автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Разработка методов определения систематических отклонений в показаниях термопар при внутриреакторных измерениях температуры применительно к условиям реактора ВВЭР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ■ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ '

На правах рукописи

ТИКОННК АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА НЕТОЛОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ- СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ В ПОКАЗАНИЯХ ТЕРМОПАР ПРЯ ВНУТРИРЕАКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ РЕАКТОРА ВВЭР

03.14.03 - ядершо. энергетические установки

АВТОРЕФЕРАТ, диссертация на соискание ученой стопани кандидататехнических наук

Автор;

Москва-1992

Работа выполнена в Московской Инженерно-физическом Институте

Научный руководитель - кандидат технических наук

доцент АРХИПОВ В. В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук . .

АРНОЛЬДОВ H.H. кандидат технических наук , . ЛЕБЕДЕВ О. К- . • ■

Ведущая организация - НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И

КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ . . ЭНЕРГОТЕХНИКИ (НИКИЭТ)

Зашита диссертации состоится 1992г..

в i(j час. ОО нин. на заседании специализированного совета K-0S3. 03.02 в Московском Инженерно-физическом Институте по адресу: 1154cs, Москва, И-409, Каширское шоссе, 31, теп. 324-84-98. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Инженерно-Физического Института.

Автореферат разослан OS ctÉ'ZAfCfnCt 1932г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь специализированного совета В. Н. Яльцев

, . ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

- Ахтуалънаеть Проблемы. Опыт эксплуатации водо-водяных реакторов' {ВВЭР1- позволяет констатировать. ?что нообходнмым условием повышения безопасности АЗС с ВВЭР является контроль внутриреакторных характеристик /технологического процесса, позволяющий опвр&тизно выявлять аномалии в текущем состоянии активной зо1м,Прнквняв!(оо э последнее время форсирование мощности на АЭС с ВВЭР-440 сопровождается увеличением среднего подогреве теплоносителя в реакторе. При этом роль измерений температуры тепяоноснтоля на выходе из тепловыделяющих сборок (TBC) я в петлях главного циркуляционного контура (ГЦК) возрастает. Приобретает .особую актуальность вопрос о погрешностях измерения. Уменьшение погрешности внутриреакторных измерений температуры . позволяет более точно определять и сравнивать с продольно допустимыми значенияни такие параметры, как, например, недогров теплоносителя до предельно допустимой тенпературы, коэффициенты неравномерности тепловыделения по твс и другие теплофизическяо характеристика. В то же время, внутриреакторныв измерения температуры с помощью термоэлектрических преобразователей (ТЭП) - . термопар могут сопровождаться, систематическими отклонениями в показаниях териодатчиков, которые сравнимы с допустимыми по соображениям безопасности (ГОСТ 26635-35) значениям!! погрешностей. Поэтому одной из основных проблей внутриреакторных измерений температуры и, в частности. тенпературы ; теплоносителя в ВВЭР, является определение и - компенсация систематических составляющих погрешности при подобных измерениях.

Однако в настоящоо время не существует надежной методики по определению индивидуальных систематических отклонений в показаниях внутриреакторных ТЭП, обусловленных их радиационным разогревом, при работе реактора на мощности.

Применяемые на практике методики периодического определения систематической погрешности измерения,- обусловленной дрейфом градуяровочных.характеристик ТЭП при их эксплуатации в реакторе, не учитывавт возможности возникновения неравенства температуры теплоносителя во время определения этих отклонений.

На своевременное выявление аномального состояния актншюй зоны при нестационарных режимах эксплуатации: существенное влияние может оказывать дкнаническая погрешность измерения температуры. В настоящее время на существует опробованных в реакторных условиях методов, позволяющих определять эту погрешность индивидуально для каждого ТЭП. . . ' ' ,

Определение ' - систематических . ' погрешностей при

внутриреаторных измерениях тенпературы теплоносителя позволяет,: увеличить достоверность: оперативного контроля я безопасность эксплуатации реакторных установок.

Целью. настоящей работы является '' создание

расчетно-эксяерихеиталъныХ методов метрологического

сопровождения виутриреакторных измерений температуры теплоносителя на энергоблоках с реакторами ВВЭР, а именно:

1. Разработка экспериментальных методов для периодичёс'кого определения систематических погрешностей в показаниях виутриреакторных термодатчиков; ■ : : ; •

2. Рааработка аналитической модели теплопореноса в термодатчике произвольного. \ исполнения,. : установленном. в • нестационарном радиационном поле;

3. Анализ и обобщение систематических погрешностей, обусловленных ^эксплуатацией хромель-алюноловых ' . ТЭП во виутриреакторных условиях. : ч • -

Научная новизна работы состоит в «он, что в ней впервые:

1. разработан метод периодической компенсация дрейфа градуировочных характеристик виутриреакторных - ТЭП в\ ВВЭР, учитывающий неравенство температур теплоносителя в холодных нитках петель первого контура в процессе тарировки ТЭП; .

2. проведено расчетно-экспериментальное исследование эффекта радиационого разогрева ТЭП ТХА-2076{р. 4,5) в каналах термоконтроля реакторов ВВЭР-44СКВ-213);

3. получены передаточная вектор-функция и статические коэффициенты преобразования .юрнодатчика произвольного исполнения, установленного о радиационном поле; исследован' спектр характеристических корней передаточной вектор-функций;

А. установлена связь между погрешность» радиационного разогрева к постоянной времени тепловой инерции составных' виутриреакторных ТЭП; . ,

А

5. разр&ботвни метод неразрушающого контроля для определения недосыла ТЗП до посадочных, гнезд в каналах термоконтроля х способы диагностики причин заклинивания тэп в этях каналах. - '.':••.!•..„"...• .""'.Л' '.'.>.'

Практическая цетюеть. Метод определения систематической погрешности внутркреакторпых измерений температуры, которая обусловлена дрейфомградировочной характеристики термодатчиков й процессе хх работы, может быть использован на АЭС с реакторами ВВЭР для уменьпею» погрешности измерений температуры теплоносителя на выходе из активной зоны. Полученные при анализе аналитической модели тврмодатчика в радиационном поле расчетные соотноаеняя могут бытй использованы при вариантных расчетах для оптимизации динамических: характеристик Датчика и определения сястематхчесюпс погрешностей взнерония. разработанный метод бездемонтажного контроля; теркодатчиков применим для периодической диагностики • соответствия ТЭП своему проектному состоянию.

Результаты исследования используется на Кольской и РовенскоЯ АЭС, Имеются акты о внедрении. „•, ;

Автор представляет к эаамте: .

1. Методику х результаты определения .систематических ..'погрешностей .. - ■ внутряреакторных ' .> измерений •' . температуры теплоносителя,'; которые: ^возникают . •"-, при -. : эксплуатации термоэлектрических хромель-алдмелевых преобразователей в условиях реакторов; ВВЭР-440: . -•, дч ■.

: Аналитическую теплову» модель термодатчика произвольного , исполнения,' позволяющую - определить' изменение^ температуры .чувствительного элемента этого датчика при воздействии на него внешних нестационарных тепловых потоков и при наличии объемного тепловыделения в' материалах тернодатчика; • ' 3. Метод бездемонтажного контроля соответствия

: внутряреакторных термоэлектрических преобразователей своему проектному состояние. . ' :

Апробация работы * публикации. Основные результаты диссертации изложены в работах (1-0], а также докладывались на международном совещании специалистов по опыту эксплуатации ВВЭР. (Венгрия, Пакш. 1889г.); иа Всесоюзных научно-технических совещаниях «Проблемы йадежности и безопасности АЭС» (Ровенская •

АЭС, Хузнецовск, 1990г. ; Балаковская АЭС, Еалаково, 1991г. ) ! на Всесоюзном научно-техническом совещании «Техническая диагностика и эксплуатационных контроль на АЭС» (Калининская АЭС, Удонля, 1ЭЭ0г. ); на научной конференции российского научного центра •«Курчатовский институт» СРНЦ КИ, - Москва, 1992); на 'заседание комиссии по нетрологии при совете по теплофизике и теплоэнергетике РАН (ЩККЭТ, Иосква, 1989г. ) ; на совещаниях секции нетрологии реакторной термометрии при комиссии по нетрологии Совета по теплофизике и: теплоэнергетике РАН (ФЭП, Обнинск. 1990г. ; НИИ АР, Дииитровград, 1991г.).

Структура диссертации. Работа состоит из введения и четырех глав; содержит № страниц, включая 30 рисунков, 2 таблиц и список литературы из 172 наименований на 18 страницах.

: СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основное вникание в диссертации уделено разработке методов, позволяющих определять и компенсировать систематические составляющие, погрешности внутриреанторньвс измерений текпературы теплоносителя в ВВЭР, а именно: погрешность, обусловленную, радиационным разогревом термодатчикоэ; динамическую погрешность измерения; и погрешность, обусловленную дрейфом градуировочных характеристик тернодатчиков во вреня их эксплуатации.

Погрешность радиационного разогрева Лр . Для определения

погрешности радиационного разогрева кабельных ТЭП, помешенных в

каналы термоконтроля реакторов. ВВЭР рассмотрена задача о

распределении температурного поля .в .конечном цилиндре,

помещенном, в коаксиальныйзащитный чехол, при наличии

стационарного объемного тепловыделения в материалах конструкции

и граничных условиях 3-го рода на внешней поверхности. Анализ

решения показал, . что основной вклад в максимальную величину

погрешности радиационного разогрева Д®", . которая • прямо

р

пропорциональна, сумке термических! сопротивлений между чувствительный элементом ТЭП (рабочим спаем) и теплоносителей,..

вносят /термическое сопротивление радиального зазора нежду ТЗП и Наконечникои канала термоконтроля . Причем для ТЗП типа ТХА-207В(р.З, 4) в . каналах реактора В-г13 величина увеличивается ' на. порядок ; при увеличении недохода ТЭП до посадочного гйёзда в каконвчнккв канала о* 1бмМ до эбмЯ. Разгерметизация каналов снизу позволяет пренебречь погрешностью радиационного разогрева - установленных, в таких каналах ТЭП, по сравнению с . аналогичной . погрешностью ТЭП, ' установленных в герметичных .«сухих» : каналах. Зависимость " й^"1-для ТЭП ТХА-20?6(р. 5) в канале реактора В-213 с зазорами между - ТЭП и каналом, заполненными воздухом, . водой и порошком А1гОэ, представлена на рис. 1. - ,

Увеличение теплоотвода с торца' наконечника канала и уменьшение торцового тернического .сопротивления между ТЭП и наконечником канала ^снижает величину погрешности Др. На рис. г." представлены зависимости обезразмеренной величины погрешности радиационного разогрева А /Д""* от степени недосыла ТЭп: ТХА-2076(р.5). характеризуемой величинами термических сопротивлений.К и Переточки твпла вдоль оси ТЭП оказывают существенное влияние на величину погрешности радиационного разогрева при выполнении условия Л^/^сю. . . . '.

•Погрешность радиационного разогрева термодатчикоа, работающих "в зоне ионизирующих излучений! зависит как от радиационных .условий в месте расположения датчика, .так и от ого конструктивного исполнения и условий теплообмена на границе с окружающей средой. . . . ,'.'.

Прямое:определение погрешности радиационного,разоп5ова ТЭП ТХА-207б(р.4,5) системы ;, внутриреакторного контроля . ССВРК1 ВВЭР-440 было'провалено на. втором энергоблоке РАЭС(В-213). Над активной зоной в 1990г. были установлены ТЭП различного конструктивного исполнения. В герметичные каналы патрубков термоконтроля с номерами 2,3,...,12 установлены ТЭП ТХА-2076(р. 4,3) - (/3-ТЭП). В первом патрубке термоконтроля, имеющен разгерметизированные снизу' каналы, находились ГЭП ТХА-2076(р.5) - (а-ТЭП). Каждому а-ТЭП соответствовали размещенные в симметричных секторах активной зоны (3-ТЭП. Разность показаний двух симметричных ТЭП при работе реактора на мощности определялась в виде-. ,

С

10

10

■ '■У** А«

/ Л / ш 7V / :>и м3

/ * е -// >к№ У м3 ■ » ......

ж

"Игр

дего3

¿X В03Э8* :

Рис Л. Зависимость максимальной величины погрешности радиационного разогрева ТЭП ТХА-2076(р.5) в канале реактора В-213 от степени недосыла ТЭП до посадочного гнезда в наконечнике канала.

КГ* кг1 (0е

Рис.2. Зависимость безразмерной величины погрешности радиационного разогрева ТЭП ТХА-2076(р.5) в канале термоконтроля реактора В-213 от тершческих сопротивлений между ТЭП и наконечником канала.

где Т;*, температура теплоносителя на выходе и входе в.

TBC; HJ- мощность. TBC; GJ- расход, через " TBC; с- удельная теплоемкость теплоносителя; ;N»Ñflf+H^; Кт, к'- коэффициенты

пропорциональности. Коэффициент к определяется соотношением температур теплоносителя ( срвдиесмвшанной ,. и локальной) в место расположения - чувствительного эл<)манта ТЭП И зависит от < неравномерностей полов эиерговыдвления и расхода по поперечному стечению TBC. ; С помощь» -коэффициента к* учитывается радиационный разогрев ТЭП. Определение..: вётиины радиационного разогрева сводится к' проблеме компенсации первого и второго членов в правой частя (1). Обработка: исходных показаний тэп осуществлялась по специально разработанной методике и включала в себя ряд последовательных преобразований этих показаний: -вычисление и ' введение в показания теркодатчиков поправок, учитывающих отклонение ". градуировочных характеристик каждого датчика от номинальной статической характеристики (НСХ); -вычисление и введение в ■ показания / теркодатчиков поправок, . учитывающих, неоднородность температуры теплоносителя в холодных нитках петель при работе реактора на мощности; ''"•." -компенсацию разности расходов теплоносителя по TBC и мощностей симметричных TBÖ при работе реактора на мощности.

. . Компенсация второго члена а правой части М) производилась путем последовательного'усреднения разностей (1} по ß и а-ТЭП.

. Полученное\а результате обработки первичных показаний ТЭП значение <i>-NmkJ равно для ТЭП ГХА-207б( р. 5) - (ó, 85±о, 60)°С при доверительной . вероятности. 0,93 и номинальной мощности энергоблока М^. .Погрешность ... определения 'величины <Д> обусловлена, в основном, недосьшон отдельных ТЭП до посадочных гнезд наконечников каналов и дисперсияни величин расходов теплоносителя по TBC и мощностей. симметричных TBC. / Полученное значение <Д> неныве, чем аналогичная погрешность для ТЭП • ТХК-0665. равная --2,0°С [Погрешность измерения ' температуры теплоносителя в ВВЭР-440/С. О. Слесаревский, А. И. Белавский, К. Н.

Коротенко, В. С.Любарский, ш др. //1т. энергия. -1989. - т. 67. -вып. 5.-С..358-339]. Такое различие значений <4> вполне объяснимо

влиянием конструктивного исполнения ТЭП.- Изолированность -спая у ТЭП ТХК-0665 приводит к большей, чем у ТЭП ТХА-2076, величине, термического сопротивления. ; между горячим ' спаем ТЭП И теплоносителем; и. следовательно, к *. большей погрешности, обусловленной радиационным разогревом ТЭП.

Дрейф градуировки ТЭП..: Компенсация ' отклонений градуированных характеристик виутриреакторнмх ТЗП от - НСХ . (тарировка ТЭП) при определении величины <&> производилась■ по следующей кетодике. Во время разогрева к горячей обкатки первого контура аппаратурой СВРК по программе РАЗ С осуществлялась запись и архивизация показаний ТЭП, установленных над TBC; Термометров-сопротивления (ТС) в компенсационные устройствах и ТЭП И ТС в нитках петель ГЦК. . Тарировочиые интервалы для каждого j-го ТЭП формировались из последовательно расположенных падъинтервалов на основе записей в L-tie моменты времени, .когда средняя температура T(J, определяемая в виде:- : ■ .

1 »> " - ■ -- . . ' sx

возрастала на заданную величину 'T,tt "в ' '

показания ТС, установленного в холодной нитке к-ой петли; Ь^-коэффициенты влияния k-ott петли на j-y» TBC, равные долям расхода теплоносителя через j-ую TBC,' . которые обусловлены расходами через соответствующие к-не петли; М- число петель.

Для каждого j-ro ТЭП измеренная температура Tu)J отличается от средней температуры Г(1 на величину:

Поправка, компенсирующая отклонение (3), определялась в виде: '..'.. - .....'..■,,;■. у1'- /'.-- •;"■'.

ATj-Aj .+■ BjT, - Л'..";. ' 14) ./ . ■

где A j и Bj- константы для j-rq ТЭП, полученные с помощью метода наименьших квадратов по выбранный на интервале л Т.е[Т, , ,Т. 1 значениям ДТ,., соответствующим Т.,- ~

J ' J,Bin' J,max' 1J ». - IJ .

Если дисперсия мультипликативной поправки г[ДТ^ (Т)], возрастающая пропорционально : 5г - при удалении от середины тарировочното интервала, превосходит дисперсию распределения исходных величин (3). при экстраполяции зависимости (4) в

' область температур, характерных для работающего на мощности реактора, то вместо поправки 14) в показания ТЭП вводилась . аддитивная поправка;

ДТ.-А,- £ АТ /X, (5)

1 1-1 "

Интервал температур, на котором поправка (4) имеет меньшую , дисперсий, чем поправка С5). возрастает прямо пропорционально величине тарвровочного интервала и величине < х+1)где I-чйсло эквидистантных' точек; на тарировочном интервала. При экстраполяции мультипликативной. поправки тарировочный интервал

должен содержать более : 100 точек измерения тенпоратуры.

Описанный алгоритм ' (2)-(5) позволяет учитывать неоднородность температурного поля, теплоносителя по радиусу активной зоны, . обусловленную "неравенством температур теплоносителя в холодных нитках петель гщс при тарировке термолатчнков. Гистограммы значений величин (ДТ1 ^ (Т4 -Ат^) для надзонных ТЭП, полученные с использованием соотношения (2), имеют вид гауссова распределения. Стандарты таких распределений меньше, чем средние квадратичные Отклонения .распределений значений (¿УГ( (Т^-ДТ^), полученных с пойощыо усредненняя показаний надзонных и (ил*) петлевых теркодатчиков .

Значения коэффициентов Ь^ определяются на основе зависимостей г},, где т- время, при попеременном

захолаживания Парогенераторов и работе реактора на нулевой мощности. На рис. 3. представлены значения коэффициентов Ь*, полученные на основе результатов эксперимента по захолаживанию второго парогенератора 1-го блока РЛЭС (ППР-91). Захолаживание производилось по программе РАЭС путем подпитки парогенератора по второму контуру. На рис.4. представлены отклики входных (а) и выходные (б) петлевых тернодатчиков в этом эксперименте. Время, в течении котрого, теплоноситель транспортируется по петлям, а также инерционность процесса .теплообмена в парогенераторах позволяют получить несколько наборов значений Т^, которые определяются, в, основной, значением Ь®х. В этом случае каждый коэффициент определяется из решения одного-двух уравньний вида (2).

ЛШ? 0,2

Рис.3. Значения коэффициентов , влияния на ©С второй петли ЩК, (I блок РАЭС, 1991г.).

Еис.4. Отклики териодатчиков в холодаых (а) и горячих (б) нитка: петель ГЩС при заходаотвании второго парогенератора 1-го блока РАЭС, 1991г.

М

• . Приведенные на рис. 3. и 4. закономерности свидетельствуют о существовании В реакторе глобального осевого закручивания потока теплоносителя в направлении «против хода часовой стрелки». Причем основная закрутка потока происходит над активной зоной реактора. Сравнение направления и интенсивности закрутки с аналогичный эффектом, наблюдавшимся раннее [Цимбалов С.А., Крайко A.B. Температурное поло в теплоносителе на входе в активную зону 6вэр-440//ат. энергия.-1383-т. 52-вып. 5-С. 304-308] позволяет сделать вывод о том, что основной причиной закрутки является неравенство гидродинамических характеристик петель.

При анализе динамики дрейфа градуировочных характеристик хромолъ-алтонеловых ТЭП, эксплуатируемых в системах ВРК на 1-ом и 2-ом блоках РАЭС,- выявлено качественное совпадение тенденций дрейфа с данными работы [0 метрологической надежности измерения температуры в ядерных энергетических установках/ И.Н.Арнольдов, А. К. Котов, В. А; острейковский, Я. Л. Сальников и др. //Ат. энергия.-1987.-т. 62,-вып. 1.-С. 10-12J. Показано, ; что при флюенсах , нейтронов в области горячих спаев надзонкых ТЭП типа ТХА в ВВЭР-440 меньших, чем 10м нейтронJen2 радиационное облучение оказывает меньшее влияние на дрейф градуировки ТЭП, чем процессы старения.

Соотношения- (2) могут также быть' использованы для определения температуры теплоносителя на входе в TBC при работе реактора на нощности Т^ и, в частности, использовались для компенсации разности температур теплоносителя в холодных нитках петель ГЦК при определении величины Л.

- Погрешность определения температуры определяется, в

- их

основном, динамическими погрешностями надзонных ТЭП.

Динамика внутркреакторного термодатчика. Для оценки динамических погрешностей разработана модель теплопереноса в тернодатчике произвольного исполнения, установленного в потоке теплоносителя при наличии радиационного поля. Термодатчик представляется в вида системы п тел (слоев), граничащих между собой, и . обленивающихся теплом. Дифференциальные уравнения теплового баланса такой системы имеют вид (Bi^«!):

' dT.(t) „М

- ' <"J*l> (T,(0}=a) .

где Tt( tJ-.'температура, усредненная по объему i-го тела V^,

( i-1, 2,. -., n)! тепловая проводимость , контакта .. на

поверхности F , < j-1,2,. . .,n); коэффициент теплоотдачи.

к внешней среде, имеющей; температуру, T^f t) j (^(t}-, удельное ;

объемное тепловыделение в' i-ом теле;- Р,» ct- плотность я

удельная твпловнкость 1-го тепа соответственно-, t- время.

Показано, что характеристические .корни системы (6) X, ( i-i, 2,... , п) вещественные и, более того, строго отрицательные. Получена оценка нижней границы, спектра {Af}.

Получена оценка времени . релаксации . переходного иррегулярного процесса, которое пропорционально величине (X -X где А =А . и оценка величины темпа регулярного

л-1 n п пах ■-....

режима, определяемого, корнем ,

Интеграл задачи .(Б) выражается, конечным рядом, члены' : которого пропорциональны -экспоненциальным функциям времени. Решение Для температуры чувствительного эленента

представлено в виде свертки, передаточной вектор-функции датчика и воздействий (обьемных тепловыделений (t) .и температуры окружающей среда Тп + 1(1:)). взвешенных, с соответствующими вектор-столбцами статических коэффициентов преобразования. Причем, передаточная вектор-функция выражается в виде:

"(eJ-UD-pEr'D}^, j-1,2,....ft, - Г ;'

гдо D- матрица теплофизических характеристик датчика, имеющая элементы:'; ' ,

: d -"г Л;*"" ) d - "'A,. ,8) .

p- комплексная переменная; Е- единичная диагональная матрица. Вектор-столбцы статических коэффициентов преобразования ' имеют ВИД: • .'.,'

Kep(VeD*4p' Р=1.2,....п, 19)

где компоненты вектор-столбца Ct равны: '

п.Л.п^)/^,«,)' i"*.».........<10>

С - вектор-столбцы размерности п., имеющие р-ую

компоненту, равную -<ррС(>)"'1, . и остальные компоненты, равные нули. Вектор К (Т состоит из единичных компонент.

О П ♦ I

■ Погрешность изнеренил температуры при стационарных тепловыделениях, q , в слоях тернодатчика равна (тк""тп,) t "•(Г К q k, (Т - {t}- единичная ступенчатая функция).

_ Р * П41

pel

Показано, что особенностями внутриреакторных термодатчиков являются, яо-первых, перемена знака систематической погрешности > переходной характеристики датчика. Получена оценка времени, в i течений которого эта погрешность отрицательна. И, во-вторых, возрастание предельного темпа изменения температуры окружающей среда, которое термодатчик способен отследить без запаздывания.

На основе модели (6) получены, переходные и импульсные, а также амплитудно-частотные, и фазово-частотяые характеристики ТЭП ТХА-2076, размешенных в каналах , термоконтроля реактора ВВЭР-440СВ-213). Разгерметизация канала снизу более чем на порядок повышает диапазон Частот, отслеживаемых ТЭП, и позволяет использовать такие ТЭП в системе шунового контроля энергоблоков.

Показано, что недосыл ТЭП ТХА-2076 до посадочного гнезда ■ наконечника канала термоконтроля приводит к возрастанию постоянной тепловой инерции ТЭП в -5 раз (ТХА"2076(р. 3, 4)) и d -2 раза (ТХА-207Б(р.5)).

Экспериментальная установка. Для определения недосыла ТЭП в , каналах термоконтроля ВВЭР был разработан метод бездемонтажного контроля ТЭП и создана установка, позволяющая производить нагрев и регистрацию остывания горячего спая ТЭП в каналах. Испытания установки производились во вреня ППР-90 на втором блоке РовенскоЯ АЭС. .

Harpen ТЭП осуществлялся путем пропусканая по терноэлентродан импульсов переменного электрического тока за счет: выделяющегося даоулева тепла. Импульсы формировались источником питания я блоком управления. После нагрева с помощью блока управления осуществлялась коммутация цепей нагрева и регистрации сигнала ТЭП. Блоки регистрационной цепи имели общее

заземление. Цепь регистрации представляла собой последовательное ,.-,. соединение блока - компенсации. регистратора сигналов и, собственно, самого ТЭП. Питание блоков осуществлялось от сетя с напряжением 220В. Выделяемая в ТЭП тепловая, мощность определялась пс показаниям амперметра и вольтметра, включенных • во входную цепь блока питания. , Ту. '.'•-'■';"_■■> ) '•-.'

В качестве блока питания была выбрана . 'схема с . использованием разделительного ; и регулировочного (ЛЛТР-1) трансформаторов. В качестве регистратора применялся самопишущий потенциометр типа ЮСП-4 класса 0.23 с резкеторным делителем на входе. В качестве блока компенсации самым надежным показал себя . блок на основе дифференциального усилителя постоянного напряжения типа УПК(ИАЭ), обладающий возможностью, дискретной компенсации сигналов. Использовавшийся в лабораторных исследованиях блок управления был создан , на основе релейной коммутационной схемы. Коммутация цепей осуществлялась .через прокежуточое положение переключателя, при котором закороченными оказывались холодные концы электродов ТЭП. Подключение штатного' ТЭП к установке производилось через,,специально сконструированный рабочий участок, имеющий хромелевый к алюмелевый провода-шины диаметром 3,5мМ и длиной ~7БОмМ. К этим шинам, припаивались хромелевый и алюнелевий компенсационные провода диаметром 0,7мМ и длиной которые, в свое очередь, имели спаи с медными '

соединительными проводами, 'спаи'компенсационных.и соединительных проводов помещались в стеклянную колбу с тающим льдом и. составляли часть измерительной цепи, отключаемую при прохождений-импульса нагревающего тока. С другой стороны рабочего участка,* через рассверленные' с торцов проводов-шин -отверстия к этим проводан подключались соответствующие выводы штатного ТЭП,-Места контакта уплотнялись жидким, галдием. Необходимую жесткость контакта-поддерживали специальные пружинные зажимы.-

При испытания установки в условиях гермозоны реактора В-213. была доказана высокая надежность к помехозащищенность ее эксплуатации. • , - ■

На рис. 5.'- представлены- типичные кривые остывания, : полученные для ТЭП, как досланных (5"), так и недосланных (Э.)До посадочных гнезд наконечников каналов термоконтроля. Для сравнения на атом же рисунке нанесены данные расчета

Рнс. 3. Кривые остывания ТЭП ТХА-г07В(р. 3. ) после импульсов электронаграва; (а)- нэдосыл ТЭП до посадочного гнезда в наконечнике канала реактора В-213, (б)- штатная посадка ТЭП.

ч,сек

10'

Ш'

«Г»

■1 • • • --- •

' /

1 сек'1 а-1 А-2

Ю1 сек"1

10° • 10' Ша иск

Рис. С. Зависимость относительной амплитуды сигнала ТЭП. в конце импульса нагрева от длительности этих импульсов.

зависимостей температуры горячего спая ТЭП от времени, полученные, согласно (6), в приближении «двухьенкостной модели» (1-2). Показано, что в этой приближении постоянная тепловой инерции ТЭП т0 .с погрешностью не более 13% определяется в виде

г «А"1+ А"1, Ш)

О 1. 2

причем, при выполнении условий р с-р_с=п, Ч, погрешность

.радиационного разогрева ¿прямо пропорциональна посгоянной вренен» гс и равна Л«п"*<|т0. •

Методика определения недосыпа ТЭП основана на существовании зависимости амплитуды сигнала ТЭП в конце импульса нагрева от

величины Ь, -« Р ,/{р V с ), где ос - термическая проводикос*ь зазора, между ТЭП (1-1) и наконечником канала <1-2). График функции относительной амплитуд« сигнала от величины :

длительности импульса нагрева ^ представлен на рис. б. Штатная ' посадка ТЭП тХА-2075(р.З) характеризуется экспериментальными значениями параметра которые при в -3 раза :

меньше, чем значения ) для недосланных ТЭПДгУ ,

Проведеньш с понощью установки исследования. позволили заранее, перед извлеченном, отработавших свай ресурс ТЭП, выявить ТЭП, защемленные в посадочных гнездах наконечников каналов, что облегчило работы по их извлечению. Одной из причин заклинивания ТЭП в каналах термоконтроля, как показали работы по законе ТЭП. на Кольской АЭС (ППР-89), является разгерметизация каналов и зашлаковывание их борным ангидридом. Наиболее^ эффективными методами извлечения таких ТЭП являются методы размыва шлаковой . пробки.

Исследования, проведенные во время извлечения ТЭП на РАЗС (ППР-ЗО), позволили выявить еще одну причину заклинивания ТЭП -застревание охрупченных наконечников . ТЭП на гибах каналов термоконтроля.

. Разработанные методы . метрологического сопровождения внутриреакторных измерений температуры позволяют уменьшать погрешность измерения за счет определения и компенсации систематических составляющих погрешности и, в частности, позволяют обеспечивать погрешность измерения температуры теплоносителя в ВВЗР-440 • не более 1°С. основные результаты проведенного исследования заключаются в следующем.

ВЫВОДЫ

1.Разработан метод • внутриреакторной тарировки термоэлектрических преобразователей (ТЭП) в ВВЭР, учитывающий неравенство температуры теплоносителя в петлях циркуляционного контура. Попучеки критерии для минимизации погрешности вводимых поправок. ..

2.Получено решение задачи о распределении температуры в цилиндрическом тернодатчике с защитным чехлои применительно к кабельному ТЭП в канале термоконтроля ВВЭР. Найдена зависимость значения погрешности радиационного разогрева датчика от величин радиальных и торцевых термических сопротивлений между датчиком я

• чехлок. ' ..

3. Проведено . экспериментальное исследование погрешности радиационного разогрева ТЭП ТХА-2078 в ВВЭР-440 (В-213).. Получено, что при номинальной мощности энергоблока установленные в герметичные каналы ТЭП завышают своя показания относительно симметричных им ТЭП- в ... разгерметизированных каналах на ГО, 3540, 60)°С при доверительной вероятности 0,93.

4. Разработана модель тепяОпереноеа в гермсдатчяке,- установленном в радиационном поле. , Показано, что термодатчику произвольного исполнения соответствует матрица теплофкзическях характеристик. О, имеющая доминирующую диагональ.-Получено решение для температуры чувствительного элемента датчика. Найдены выражения для передаточной пектор-функции и статических коэффициентов преобразования.

5. Получены выражения *-для характеристических корней в, определяющих асимптотики и иррегулярную стадию переходных режимов в датчике. Установлено, что радиационный разогрев приводит к увеличения» /быстродействия. датчика. Получена оценка времени, в течении которого систематическая погрешность переходной характеристики отрицательна.

6. Установлена ' область эквивалентности переходных режимов, вызванных объемным тепловыделений« в термодатчяке и тепловым ■ воздействием ; на его внешней '"поверхности. Получены соотношения между величиной погрешности радиационного разогрева и динамическими характеристиками термодатчика. 'Разработана методика определения недосыла ТЭП в каналах термоконтроля ВВЭР.

7. Создана и испытана в условиях геркозонн реактора ВВЭР-440 установка по нагреву теркоэлектродов ТЭП электрическим током. Установлено, что .недосыл ТЭП ТХА-2078 в каналах термоконтроля приводит к увеличению амплитуды сигнала ТЭП в момент окончания импульса электронагрева терноэлектродов.

Проведено расчетное обоснование методов извлечения ТЭП, заклинивших о каналах термоконтроля. Разработаны я опробованы во время перегрузок энергоблоков КоАЗС и РАЭС методы выявления причин з&клхяиваяяя ТЭП в каналах, позволившие оптимизировать работы по извлечения ТЭП.

Основное содержание диссертации изложено в работах: 1. Обеспечение представительности и повышение надежности внутриреакторного термоконтроля на ВВЭР-440/В.И. Митин, Л. И. Фирсов,

В. В. Архипов, AI с. Тимонин//КСХОАЭС. -Венгрия Пакш. 1383.; т-С. 123-128.

2. Андреев В. К.. Архипов В.В., Тикокин А,С. Контроль температуры вЛ ЯЭУ.-М. :МИФИ. 1B9I.-60C. ' ■ '".у ■ '

3.Тиионин A.C., Бережный В,В., Цикбапов С. А. Повышение точности, снутриреакторных измерений температуры теплоносителя//!? кн.: '-• Сборник докладов Всесоюзного совещания «Техническая диагностика', к эксплуатационный контроль на АЭС.-Калининская АЭС. 1990.-Н., ВНИИ АЭС. - 1991. -С. 2S6-2S7. ;

4. Левашов А. Г., Сальников А. H., Тиионин A.C. Оценка погрешности измерения температуры в тепловыделяющих элемантах//В сб. : Теплофизика к ядерные энергетические установки.-И. :Энергоатомиздат 19S9.-С. 31-33.

U. Тиионин A.C., Архипов В. В., Цимб&лов С. А. Обеспечение представительности измерений температуры в СВРЮ ВВЭР-440/В кн. : Сборник докладов Всесоюзного совещания «Проблемы надежности я безопасности АЭС».-Ровенсхая АЭС, 1990.-И. , ВНИЯАЭС-1991-С. 321-329.

6. Повышение точности тарировки внутрвреактс^'ных термодатчиков в ВВЭР/ В. В. Архипов. Н. Г. Истлентьев, А. С. Тимонин, Ё. В. Бережный//В сб. :Тезисы докладов совещания «Проблемы надежности и безопасности эксплуатации АЭС».-Балаховская АЭС, 1991.- К., ВНКИАЭС-1991-С. IS- 1S.

7.Внутриреакторные измерения температуры ■ теплоносителя 'в ВВЭР/В. В. Бережный, И. С. Панащенко, А. С. Тимонин, И. Г. Истлентьав// ВАНиТ, серия «Ядерная техника и Технология», 1991.-вып. ^.

8. Тимонин A.C., Цимбалов С. А. Теплофизическая модель ТЭП в •радиационном поле//там же,

9. Тимонин A.C., Фирсов Л. К. Канал внутриреакторного термоконтроля с наполнителен//ВАНиТ, серия «Материаловедение и новые.материалы», 1991.-ВЫП.6.

Подписано в печать Заказ

Тиран '¿V >'-.)■