3.2.1. Trang điều khiển độ phản ứng (CPS)
Đây là trang giao diện chính thể hiện toàn bộ các thông số hoạt động của lò phản ứng. Đồng thời việc điều khiển chế độ hoạt động của lò phản ứng và vị trí các thanh điều khiển cũng được thực hiện tại đây. Trang hiển thị như sau:
Hình 3.3. Trang điều khiển độ phản ứng (CPS)
1. Các thông số riêng của bó thanh nhiên liệu (FA parameters)
2. Bảng vị trí của nhóm thanh điều khiển (CR groups state), bao gồm 10 nhóm bó thanh điều khiển được đánh số từ 1 đến 10. Mỗi nhóm có 6 bó thanh điều khiển, riêng nhóm thứ 5 có 7 bó thanh điều khiển. Kí hiệu tam giác xanh hiện lên cho biết chiều hướng của nhóm bó thanh điều khiển.
40
3. Mô hình điều khiển boron: cho phép kết nối sự trao đổi boron giữa lõi lò và mạch sơ cấp.
4. Hệ thống các phím qui định chế độ bảo vệ lò phản ứng, bao gồm:
EP: cho phép toàn bộ các nhóm thanh điều khiển đưa nhanh vào lõi lò để dập lò khẩn cấp khi có sự cố.
PP: cho phép lần lượt các nhóm thanh điều khiển từ số 10 đến số 1 đưa vào lò khi có sự cố.
AUU: cho phép đưa nhanh nhóm thanh điều khiển số 1 vào lõi lò.
5. Bộ chọn cài đặt điểm bảo vệ khẩn cấp: công suất neutron được đặt điểm giới hạn là 107%, khi công suất thông lượng neutron vượt quá giới hạn này thì hệ thống sẽ thông báo sự cố và các nhóm thanh điều khiển sẽ được đưa nhanh vào lõi lò để dập lò.
6. Hộp bộ chọn chế độ điều khiển thông lượng neutron tự động (ACP), nút chọn hiển thị thông lượng neutron (N) và nút chọn hiển thị áp suất vòng thứ cấp (P2).
7. Hộp nút điều khiển đưa vào hoặc rút ra nhóm thanh điều khiển (GROUP) hoặc từng thanh điều khiển riêng biệt (INVID) và bảng hiển thị vị trí chính xác của nhóm thanh điều khiển hoặc từng thanh điều khiển riêng.
8. Bộ chọn nhóm thanh điều khiển để điều khiển tự động (ACP) hoặc điều khiển bằng tay (KEY).
9. Các thông số trong lò, bao gồm:
Thông lượng neutron N(%)
Công suất nhiệt NT(MW)
Nhiệt độ chất làm mát mạch sơ cấp T1 (0C)
Áp suất lõi lò P1 (Kg m/ 2)
Áp suất mạch sơ cấp P2 (Kg m/ 2)
Chu kỳ lò T (s)
41 Nồng độ boron CB(g/Kg)
Độ phản ứng (% K K/ )
Hệ số không đồng nhất của các bó nhiên liệu Kq
Hệ số không đồng nhất Kv
Offset dọc trục Ao(%)
10. Các thông số của bó thanh nhiên liệu, bao gồm các thông số giống như các thông số của lõi lò, trong đó có thông số Burn (MW*day) là độ cháy nhiên liệu.
11. Lõi lò phản ứng: với các cấu trúc các bó thanh điều khiển và bó thanh nhiên liệu đi kèm theo một hệ trục tọa độ để xác định vị trí.
12. Bảng thang đo màu.
13. Đồng hồ hiển thị thời gian mô phỏng.
14. Thang nhân thời gian hiệu: cho biết hệ số nhân thời gian giữa thời gian mô phỏng và thời gian thực.
15. Hộp hiển thị và điều khiển chế độ làm việc của van hoặc máy bơm được chọn .
16. Hộp các nút chọn trang giao diện hiển thị, bao gồm 10 nút tương ứng với 10 trang giao diện.
3.2.2. Trang thông báo và hiển thị sự cố (TAB)
Khi có sự cố xảy ra trong lò, trang này sẽ hiện thị tín hiệu nhấp nháy màu vàng ở ô tương ứng với điều kiện bị vi phạm, đồng thời phát ra âm thanh cảnh báo. Trang này có nhóm báo hiệu sau:
42
Hình 3.4. Trang thông báo và hiển thị sự cố (TAB)
1. Nhóm báo hiệu các bảo vệ khẩn cấp 2. Nhóm báo hiệu các bảo vệ dự phòng 1 3. Nhóm báo hiệu các bảo vệ dự phòng 2
4. Nhóm báo hiệu sự giảm nhanh thông lượng neutron 5. Nhóm bảo hiệu các vi phạm trong bình hơi
6. Nhóm báo hiệu các vi phạm trong các bộ góp hơi chính 7. Nhóm báo hiệu các vi phạm trong mạch sơ cấp
8. Nhóm phím tắt các báo hiệu
3.2.3. Trang mô phỏng vòng sơ cấp (1C)
Trang hiển thị các thiết bị chính trong vòng sơ cấp và sơ đồ lưu thông của chất làm mát cũng như hơi nước trong vòng sơ cấp. Đồng thời cũng cho phép người dùng quan sát các thông số và điều khiển hoạt động của các thiết bị trong vòng sơ cấp.
43
Hình 3.5. Trang mô phỏng vòng sơ cấp (1C)
1. Lò phản ứng 2. Bình sinh hơi
3. Bơm tuần hoàn chính
4. Hệ thống các đường ống dẫn hơi với những van đẩy an toàn và van giảm 5. Bình điều áp
6. Buồng bọt
7. Bốn bể dữ trữ dung dịch boron dùng trong trường hợp khẩn cấp 8. Hộp điều khiển van
9. Hộp điều khiển bơm tuần hoàn
10. Bảng hiển thị thông số của mạch sơ cấp
Nước tải nhiệt được gia nhiệt trong lò phản ứng theo mạng nóng chảy vào bình sinh hơi. Sau khi được làm nguội ở bình sinh hơi, nước tải nhiệt theo mạng lạnh quay trở lại lò phản ứng.
Để ngăn cản sự sôi của chất tải nhiệt trong vòng sơ cấp, người ta duy trì độ ổn định của áp suất cao trong vòng sơ cấp bằng bộ điều hòa áp suất.
44
Bộ điều hòa áp suất bao gồm: - Bình điều áp.
- Đường ống thở nối với mạng nóng của bình sinh hơi thứ tư.
- Đường ống phun kèm thiết bị điều dòng, nối không gian hơi của bình điều áp với mạng lạnh của bình sinh hơi thứ nhất.
- Đường ống xả hỗn hợp khí-hơi kèm thiết bị điều dòng, nối không gian hơi của bình điều áp với buồng bọt.
- Cơ cấu bảo hiểm-xung: các van bảo hiểm chính, các van xung, các thiết bị điện và đường ống.
- Bình ngưng.
Hoạt động của bộ điều hòa áp suất như sau:
- Nâng cao áp suất trong vòng sơ cấp bằng các thanh đốt điện dạng ống nằm ở đáy bình điều áp.
- Giảm áp suất bằng cách phun nước từ mạng lạnh của bình sinh hơi thứ nhất.
- Khi hệ thống phun bị hỏng hoặc không hiệu quả, cơ cấu bảo hiểm-xung xả hơi nước từ bình điều áp đến bình ngưng.
3.2.4. Trang hệ thống cung cấp và thoát (TK)
Gồm có 3 hệ thống:
1. Hệ thống bù nước cho vòng sơ cấp:
Bao gồm 2 nhánh với 2 máy bơm mỗi nhánh, 2 thiết bị điều khiển tự động, bộ chuyển nhiệt, 4 đường ống nối với chân lạnh của 4 nhánh sơ cấp.
2. Hệ thống thổi vòng sơ cấp:
Bao gồm: đường ống xả từ chân lạnh của nhánh thứ 2, 2 bộ chuyển nhiệt, 2 thiết bị điều khiển tự động và bộ khử khí TK10B01.
3. Hệ thống cung cấp boron cô đặc hoặc pha loãng:
Bao gồm: bể chứa dung dịch boron đặc TB10B01, đường ống cung cấp dung dịch boron đặc và bể nước sạch để pha loãng dung dịch boron TK70B01.
45
Hình 3.6. Trang hệ thống cung cấp và thoát (TK)
Hoạt động của hệ thống thổi-bù [4]:
Khi có tín hiệu bảo vệ khẩn cấp, van TK70S11 và van TK70S14 nối với bể nước sạch TK70B01 đóng để không giảm nồng độ boron trong vòng sơ cấp.
Chế độ cấp boron vào vòng sơ cấp:
Bơm TB10D02 đưa boron vào đầu hút của thiết bị bù. Chất tải nhiệt chảy ra từ vòng sơ cấp theo đường ống thổi đưa vào thiết bị khử khí TK10B01 rồi xả vào thùng nước chứa bor TB30B01 và TB30B02.
Chế độ rút boron ra khỏi vòng sơ cấp:
Nước khử khoáng (TN) chảy vào thiết bị khử khí điều chỉnh boron TK70B01, mực nước trong thiết bị này được điều chỉnh nhờ van TK70S02.
Bù nước vòng sơ cấp:
Được thực hiện từ cụm thiết bị TK21(22)D01(02) bơm bù nước đến thiết bị tái trao đổi nhiệt TK80W01 chảy vào mạng lạnh của 4 nhánh vòng sơ cấp đến đầu hút của các máy bơm tuần hoàn chính.
46 Thổi vòng sơ cấp:
Được thực hiện từ mạng lạnh của nhánh thứ 2 và 3 của vòng sơ cấp được gom vào ống góp chung. Sau đó nước được làm nguội bằng các thiết bị trao đổi nhiệt TK80W01 và TK80W02 rồi tiếp tục chạy vào hệ thống làm sạch đặc biệt và cấp vào thiết bị khử khí bù TK10B01.
3.2.5. Trang các hệ thống hỗ trợ xử lý (TQ)
Trang này gồm 3 hệ thống hỗ trợ xử lý: 1. Hệ thống làm mát vòng sơ cấp 2. Hệ thống cung cấp boron
3. Hệ thống điều khiển mực nước của các bình sinh hơi phụ
Hình 3.7. Trang các hệ thống hỗ trợ xử lý (TQ) 3.2.6. Trang hệ thống nƣớc làm mát (TF)
Các thiết bị chính trong hệ thống nước làm mát bao gồm: 1. Hệ thống thoát nước làm mát vòng sơ cấp 2. Bộ phận trao đổi nhiệt của buồng bọt 3. Hệ thống bơm thoát nước làm mát chính
47
Hình 3.8. Trang hệ thống nước làm mát (TF) 3.2.7. Trang vòng mạch thứ cấp (2C)
Trang này thể hiện những diễn biến chính còn lại của nước và hơi nước sau khi rời khỏi vòng sơ cấp và cũng khép kín vòng tuần hoàn của nước trong nhà máy điện. Tại đây, hơi nước từ các bình sinh hơi theo đường ống dẫn vào ống góp hơi chính. Từ ống góp hơi chính, hơi nước theo đường ống dẫn hơi đến làm qua tua-bin tạo ra điện và được ngưng tụ ở bình ngưng tụ. Từ bình ngưng tụ, nước được dẫn vào hệ thống phục hồi và theo hai bơm cấp nước quay trở lại lò.
48
Hình 3.9. Trang vòng mạch thứ cấp (2C)
1. Bốn bình sinh hơi.
2. Các van điều khiển tốc độ chảy của nước vào bình sinh hơi nhằm điều khiển mực nước của bình sinh hơi.
3. Ống góp hơi chính.
4. Bốn van hơi chính giúp đưa hơi nước từ ống góp hơi chính đến tua-bin. 5. Tua- bin và máy phát điện.
6. Bộ phận ngưng tụ: chuyển hơi nước trở thành pha lỏng.
7. Bộ phận phục hồi: giúp nước làm mát phục hồi các tính chất khử khoáng, thêm borat.
8. Bốn van thoát hơi nước chính: giúp hơi nước thừa ở ống góp hơi chính đến thẳng bình ngưng.
9. Bộ chọn chế độ hoạt động cho các van thoát hơi nước: có thể chọn chế độ tự động hoặc bằng tay.
10. Hai bơm cung cấp chính: bơm nước từ bộ phận phục hồi quay trở lại vòng sơ cấp.
49
3.2.8. Trang hƣớng dữ liệu (GRP)
Trang hướng dữ liệu hiển thị chiều hướng thay đổi và hình dạng đồ thị của các thông số được chọn trong quá trình chạy mô phỏng. Trục ngang biểu diễn thời gian và trục đứng biểu diễn các thông số đã được chọn.
Trang này được chia làm hai phần là phần hiển thị hướng dữ liệu chính và phần hiển thị hướng dữ liệu phụ. Mỗi phần của trang có thể biểu diễn lên đến 7
thông số với các lựa chọn giới hạn riêng cho mỗi thông số khác nhau.
Hình 3.10. Trang hướng dữ liệu (GRP) 3.2.9. Trang các thông số lõi lò (PAR)
Trang các thông số lõi lò thể hiện 8 thông số của lò theo phân bố thanh nhiên liệu. Trang gồm 5 thành phần chính:
50
Hình 3.11. Trang các thông số lõi lò (PAR)
1. Vùng thể hiện sự phân bố các thông số trong lõi lò.
2. Bốn thông số chung của lò: thông lượng neutron Nn (%), công suất nhiệt Nt (MW), nồng độ boron Cb (g/kg) và áp suất lõi lò P1 (kg cm/ 2).
3. Thông số của thanh nhiên liệu được chọn.
4. Thông số của thanh nhiên liệu được chọn ứng với hệ số Kv lớn nhất. 5. Nút chọn tương ứng với tám thông số của thanh nhiên liệu trong lò.
6. Nút được dùng để thể hiện sự mất đối xứng trong phân bố của một thông số nào đó.
3.2.10. Trang biểu đồ 3 chiều (3D)
Trang biểu đồ 3 chiều cũng thể hiện những thông tin như trang PAR nhưng trang này được biểu diễn dưới dạng biểu đồ trong không gian 3 chiều, giúp người dùng có cái nhìn trực quan sống động hơn về sự phân bố trong không gian lõi lò của thông số được chọn.
51
Hình 3.12. Trang biểu đồ 3 chiều (3D)
1. Vùng thể hiện sự phân bố các thông số trong lõi lò dưới dạng không gian 3 chiều.
2. Thang đo màu.
3. Nút được dùng để thể hiện sự mất đối xứng trong phân bố của một thông số nào đó.
4. Nút chọn tương ứng với tám thông số của thanh nhiên liệu trong lò.
3.3. Độ làm giàu nhiên liệu của lò phản ứng WWER-1000 trong phần mềm mô phỏng WWER-1000: phỏng WWER-1000:
Lò phản ứng WWER-1000 bao gồm các độ làm giàu tiêu chuẩn: 1,6% – 2,0% – 2,6% – 3,0% – 3,6% – 4,0% – 4,4% – 5,0%. Ứng với mỗi độ làm giàu khác nhau thì cấu trúc nhiên liệu được phân bố khác nhau.
Ở độ làm giàu loading 1, mật độ làm giàu nhiên liệu được phân bố không đồng đều, cụ thể như sau từ trung tâm ra khoảng 2/3 bán kính lõi lò có độ làm giàu thấp từ 2%-3%, vùng rìa lõi lò từ vị trí 2/3 bán kính lõi lò ra bên ngoài lõi lò có độ làm giàu cao trên 4%. Phân bố mật độ làm giàu nhiên liệu trong lõi lò ở độ làm giàu loading 1 được biểu diễn trên hình 3.13.
52
53
Ở độ làm giàu loading 5, mật độ làm giàu nhiên liệu được phân bố khá đồng đều từ 4% trở lên, xen kẽ một vài vị trí đối xứng qua trung tâm lõi lò có độ làm giàu 3%. Phân bố độ làm giàu nhiên liệu trong lõi lò ở độ làm giàu
loading 1 được biểu diễn trên hình 3.14.
54
CHƢƠNG 4 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG OFFSET DỌC TRỤC TRONG LÒ PHẢN ỨNG BẰNG PHẦN MỀM WWER-1000
4.1. Một số khái niệm:
4.1.1. Offset dọc trục (AO):
Offset dọc trục được định nghĩa như sau [5]:
b t b t Q Q AO Q Q (4.1)
Trong đó Q Qt, blần lượt là công suất nửa trên và nửa dưới của lõi lò.
Offset dọc trục là đại lượng đặc trưng cho dao động Xenon dọc trục nghĩa là đặc trưng cho sự phân bố công suất theo chiều dọc của lò. Sự biến đổi của offset dọc trục AO thể hiện đúng đắn mức độ ổn định của lò trong quá trình hoạt động.
4.1.2. Chu trình nhiên liệu:
Đầu chu trình nhiên liệu (BOC) là giai đoạn đầu khi đưa hệ thống nhiên liệu vào lò phản ứng, lúc này hệ thống nhiên liệu có độ làm giàu gần như bằng với các thông số danh định của hệ thống nhiên liệu.
Cuối chu trình nhiên liệu (EOC) là giai đoạn sau cùng của hệ thống nhiên liệu, lúc này hệ thống nhiên liệu có độ làm giàu nhỏ hơn rất nhiều so với giai đoạn đầu.
4.2. Các bƣớc chạy chƣơng trình mô phỏng
- Mở phần mềm mô phỏng WWER-1000. Chọn Task / WWER-1000 Reactor Simulator ( loading1) / A05_Xe ( power and offset ) oscils for BOC of 1 load.
55
Hình 4.1. Trang chọn mô phỏng và thiết kế
- Trên thanh Top menu chọn RUN để tiến hành chạy mô phỏng. Lúc này, thông lượng neutron khoảng 99,83%, phím ACP mở và AUU tắt.
Hình 4.2. Trang CPS của mô phỏng ở những giây đầu
- Ở giây thứ 10, phím ACP tự động tắt và AUU tự động bật. Đồng thời hệ số nhân thời gian hiệu dụng được tăng lên 1000 lần.
56
Hình 4.3. Trang CPS của mô phỏng ở giây thứ 10
- Ở giây thứ 13, nhóm thanh điều khiển số 1 rơi hoàn toàn vào trong lõi lò. Thông lượng neutron bắt đầu giảm.
57
- Ở giây thứ 15, nhấn tắt phím AUU.
- Ở giây thứ 16, trên thanh Top menu chọn Simulation control, đặt scale set 10.
Hình 4.5. Trang CPS của mô phỏng sau giây thứ 16
- Chờ xuất kết quả và lưu dữ liệu từ Protocol. - Tiến hành tương tự với các tasks:
A06_Xe (power and offset) oscils for EOC of 1 load.
A05_Xe (power and offset) oscils for BOC of 5 load.
A06_Xe (power and offset) oscils for EOC of 5 load. - Lấy đầy đủ dữ liệu và tiến hành khảo sát.
4.3. Kết quả và phân tích, đánh giá
4.3.1. Khảo sát dao động offset dọc trục
Các thông số được khảo sát gồm có:
Vị trí nhóm thanh điều khiển số 1 (YS05S36)