Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

Systém RRCS pro řízení regulačních kazet reaktoru VVER 440

číslo 8-9/2005

Systém RRCS pro řízení regulačních kazet reaktoru VVER 440

Nyní již více než čtyřicetileté zkušenosti v oboru automatizačních prostředků využívá akciová společnost ZAT při dodávkách řídicích systémů do oblastí klasické a jaderné energetiky, povrchové těžby a dopravy surovin, plynárenství, péče o životní prostředí i do dalších odvětví (strojírenství, doprava, lékařské přístroje aj.), jež jsou pro ni tradiční. Zkušenosti a vlastní know-how firma ZAT plně využívá i v rámci své účasti v projektu Obnova systému kontroly a řízení JE Dukovany (dále jen projekt Obnova SKŘ). Podstatnou částí dodávky společnosti ZAT v rámci tohoto projektu je systém RRCS, určený k řízení regulačních kazet reaktoru VVER 440.

Projekt Obnova SKŘ

Projekt Obnova SKŘ řeší náhradu dosavadních řídicích a bezpečnostních (modul M1) a informačních systémů (modul M2) ve všech čtyřech blocích elektrárny, neboť původní ruské systémy, které byly instalovány v době výstavby elektrárny, jsou v současné době morálně i fyzicky zastaralé. Cílem projektu je zejména vytvořit podmínky pro hladký provoz elektrárny nejméně do roku 2025, zkvalitnit informační prostředí operátorů, zmenšit objem údržby zařízení, zlepšit přenos informací mezi jednotlivými pracovníky obsluhy reaktorového bloku a zvýšit kvalitu a spolehlivost zařízení jako celku.

Ke splnění cílů projektu Obnova SKŘ značnou měrou přispívají i dodávky společnosti ZAT, která dodává své systémy pro modul M1 i M2. Pro modul M1 jsou dodávány systém ovládání havarijních a regulačních kazet s označením RRCS a ochranný systém parogenerátorů. Pro modul M2 jsou dodávány systémy PCS (provozní počítačový informační systém), včetně podsystému InCore, zabezpečujícího informování obsluhy o stavu aktivní zóny reaktoru. Dodávky od společnosti ZAT jsou realizovány prostřednictvím generálního dodavatele, jímž je Škoda Jaderné strojírenství a. s.

Systém RRCS pro řízení regulačních kazet jaderného reaktoru VVER je určen pro přímou náhradu morálně a fyzicky zastaralých řídicích zařízení reaktoru dosud provozovaných v jaderných elektrárnách s reaktory typu VVER 440. Systém RRCS je možné charakterizovat jako systém skupinového a individuálního řízení regulačních kazet. V článku nelze, vzhledem k omezenému rozsahu, popsat celý systém podrobně. Podány tedy budou pouze ty nejpodstatnější informace.

Princip řízení regulačních kazet

Systém RRCS je jednou z částí systému kontroly a řízení (SKŘ) reaktoru. Je určen pro regulaci nebo rychlé zastavení štěpné reakce v aktivní zóně reaktoru. Štěpná reakce se reguluje změnou polohy havarijních a regulačních kazet (HRK) v aktivní zóně. V reaktorech typu VVER 440 je použito 37 kazet, rozdělených do šesti skupin (pět skupin po šesti a šestá skupina se sedmi HRK).

Pohyb kazet je vyvolán otáčením synchronního reaktančního motoru. Smysl a rychlost otáčení motoru jsou řízeny akčním členem systému RRCS, umístěným v podsystému řízení motoru (SRM). Určená pracovní rychlost pohybu HRK je 20 mm/s. Tato primární hodnota vychází z hodnot pracovních rychlostí současně provozovaných systémů.

Jestliže systém RRCS vyhodnotí jako aktivní signály havarijní ochrany, je odpojeno napájení motoru HRK a kazety padají rychlostí 200 až 300 mm/s do své dolní polohy. Rychlost pohybu je omezena mechanickým odstředivým regulátorem, spojeným s motorem HRK.

Obr. 1.

Obr. 1. Skříň se systémem indikace polohy palivového článku

Zpětnovazební informaci o poloze HRK poskytuje snímač polohy typu LD-1, který je součástí každého pohonu HRK u všech provozovaných reaktorů typu VVER 440. Výstupní signály ze snímače jsou zpracovávány v podsystému vyhodnocení polohy (SVP). Výsledkem zpracování signálů z čidla je údaj o přibližné poloze HRK v aktivní zóně reaktoru. Poloha HRK je v rozsahu pracovního chodu v rámci aktivní zóny (2 500 mm) indikována v deseti zónách a dále dvou koncových polohách. Systém SVP, na rozdíl od původního systému, umožňuje rozlišit polohu HRK na dolním mechanickém dorazu a dolním koncovém spínači; to u reaktoru typu VVER 440 zvyšuje pohotovost systému při řízení reaktoru v režimech spouštění (obr. 1).

Systém RRCS je vybaven dvouúrovňovou diagnostikou, realizovanou technickými i programovými prostředky. Ve výměnných elektronických jednotkách a blocích jsou vestavěny autodiagnostické funkce. Informace se vyhodnocují a zobrazují lokálně a současně se přenášejí do systému monitorování a diagnostiky (SMD). Toto uspořádání umožňuje dosahovat velmi krátkých dob potřebných na identifikaci závady a na výměnu vadného dílu. Stavy systému jsou registrovány v SMD.

Struktura systému RRCS

Optimalizovaná struktura systému RRCS na obr. 1 je výsledkem analýzy funkce a uspořádání současného zařízení. Z pohledu tradičního uspořádání původního zařízení je důležité upozornit, že součástí modernizovaného systému RRCS nejsou výkonové vypínací prvky (trip breakers), které odpojují akční členy (střídače) systému RRCS od stejnosměrného napájecího zdroje. Tyto prvky jsou nedílnou součástí systému rychlého odstavení reaktoru a podléhají všem procesům schvalování a testování určeným pro bezpečnostní systémy. Systém RRCS zpracovává záložní signály havarijního odstavení a na jejich základě případně odpojí motory HRK od výstupních obvodů akčních členů.

Systém RRCS je rozdělen do dvou základních úrovní. Úroveň spojená s reaktorem je tvořena skříněmi se systémy řízení motorů (SRM), připojenými k motorům (pohonům) regulačních kazet, a skříněmi se systémy vyhodnocení polohy, připojenými k čidlům LD-1. K této úrovni dále patří zařízení pro hrubou indikaci polohy (ZHIP), umístěná v dozorně bloku a v nouzové dozorně. Jednotlivá ZHIP jsou připojena k odpovídajícím kanálům ve skříních s SVP.

Obr. 2.

Obr. 2. Blokové schéma systému pro řízení regulačních kazet reaktoru VVER 440 – RRCS (HRK – havarijní a regulační kazety, SRM – systém řízení motoru, SVP – systém vyhodnocení polohy, ZHIP – zařízení pro hrubou indikaci polohy)

Druhá, tj. řídicí a informační úroveň systému RRCS je tvořena skříní systému skupinového a individuálního řízení, skříní SMD a zařízením pultu operátora – blokem ručního řízení a blokem individuálního výběru. Skříně (zejména SVP a SRM) a podsystémy v nich umístěné jsou uspořádány tak, že rozměry nových skříní jsou shodné s původními a skříně obsahují identický počet podsystémů, které vykonávají stejné základní funkce jako u původního systému, avšak se všemi výhodami nového. Tímto ověřeným způsobem lze původní systém nahradit novým rychle a bezpečně i v krátké době odstávek plánovaných pro výměnu paliva.

Jednotlivé podsystémy jsou propojeny zdvojenými komunikačními linkami RDDCU (rozhraní RS-485). Komunikační systém je tvořen třemi nezávislými zdvojenými sítěmi. Systém přenosu zpráv mezi jednotlivými podsystémy (uzly) využívá metodu flying master – token passing access. Deterministický přenos dat je zabezpečen jednoznačným pořadím přístupů komunikačních uzlů k lince a časovou nezávislostí přístupů na změně hodnot údajů ve zprávách. Vlastní komunikační protokol využívá synchronní přenos SDLC.

Závěr

Modernizovaný systém řízení regulačních kazet RRCS využívá principy a prvky ověřené náročnými zkouškami a následným provozem systémů skupinového a individuálního řízení regulačních tyčí reaktoru VVER 1000. Zavedení modernizovaného systému RRCS do provozu přinese provozovateli výrazné zvýšení provozní spolehlivosti, s původním systémem nesrovnatelné možnosti diagnostiky i značné zmenšení objemu údržbových a kontrolních prací. Podstatným přínosem je i zkvalitnění a zpřehlednění řídicích a indikačních prvků na pultu operátora a panelech v blokové a nouzové dozorně.

Popsaný systém patří mezi nejrozsáhlejší řídicí systémy, které ZAT v současné době vyrábí. Vzhledem k jeho klasifikaci z hlediska jaderné bezpečnosti jde o systém, na který jsou kladeny vysoké požadavky ve všech etapách jeho životního cyklu, od návrhu, přes výrobu a zkoušky až po instalaci v jaderné elektrárně a následující provoz.

Zkušenosti, které výrobce při dodávkách těchto systémů získává, jsou přenášeny i do dalších oborů, pro které ZAT dodává řídicí systémy. Dodávky pro projekt Obnova SKŘ JE Dukovany jednoznačně potvrzují, že firma ZAT s vlastním modulárním automatizačním systémem ZAT 2000MP může poskytnout každému zákazníkovi optimální a přitom individuálně přizpůsobené řešení pro každé použití při řízení technologických procesů.

(ZAT a. s.)

ZAT a. s.
K Podlesí 541
261 80 Příbram VI
tel.: 318 652 111
fax: 318 627 471
e-mail: zat@zat.cz
http://www.zat.cz