Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân

Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu hệ mô phỏng lò phản ứng hạt nhân nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

2

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Quốc Dũng đã tạo điều kiện, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình những kiến thức tôi còn thiếu sót trong quá trình nhận và thực hiện đề tài

Chân thành cảm ơn đến các bạn trong nhóm đã hỗ trợ để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài được giao

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô trong Bộ môn Vật Lý Hạt Nhân – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia TPHCM, những người đã đem lại cho tôi các kiến thức bổ trợ, có ích trong hai năm học qua.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên cạnh, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 09 năm 2013

Học viên Phan Thị Ngọc Hương

3

MỤC LỤC

Trang phụ bìa 1

Lời cảm ơn 2

Mục lục 3

Danh mục các kí hiệu 6

Danh mục các chữ viết tắt 7

Danh mục các bảng 8

Danh mục các hình vẽ 9

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BWR VÀ HỆ MÔ PHỎNG BWR 14

1.1 Tổng quan về lò phản ứng nước sôi (BWR) 14

1.2 Tổng quan về hệ mô phỏng lò phản ứng nước sôi (BWR) 16

CHƯƠNG 2: HỆ MÔ PHỎNG BWR 1300MW (E) 17

2.1 Yêu cầu về phần cứng 17

2.2 Khởi động phần mềm mô phỏng 17

2.3 Khởi tạo mô phỏng 18

2.4 Danh sách các màn hình hiển thị của chương trình mô phỏng BWR 18

2.5 Đặc điểm chung của các màn hình mô phỏng BWR 19

2.6 Các màn hình hiển thị mô phỏng 22

2.6.1 Màn hình hiển thị tổng quan nhà máy BWR 22

2.6.2 Màn hình các vòng điều khiển BWR 25

2.6.3 Màn hình bản đồ công suất/lưu lượng và điều khiển 28

2.6.4 Màn hình độ phản ứng và điểm cài đặt của BWR 36

2.6.5 Màn hình các tham số hãm BWR 39

2.6.6 Màn hình máy phát tuabin 40

2.6.7 Màn hình cấp nước và tách hơi nước 42

4

2.6.8 Màn hình khuynh hướng BWR 43

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TRẠNG THÁI CÂN BẰNG 44

3.1 Mục đích 44

3.2 Sự cân bằng khối lượng và năng lượng của lò nước sôi 44

CHƯƠNG 4: BÀI TẬP 47

4.1 Bài tập giới thiệu 47

4.1.1 Sự giảm công suất 47

4.1.2 Đóng tuabin và phục hồi 49

4.1.3 Dừng khẩn cấp lò phản ứng (Reactor Scram) và phục hồi 52

4.2 Bài tập sự cố 56

4.2.1 Mất nước cung cấp – đóng cả hai bơm cung cấp nước 56

4.2.2 Tăng lưu lượng vùng hoạt do điều khiển dòng hỏng 57

4.2.3 Giảm lưu lượng vùng hoạt do điều khiển dòng hỏng 59

4.2.4 Lưu lượng hơi từ mái vòm giảm do điều khiển áp suất hỏng 62

4.2.5 Dừng tuabin vì van đường vòng không đóng 65

4.2.6 Vô tình cô lập lò phản ứng 68

4.2.7 Mất nước cấp nhiệt 71

4.2.8 Đường hơi nước bị vỡ trong giếng khô 75

4.2.9 Sự chèn không chủ định một nhóm thanh điều khiển 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

1 Kết luận 82

1.1 Ưu điểm 82

1.2 Nhược điểm 82

2 Kiến nghị 83

5 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 84PHỤ LỤC 85

6 m i Lưu lượng chất tải nhiệt ở lối vào vùng hoạt

7 hi Enthalpy chất tải nhiệt ở lối vào vùng hoạt

8 m g Lưu lượng hơi bão hòa

9 hg Enthalpy dòng hơi bão hòa

10 m f Lưu lượng chất lỏng tái tuần hoàn

11 hf Enthalpy dòng chất lỏng tái tuần hoàn

7

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BWR The boiling water reactor Lò phản ứng nước sôi

CEP Condenser and condensate

extraction pump Thiết bị ngưng tụ và bơm ngưng tụ

CRDH The control rod drive hydraulic

subsystem Phân hệ thủy lực điều khiển

ECC Emergency core cooling Dòng làm nguội vùng hoạt khẩn cấp

FMCRD The fine motion control rod drive Hệ thống điều khiển thanh điều

khiển chuyển động chính xác

HCU The hydraulic control unit Hệ thống thiết bị điều khiển thủy lực HPHX The high pressure heaters Đun áp suất cao

IAEA Internation atomic energy agency Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc

tế

LOCA Loss of Coolant accident Sự cố mất chất tải nhiệt

LPHX The low pressure heaters Đun áp suất thấp

MSR Moisture separator and reheater Bộ tách ẩm và nung lại

NPP Nuclear power plant Nhà máy điện hạt nhân

PWR Pressurized Water Reactor Lò nước áp lực

RIP Reactor internal pumps Bơm nội bộ

RPC The reactor pressure control Bộ điều khiển áp suất lò phản ứng RPS The reactor protection system Hệ thống bảo vệ lò phản ứng

RPV The reactor pressure vessel Van điều khiển áp suất lò phản ứng SRV The safety relife valves Van cứu trợ

8

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 4.1 Các thông số của lò BWR trong quá trình

2 4.2 Các thông số của BWR khi xảy ra sự cố vô

3 4.3 Các thông số của BWR khi xảy ra sự cố mất

4 4.4 Các thông số của BWR khi xảy ra sự cố

đường hơi nước bị vỡ trong giếng khô 76

5 2.4 Màn hình hiển thị tổng quan nhà máy BWR 22

6 2.5 Màn hình hiển thị các vòng điều khiển của nhà máy BWR 25

7 2.6 Màn hình bản đồ công suất/lưu lượng và điều khiển 29

17 4.4 Ảnh chụp màn hình “Turbine Generator” ghi nhận trạng

10

18 4.5

Ảnh chụp màn hình “BWR Feedwater & Extraction Steam” sự cố mất nước cung cấp do cả hai bơm cung cấp nước đều đóng

56

19 4.6 Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố tăng lưu lượng vùng hoạt do điều khiển dòng hỏng 58

20 4.7 Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố giảm lưu lượng vùng hoạt do điều khiển dòng hỏng 60

21 4.8

Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố lưu lượng hơi từ mái vòm giảm do điều khiển áp suất hỏng

62

22 4.9

Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố lưu lượng hơi từ mái vòm giảm do điều khiển áp suất hỏng thể hiện sự di chuyển của con trỏ vàng trên màn hình sơ đồ lưu lượng/công suất

64

23 4.10 Ảnh chụp màn hình “BWR Turbine Generator” sự cố

dừng tuabin vì van đường vòng không đóng 65

24 4.11 Ảnh chụp màn hình “BWR Turbine Generator” việc mở

25 4.12 Ảnh chụp màn hình “BWR Turbine Generator” cho thấy

26 4.13 Ảnh chụp màn hình xác nhận thông số dập lò khẩn cấp 67

27 4.14 Ảnh chụp màn hình “BWR Turbine Generator” sự cố vô

28 4.15 Ảnh chụp màn hình xác nhận thông số dập lò khẩn cấp

trong sự cố vô tình cô lập lò phản ứng 70

29 4.16 Ảnh chụp màn hình “BWR Feedwater & Extraction

30 4.17 Ảnh chụp màn hình “BWR Feedwater & Extraction

Steam” sự cố mất nước cấp nhiệt với các van hơi nước 72

11

chiết ra đều đóng

31 4.18

Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow & Controls” sự

cố mất nước cấp nhiệt khi con trỏ di chuyển lên phía trên của đường công suất – lưu lượng cực đại

73

32 4.19

Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow & Controls” sự

cố mất nước cấp nhiệt khi con trỏ trở lại đường lưu lượng – công suất cực đại

74

33 4.20 Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

34 4.21 Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố mất nước cấp nhiệt khi công suất lò phản ứng giảm 77

35 4.22

Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố mất nước cấp nhiệt khi hệ thống làm nguội khẩn cấp ECC hoạt động

78

36 4.23 Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố chèn không chủ định một nhóm thanh điều khiển 79

37 4.24

Ảnh chụp màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

sự cố chèn không chủ định một nhóm thanh điều khiển khi chuông báo động “Reactor Pressure Low” bật sáng

80

38 4.25

Ảnh chụp màn hình “BWR Turbine Generator” sự cố chèn không chủ định một nhóm thanh điều khiển khi tuabin chạy “turbine runback”

81

12

MỞ ĐẦU

Theo số liệu công bố tháng 1 năm 2011 của cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế, hiện nay trên thế giới có 442 lò phản ứng hạt nhân năng lượng đang được vận hành tại 31 nước và lãnh thổ chiếm khoảng 16% sản lượng điện toàn thế giới Điều đó cho thấy sự phát triển của các nhà máy điện hạt nhân có ý nghĩa rất to lớn đối với tương lai của nhân loại, nhất là khi nguồn năng lượng hóa thạch (năng lượng

từ than đá, dầu mỏ…) đang ngày càng cạn kiệt

Công nghệ lò phản ứng hạt nhân đã được phát triển rất phong phú và đa dạng Hiện có khoảng 10 loại lò đang được sử dụng Tuy vậy có ba loại chính là lò nước áp lực (PWR và VVER): 59,5%; lò nước sôi (BWR): 20,8%; và lò nước nặng

áp lực (PHWR): 7,7%; các loại khác chiếm hơn 10%

Bên cạnh đó, Việt Nam quyết định sẽ xây dựng nhà máy điện hạt nhân, dự kiến chính thức hoạt động vào năm 2020 Vấn đề của Việt Nam lại là số lượng chuyên viên đủ để vận hành một nhà máy điện hạt nhân đang rất thiếu

Vì tầm quan trọng và khả năng phát triển mạnh trong tương lai mà chúng ta cần trang bị những hiểu biết về lò phản ứng hạt nhân nói chung cũng như lò phản ứng nước sôi nói riêng để xây dựng nền tảng tiếp nhận các công nghệ lò phản ứng hạt nhân mới trên thế giới Đây chính là lí do tôi chọn đề tài “Tìm hiểu và khảo sát

hệ mô phỏng lò phản ứng nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân”

Mục đích nghiên cứu của luận văn này là tìm hiểu xem hệ mô phỏng có cấu trúc như thế nào, vận hành ra sao, khả năng giải quyết các sự cố trong mô phỏng, cũng như là ưu và nhược điểm của hệ mô phỏng này

Đối tượng nghiên cứu là cấu trúc của hệ mô phỏng, mô phỏng các sự cố trong nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng nước sôi

Phạm vi nghiên cứu là hệ mô phỏng lò phản ứng nước sôi trong nhà máy điện hạt nhân phiên bản 2 (Generic Boiling Water Reactor Simulator version 2 copyright 2006) được phát triển bởi Cassiopeia Technologies Inc (Canada); CTI Simulation International Corporation (Mỹ)

13

Phương pháp nghiên cứu: Tiếp cận cơ sở lý thuyết tổng quát về cấu tạo và cách thức hoạt động của các lò nước sôi Trên cơ sở đó tìm hiểu phần mềm mô phỏng trên máy tính nhằm mô tả các hoạt động của lò phản ứng và nhà máy điện hạt nhân trong các điều kiện hoạt động bình thường cũng như có sự cố

Cấu trúc của luận văn gồm 4 chương:

 Chương 1: Tổng quan về BWR và hệ mô phỏng BWR Gồm 2 mục:

 Mục 1 giới thiệu tổng quan nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng nước sôi về lịch sử phát triển, cấu tạo thường gặp và các đặc trưng của lò phản ứng nước sôi

 Mục 2 giới thiệu hệ mô phỏng lò phản ứng nước sôi về tác giả và mục đích của hệ mô phỏng

 Chương 2: Hệ mô phỏng BWR 1300MW (E) Gồm 5 mục:

 Mục 1 là yêu cầu về phần cứng của một máy tính để chạy chương trình

14

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BWR VÀ HỆ MÔ PHỎNG BWR

1.1 Tổng quan về lò phản ứng nước sôi (BWR)

Lò phản ứng nước sôi được thiết kế vào những năm 1950 và được đưa vào hoạt động từ đầu những năm 1960, chúng tạo thành một nguồn điện đáng kể từ phân hạch hạt nhân Nhiều lò phản ứng nước sôi đã được xây dựng và vận hành một cách an toàn trên toàn thế giới Từ đó đến nay, mặc dù đã có những thay đổi và cải tiến trong các thiết kế BWR nhưng các khái niệm cơ bản về bản chất là không thay đổi kể từ thiết kế BWR đầu tiên được đề xuất bởi General Electric

BWR sử dụng nước khử khoáng (nước nhẹ - light water) làm chất tải nhiệt

và chất làm chậm neutron Nhiệt sinh ra tại tâm lò phản ứng sẽ làm cho nước bay hơi, hơi nước sinh ra được chuyển trực tiếp tới tuabin và làm quay máy phát điện, sau đó sẽ được ngưng tụ thành chất lỏng (dạng nước) và chuyển trở lại tâm lò phản ứng Nước tải nhiệt được duy trì ở 75atm (7.6MPa) vì vậy nước sôi ở tâm lò phản ứng có nhiệt độ khoảng 2850

C (5500F)

Hình 1.1: Cấu tạo của một nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng nước sôi

15

Ưu điểm:

- Lớp vỏ lò phản ứng và các phần tử liên kết với nó được vận hành ở áp suất thấp hơn (khoảng 75 lần so với áp suất khí quyển) so với lò nước áp lực (PWR) (khoảng 158 lần so với áp suất khí quyển)

- Nhiên liệu vận hành ở nhiệt độ thấp hơn

- Không có thiết bị sinh hơi

- Rủi ro gãy nứt do thiếu hụt chất tải nhiệt ít hơn so với PWR và rủi ro hư hỏng tâm lò cũng ít hơn

- Việc đo lường mực nước trong lớp vỏ áp lực ở điều kiện vận hành bình thường và khẩn cấp là giống nhau, các kết quả thu được sẽ trực quan và dễ đánh giá hơn

- Có thể vận hành thấp hơn mật độ công suất ở tâm lò nhờ sử dụng hệ thống tuần hoàn tự nhiên, không cần dòng cưỡng bức

- Lò BWR được thiết kế vận hành mà chỉ sử dụng hệ thống tuần hoàn tự nhiên, vì vậy các bơm tuần hoàn kín được loại bỏ hoàn toàn

- BWR không sử dụng Axit Boric để điều khiển phản ứng phân hạch, do đó làm giảm khả năng ăn mòn bên trong lò phản ứng và trong các đường ống

Nhược điểm:

- Các tính toán phức tạp về việc quản lý tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân trong suốt quá trình vận hành cả giai đoạn hơi và nước tại phần trên của tâm lò Nó đòi hỏi nhiều thiết bị đo hơn trong tâm lò phản ứng

- Cùng một công suất thiết kế nhưng BWR đòi hỏi lớp vỏ áp lực lớn hơn nhiều

so với PWR, do đó giá thành sẽ cao hơn (tuy nhiên giá thành tổng lại giảm

do BWR không có hệ thống sinh hơi và các đường ống liên kết)

- Do không có vòng thứ hai nên tuabin sẽ bị nhiễm xạ trong thời gian vận hành

- Các thanh điều khiển được lắp từ bên dưới của lò phản ứng Có hai nguồn thủy lực đẩy trục điều khiển vào tâm lò khi có tình huống khẩn cấp, một là từ

16

nguồn tích năng thủy lực được thiết kế riêng, hai là từ chính nguồn áp lực của lò phản ứng, cả hai nguồn này đều có khả năng điều khiển từng trục một

1.2 Tổng quan về hệ mô phỏng lò phản ứng nước sôi (BWR)

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đã tiến hành nghiên cứu và phát triển các hệ mô phỏng nhà máy điện hạt nhân để hỗ trợ các quốc gia thành viên trong lĩnh vực đào tạo nhân lực Mục tiêu là cung cấp cái nhìn sâu sắc về thực hành, đặc tính, hoạt động, nhiễu loạn và các tình huống tai nạn có thể xảy ra khi vận hành

lò phản ứng hạt nhân thông qua tương tác với hệ mô phỏng Một trong số đó là phần mềm mô phỏng lò phản ứng nước sôi (BWR): “Generic Boiling Water Reactor Simulator version 2 copyright 2006” do W.K Lam, của Cassiopeia Technologies Incorporated phát triển

Mục đích của việc mô phỏng nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng nước sôi 1300MW(E) là phục vụ cho giáo dục: cung cấp công cụ dạy học hiệu quả cho các giảng viên ở trường đại học và các kỹ sư trong những bài giảng về năng lượng hạt nhân Ngoài ra, các kỹ sư hạt nhân, các nhà khoa học, giáo viên trong công nghiệp hạt nhân có thể tìm thấy những mô phỏng hữu ích này để mở rộng hiểu biết của mình về động lực NPP lò nước sôi

Mô phỏng có thể thực hiện được trên máy tính cá nhân (PC), vận hành cơ bản trong thời gian thực, và có một đáp ứng động lực học tương ứng với độ tin cậy

đủ để cung cấp cho nhà máy BWR trong suốt thời gian hoạt động bình thường và trường hợp có sự cố Nó có giao diện cho phép người sử dụng bắt chước theo bảng điều khiển thật, và quan trọng hơn là nó cho phép người sử dụng tương tác với bộ

mô phỏng trong quá trình vận hành nhà máy BWR mô phỏng

15 inch hoặc lớn hơn với độ phân giải cao, bàn phím, chuột điều khiển Hệ điều hành có thể là Windows 2000 hoặc Windows XP

Sự phát triển mô phỏng sử dụng mô hình gần đúng: mô hình cơ bản cho mỗi loại thiết bị và quá trình được trình bày bởi thuật toán và xây dựng trên FORTRAN Những mô hình cơ bản là sự kết hợp của những phương trình vi phân cấp 1, mối tương quan logic và đại số Những thông số thích hợp và mối liên hệ giữa đầu ra – đầu vào được chia ra cho mỗi mô hình được yêu cầu bởi việc áp dụng một hệ thống

cụ thể

Sự tương tác giữa người sử dụng và mô phỏng là thông qua một sự kết hợp của màn hình, chuột và bàn phím Thông số giám sát và hoạt động điều hành nhà máy được trình bày một cách hầu như giống hệt trên mô phỏng Công cụ kiểm soát bảng điều khiển và các thiết bị kiểm soát như nút “push” và “hand-switches” (thiết

bị chuyển mạch bằng tay), được thể hiện như hình ảnh cách điệu, và được vận hành thông qua của sổ hiển thị cụ thể và hộp thoại để người sử dụng nhập dữ liệu đầu vào

2.2 Khởi động phần mềm mô phỏng

- Chọn chương trình BWR, nhấp chuột mở file BWR.exe

- Nhấp chuột vào bất cứ nơi nào trên màn hình “BWR simulator”

- Nhấp “OK” để “Load Full Power IC”

- Phần mềm mô phỏng sẽ hiển thị màn hình “Plant Overview” với tất cả các thông số khởi đầu từ 100% công suất đầy đủ (FULL POWER)

- Nhấp vào “RUN” ở góc phải màn hình để bắt đầu trình mô phỏng

- Do là phiên bản sửa đổi của Simulator BWR S/W kết hợp đệm bộ nhớ chuyên sâu để duy trì lịch sử hoạt động, để khởi tạo dữ liệu khi mô phỏng

18

được nhập lần đầu thì cần một khoảng thời gian nhất định Để đẩy nhanh quá trình này, sau khi mô phỏng được nhập lần đầu và màn hình “Plant Overview” hiển thị, hãy mô phỏng “RUN” đầu tiên trong một vài giây, sau

đó “LOAD” 100% FP IC một lần nữa

2.3 Khởi tạo mô phỏng

Nếu cần cho chương trình mô phỏng trở về điểm khởi tạo thì tiến hành như sau:

- “Freeze” chương trình mô phỏng

- Nhấp chuột vào “IC”

- Nhấp chuột vào “Load IC”

- Nhấp chuột vào “FP_100.IC” đối với trạng thái 100% công suất đầy đủ ban đầu

- Nhấp “OK”

- Nhấp “YES”

- Nhấp “Return”

- Chọn “RUN” để bắt đầu chạy chương trình mô phỏng

2.4 Danh sách các màn hình hiển thị của chương trình mô phỏng BWR

- Tổng quan về nhà máy BWR – “BWR Plant Overview”

- Các vòng điều khiển BWR – “BWR Control Loops”

- Bản đồ công suất/lưu lượng và điều khiển – “BWR Power/Flow Map & Controls”

- Độ phản ứng và điểm cài đặt của BWR – “BWR Reactivity & Setpoints”

- Các tham số dập lò khẩn cấp – “BWR Scram Parameters”

- Máy phát tuabin – “BWR Turbine Generator”

- Cấp nước và tách hơi nước – “BWR Feedwater & Extraction Steam”

- Khuynh hướng BWR – “BWR Trends”

19

2.5 Đặc điểm chung của các màn hình mô phỏng BWR

Phần mềm mô phỏng BWR có 8 màn hình hiển thị tương tác Mỗi màn hình có cùng thông tin ở phía trên và phía dưới màn hình như sau:

Hình 2.1: Hệ thống báo động phía trên màn hình hiển thị hệ mô phỏng

- Phía trên cùng của màn hình có 21 hệ thống báo động và thông báo; sự thay đổi những trạng thái quan trọng hiển thị ở các thông số yêu cầu cần phải có

sự điều khiển

- Ở góc phải phía trên hiển thị trạng thái mô phỏng:

 Cửa sổ dưới “Labview” có số đếm tăng lên khi “Labview” đang chạy; nếu Labview bị đóng băng (nghĩa là những hiển thị không thay đổi) số đếm sẽ không tăng lên

 Cửa sổ hiện thị “CASSIM” sẽ có màu xanh và số đếm ở phía dưới nó

sẽ không đếm khi phần mềm mô phỏng bị đóng băng, nó sẽ có màu

đỏ và số đếm sẽ đếm khi phần mềm mô phỏng đang chạy

- Để đóng băng Labview nhấp vào nút “STOP” (nút này có màu đỏ) ở góc trái phía trên; để khởi động lại Labview, nhấp vào biểu tượng mũi tên () ở góc trái phía trên

- Để bắt đầu mô phỏng, nhấp vào “RUN” ở góc trái phía dưới; để ngừng mô phỏng nhấp vào “FREEZE” ở góc phải phía dưới

- Ở phía dưới màn hình hiển thị giá trị của các thông số chính trong nhà máy

Hình 2.2: Các thông số bên dưới của màn hình mô phỏng

Core Flow (Kg/s) _ Lưu lượng vùng hoạt (Kg/s) RCTR Lvl (m) Reactor water level Mức nước (m)

BOP STM Flow Balance of plant steam

Fuel Temp Fuel temperature Nhiệt độ trung bình của

nhiên liệu (Deg.C)

- Ở góc trái phía dưới cho phép hai trường hợp khởi đầu:

 “Reactor Trip”

 “Turbin Trip”

- Hộp thoại phía trên các nút ngắt hiển thị tên màn hình đang được chọn; bằng cách nhấp chuột và giữ mũi tên trong hộp thoại này, tiêu đề của các màn hình khác sẽ được hiển thị, và có thể chọn một màn hình khác

21

Hình 2.3: Hộp thoại gọi các màn hình

- Các nút chính ở góc phải phía dưới cho phép điều khiển mô phỏng lặp lại; lựa chọn điểm khởi động (“IC”); đưa vào các sự cố (“MALF”); và gọi màn hình trợ giúp (liên kết trực tuyến “HELP” lúc này chưa có giá trị)

Theo nguyên tắc chung, tất cả những giá trị động lực hiển thị xuất hiện trong hộp thoại hiển thị trên màn hình được qui ước:

- Các giá trị áp suất kí hiệu là P gần hộp hiển thị; đơn vị: kPa

- Các giá trị nhiệt độ kí hiệu là T gần hộp hiển thị; đơn vị: Deg.C

- Các giá trị lưu lượng kí hiệu là F gần hộp hiển thị; đơn vị: kg/s

- Chất lượng của 2 pha kí hiệu là X gần hộp hiển thị; đơn vị: %

Trạng thái van và bơm hiển thị bằng những biểu tượng thiết bị được mô tả như sau:

- Trạng thái van: màu đỏ là van mở hẳn; màu xanh là van đóng hẳn; một phần

đỏ một phần xanh cho biết van mở một phần

- Trạng thái bơm: màu đỏ là đang chạy; màu xanh là đang đóng

22

2.6 Các màn hình hiển thị mô phỏng

2.6.1 Màn hình hiển thị tổng quan nhà máy BWR

Hình 2.4: màn hình hiển thị tổng quan nhà máy BWR

Màn hình này hiển thị một biểu đồ tuyến tính của hệ thống nhà máy chính và các thông số Dữ liệu đầu vào không được kết hợp với màn hình này Hệ thống nhà máy chính và các thông số hiển thị như sau (mô tả bắt đầu từ góc trái bên dưới):

- Lò phản ứng là một mô hình động học điểm với 6 nhóm nơ-tron trễ; mô hình nhiệt phân rã sử dụng xấp xĩ ba nhóm; dòng 2 pha và sự truyền nhiệt Việc tính toán độ phản ứng bao gồm các thanh điều khiển độ phản ứng – FMCRD, các thanh điều khiển chuyển động tốt và hiệu ứng hồi tiếp độ phản ứng do xenon, 2-phase void trong các kênh, nhiệt độ thanh nhiên liệu và nhiệt độ chất làm nguội (nước nhẹ)

- Các thông số lò:

 Khu vực mái vòm

 Tốc độ công suất nơ-tron (%/s)

 Công suất nhiệt phát ra từ vùng hoạt (MW (nhiệt))

 Nhiệt độ trung bình của nhiên liệu (0C)

 Tốc độ dòng tải nhiệt ở vùng hoạt (kg/s)

 Áp suất chất tải nhiệt ở cửa ra vùng hoạt (p)

 Nhiệt độ chất tải nhiệt ở cửa ra vùng hoạt (0C)

 Chất lượng chất tải nhiệt ở cửa ra vùng hoạt (X%)

 Vị trí thanh điều khiển trong vùng hoạt (% tổng chiều dài của vùng hoạt) Chú ý giá trị độ phản ứng của thanh điều khiển: thanh điều khiển nằm hoàn toàn trong vùng hoạt thì độ phản ứng của thanh điều khiển là -100mk; hoàn toàn ở ngoài vùng hoạt là +70mk

 Khu vực ống xả của lò:

 Áp suất bơm nội bộ (kPa)

 Tốc độ bơm nội bộ (RPM)

- Phần giữa bể lò và tường lò:

 Trạng thái van cô lập hơi nước chính: màu đỏ là mở hoàn toàn

 Các đường hơi chính có nhánh kết nối với van cứu trợ (SRVs) để kết nối với bể triệt áp bên trong nhà lò Ở đây, tất cả các SRVs hiển thị trong một biểu tượng van Thực tế có 8 SRV, trong đó có 2 SRV được ghép với mỗi đường hơi chính và có 4 đường hơi chính riêng biệt nhau Vì vậy, lưu lượng hơi nước hiển thị là tổng các lưu lượng hơi nước đi qua tất cả các SRV

24

 Lưu lượng làm nguội vùng hoạt khẩn cấp (ECC) được hiển thị là dòng

“core spray” (bình phun vùng hoạt) trong trường hợp sự cố mất chất tải nhiệt Nước làm nguội khẩn cấp được cho ở nhiệt độ khoảng 200C

 Chú ý: giếng khô và giếng ướt của lò không được làm theo trong mô phỏng này Nhưng trong trường hợp những tai nạn chính trong giếng khô (như vỡ đường cấp nước, vỡ đường hơi và thùng đáy lò) những hỏng hóc này sẽ gây ra áp suất cao trong giếng khô, từ đó nó sẽ kích hoạt tín hiệu LOCA Khi đó ECC sẽ khởi động, lò sẽ bị dập khẩn cấp

và bị “cô lập”

- Bên ngoài nhà lò là sự cân bằng các hệ thống: máy phát tuabin, cấp nước và

bộ phận tách hơi nước Các thông số và trạng thái được thể hiện như sau:

 Trạng thái của van điều khiển được nhận biết bằng màu sắc; những van sau biểu thị cho hệ thống hơi

Van điều chỉnh tuabin mở (%) Van thoát hơi mở (%)

 Bộ tách ẩm và bộ nung lại (MSR) lưu lượng xả (kg/s)

Công suất máy phát (MW) được tính từ lưu lượng hơi đến tuabin

- Thiết bị ngưng tụ và bơm ngưng tụ (CEP) không được mô phỏng nhưng trạng thái bơm vẫn được hiển thị

- Mô phỏng hệ thống cấp nước đã được đơn giản hóa nhiều; các thông số hiển thị trên màn hình chung của nhà máy là:

 Tổng lưu lượng nước cấp đến máy phát hơi nước (kg/s)

 Nhiệt độ trung bình của nước cấp sau khi đun áp suất cao (HPHX)

 Trạng thái của bơm cấp nước (FWP) là màu đỏ nếu có bất cứ bơm nào mở; là màu xanh nếu tất cả các bơm đều đóng

Ba khuynh hướng của màn hình hiển thị các thông số sau:

- Công suất nơ-tron, công suất nhiệt của lò và công suất tuabin (0-100%)

- Lưu lượng trong vùng hoạt, lưu lượng hơi, lưu lượng nước cấp (kg/s)

- Áp suất lò (kPa)

25

Khuynh hướng các thông số cao hơn hoặc thấp hơn giới hạn có thể được thay đổi trong khi phần mềm mô phỏng đang chạy bằng cách nhấp lên con số để thay đổi và hiệu chỉnh

2.6.2 Màn hình các vòng điều khiển BWR

Hình 2.5: màn hình hiển thị các vòng điều khiển của nhà máy BWR

Màn hình này chỉ ra tất cả các vòng lặp kiểm soát chủ yếu cho nhà máy BWR tổng quát và những thông số chủ yếu cho những vòng này Các thông số:

- Công suất và tần số máy phát

26

- Kiểm soát thanh điều khiển: nhấn nút để hiển thị cửa sổ mô tả chức năng của

hệ điều khiển Hệ điều khiển thanh điều khiển được tạo nên bởi ba yếu tố chính: hệ thống điều khiển thanh điều khiển chuyển động chính xác, cơ cấu FMCRD; hệ thống thiết bị điều khiển thủy lực; phân hệ thủy lực điều khiển thanh điều khiển (CRDH) Các FMCRD cùng với những bộ phận khác được thiết kế để cung cấp:

 Sự điều chỉnh motor điện cho việc chèn thông thường và rút ra các thanh điều khiển

 Việc chèn thanh điều khiển nhanh bằng thủy lực để đáp ứng với tín hiệu bằng tay hay tự động từ hệ thống bảo vệ lò phản ứng

 “Run-Ins” điều khiển motor điện của một vài hoặc tất cả thanh điều khiển như là một hướng đi đến việc chèn thanh điều khiển cho việc làm giảm đáng kể công suất của lò phản ứng

Đối với việc điều khiển bằng tay các thanh điều khiển và bơm tuần hoàn, thao tác đi đến màn hình “BWR Power/ Flow Map & Controls”

- Điều khiển công suất lò phản ứng: nhấn nút để trình cửa sổ bật lên mô tả chức năng của hệ điều khiển Hệ thống kiểm soát đầu ra công suất lò phản ứng bao gồm: thanh điều khiển, hệ thống điều khiển thanh và hệ điều chỉnh lưu lượng tuần hoàn Những thanh điều khiển và hệ điều khiển của chúng duy trì một mức công suất theo ý muốn không đổi bằng việc điều chỉnh vị trí của thanh bên trong lõi lò Điều khiển lưu lượng tuần hoàn cũng điều khiển được mức công suất của lò phản ứng bằng việc thay đổi lưu lượng tuần hoàn

để thay đổi mật độ của hai giai đoạn nước trong lõi, dẫn đến thay đổi độ phản ứng trong lõi vì làm thay đổi hiệu suất làm chậm nơ-tron của chất làm nguội Lưu lượng tuần hoàn được kiểm soát bằng bơm tuần hoàn, đó là bơm ở trong

lò phản ứng (RIP) Tốc độ bơm thay đổi theo sự thay đổi tần số của động cơ cảm ứng điều khiển bơm Tốc độ bơm khác nhau sẽ đưa đến sự tăng áp suất động lực bơm khác nhau trong vòng chảy tuần hoàn trong lõi, kết quả là lưu lượng trong lõi khác nhau Hệ kiểm soát dòng chảy tuần hoàn có khả năng

27

thay đổi công suất lò phản ứng một cách nhanh chóng trên một phạm vi rộng Di chuyển đến màn hình “BWR Reactivity & Setpoint” để thay đổi giá trị đã cho của công suất lò phản ứng và quan sát mối liên hệ giữa công suất

và lưu lượng tuần hoàn trên màn hình “BWR Power/Flow Map & Controls”

- Điều khiển áp suất lò phản ứng: nhấn nút để bật cửa sổ mô tả chức năng của

hệ điều khiển Khi lò phản ứng ở mức công suất hoạt động, áp suất lò phản ứng được điều khiển một cách tự động thì không đổi Đối với mục đích đó,

bộ điều khiển áp suất được cung cấp và được sử dụng để điều chỉnh áp suất hơi nước vào tuabin bằng việc mở và đóng van điều chỉnh tuabin và van đường vòng (van phụ) tuabin Hiện nay, giá trị đã cho của áp suất lò phản ứng được thiết lập ở áp suất thiết kế nhà máy là 7170 kPa

- Điều khiển mức nước lò phản ứng: nhấn nút để bật của sổ mô tả chức năng của hệ điều khiển Để ngăn chặn nước chuyển thành hơi nước đi qua tuabin cũng như ngăn ngừa lõi không được che phủ, 3 tín hiệu để kiểm tra là lưu lượng nước cung cấp, lưu lượng hơi chính và mức nước bên trong ống áp suất lò phản ứng được cung cấp Lưu lượng nước được điều khiển một cách

tự động để duy trì mức nước đặc biệt bởi một sơ đồ điều khiển “ba yếu tố”: lưu lượng hơi nước, lưu lượng nước cung cấp và mức nước Việc mở van điều khiển nước cung cấp ở đầu ra của máy bơm được điều chỉnh bởi tín hiệu

là kết quả của sơ đồ điều chỉnh “ba yếu tố” Để thay đổi mức nước đưa ra của lò phản ứng, di chuyển đến màn hình “BWR Feedwater & Extractions Team” và bật cửa sổ liên quan

- Điều chỉnh tuabin: việc điều chỉnh tuabin sử dụng một hệ thống điều khiển thủy điện (EHC) để điều chỉnh các van tuabin Đang hoạt động bình thường,

bộ điều khiển áp suất lò phản ứng giữ cho áp suất đầu ra của tuabin không đổi bằng điều chỉnh việc mở van điều chỉnh tuabin Nếu tốc độ máy phát điện tăng vì sự ngưng tải đột ngột, bộ điều khiển tốc độ của EHC có ưu thế là gần với van điều chỉnh tuabin hơn bộ điều khiển áp suất lò phản ứng (RPC)

28

- Hệ thống đường vòng hơi tuabin: nhà máy BWR được mô phỏng thiết kế với sức chứa tuabin hơi nước đường vòng trên 75% lưu lượng hơi nước Do đó, trong hiện tượng nhiễu loạn áp suất của bất cứ lò phản ứng nào được tạo ra bởi sự tăng công suất đột ngột hoặc vì sự loại bỏ tải tuabin hay là thay đổi tần số và bộ điều khiển áp suất lò phản ứng không đủ nhanh để đối phó với việc tăng áp suất này, van đường vòng tuabin sẽ mở để chuyển hơi nước đến bình ngưng tụ nhằm làm giảm việc tăng áp suất lò đột ngột Giá trị định sẵn cho van đường vòng “come in” khi tuabin không “Tripped” (bị dừng lại) là 130kPa (được gọi là thế) trên giá trị đưa ra cho lò phản ứng bình thường là 7170kPa Điều này có nghĩa là van đường vòng sẽ không mở cho đến khi tăng áp suất lò lên đến lớn hơn 7300kPa; điều này đưa đến phạm vi cho van điều khiển tuabin hoạt động cố gắng điều khiển áp suất trở về 7170kPa Tuy nhiên, nếu tuabin được đóng, thế sẽ bị loại bỏ và giá trị đã cho của van đường vòng là 7170kPa Vì vậy, với hệ thống đường vòng hơi nước được thiết kế, sự dừng lò khẩn cấp không cần thiết cho việc đóng tuabin sai, nhưng

sự giảm mạnh công suất lò từ công suất toàn phần đến 60% công suất toàn phần sẽ dẫn đến thanh “Rods Run-in” đưa vào lò phản ứng Thuật ngữ này là chèn nhanh chóng các thanh điều khiển vào lõi để làm giảm năng lượng lò phản ứng bằng một mức độ lớn Tuy nhiên việc ngưng tải hoàn toàn sẽ dẫn đến việc dừng lò khẩn cấp sẽ xảy ra

2.6.3 Màn hình bản đồ công suất/lưu lượng và điều khiển

Màn hình cho biết:

a Mối liên hệ giữa công suất nơ-tron lò phản ứng so với lưu lượng vùng hoạt

b Điều kiện vùng hoạt lò phản ứng đối với điểm sôi; mức nước; nhiệt độ nhiên liệu; nhiệt độ, áp suất và lưu lượng chất làm nguội; nhiệt độ, áp suất và lưu lượng hơi nước

c Điều khiển cho việc dừng lò phản ứng khẩn cấp cũng như thiết lập lại sự dừng lò phản ứng; điều khiển AUTO/MANUAL cho thanh điều khiển (FMCRD) và cho bộ điều khiển bơm bên trong lò phản ứng (RIP)

 Bất kì hướng hoạt động nào làm thay đổi công suất và lưu lượng từ điều kiện này đến điều kiện khác thông qua sự vận động của các thanh điều khiển hoặc sự thay đổi lưu lượng tuần hoàn có thể được vẽ

ra trên bản đồ Khi khởi động bình thường, tải cơ động và tắt máy, hướng hoạt động thông qua “REGION IV” Trong thực tế, đường biên giữa “REGION I” và “REGION IV”, “REGION III” và

“REGION IV”, phần màu xanh dương và “REGION IV” là đường

“lưu lượng – công suất cực đại” tuân theo việc tăng hoặc giảm công

30

suất và hoạt động bình thường của nhà máy luôn ở bên dưới đường lưu lượng – công suất cực đại này

 Giới hạn được đặt ra để ngăn chặn hoạt động trong vùng bất kì của

“Power – Flow Map”

 Để duy trì những giới hạn nhiệt trong vùng hoạt và tránh hoạt động trên mức công suất cho phép, có ba biện pháp để ngăn chặn

 Việc rút thanh điều khiển “bị khóa” (đường chấm đỏ) – nếu ở bất kì thời điểm nào, công suất hiện tại vượt qua 105% công suất thiết kế cho tốc độ lưu lượng hiện tại (phù hợp với đường lưu lượng – công suất cực đại được mô tả ở trên), việc rút thanh điều khiển sẽ bị chặn lại (“blocked”) cho đến khi công suất giảm đến 5% ít hơn giá trị hiện tại Nếu điều này xảy ra, báo hiệu “Hight Neutron Power versus Flow” (Công suất nơ-tron cao hơn so với lưu lượng) sẽ thành màu vàng cũng như màn hình “BWR Reactivity & Control” sẽ có một thông tin màu vàng là “Controls Rods Out Blocked” (việc rút các thanh điều khiển bị khóa)

 Đưa nhanh thanh điều khiển – nếu ở bất cứ thời điểm nào mà công suất hiện tại lớn hơn 110% công suất được thiết lập cho

tỉ lệ lưu lượng hiện tại (phù hợp với đường lưu lượng - công suất cực đại), thanh điều khiển sẽ được đưa nhanh vào vùng hoạt để làm giảm công suất nhanh chóng và sẽ dừng cho đến khi công suất giảm đến 10% ít hơn giá trị hiện tại Nếu điều này xảy đến, báo hiệu “Hight Neutron Power versus Flow” sẽ thành màu vàng cũng như báo hiệu “Rods Run-in Red‟ q” (đòi hỏi chèn nhanh các thanh điều khiển vào vùng hoạt)

 Dừng lò phản ứng khẩn cấp (đường chấm đỏ) - nếu ở bất cứ thời điểm nào mà công suất hiện tại lớn hơn 113% công suất được thiết lập cho tỉ lệ lưu lượng hiện tại (phù hợp với đường

31

lưu lượng - công suất cực đại), lò phản ứng sẽ bị dừng lại khẩn cấp

 Tránh vận hành ở nơi mà sự không ổn định vùng hoạt có thể xảy

ra – trong “REGION III”

Là một hiện tượng được biết đến nhiều trong BWR trong đó thông số nơ-tron và dao động thủy nhiệt xảy ra trong suốt hoạt động ở vùng “công suất cao – lưu lượng thấp” có thể được nhận biết trên bản đồ công suất/lưu lượng là “REGION III” Việc nghiên cứu chỉ ra dao động được đặc trưng bởi dao động sóng mật độ Từ quan điểm vật lí, việc loại bỏ công suất nhiệt bằng nước sôi trong kênh thẳng đứng, trong cấu hình vòng lặp mở hay đóng có thể tạo ra sự mất ổn định trong hoạt động do thay đổi mật

độ và cơ chế phản hồi thủy nhiệt khác nhau Vì chất làm nguội cũng như chất làm chậm nơ-tron, một dao động trong mật độ chất làm nguội được phản ánh như là dao động của thông lượng nơ-tron nhiệt mà lần lượt thông qua thông lượng nhiệt ảnh hưởng đến

hệ số rỗng (hệ số void) Điều này có thể gây ra một dao động tron – thủy nhiệt dưới công suất xác định và điều kiện lưu lượng lõi Các chi tiết của sự bất ổn vùng hoạt trong “REGION III” thuộc về một chủ đề cao hơn

nơ- Tránh vận hành ở nơi độ ẩm hơi nước dư thừa có thể được tiến hành tại các tuabin chính – trong “REGION II”

- Đồ thị vùng hoạt phản ứng Phía bên phải của màn hình mô tả các điều kiện vùng hoạt ở tất cả các hoạt động Đồng thời, các thiết bị điều khiển các thanh điều khiển và bơm bên trong lò phản ứng được cung cấp Bắt đầu từ phần dưới cùng

- Nút “FMCRD AUTO/MANUAL” – nút này khi nhấp vào sẽ cho phép người dùng chuyển đổi các thanh điều khiển dưới sơ đồ điều khiển tự động hoặc điều khiển bằng tay Nếu ở chế độ “MANUAL”, tình trạng chuyển đổi sẽ chỉ

32

ra là “MAN”, và sau đó người dùng có thể điều khiển thanh bằng cách nhấn nút trên số được chỉ định của thanh điều khiển tương ứng nhóm #1 và #8 Một cửa sổ sẽ bật lên khi được nhấn nút, cho phép người dùng chèn hoặc rút từng nhóm của thanh một cách riêng rẽ bằng cách nhấn nút “in” hoặc “out” tương ứng trong cửa sổ hiện thị Để dừng thanh, nhấn nút “stop”

Khi “FMCRDs” ở trạng thái “AUTO”, chương trình điều khiển tự động có kiểm soát và chi tiết được mô tả trong phần màn hình “BWR Reactivity & Controls” Trong chế độ tự động, tất cả thanh điều khiển di chuyển cùng với nhau được điều khiển bởi hệ thống điều tiết công suất lò phản ứng

Lưu ý:

 Có khoảng 208 FMCRD, chúng được định vị và hiệu chỉnh với giá trị

độ phản ứng là -100mk khi tất cả ở trong lõi 100% và +70mk khi 100%

ở ngoài lõi; 0mk khi cỡ 41% trong lõi

 Với mô tả chung này, các thanh được nhóm thành 8 nhóm, vì vậy mỗi nhóm của thanh có +8,75mk khi hoàn toàn ở ngoài lõi, -12,5mk khi hoàn toàn ở trong lõi Thời gian di chuyển của thanh trong suốt sự vận hành công suất thường là 60s, hoặc xét toàn bộ FMCRD trong chế độ

tự động khi mà tất cả các thanh cùng di chuyển, tỉ lệ thay đổi độ phản ứng là cỡ -2,8mk/s Xét sự di chuyển của các nhóm thanh một cách riêng rẽ trong chế độ điều khiển bằng tay thì tỉ lệ thay đổi độ phản ứng cho mỗi nhóm dưới sự điều khiển của chế độ này là cỡ 0,36mk/s

 Các “FMCRD” sẽ được đưa vào hoàn toàn trong lõi trong trường hợp dừng lò khẩn cấp Khi đó, thời gian chèn nhanh thường là 3s đối với việc chèn 100%

 Vị trí trung bình các thanh trong lõi được thể hiện ở góc dưới bên phải

- Sự chỉ dẫn tình trạng “SCRAM”, nút “scram/reset manual”, nút “reset scram” – khi lò bị dừng khẩn cấp, nếu điều kiện dừng khẩn cấp vẫn tồn tại,

sẽ có tín hiệu “YES” kế bên bộ phận chỉ “SCRAM ST” Đồng thời, sự báo hiệu “Reactor Scram” là màu đỏ Giả sử điều kiện dừng khẩn cấp lò phản

33

ứng biến mất và người dùng muốn thiết lập lại sự dừng lò khẩn cấp thì nhấn nút phía bên phải của bộ phận chỉ “YES”, cửa sổ điều khiển sẽ khởi động lại Sau đó, người dùng có thể nhấn nút “reset” trên cửa sổ đó Nếu điều kiện dừng khẩn cấp lò không có ở thời điểm đó thì tín hiệu “YES” chuyển thành

“NO”, nghĩa là tình trạng “Scram” chỉ ra điều kiện “NO” Tại thời điểm này, người dùng có thể nhấn nút “SCRAM RESET” phía bên trái của bộ phận chỉ “SCRAM ST” Khi đó, báo hiệu “Reactor Scram” sẽ biến mất và sự rút thanh sẽ bắt đầu, có thể thấy được những mũi tên xuống hướng xuống thể hiện cho những nhóm thanh điều khiển Việc rút thanh sẽ dừng ở “reset line” được 50% trong lõi, chờ cho đến khi hoạt động điều khiển được thực hiện bởi hệ điều tiết lò phản ứng Tại vị trí 50% trong lõi, độ phản ứng thanh chỉ

cỡ -15mk, vì thế lò phản ứng vẫn ở dưới tới hạn Đó là vai trò của hệ thống điều tiết lò phản ứng để làm cho lò trở về trạng thái tới hạn

- Điều khiển “ON/OFF” cho motor bơm RIP – có 10 bơm bên trong lò phản ứng (RIPs) nhưng chúng được mô phỏng trong một bơm chung, vì thế các nút điều khiển “ON/OFF” được dùng để tắt hoặc mở tất cả các motor bơm Khi công suất motor là “OFF”, bộ điều khiển tốc độ sẽ đi đến vị trí cực tiểu, dẫn đến áp suất bơm “zero” Khi công suất motor là “ON”, tín hiệu điều khiển tốc độ phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển lưu lượng Sự thay đổi tốc độ RIP theo sự thay đổi tần số motor điều khiển bơm Tốc độ bơm khác nhau sẽ làm tăng áp suất động lực bơm khác nhau trong đường chảy tuần hoàn của lõi, dẫn đến lưu lượng trong lõi khác nhau Hệ thống điều khiển lưu lượng tự động được xử lí bởi một bộ điều khiển lưu lượng Lúc đầu, dựa trên giá trị

đã cho của công suất lò phản ứng, một chương trình tốc độ lưu lượng được lập trình sẵn theo giá trị đã cho của công suất Chương trình này được lập trình sẵn thường theo đường công suất lưu lượng cực đại Xét đến giá trị đã cho của lưu lượng, bộ điều khiển dòng chảy sẽ điều khiển tốc độ để cung cấp đầy đủ áp suất cho đến khi tỉ lệ dòng chảy đạt được theo ý muốn

34

- Bộ chỉ thị áp suất bơm trung bình, bộ chỉ thị tốc độ bơm trung bình, nút điều khiển lưu lượng - áp suất bơm trung bình được hiển thị bằng đơn vị kPa và tốc độ bơm trung bình được hiển thị bằng RPM (vòng/phút) Nút điều khiển lưu lượng được kí hiệu là “RIPCrl” Khi nhấn nút này sẽ hiển thị mẫu bộ điều khiển đặc trưng Giá trị đã cho là giá trị ở xa, nghĩa là nó sẽ nhận được giá trị lưu lượng lõi lò phản ứng (kg/s) từ các chương trình máy tính đã được lập trình trước Các thanh ngang “blue” chỉ ra tốc độ lưu lượng lõi hiện tại; kim chỉ “green” là bộ chỉ giá trị đã cho của lưu lượng lõi Khi tốc độ lưu lượng lõi ở giá trị đã cho, kim chỉ “green” có thể được thấy ở đầu của thanh

“blue” Khi nhấn nút “auto”, bộ điều khiển không còn lệ thuộc vào giá trị đã cho từ xa, thay vì lệ thuộc vào giá trị cục bộ (local), người dùng có thể nhập một giá trị lưu lượng lõi mới (kg/s) vào khung dưới “SP” Ngoài ra, còn có thể điều chỉnh bộ điều khiển bằng tay Trong trường hợp đó, khung đầu ra (%) hiện thị mũi tên “up/down” Có thể nhấn mũi tên “up/down” để thay đổi giá trị đầu ra (%), tăng thêm hoặc một giá trị % có thể được nhập vào khung đầu ra (%) để thay dổi đầu ra bộ điều khiển một cách trực tiếp Giá trị đầu ra (%) mới sẽ làm thay đổi điều khiển tốc độ của bơm, vì vậy sẽ làm thay đổi tốc độ và áp suất của bơm, dẫn đến kết quả là thay đổi lưu lượng lõi (kg/s)

- Hiển thị các điều kiện lõi – các thông số được cho ở phía dưới chỉ ra các điều kiện của lõi:

 Nhiệt độ nhiên liệu trung bình

 Tốc độ lưu lượng chất làm nguội, nhiệt độ tại lối ra, chất lượng tại lối

ra (%); tốc độ lưu lượng nước cung cấp; hệ số tuần hoàn “R” của chất làm nguội được hiển thị Mũi tên màu “blue” thể hiện đường lưu lượng của chất tải nhiệt ra từ các kênh của lõi, như đi vào lõi trên khoảng chứa, vào trong các chỗ mái, trộn lẫn với nước cung cấp và đi xuống ống xả, vào trong các đường hút của các bơm bên trong lò phản ứng Sau đó, dòng chạy từ RIPs, chất tải nhiệt vào trong lõi ở khoang chứa thấp hơn với nhiệt độ rất lạnh Khi chất tải nhiệt vào

35

trong lõi lần nữa, nước quá lạnh nhận nhiệt từ các bó nhiên liệu và trở thành chất lỏng chất lỏng hai - pha với chất lượng X(%) Hơi nước bốc ra từ các chất làm nguội thoát ra khỏi chất lỏng và trở thành hơi bão hòa, nước còn lại của chất lỏng thì được tuần hoàn lần nữa và đi tới ống xả sau khi trộn lẫn với nước cung cấp đang đi vào

 Độ cao sôi – vùng sôi hai pha của vùng hoạt được biểu thị bằng màu hồng Nó được tạo hiệu ứng, vì thế khi độ cao sôi thay đổi như thay đổi điều kiện của vùng hoạt, biên vùng màu hồng sẽ thay đổi Áp dụng tương tự cho vùng quá lạnh có màu xanh nhạt – hay vùng không sôi trong vùng hoạt

 Các mực nước của vùng hoạt được thể hiện bằng màu xanh và được tạo hiệu ứng Các mực nước thay đổi thì vùng biên màu xanh thay đổi

 Đối với vùng mái, các mũi tên xám thể hiện các đường lưu lượng của hơi bão hòa, ở đó lưu lượng, áp suất và nhiệt độ được hiển thị

- Người dùng có thể nhập vào giá trị mới của công suất lò phản ứng và tốc độ thay đổi công suất bằng việc nhấn vào nút nằm phía dưới bên trái màn hình

kế bên “RCTR PWR SETPOINT” Khi nhấn nút này, cửa sổ bật lên cho phép người dùng nhập giá trị công suất của lò phản ứng theo % và tốc độ (%) công suất toàn phần/giây (nếu công suất hiện tại lớn hơn 20% FP) hoặc

% công suất hiện tại/giây (nếu công suất hiện tại bé hơn 20% FP)

Chú ý tỉ lệ thay đổi công suất: theo thông tin chung được nhà cung cấp BWR cải tiến, các thanh điều khiển được sử dụng để đạt được mức công suất mong muốn, từ 0% đến 65% công suất toàn phần, bằng cách điều chỉnh vị trí của

37

các thanh trong lõi ở tốc độ tương ứng cho tốc độ thay đổi công suất cực đại

là 2% công suất toàn phần/giây Điều khiển lưu lượng tuần hoàn chỉ điều khiển lò phản ứng từ 65% đến 100% công suất toàn phần do nguyên nhân mật độ của nước được sử dụng như chất làm chậm thay đổi Tốc độ lưu lượng được bơm có tốc độ thay đổi được (như các bơm bên trong của lò nước sôi cải tiến) điều chỉnh ở một tốc độ thích hợp cho sự thay đổi công suất cực đại 30% công suất toàn phần/phút (tương đương với 0,5% công suất toàn phần/giây)

Các giá trị công suất cực đại này có thể cao hơn giá trị của các BWR thông thường, phổ biến là 2,5% công suất toàn phần/phút, dưới 65% công suất toàn phần, liên quan đến việc phản hồi lại của người sử dụng BWR Điều này có thể là do các cải tiến kĩ thuật trong các BWR cải tiến, với kĩ thuật số điều khiển và FMCRD, v.v

Thực tế, người dùng nên quan sát đường dẫn tốc độ thay đổi công suất cực đại trong suốt hoạt động của mô phỏng Tuy vậy, đây là mô phỏng dùng cho giáo dục và vì thiếu sót dữ liệu thiết kế, điều khiển tốc độ trong mô phỏng này có thể khác sự vận hành của các BWR thực sự

Ta cũng có thể quan sát tốc độ công suất do người dùng nhập vào có thể không giống tốc độ công suất hiển thị Vì tốc độ công suất hiển thị một giá trị tức thời của tốc độ công suất ở thời điểm bất kì Để lấy được tốc độ công suất trung bình, cần tích phân giá trị tức thời trong thời gian cụ thể

- Sau khi giá trị cài đặt và tỉ lệ được nhập vào, phần “ACTUAL SETPOINT” thể hiện giá trị đã cho thực sự được hệ điều tiết chấp nhận Sau đó, giá trị cài đặt được yêu cầu tăng thêm sẽ được tính toán trong “DEMANDED SETPOINT” cũng như tỉ lệ được hiển thị trong “DEMANDED RATE SETPOINT” “POWER ERROR” được tính như sau:

POWER ERROR = ACTUAL POWER - DEMANDED POWER

- Hệ thống điều tiết lò phản ứng sẽ kiểm tra xem công suất hiện tại có bé hơn 65% hay không Nếu hiện tại, công suất bé hơn 65% thì cần phải di chuyển

38

thanh điều khiển Dựa trên độ sai lệch công suất (dương hay âm) mà thanh điều khiển được đưa vào hay rút ra để cho độ sai lệch công suất bằng 0 Nếu hiện tại, công suất lớn hơn 65% thì không cần phải di chuyển thanh, tín hiệu mới của giá trị công suất được yêu cầu gia tăng lần lượt được gửi đến bộ phận lập trình tốc độ lưu lượng cung cấp giá trị đã cho của tốc độ lưu lượng đến bộ điều khiển lưu lượng Nếu tốc độ lưu lượng tăng/giảm không thể cung cấp đủ cho sự thay đổi độ phản ứng sẽ làm cho công suất lò phản ứng tăng hoặc giảm để độ sai lệch công suất giảm ít hơn một “dead-band” được xác định trước, việc di chuyển thanh sẽ là cần thiết vào thời điểm đó để độ sai lệch công suất nằm trong giới hạn

- Thông tin hiển thị trên màn hình cung cấp thông tin quan trọng liên quan đến thay đổi độ phản ứng khi thể hiện bởi hiệu ứng phản hồi độ phản ứng khác nhau – mật độ void; xenon; nhiệt độ nhiên liệu; nhiệt độ chất làm nguội cũng như sự thay đổi độ phản ứng của thanh điều khiển cho biết thanh điều khiển đang di chuyển trong lõi Chú ý độ phản ứng là thông số được tính toán chứ không phải được đo, nó có thể được hiển thị trên mô phỏng nhưng không có giá trị ở một nhà máy điện thật sự Cũng cần lưu ý là khi lò phản ứng tới hạn, độ phản ứng phải bằng không

- Lưu ý rằng nhà máy BWR luôn hoạt động dưới chế độ reactor (tuabin hoạt động phụ thuộc vào lò phản ứng)

turbine-following Những nút ở phía trên của màn hình cho phép người dùng thao tác chạy thanh điều khiển bằng tay cũng như dừng lò khẩn cấp bằng tay

- Nút “HOLD POWER” ở gần góc trái phía trên cho phép người dùng “hoãn lại” việc thay đổi công suất ở bất kì thời điểm nào Nhấn nút một lần sẽ dẫn đến giá trị đã cho của công suất yêu cầu bị đóng băng nếu nó tăng hoặc giảm lúc đầu

- Gần phía dưới của phần ở giữa màn hình là nút có thể làm thay đổi thanh điều khiển “AUTO/MANUAL”

39

2.6.5 Màn hình các tham số hãm BWR

Màn hình 2.8: màn hình các tham số dừng lò tức thời

Màn hình hiển thị tất cả các thông số gây dừng lò khẩn cấp:

- Thông lượng nơ-tron cao/lưu lượng lõi thấp - nếu ở bất kì thời điểm nào, công suất hiện tại vượt quá 113% công suất được thiết kế cho tốc độ lưu lượng hiện tại (phù hợp với đường công suất - lưu lượng cực đại) lò phản ứng sẽ bị dừng khẩn cấp

- Áp suất giếng khô cao/LOCA – nếu áp suất giếng khô vượt quá 103kPa, điều kiện LOCA đã xảy ra

- Mức nước lò phản ứng thấp – giá trị đã cho sự dừng lò tức thời là 11m so với đáy lò phản ứng Mức bình thường là 13,5m

- Áp suất lò phản ứng cao – giá trị đã cho sự dừng lò tức thời là 7870kPa Áp suất lò phản ứng bình thường là 7170kPa