Giao diện trang Reactivity Control 27 Hình 2.5 Giao diện trang PHT Main Circuit 28 Hình 2.6 Giao diện trang Turbine Generator 30 Hình 2.7 Giao diện trang chế độ RRS/DPR 31 Hình 2.8 Giao diện trang chế độ UPR .33 Hình 2.9 Giao diện trang đồ thị .34 Hình 3.1 Đồ thị vùng hoạt động hệ thống điều khiển vùng lỏng 37 Hình 3.2 Đồ thị vùng hoạt động hệ thống điều khiển .38 Hình 3.3 Đồ thị vùng hoạt động hệ thống hấp thụ 39 Hình 3.4 Danh sách cố tai nạn lò .40 Hình 3.5 Giao diện trang Reactivity Control sau nhập cố 41 Hình 3.6 Đồ thị vị trí điểm hoạt động trình tai nạn lò 42 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn biến đổi lượng lò giai đoạn đầu tai nạn 43 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn biến đổi lượng lò giai đoạn trì điểm hoạt động vùng P.E = 43 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn biến đổi lượng lò sau điều khiển bị rút hoàn toàn 43 vi LỜI MỞ ĐẦU Quá trình phát triển thời kỳ đại đất nước Canada gắn liền với thành công công nghệ lò phản ứng hạt nhân nước nặng CANDU Lò phản ứng CANDU trải qua bề dày nghiên cứu phát triển 60 năm qua với ứng dụng lớn cung cấp điện thương mại phục vụ lĩnh vực y tế, đặc biệt nghiên cứu điều trị bệnh ung thư Tại Canada, điện hạt nhân dần trở thành ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế Những đặc tính thiết kế riêng biệt lò phản ứng CANDU so với kiểu lò khác đem lại nhiều lợi tính an toàn hơn, mệnh danh loại lò phản ứng hạt nhân an toàn giới xét hệ thống an toàn nhà máy an toàn chất thải phóng xạ Mặc dù lò phản ứng CANDU yêu cầu lượng lớn nước nặng, đồng nghĩa với việc tốn tiền bạc để tinh lọc đủ lượng nước nặng cần thiết để vận hành lò, ưu sử dụng uranium tự nhiên đem đến cân mặt thuận lợi khó khăn Trong khóa luận này, tìm hiểu lịch sử phát triển lò phản ứng nước nặng, nghiên cứu thành phần hệ thống nhà máy điện hạt nhân sử dụng hệ lò phản ứng nước nặng CANDU-6 CANDU-9 tìm hiểu nguyên lý hoạt động chúng Ngoài ra, tìm hiểu cách vận hành hệ thống lò phản ứng CANDU thông qua phần mềm mô CANDU-9 Compact Simulator Khoá luận chia làm chương: Chương 1: Tổng quan lò phản ứng nước nặng CANDU Chương 2: Giới thiệu phần mềm mô CANDU-9 Compact Simulator Chương 3: Khảo sát hoạt động hệ thống điều khiển độ phản ứng xảy cố rớt nhóm hấp thụ lõi lò TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội Tiếng Anh [2] Atomic Energy of Canada Limited (2010), ACR-1000 Technical Description Summary, AECL [3] George Bereznai (2011), Introduction to CANDU Systems and Operation, University of Ontario Institute of Technology, Oshawa, Ontario, Canada [4] Ildikó Boronos, 2012, Design of nuclear plants, Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques (BME NTI), HUVINETT [5] Robin Chaplin (2014), The Essential CANDU, UNENE [6] Kenneth D.Kok (2009), Nuclear Engineering Handbook, Taylor & Francis Group [7] Ben Rouben (2002), CANDU Fuel Management Course, Atomic Energy of Canada Ltd [8] Basma A.Shalaby (2010), AECL and HWR Experience, World Nuclear University Website [9] CANDU Reactor - http://www.en.wikipedia.org/wiki/CANDU_reactor [10] Canadian Nuclear FAQ - http://www.nuclearfaq.ca 49 PHỤ LỤC A DANH SÁCH CÁC LÒ PHẢN ỨNG CANDU TẠI CANADA Bảng Danh sách lò phản ứng CANDU Canada Tên lò phản ứng Công suất điện (MWe) Năm hoạt động Bruce A: Unit 750 1977 Bruce A: Unit 750 1977 Bruce A: Unit 750 1978 Bruce A: Unit 750 1979 Bruce B: Unit 817 1985 Bruce B: Unit 817 1984 Bruce B: Unit 817 1986 Bruce B: Unit 817 1987 Darlington: Unit 881 1992 Darlington: Unit 881 1990 Darlington: Unit 881 1993 Darlington: Unit 881 1993 Pickering A: Unit 515 1971 Pickering A: Unit 515 1973 Pickering B: Unit 516 1983 Pickering B: Unit 516 1984 Pickering B: Unit 516 1985 Pickering B: Unit 516 1986 Point Lepreau 680 1983 50 PHỤ LỤC B CHẤT THẢI TRITIUM Tritium đồng vị phóng xạ hydro với thời gian bán rã 12,3 năm Tritium chiếm lượng nhỏ toàn cầu (khoảng 4kg) sinh phản ứng tầng thượng gây tia vũ trụ Tritium xem chất phóng xạ yếu có lượng phát xạ thấp (phát xạ beta lượng tối đa 19keV) Phân rã beta không xa không khí xuyên qua da 3-4mm, độc hại thường việc nhiễm độc thể hít nuốt phải [10] Tritium tạo tất loại lò phản ứng, nhiên lò CANDU lại sinh tritium chất làm chậm chất tải nhiệt Một phần số tritium thất thoát vào hệ nhà chứa xung quang thường quản lý hoàn toàn Tuy nhiên, có lượng nhỏ (khoảng 1%) vượt qua lớp tường bảo vệ xem chất thải phóng xạ thường nhật (cao so với lượng thải lò nước nhẹ kích thước) Vì thất thoát tritium mà việc trì hoạt động lò phản ứng CANDU phải bao gồm việc quản lý mức độ tritium môi trường xung quanh Chất thải phóng xạ yếu tố gây nhiều tranh cãi lò phản ứng hạt nhân với CANDU tritium quan ngại lớn 51 PHỤ LỤC C CÁC GIAO DIỆN MÔ PHỎNG KHÁC CỦA PHẦN MỀM CANDU-9 COMPACT SIMULATOR Trang dòng nước thêm/thoát (PHT Feed & Bleed) Hiển thị hệ thống điều khiển áp suất hệ tải nhiệt Hệ thống bao gồm máy điều áp (PRZR), máy ngưng tụ dòng thoát (BLEED CDZR), bồn chứa nước nặng (D20 STORAGE TANK), cứu trợ áp lực van, thêm thoát nước nặng Hình Giao diện trang PHT Feed & Bleed 1) Dòng từ bồn nước nặng qua hai bơm P1 P2 (thường có bơm hoạt động) với thông lượng dòng F (kg/s) nhiệt độ T (℃) hiển thị Dòng nước thẳng đến máy ngưng tụ dòng thoát (BLEED CDZR) để làm mát thông qua van CV14 dạng sương dạng nước qua van CV11 với thông lượng dòng F (kg/s) hiển thị Dòng nước qua van CV12 MV18 để vào vòng nước sơ cấp thông qua máy hút PM1 SUCTION (bơm P1) 52 2) Dòng chảy từ đầu điều hướng ROH1 đến máy điều áp thông qua van MV1 với thông số áp suất P (kPa) hiển thị Trong trường hợp áp, van an toàn CV20 mở thông dòng F (kg/s) từ ROH1 đến thẳng máy ngưng tụ 3) Hệ trì áp suất: trường hợp giảm áp, áp suất máy điều áp trì máy tạo nhiệt (HEATERS) dòng thoát qua van CV22, CV23 áp Nếu máy ngưng tụ áp, van RV1 mở để giải áp 4) Dòng chảy từ vòng nước qua bơm PM3 DISCH (bơm P3) đến máy ngưng tụ thông qua van CV5, CV6 MV8 với thông lượng dòng F (kg/s) áp suất P (kPa) hiển thị, dòng thừa qua van MV7 thẳng hệ làm Dòng từ máy ngưng tụ thông qua van MV9 đến hệ làm mát qua van CV15 để đến hệ thống làm 5) Trạng thái hệ thống tải nhiệt PHT Mode: hiển thị thông số thiết lập máy điều áp (PRZ LVL SP) mức thiết lập áp lực dòng (ROH Press SP) 6) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: áp suất máy điều áp đầu (PRZR/ROH Pressure), mực nước máy ngưng tụ dòng thoát (Bleed Cdzr Level), mức thiết lập mực nước máy điều áp (PRZR Level & Setpoint), thông lượng dòng tái tạo dòng phun sương (Reflux & Spray Flows), thông lượng dòng thêm vào thoát (Feed & Bleed Flows), áp suất máy ngưng tụ dòng thoát (Bleed Cdzr Pressure) Trang điều khiển vòng nước sơ cấp (PHT Inventory Control) Hiển thị thông số liên quan đến hệ thống tải nhiệt vòng sơ cấp Có chế độ NORMAL SOLID Ở chế độ NORMAL, việc tinh chỉnh áp lực dựa mực nước máy điều áp Ở chế độ SOLID, việc điều khiển van dòng thêm thoát hệ tải nhiệt giúp tinh chỉnh áp lực 53 Hình Giao diện trang PHT Inventory Control 1) Khung điều khiển mực nước máy điều áp: thông thường, máy tính tự động điều chỉnh mực nước máy điều áp tuỳ thuộc vào thay đổi nhiệt độ lõi lò Mức thiết lập thay đổi đặt chế độ MANUAL 2) Khung điều chỉnh lượng nước thêm/thoát vòng sơ cấp: lượng dòng điều chỉnh thông qua độ mở van dòng tái tạo, dòng trực tiếp, CV5 CV6 Phải đảm bảo cho dòng chảy đến hệ thống làm ổn định (thường điều khiển tự động – chế độ AUTO) 3) Khung thông số áp suất đầu điều hướng dòng chế độ SOLID (có thể tuỳ chỉnh) 4) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: lượng lò lượng nhiệt (Reactor Pwr & Thermal Pwr), áp suất mức thiết lập đầu điều hướng ROH chế độ SOLID (ROH Pressure & Setpoint), mực nước máy điều áp mức thiết lập (PRZR Level & Setpoint), độ mở van dòng thêm/thoát (PHT Feed/Bleed Valve Pos) 54 Trang điều khiển áp suất (PHT Pressure Control) Tương tự trang thông số vòng nước phần trước, trang cho phép điều chỉnh áp suất máy điều áp thông qua hệ tái tạo nhiệt van điều áp dòng thoát Hình Giao diện trang PHT Pressure Control 1) Hệ máy tạo nhiệt: máy tạo nhiệt riêng biệt (HEATERS) nối với máy điều áp giúp trì áp suất (thường chế độ AUTO) Chương trình đơn giản hoá, hiển thay đổi thông số máy tạo nhiệt số máy lại cho phép thay đổi trạng thái tắt/mở/reset 2) Khung van điều áp: thay đổi thông lượng dòng trực tiếp từ máy điều áp đến máy ngưng tụ thông qua van CV22 CV23 (có thể đặt chế độ AUTO MANUAL) 3) Khung thông số áp suất đầu điều hướng dòng chế độ SOLID (như trang điều khiển vòng nước sơ cấp) 55 4) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: lượng lò lượng nhiệt (Reactor Pwr & Thermal Pwr), áp suất mức thiết lập đầu điều hướng ROH chế độ SOLID (ROH Pressure & Setpoint), mực nước máy điều áp mức thiết lập (PRZR Level & Setpoint), vị trí van điều áp máy ngưng tụ (PHT Stm Bleed Valve Pos) Trang máy ngưng tụ vòng sơ cấp (Bleed Condenser Control) Hiển thị thông số cần thiết cho việc điều khiển áp suất mực nước máy ngưng tụ dòng thoát cách thay đổi thông số dòng tái tạo dòng phun sương Hình Giao diện trang Bleed Condenser Control 1) Khung điều khiển áp suất: dòng phun sương SPRAY dùng dòng tái tạo REFLUX trì áp suất Mức thiết lập áp suất máy ngưng tụ (BLEED CDSR PRES SP) phải thấp áp suất thiết lập van phun sương (BLD CDSR PRES SP FOR SPRAY VALVE) Thông số độ mở 56 van tái tạo van phun sương hiển thị theo % (có thể thay đổi chế độ MANUAL) 2) Khung điều khiển mực nước:  Hiển thị thông số mực nước L(m) mức thiết lập chế độ MANUAL (BLD CDSR LVL SP)  Nếu nhiệt độ đầu hệ làm mát dòng ngưng tụ (BLEED TMP AT COOLER EXIT) cao 68℃ chế độ điều khiển mục MODE chuyển từ ưu tiên điều khiển lượng nước (LEVEL CTRL) sang ưu tiên điều khiển nhiệt độ (TEMPERATURE CONTROL), hạn chế việc mở van để bảo vệ hệ máy trao đổi ion khỏi nhiệt  Mực nước máy ngưng tụ thay đổi qua giá trị LEVEL CTRL VALVE (%) chế độ MANUAL 3) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: vị trí van điều chỉnh máy ngưng tụ dòng (BC Level Ctrl Valve Pos), áp suất thiết lập thực tế máy ngưng tụ dòng (BLEED Cdsr Press & SP), mực nước thực tế thiết lập máy ngưng tụ dòng (Bleed Cdsr Level & Setpoint), vị trí van dòng tái tạo/dòng phun sương (PHT Reflux/Spray Valve Pos) Trang hệ thống bơm nước thứ cấp (Steam Generator Feed Pumps) Hiển thị hệ thống cung cấp nước vòng thứ cấp cho bình sinh Hệ thống bao gồm máy khử khí (Deaerator), bơm nước sôi, máy tạo nhiệt áp cao van liên quan 57 Hình Giao diện trang Steam Generator Feed Pumps 1) Sơ đồ đường dòng nước từ máy khử khí: hiển thị mực nước L (m) áp suất đầu P (kPa) Dòng nước bơm P1, P2, P3, P4 hút qua van nước sôi dòng vào (MV63 đến MV68) qua van dòng (MV13 đến MV18) để đến với máy tạo nhiệt áp cao HX5A HX5B van điều khiển trước sau (MV29 đến MV32) Cuối dòng nước tái tạo nhiệt quay trở bình sinh Hệ thống có bơm (P1 đến P4) hai bơm phụ (p1, p2) FCV 153, 253, 353, 453, 553, 653 van lặp vòng chảy hai van điều áp PCV 555, 565 Các van hiển thị thông số độ mở (%), dòng nước chảy qua khu vực hiển thị thông số áp suất (kPa), thông lượng dòng (kg/s) nhiệt độ (℃) 2) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: tổng thông lượng dòng nước thêm (Total FW Flow), lượng nhiệt (Thermal Power), áp suất máy bơm nước sôi (BFPS Suction Pressure), mực nước máy khử khí (D/A Level), áp 58 suất đầu nước đầu (BFPS Disch Hdr Press), nhiệt độ nước dòng nước bổ sung sau qua máy tạo nhiệt (FW Temp after HX5A&B) Trang thông số hệ sinh (Steam Generator Level Control) Hiển thị thông số máy sinh với van điều chỉnh mực nước máy Hình Giao diện trang Steam Generator Level Control 1) Các thông số hiển thị máy sinh bao gồm:  Thông lượng dòng F(kg/s) – Steam Generator Flow  Mực nước máy sinh L(m) - Steam Generator Level  Thông lượng dòng tái tạo nhiệt F(kg/s) - Reheater Flow  Thông lượng dòng nước bổ sung F(kg/s) - Feedwater Flow 2) Mỗi máy sinh có van điều khiển dành cho đường nước, van điều khiển dòng nước Lấy ví dụ, bình SG1 có van lớn LCV103 LCV101 với van phụ nhỏ LCV102 Bên cạnh có van điều 59 chỉnh thông lượng dòng đường (MV53 MV45) van thông lượng dòng nhỏ (MV49) Thông số độ mở van (%) hiển thị nhằm quản lý thông lượng dòng 3) Tổng dòng sinh (Total Steam Flow) tổng dòng nước vào (Total Feedwater Flow) máy sinh 4) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: tổng thông lượng dòng nước/dòng (Total FW/STM Flow), lượng nước chảy vào máy sinh (FW Flow to SG1-SG4) đồ thị mực nước/mức thiết lập bình sinh riêng biệt Trang trạng thái hệ sinh (Generator Level Trends) Hiển thị chi tiết trạng thái máy tạo với mức thiết lập cảnh báo Hình Giao diện trang Generator Level Trends Các thiết lập cảnh báo bao gồm:  TT – ngừng turbine (Turbine Trip)  HA – cảnh báo mực nước cao (High steam generator level alarm) 60  CP – điểm giá trị thiết lập (Control Point/Set Point)  VT – giới hạn chuyển đổi van (Valve transfer point)  LA – cảnh báo mực nước thấp (Low steam generator level alarm)  SB – điểm thiết lập setback lò (SetBack reactor)  SDS1 SDS2 – giá trị kích hoạt hệ thống dập lò (Shutdown system trip) Trang điều mức hệ sinh (SG Level Manual Control) Cho phép tuỳ chỉnh mực nước máy tạo thông qua van điều chỉnh lượng nước vào Hình Giao diện trang SG Level Manual Control Có khung điều khiển dành cho van thông lượng dòng vào máy sinh Lấy ví dụ với SG1, điều kiện hoạt động bình thường lượng lò tối đa có van lớn LCV103 mở, van lớn lại van nhỏ không hoạt động Các máy sinh lại tương tự máy số 61 Độ mở van (%) hiển thị (cho phép tuỳ chỉnh chuyển chế độ DDC sang MANUAL) Thông thường, độ mở van chế độ DDC điều chỉnh tự động Trang phân bố dòng (Extraction Steam) Hiển thị hướng dòng từ dòng (MAIN STM HDR) vào turbine hướng dòng qua máy khử khí (DEAERATOR) hệ máy tạo nhiệt áp cao Hình Giao diện trang Extraction Steam 1) Dòng chính: hiển thị thông số áp suất P (kPa) 2) Turbine: hiển thị thông số dòng vào F (kg/s) 3) Hệ ngưng tụ 4) Hệ khử khí: hiển thị thông số mực nước (m) áp suất (kPa) 5) Hệ tái tạo nhiệt 6) Đồ thị thông số liên quan theo thời gian: lượng neutron/năng lượng nhiệt lò (RCTR Neut/Thrm Pwr), lượng dòng vào hệ khử khí (D/A stm flows), 62 áp suất thực tế mức thiết lập hệ khử khí (D/A Pressure & SP), áp suất dòng (Main Stm Hdr Pressure), dòng khỏi máy tạo nhiệt (HX5 Exit Stm Flows), lượng turbine (Turbine Power) Giản đồ đường dòng trang cho thấy đường dòng hơi:  Dòng trước vào turbine qua van MSV HPCV Van MSV van an toàn để chặn dòng trường hợp khẩn cấp, van HPCV van điều áp cho phép điều chỉnh dòng vào turbine  Dòng sau qua turbine đến hệ ngưng tụ (CONDENSER) hệ khử khí (DEAERATOR) Ngoài ra, sau qua turbine, phần dòng ngưng tụ dẫn đến thẳng máy tạo nhiệt áp cao quay trở quy trình tuần hoàn Dòng dẫn trực tiếp đến máy khử khí thông qua van PCV thay qua turbine 63 [...]...  Điều khiển độ phản ứng Có tổng cộng 6 hệ thống riêng biệt có thể làm thay đổi độ phản ứng lò, 4 trong số đó thuộc hệ thống điều khiển RRS (Reactor Regulating System), có chức năng điều khiển độ phản ứng ở điều kiện bình thường Hai hệ thống còn lại thuộc hệ thống dập lò SDS (Shutdown System), có chức năng dập lò khẩn cấp nếu xảy ra tai nạn 13 Bảng 1.2 Các hệ thống điều khiển độ phản ứng lò [7] Hệ thống. .. Phân bố hệ thống điều khiển độ phản ứng qua mặt cắt ngang lõi lò 1.2.3 Thanh điều khiển – Adjuster Rods Hệ thống thanh điều khiển cho phép mở rộng khả năng điều khiển độ phản ứng của lò theo chiều dương, cao hơn nhiều so với giới hạn điều khiển dương của hệ thống LCZ Hệ thống thanh điều khiển trong CANDU- 9 bao gồm 24 thanh làm từ vật liệu hấp thụ neutron “nhẹ” như thép không gỉ hoặc cobalt (CANDU- 6... lượng lò Giới hạn độ phản ứng của hệ thanh điều khiển là 17mk với lò CANDU- 9 và 15mk đối với CANDU- 6 Tốc độ thay đổi độ phản ứng khi dịch chuyển một thanh điều khiển ở CANDU- 9 và CANDU- 6 lần lượt là < 0,7mk/s và < 0,1mk/s [3] Theo thiết kế, hệ thống thanh điều khiển có thể bù lại độ phản ứng lò trước sự gia tăng của Xe135 diễn ra trong khoảng 30 phút sau khi tắt lò Nó cũng có thể cho phép lò tiếp tục hoạt. .. hệ thanh điều khiển (Adjuster Rods Delta mK) 2.2.3 Trang điều khiển độ phản ứng (Reactivity Control) Hiển thị biểu đồ giới hạn điều khiển (Limit Control Diagram) và trạng thái tổng quát của ba hệ thống điều khiển độ phản ứng dưới chế độ điều khiển RRS (Hình 2.4) Hình 2.4 Giao diện trang Reactivity Control 1) Biểu đồ giới hạn điều khiển hỗ trợ việc điều khiển độ phản ứng lõi lò nhờ vào sự liên kết của. .. khi lò vẫn hoạt động hết công suất Việc sử dụng nước nặng với vai trò chất làm chậm và chất tải nhiệt trong đa phần các thiết kế CANDU là một ưu điểm về mặt tính năng và tạo ra đặc trưng lớn nhất của lò CANDU Tuy nhiên, đây cũng là yếu tố gây tốn kém vì đòi hỏi một lượng lớn nước nặng Điều khiển độ phản ứng của lò CANDU  Định nghĩa độ phản ứng Với điều kiện hoạt động bình thường của một lò phản ứng. .. để triệt tiêu độ phản ứng dư thừa khi tất cả nhiên liệu còn quá mới (trong lõi lò ban đầu) hoặc trong quá trình duy trì trạng thái tắt lò, khi mà hoạt độ của Xe135 dưới mức bình thường Ngoài ra, hệ thống duy trì chất vô hiệu trong suốt quá trình ngừng lò độc lập hoàn toàn với hệ thống bơm chất dập lò SDS#2 17 1.2.5 Hệ thống dập lò đặc biệt SDS Lò CANDU được trang bị hai hệ thống dập lò độc lập hoàn... bên trong thanh điều khiển cũng khác nhau giữa các thanh để đảm bảo cân bằng độ phân bố năng lượng 16 Có 2 tình huống mà độ phản ứng của lò giảm đến một mức yêu cầu phải rút một số hoặc tất cả thanh điều khiển để lò có thể tiếp tục hoạt động:  Không thể thay nhiên liệu trong hơn 1 tuần làm cho độ phản ứng lò giảm vượt quá khả năng điều khiển của hệ thống LCZ  Sự gia tăng tạm thời của Xe135 sau khi... hạn điều khiển độ phản ứng Hệ MCA gồm 4 thanh hấp thụ chia làm 2 nhóm với phân bố vị trí trong lõi lò như trong hình 1.5 Hệ này sẽ đảm nhiệm vai trò điều khiển độ phản ứng theo chiều hướng âm Các thanh hấp thụ về mặt vật lý hoàn toàn tương tự như các thanh dập lò nhưng được thiết kế tách biệt với hệ thống thanh dập lò Hệ thanh hấp thụ thường nằm hoàn toàn bên ngoài lõi lò trong điều kiện hoạt động. .. được điều chỉnh nhờ vào các ống dẫn nhỏ [6] Hệ thống này được thiết kế với khả năng điều khiển độ phản ứng trong khoảng giá trị ±3mk Khoảng giá trị này đủ để bù vào các nhiễu loạn độ phản ứng sinh ra do quá trình thay nhiên liệu [3] 1.2.2 Thanh hấp thụ - Mechanical Control Absorbers (MCA) Trong trường hợp cần điều khiển độ phản ứng lớn hơn so với giới hạn của hệ thống LZC, hệ thống thanh điều khiển. .. hạt nhân an toàn Hệ thống dập lò tự động có thể dập lò chỉ trong vòng 2-3 giây mà không chịu sự phụ thuộc hay can thiệp của người điều hành lò Lõi lò còn được thiết kế với nhiều đầu dò và luôn đi kèm 1-2 đầu dò dự phòng cung cấp dữ liệu cho hệ thống dập lò Bên cạnh đó, tính an toàn hệ thống của lò CANDU còn nằm trong nhiều yếu tố khác tạo nên sự khác biệt so với các thiết kế lò phản ứng hạt nhân phổ ... CHƯƠNG KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘ PHẢN ỨNG KHI XẢY RA SỰ CỐ RỚT MỘT NHÓM THANH HẤP THỤ TRONG LÕI LÒ Đối với lò phản ứng CANDU, việc điều khiển độ phản ứng lò điều kiện hoạt động. .. bị hai hệ thống dập lò độc lập hoàn toàn thiết kế khác biệt chế hoạt động Hai hệ thống dập lò tự động, độc lập không cần đến hệ thống cung cấp lượng Mỗi hệ thống độc lập hoạt động để dập lò hoàn... điều khiển hỗ trợ việc điều khiển độ phản ứng lõi lò nhờ vào liên kết hệ thống điều khiển độ phản ứng 2) Hệ hấp thụ bao gồm nhóm nằm hoàn toàn lõi lò điều kiện hoạt động bình thường 27 3) Hệ thống