INSTITUTE OF TECHNOLOGY DEPARTMENT OF AUTOMATIC CONTROL Box 725 S Lund 7 Sweden

B

X

a

ABL t

<

a

X

£ v;O O

Box 7 2 5

S 220 07 Lund 7 Sweden

Author Is)

Ulf Rasmusscn

Documert number

CODEN:LUTFD2/(TFRT-5295)/l-44/(1983) Supervisor

Sten Bergman

Sponsoring organization

Title and subtitle

( S i m u l e r i n g av dynamiken i en k o k a r r e a k t o r . ) S i m u l a t i o n o f B o i l i n g Water R e a c t o r dynamics.

Abstract

This master thesis describes a mathematical model of a boiling water reactor and address the dynamic behaviour of the neutron k i n e t i c s , boilding dynamics and pressure s t a b i l i t y .

The simulations have been done using the SIMNON-program.

The meaning were that the result from this work possibly would be adjust to super- vision methods suitable for application in computer systems.

This master thesis in automatic control has been done at the Department of Automatic Control, Lund I n s t i t u t e of Technology. The i n i t i a t i v e to the work came from Sydkraft AB. At the realization of the work, civ.ing. Sten Bergman, Sydkraft AB has been the

instructor.

Key words

Classification system and/or index terms (if any)

Supplementary bibliographical information

ISSN and key title

Language S w e d i s h

Number of pages 4 4 Security classification

Recipient's notes

ISBN

Distribution: The report may be ordered from the Department of Automatic Control or borrowed through the University Library 2, Box 1010, S-221 03 Lund, Sweeten, Telex: 3S248 lubbis lund.

Abstract

This master thesis describes a mathematical model of a bailing water reactor and address the dynamic behaviour of the neutron kinetics» boiling dynamics and pressure stabi 1ity.

The simulations have been done using the SIMNQN-program.

The meaning would be application This master Department Technology.

AB. At the Sydkraft AB

were that adjust to in computer

the result supervision systems.

from this methods

work possibly suitable for

thesis in automatic control has been done at the of Automatic Control» Lund Institute of The initiative to the work came from Sydkraft realization of the work» civ.ing. Sten Bergman»

has been the instructor.

Institutionen för Reglerteknik Tekniska Högskolan i Lund

April 1983

Simulering av dynamiken i en kokar reaktor.

Innehållsförteckning

1. Inledning sid 2

2. Beskrivning av en BWR-anläggning sid 3

3. SIMNON sid S

4. Modellbeskrivningar _{sid 9}

!. SiiViuleringsstudier sid 17

6 . Sariiina n f a 11 n i ng

s i d 41

7. Referenser sicJ 42

iViafceiiiMr. i s k muc:;.:.;. i i v en ko.-..-;; s-iT?.-3.ktn .• (BWR>i med avseende pä reaKt.--riiänieri::; •:. ryekstab J . .!. i ~-3t. Fö rutoni en rfia tema 11 sk t s a r ^ t i s k iviccie i.'. iinTii yii fri;- • G5nt:. f v •••n ng pä expsvitnentel la data och jäinfo T--;; i ä s r mnt model i data •;:; j o r t s .

Siniu i G r J. iicj^ rn"i h-.-:r q j a r t i med SIMMON —programmet '-.se kap 3 ) .

Meningen var a t t resi11 i:rätf?'' -*-"r.''n ' l e t t a a r b e t e e v e n t u e l l t s k u l l a anpdisää t i l i övervak M I ngsinetade r läiTipade för

implöivietitering i d a t o r s y s t e m .

Detta examen^a r b s t e i r s q i n r t a k t u k har u t f ö r t s vid I n s t i t u t i o n e n f ö r Reclertektu.1 • •< Lunds Tekniska Högskola.

I n i h i .fit i vet 1.11.1 uppgi i:~.^n uou-, från S y d k r a f t AB. C i v . i n g .

öt-SKhT vhJING AV EN B I - J R - A N L A G G N I N G

F u n k •' :i.cnf-M : r:•::••::••• !•'-.• n Kii vrir-:r i•(- h-..K. a t xan med k o k a r r e a k t o r •> 3orn o f t a beriaiviri /Ur:: c Be 1.1 : ::•:; ;-J i t e r F c c i c t a i1) J b e s k r i v s h ä r k o r t f a t t a t i'i,*t7i n e t n n i n n >:;::• :'•.-.• u r r e q j . e r s y n p u n k t v i k t i g a s t e s g e n ^ K . i n f i i ' r , ? . F i g u r e n p.'': !'i.::r>ta s i d . a v i s a r h u v u d d r a g e n i k o n ö i ' . r u k t. i u i h - n f c r •.-..• n ' : y p i s k A S E A - A T O M / S T A L - L A V A L r e a k ;:o r - j . - : ! - j i v i c j i i i n a . Do '•: -?Kr'i i ^;-;a d a t a s a m a n g e s n e d a n i t e x t a n a r ri"? s o i : : - j a i l e r f o r r?a i--:••,•.•••:•;!•>'•!:•••: 3 v t^r i >';ot. - ' - L I k e t h a r en m a x i m a l u t i p f f o k i ; n::\ '370 i"!W f-: l o k r r : zh . • l e t v . o e f f e k t i s v a r a n d e m a t 1 7 0 0 i"'i [~i •:. ?.• r 1111 v•: k e f f e k t . . ,

2 . 1 R e a k t o r n s i n r e d e l a r

R e a k t o r t a n k e n •> 3 c in a r gjor--J a v k a l n t å l o c h i n v ä n d i g t ä r ö v e r d vagt?n mt^d r o s t 1- v- i !:h =; t :.i j j har- g n d i a m e t s r a v 5 . 2 «t o c h e n ho 1 c! .•••••.' 2 0 m» Tan.-.eiVi t o t a l a v i k t a r c a 5 5 0 t o n .

ha r.:i.-'ii •„• i.;.ii- up;.:K-i .: : ].•.; ;.;,'* •."'--.'! i:a v:.. Ltvu ,-c r e n o c h d e s s a v i l a r i

•r,i.-', r.ur j.;a v-Rak :.:d•tcinivsiTr- . . . L t e n . L . ' r j p t i l 1 s t a d s h ä r d e n i s i d l e d a v h i i r d q . : ! i. I r e t 1 -ir-oin ;,d r s a v s u a d e r a t a r t a n k e n . Denna tvif.k CIMQCM' h ä r d e n pä s i d n r t v n o c h d f - s s l a c k t ä c k e r h ä r d e n . Tanken bar acknä Angnep.:; datorer - fuktavsk i 1 j a re och fördel a re1 for iiiatjpvatten.

När reaktorn är i. (i r i-f t. st ror;ii,!a r '/ätten upp genom härden.

D-.:•>!• m a iitromni. nq .;;stad!\OniM,es f r a m f ö r a l l t av fi'..ivij>.Jc).vKulati.ntv;p!.ji!'i3.-irf':i :i:or; iiven kokpracessen i härden ger e t t avsevär*1 b i d r a q . D r i f e t r y c k e t i p r i m ä r k r e t s e n har v a l t s t i l l 70 b a n v i l k e t mat~vara r en temperatur av 286 grader f ö r vattnc:?t, Reaktortanken är under d r i f t f y l l d med v a t t e n t i l l en nivå sam l i g g e r e t t . par meter över reaktorhärdens topp» Regleringen av v a t t e n n i v å n ombesörjes a v ni a t a r v a 1 1 e n s y s t; e in e t .

Änqari s k i l j s F r " n v a t t e n i å n g s e p a ra t o r e r na o c h f u k t :::v-3k i 1 j a rna . DOM l ä m n a r r e a k t o r t a n k e n genom åna 1-.rid n i ngar na ? medan v a t t n e t r i n n e r t i l l b a k a ned i f a l 1 •-.spaltan m e l l a n m o d e r a t a r t a n k e n och r e a k t o r t a n k e n . I bot t•.:•.•!••• /••iv denna s p a l t , a n s l u t e r c i rko i ...it. l ö n e s y s t e m e t . D s t t a syxtoMii pumpar v a t t e n fwSn f a 1 Ispa i t.'?n upp genom härden

»i.!'.. a . huvud c 1 <-:• u i a t., i. rjnspunipa r . H> ivucic i rku l a t i o n s sys temet kar': pumpa t o t a l ; 700O kn/::, genom r e a k t o r h ä r d e n v i d f u l l effekt.

Förklaring

A Reaktorkärlets lock

B Spraysystem för lockkylning C Angtork

D Ångutlopp

E Stödfläns för reaktorn F Ångseparator

G Reaktortank H Matarvatteninlopp J Matarvattenring K Härdsprinkelinlopp L Härdgaller

M Bränsleelement N Kontrollstavar P Moderatortank R Härdinstrumentering S Styrstavsledrör T Purnppropeller

U Huvudcirkulationspump V Pumpmotorhus

W Styrstavshus

X Styrstavsmotor

-•:.'... Tu rbl n a n 1 ägg: i i n q e n

änqa leds från reaktorn till t u r b i n a n via ä n g l e d n i n g a r . Turbinen består av fyra d e l a r : an högt r y c k s t u r b i n och t r e 1 a q t v y c k s t. u r b i i- \ e r .

M ä t t a d ä n n a ? •saw k o m m e r ('rån i-^aKf

r~ri ined 6 2 b a r s t r y c k o c h 2 7 7 q r a a sr <3 tc-ii:i.raratui i leds 1 1 . 1 h ö g t r y c k s t u r b i n e n och sedar.i e f t e r av Fuk iv ni riq o c n ö v e r h e t t n i n g i m^J. i a n o v e r h e t t a r^n leda å n g a n v i d a r e till d e t r e l å g t r y c k s - tu ibi nerria o c h d ä r i f r å n ned t i l l k o n d e n s a r n d ä r å n g a n

T u r b i n k o n d e n s o r n är a n v ä r m e v ä x l a r e » d ä r av l a p p s å n g a n f r å n t u r b i n e n k y l s m e d v a t t e n . K y l v a t t n e t s t r ö m m a r i rör» o c h på u t s i d a n a v d e s s a rör- k o n d e n s e r a r å n g a n t i l l v a t t e n . D e t t a v att. e n r i n n e r n e o i kondsrr : • ; o r n s b o 1.1 e n .

Fr'", n k a n d e n s a m wumpa:; vattnet. å t e r t i l l r e a k t o r n v i a kc:ndf

M^"atpuiiipa rn.:i c c h m a t a r v a t t e n p u m p a r n a . I ii!dtarvattenstr;;-:r* ua-:i.:5sv-ar v a t t n a t -••tt a n t a ] v ä r m e v ä x l a r e . I; ( " . . • t f-'.jrvä rm

;' c!':i - :v ars"; :j . V a t t n e t i-j

- r;n slutt.Gfiiperatu r » s o m -•i- e i r k ö ; L 8 0 '--riden i n n a n d e t å t e r f ö r s in i r e a k t o r n .

F ö r v ä rmni nqi?n s M - r dslvi..- av <-[•••> i -,k ä i • ••t. a t t m a n i n t e v i l l ha in k a l l t v a t t e n i r e a k t o r n - D u s ^ u t a m f ö r b ä t t r a r d e t

a n i ä g g n i n q e n s v e r k n i n g s q r a d .

K y i f l o d e t g e n o m

.Li rb i n a n i ä q g n i ti'jerw k o n d s n s o r är c a 2 0 rn3/s.

V .-ir: t n e t s t.ampGra tu r l"iöjs i<;i-:d ca 10 g r a d e r » n ä r d e t p a s s e r a r kor-deniio rn . D e n va r m e e f f eK t s o m ':\'j rui n k o n d e n s o r n s k y l v a t t e n f.5r ta h a n d a m u t g ö r u n g e f ä r b / å t r e d j e d e l a r a v d e n e f f e k t

•:iom u t v e c k l a s i r e a k t o r n . D & n e l e k t r i s k a e f f e k t s o m tu r b l n g e n e r a t a r n J ä m n a r t i l l k r a f t n ä t e t u t g ö r a l l t s å b a r a e n

2.3 R e a k t o r h ä r d e n o c h s t y r s t a v a r n a

R e a k t o r h ä r d e n b e s v ä r av 111 st hfirdiuadulert v i l k a b e s t å r av fyra brärnr. lepat röner ocli sn st.yrst.av. B r ä n s l e p a t ronerna» som är c i r k a 3.5 m länga» b e s t å r av 6 3 st b r ä n s l e s t a v a r m o n t e r a d e i e n b r ä n s l e b o x .

I reaktor-tankens b o t t e n är ror i n s v e t s a d e i v i l k a d r i v d o n e n

ko . - - . • ; fo rmi oii st." 1 pi-.i tta r • » som i.nnehaliör neut r o n a b s o r b e r a n d e

bo !•!•: a r n i cl. !)•? lorier I. ;p..i 1 •).*•? rn •) m e l l a n bv-änslepat. ranerna och

k a n fvj r ar.-; liolt in > . : • ; I. 3 • . •.'r i-i»it ut u r i'larcii^n.

2 . d r- .L-'^-jk t a v r l y r K i n . . . ;•. 'iQi\ ••? f f - s k t r a g i e r i n g

När v a k t o r n ä r < n i' i f t k l y v : , !usi n a ; av u r a n i s o t o p e n U-235 o v e r f i l l ! - i : ; r ; ; : i ä i e t . D e t u h v s c k l a s d ä r v i d vänne» soni u p p h e t t-u r- b r a n •, i. -r. - nc\; c!e': L.I I-;,J :•••!•"•; :; e u t r e n e r- och o l i k a s l a g av •.i:-:l\:;:"i " I ) • I ; • J. ;; j .. yii'!:ier1 L::dS •.; t gaUQiYi b r ä n s l e t OCh kapsfj i. , i" rc>n o r r u f i. d e t v a t L f ? t i -.•••oiri -iaiqar b r a n s l s s t a v a r n a .

Der> e t i - r q i zc>w. • •. I O D T D ^ i !i!:.'.-i;'.r.ij'r!:.ir-den h ^ r t f o r s s a v v a t t e n sam .v- i IU vus:.i':.: . ' ' i i 1 at. lo:---.); u::i;. i r! ia d r i v - i ; genaiTi h ä r d e n . I kok,; :M--•. K t o ,-; i <.._-, i- undei-;> y 1 ri; . ••i^n o c h K y l f l ö c i e t v a l t s så a t t v a t t Ki Pt -in,:iLt)t. •.•-•i)r kok n i n u . './'id u t lappejt. av k y l k a n a l e r n a ut. c] Q r e s .iriqva t t . o-:•) I d r i d n i nqc»n i. i l l c i r k a 15 p r o c e n t a v ånga iii fid an da ö v r i g a 85 p r c c örn: ar ••/it. t en a v m ä t t nad s t empe ra t u r .

Döt.ta ui'u;" rli y l z cjcmDin i. r i b i a< -w-ri.;. nq J V k a l l t iiiata r v a t t e n o c h f ä r s -'i t. e r av h u v i~:c i v ku i . i l ' i. ot;-;;puinua r n a t i l l h ä r d e n . F n r e k ' i i i i s t e f i av sTiija i ii a vd o ne. h v I U •ina l f ? r benäivmes ' v o i d ' o c h a r ÖV d y n ä t ö e s f . ! b e t v r i i - l ^ P r : f c ; r r e g l e r i n g e n av / en k o l v ^ r r ^ ä K t u r . Vi. i"! 'r-öo. :?rf e k t r : r i •!-c ä r Medel v o i d h a l t e n ? d v s d e n

r s l . j t j , v - a v o l y:Vi a fl •:!;.'le? r i /c i d i 1- y I k anr-> I f r n a i c i r k a 4 0 p r o c e n t .

Re.akt. o ;•— o c h d.'i ririf.?'.:! ä v e n q,-.?fi.;-r T t a r e f fe?k t e n k a n ä n d r a s r a 1 a c. i v c. -snabbt i n a M •. •- (vi V A d e t. •.. '"'.i — '. 0 '•'., p r o c e n t rn e d h j ä l p av v a r v t. .•:.!. s a t. y r n i n g a v h u v u d c i r k u 1 a t i o n s p u IVI p a r n a . F^:.:akt.c) rc?f f i-ikten ir:ci: -..••^ ack-.i.:.i 1 Snc!::;init b e r o e n d e på a t t b r ä n s l e t brann?; i,rl; •• : \,,it v i j t . " M . Xenon f ö r g i f t n i n g . F a r a t t inåt ver1!,-] dt-nn-, : ici r i.; ••; i.uistt; man s u c c e s i v t d r a u t s t y r a t d v d r n a . V i d l u n u v . i i k t i q a och/eller stora ef Ff::k t .VH r i a t ione r använder man även s t y r s t a v a r n a .

2.5 T r y c k r e g l e r i n g

Tryck regulatorn bestsr v a s e n t l i q e n av en PI-funktion

< Prnport innel 1 - cch 1 nteg reivniije.) f ö l j t av e t t andra ordninnenr. laqpassf i ltc>r > var«> u p p g i f t ar a t t minska risken f a r -i t. e r k o p p 1.... d e -31 o r n i n ej d f v i a å n g 1 e d n x n g a r n a s resoi-ianr-, frekvens .

Man f-i.--.ir även c? 11 i: ramkopal i ngsf i 11 nr f ö r a t t möjliggöra för tu rb J. rvent i 1 en -rev. v i a :, t ä r r e h n c ^ i e f i t a effektändringar i härden •-, nabbt anrkis^a 5 r ig flödet. t i l l ängproduktionen» och därigsrom und/1 > :i m:. ,:vi vr- önskvärda t ryckt ransisnter i

. : . o Inverkan -:r/ .''.mä r i nci i huvudc i rku 1 at i o n s f lodet

En dkMir.q av huvudc:!. rku l a t icn-ivFludel: minskar Först ånghaltan x h ä r ^ n vary;.::, M-?c)krivit;jt och e f f e k t , ökar» och därmed även v a i d e n . Jämviki. ejrhål U-::; d.'J void och bränsletemperatur

r t j a k f . i. v 1.1 e t - -j ni ä ~i :.•• i. ••• j t b a 1 -m •"» e r a r v •J r a n a v a

2.7 Inverkan av t ryckand : : . nn

Dm ;:. i vcktv:t :i r s ^ l - t o i ' : ! r u^ui.sn anledning s k u l l e b ö r j a s t i g a

• MOM ' :injut:taqei: <:o. l:> i. ; : u-i-orändra t b l i r f ö l j d e n a t t Snqvoiymen i'härda-n „•. :. i: ..iva :• > va idmi riskn i ng ) . Detta höjer e f f e k t e n » ängprociuktici u:\-n och därmed även trycket y t t ' 2 r i iqgart-?. Reaktorn är .i. denna mening e j s j ä l v reg l e rande»

v a r f ö r " t r v c k e t ov i. :. i ka r i i.gen inå-iito r e g l e r a s . I praktiken sker d ö t t ; / v i a A?\> ;u,::. t a q c? t. rivs r s a k t a r t r y c k o t h å l l s konstant nih.-j turfciiw.vtv.iU-r.. h-Li -Lia -3 .-i 11 b l i r t u r b i n e n slav t i l l

reaK t o r n .

Fre;. Reaktor' äng l e d n i mja r » t u r b i n och t r y c k r e g l e r i n g ,

s i i u u J.! ••.• r :i : •••a -3 v o i i i i t w r . i •::»j s k v •) i: i o r ;;:• r ., P • o q v a m m e f . ! \ : r R e g i o v *"i?l-, ( ! : • ! • • ! , . u r : d^;. " !">•!• n •:••

:.:tt Uo-.Yiin :»nL.ici:-it y ri-, 7 i n t o r a k t i v t program f o r j.i?a d i f f e r e n t i a l och d i f f e r e n s

Vi-;ckl.its v i d i n s t i t u t i o n e n f ö r

S I l t N : ; ! : h - i r •".ea.-iri i. 97-'J. a n v "

l ö s n :. i: •; , j v i n'jurst n . e l l ..i Inte-; v •.•;!• ••!-. i v i t o t f : ' - . i:',öj 1 i. q r ; c SIMNuN h u r i-^tt. G n k ^ l t - f e l kar.-, ro 11 ..

. -v ror fr; :-sk ni nej » u t b i l d n i n g och - j l ^ r - och 3imu l e r i n g s - p r o b l e m .

•1i i i i u l s n ' ; q s G t u d i 9 i ' pä k a r t t i d . o a e l l^tir.ik och en o m f a t t a n d e

Användaren kamiivjfiicera d prograrrnviet genom ä t t använda k amin a na c r i . Dst f i n n s t . e . - ; . !<ommandan f a r a t t ä n d r a m o d e l l e n s pa raimvr. i a v i u t f r r r a -r. imtj i ^ r.; tiqa i-1 p l a t t a r e s u l t a t e t . f r å n siiuu 1 i-- r -j i :qen och K j r at'c m C J i H e r a niociel l e n . A n v ä n d a r e n kan ocks:-i ii'apa sgn,-v, Isögnivä k a if'ii; ••md an gsnoifi a t t använda m a c r o s .

Syu'c :r.r,x •••: -om '-jk :,;i i .i. :i Ln:U ii;? r :j-5 kan o f t a s t d e l a s upp i na 11...: i !.•...! a i.ind«r::.yr;t&;r:: v i 1L,.-; kan programmeras s e p a r a t . Und'-? r ••; •••: -.civiöri kai:pl:i •* ssd<vi:i I h o p . D e t t a g ö r d e t t . e x . IYIÖJ i : •;. '. i.";Lt ha Gt.r. b i b i i o t G k med p r o c e s s e r . V i d a r e så ä r d e t

;Yiy c k :•;•-••. i..'nkeit a t t . ' i n d r i s t r u k t u r e n pä on p r o c e s s .

När nu '"-i imu ler-iv- -?n •T>t/'"; pvocvK^ är det n a t u r l i g t a t t beskriyj den f y s j. ka i i sk.;j procc-ssen med vanliga c! :i. f rert?n f ia lekva v ions r och dwitorn med =iti kontroll algoritm m e d d i i - | ' ^ r 9 n w K ^ , l : i a n f ; r . !>-,,., d e t t a t i l l å t e r S I M N O N i j n d ^ f ' s y s t . ' - i i i med i i i i d e k a n t n v . j e r I.:. g o c h d i s k r e t t i d .

4 HGDELLDESKP I VM T h!GAR

4 . 1 Nt-'U t I ' O t l - h L f i ä t i. k

4 . 1 . 1 CORE

4 . 1 . 2 COKES

4 . 2 & n q - b i I d n i n q 4 . 2 . 1 BOIL

4 . 2 . . : GTA1 I C 4 . 2 . 3 BQ3 4 . 2 . :l BG4

4 . 3 Ä ng 1 tj cl n i n g a r 4.3,. 1 STEAM

4.3., 2 STEAM2 4 . 3 . 3 STEAM2F

å . 4 H y il:' a i j J. s e : • v o f a r r- -• :• q I s v v e fi 111 e r 4 . 4 . 1 EHW

4-. 5 T v y c k i e q

I a t o r 4 . 5 - 1 PCL'JN

4 . 5 . . :• PCar 12

4 . 6 Darnen 4 . 6 . i UDME

4 . 7 B r u < 5 f i l t e i -

4 . 7 . 1 SYSEX

4 . 1 Neut pan—k i ti&t. i k

4.1.1 CORE

B e s k r i v e r n e u t v c n k i n e t i k e n i en BWR sam en p u n k t m o d e l l med

beräkna??. misri hjälp av b r ä n s l e t e m p e r ä t u r s m voideti o c h Xenon fö v g i ft ri i. n g e n .

Version 2 har en hrusingång • . . sä att man kan störa Ron.

4.1.2 CORES

I några simuleringar blev CPU-tiden ganska lång. Eftersom tillstånden i denna modell är av ganska varierande storleksordning» skalades ekvationerna så att alla tillstånd blev appvoxiiTiat. ivt 1. Detta minskade dock inte beräkningstiden namvart.

Blockschema=

rLtrf, IL- XsrtOlO TifJ/fér^y

TakiijZ

V")/ ä —

ron -pLöJe

= Bränsle Te

pra lor-

11

4.2 Äng bi ldni r\q

Beskriver- t e i ^ a h y d r a u l i k e r n ångbi l d n i n g e m i en kaka •'reaKtcr. Döt. är en f ö r e n k l a d punk t »tadel 1 sam använder s i q av dynaivii k^n f ö r .'inqkval i t e n och domens t r y c k . F ö r u t s ä t cninrja rn:; f ö r nictJallen a r : i> En l i n j ä r ångKvali t e t s - F ö r d e l n i n g lanqs den kokande s e k t i o n e n . i i ) En l i n j ä r v a i d - å n q k v a i i t e f u n k t i o n , i i i ; En p e r f e k t m a t a r v a t t e n kont r o l 1 .

Version 2 har en bruaingäng»

e t t f ö r d r ö j n i nq s f i l t er .

där b r u s s t o r n i n g e n leds igsnom

d . 2 . 2 STATI

Stat !•..; k a ekvat ic:-:?-?r för t. ryckfallet över en box och en spalt hr pa ra i i ;:i 1 kopplade. Version 1 har konstant a i itst» rriöd-.m version 2 och 3 beräknar ett värde för denna•

4.2.3 EtQ3

r i v e r .'Ungbi 1 Iningcin i t v å p a r a l l e l l a b o x a r . Modellen har en brusingäng f ö r r-itörru ng av c i rku 1 a t ionspuitipens v a r v t a l .

V e r s i o n 2 har t v ä otaerac-jnda b r u s i n g å n g a r . En f ö r störning av huvudci rku l a t ionspuropenv* v a r v t a l och en f ö r e f f e k t f ö r d e l n i n g e n mellan boxarna.

4.2.4 B04 Beskriver ångbi. Idningen i två boxar och en s p a l t . Martallen har tvä oberoende brusingångar (se B03 v e r s . 2 ) . I version 2 f i n n s en t i d s f ö r d r ö j n i n g för ångkvaliten. Version 3 har en utgång f ö r medelvärdet av voiden.

u

*r

>1

)

— >

iox |

*,l

/ , ,

)](

r

~Z =

Vary

F" i g . T v ;å boxar o c h B n s p a J. t

Blockschema för BOIL:

13

4.3 Ang1ed n i ng3 r

4.3.1 STEAM

En förenklad olinjär» 5—nods» ångledningsmodel1. Ångflodet och trycker, nsräknas i varje nod.

4.3.2 STEAM2

En olinjär: •i-nods» äng ledningsffiodel 1 som beskriver ångflodet genom ett rar. Modellen förutsätter ett linjärt tryckfall genom högtrycksventilen. Som referens har användtss IFAC Tutorials» Principles af model building and

identification av Fasol och Jorgl.

De följande modellerna STEAM2-modellen.

är vidareutvecklingar av

d.3.3 STEAM2F

Fördröjd flashing. T»yckderivätan fördröjs tiden Tau.

4.3.4 5TEAM2LA

Lambda är en linjär funktion av flödesderivatan.

Fig. Lambda sfa flödesderivatan.

4.3.5 STEAM2LB

Lambda är en kvadratisk funktion av flödesderivatan,

^ o

/:

F i. q . L a in b d a B f a f 1 ö d e s d » r ivatati,

LP; (ÖP;)

F i g . 01 i n j ä r t. ry c k d a

p n i ng .

Blackar: nerv-a f ö r äng I s a n i i i ?! 1 erna

1

1

1

/*#

7

< * ' 1

A

L

^{A' i j}

f\O<i 2 I

1 " i

Hydrauiserva för reglerventi ler

4 . 4 . 1 EHW

En f ö r e n k l a d iviodel. J. sam r e p r e s e n t e r a r ö v e r f ö r i n g s f u n k t i o n e n rnellan d s n e l e k t rodynarni 3k-a v e n t i l e n och dynamiken f ö r d e t h y d r a u 1 i ;

: k a k o n t r o 11 s y s I: e rri e t .

B] o c k.-3 c h-.3 ma s

•

1

s

7

ä.. 5 Tryck requiato v

4.-5. i PCQN

E M förenklad modell av tryck regulatorn i Barsebäck.

Regulatorn har en Pl-f unl« t ion ach innehåller ett f 1 u x - f i 11 ö r u

4.5.2 PC0N2

En Förbättrad modell av tryck kontroll systemet i Barsebäck.

Biockscheiv.a för PC0N2".

Domen

4.6.1 DOME

En förenklad modell av reaktordomen för testning av tryck

kontroll systemet.

4.7 Filter

4.7.1 SYSEX

En modell för filt ra ring av brus,

;

zZ K

Fig. SYSEX

17

5 SIMULERINGSSTUDIER

5.1 Översikt

1 Teat, av de enskilda modellerna vid stationärt tillstånd, 1.1 CORE och CORES

1.2 BOIL

1.3 STEAM och STEAM2

2 Sammankoppling av modellerna for dam» ängledningar»

hydraulik och regulator. Stationärt vid driftpunkten aprod=850 kcj/s och Flux=1.0 .

2.1 Stegstärningar av trycket vid 0prod=175 kg/s och Flux=1.0 2.1.1 STEAM ut hytt mot STEAM2

2.2 Stegstärningar av ängproduktionen vid Qprod=850 kg/s och F1 u x = 1. . 0

2.2.1 STEAM utbytt mat STEAf?.

2.3 Rampstörningar av ängproduktionen vid Qprod=850 kg/s och Flux=l.0

2.3.1 STEAM utbytt mot STEAM2

2.4 Brusstörningar av ängproduktionen vid Qprod=850 kg/s och Flux=1.0

2.4.1 STEAM utbytt mot STEAM2

3 Sammankoppling av ångbi ldning» Sngledningar» hydraulik och regulator. Stationart vid Cireflow=5500 kg/s»

Qprod-84"y kg/s ocn Flux~1.0 . 3.1 Stegstärning av Ciref low

3.2 Rampstärning av Cireflow

4 Sammankoppling av neutron-kineti k» ängbildning»

äng ledningar» hydraulik och regulator. Stationärt vid Circflow-5500 kg/s och Flux=1.0 .

5 Reaktorns driftdiagram. Effekt sfa huvudcirkulations- flödet. Sammankoppling av neutron-kinetik»

ängbildning» ing ledningar» hydraulik och regulator.

5.1 Stationärt vid Cireflow=5500 kg/s och Flux=1.0 5.1.1 Brusstörning av angbildningen

5.2 Stationärt vid Cireflow=4500 kg/s och Flux=1.0 5.2.1 Brusstärning av ångbildningen

5.3 Stationärt vid Cireflow»3500 kg/s och Flux=0.S5

5.3.1 Brusstärning av ängbildningen

6.1

Studium av parametrarna förstärkning och integrations- tid i t ryck regulatorn. FUr simuleringarna har systemet dQiYn t;nq ledningar» servo och regulator använts.

Brusstörning av ångpradukt.ianen STEAM2 utbytt mot STEAM

7 Jämförelser av de olik.-i anqledningsmodel lerna.

7.1 Sammankoppling av dom? Ang ledningar» servo och regulator vid driftpunktsn Qprod=S50 kg/s och Flux=1.0. Stegstörninq av trycket.

7.2 Sammankoppling av neutrnn-kinatiki ångbildning*

ånqieaningan serva ocn regulator vid driftpunkten Cireflow=5500 kg/s och Flux=1.0 . Brusstärning av Ci reflaw. Bodediagram för trycket har studerats mha IDPAC.

7.3 Specialstudier av modellen med fördröjd flashing

<:STEAM2F> . Simuleringar i 8IMN0N följt av spektrumanalys i IDPAC.

7.3.1 Brusstörninq av trycket.,

7.3.5: Brusstörninq av vent i i laget.

S Simuleringar med reaktorn vid driftpunkten Cireflaw-5500 kg/s och Flux=i.0

8.1 Stegstärning av Cireflow

8.2 Variation av några olika par ante t var i modellen neut ron-ki net i k

8.3 Brusstörning av tryckregulatorn

för

9 Studier av modellen för servat CEHW)i mha systemet neut ron-k i. net i k i ängbildningi ångledningar» servo och regulator vid driftpunktsn Cireflow^SSOO kg/s och Flux=1.0. Variation av dämpnings- och

vinkelfrekvens parametrarna. Störning av trycket.

10 Simulering av dynamiken i bränslestavar och ångbildning med systemet neutron-ki netiki ångbildning och brusfilter.

10.1 Brusstörning av Cireflow 1Ö.2 Pulsstörning av Cireflaw

11

11.1 11.2

Simulering av dynamiken i bränslestavar och ångbildning med systemet neutron—k ineti k och angbildninn» Si mulärinq i SIMNQN. överförings-

funktioner frän Qhcc till Xr» Flux oeh Void är framtagna mha IDPAC.

Vid driftpunkten Cireflow=5500 kg/s och Flux=l, 0

Vid driftpunkten Cireflow*3500 kg/s och Flux=0.85

19

12 Statiska simuleringar för den statiska ångbildningsmodellen (STATIC)

12.1 Tryckfaliet över spalt och box for olika driftpunkter 12.2 Tryckfallet vid olika effekter

12.3 Tryckfallet ivied reguiatorförstärkningen som parameter 12.4 Tryckfaiisit Sied mata f-vattentsmperatu ren saai parameter

t_' Simuleringar ined en ångbildningsmodel1 med två boxar <:B03)

13.1 Steqstarningar på varvtalet till ci rkulat ionspumpen 13.2 Stegs'icirMing av ef fekt.fördel ni ngen till boxarna 13.3 Brusstärning av varvtalet och effektfördelningen

14 Simuleringar ined en ångbi ldni ngsmodel 1 med två boxar och en spalt (BOA)

14.1 Stsgstörninq av effekten till box2 14.2 Brusstärning av effekten till baxl

14.3 Ångprcduktion» kokgrän^? ångkvalite och v o i d s f a e f f t- k t e n

lä.C Ängprcjduktiofi 3 fa v,iry':alet pä ci rku lat i o n s p u m p e n

15 S a m m a n k o p p l i n g <rv n s u t ron-k i net i k o c h

S n g b i ldningsivicrtal len med t v å b o x a r o c h e n s p a l t (CORE och B d )

15.1 Brusstärning på cirkuiatlonspumpens varvtal

16 Brusstorning av modellen för neutron-ki netik

16.1 AFlux sfa ARon

5.2 Resultat

De i översikten nämnda simuleringarna som varit mest centrala för mitt examensarbete» kommer nedan att beskrivas nå g a t me r a i ng ä e nd e.

5.2.1 Si mil 1 er i ngsstud ie 2 Jämförelse av STEAM cch STEAM2

Syftet med denna inledande simuleringsstudie war att studera hur vissa aystemparametrar (tryck»ånqflöde och ventilläge) uppförde sig vid störningar (stegi ramp och brus) av systemets dynamik. De parametrar som störningarna adderades till var trycket och ångproduktionen.

För att jämföra äng ledningsmådellerna (STEAM och BTEAM2) simulerades först en störninq på 'systemet med STEAM model l e m därefter byttes STEAM ut mot STEAM2 och samma störning upprepades.

De modeller som kopplades samman var DOME i STEAM(2)» EHW och PCQN2. Sammankopplingen som gjordes med Connecting System PCT framgår av nedan givna blockschema.

Fig. Blockschema.

i*,-

?COM x

T

e-iyriifnai

V«m.

Iryrk

4iTEAM(2)

För att exemplifiera hur ett Connecting System i SIMNON är strukturerat ges nedan koden för Connecting System PCT.

CONNECTING SYSTEM PCT

Description: Connecting of steamline» dome»

pressure control and ehw servo.

PI Cpeon2]--PreaCdome3 FlxCpeon23=Flew

I n Cehwll ~Y7 Cpcon23 H':i i st Ht 1 Csteam'J =Ut Cehw J

P a C s t a a m J - P r e a C d o m e 1 QprodCdome3=Qst

QoutCdomeJ=F i out C »teamJ

21

Parameters' F1ew:1.0 Qsts 850 D i st: 0.0 END

Flux level Cpu3 Steam production Ckg/s3

Av koden fraiTigar även hur man k-an addera en störning <!Dist).

For att underlätta simuleringarna har alla initialvärden till samtliga modeller lagrats i ett macro. Ett annat macro innehåller de kommandon som krävs för att initiera en

s i IIIIJ 1 e r i n g .

Det ovan beskrivna sättet att arbeta vid simuleringar» dvs koppla samman erforderliga modeller mha ett Connecting System» lagra i ni tia ivärden i ett macro och kommando i ett annat, macro» har genomgående anvandts.

Nedan visas exempel pä plcttar simulerade tiden år 30 sek.

frän simuleringarna. Den

" ^ ri»lno <~ Irydwl vid T-5.

7 0 .

69.8

0.082S

F

ig. £ imulär ing vid driftpunkten Qprod=175 kg/s och Flux=0.20.

Stegstörning av trycket tried 0.2 bar. De plottade parametrarna är trycket» ångflodet och ventilläget.

62.07.06 - 18.24.29 nr. I

hcopy 0.8 'prso.fleui och b i l . Stagatorning av tryck*!.

70.

60.75 o 187.5

175.

0.

0.095

0.0926

0

7.S

7.5

7.5

1S

"TT"

15. 22.5

13.

30.

F i g . SaiYniia s i mu 1 e r i nq som i. fhi-eqaenda f i g u r . STEAH u t b y t t : mat STEAM2.

82.07.07 - 12H0i24 nr< t

hcopy O.t 'prao.fleut och h l I .SUaatorn I na av angproaukt lonwi <5X>.

sm.

840.

O.

0.75^

0.625

o.

7.S

7.5

15.

TS~

22.5 ^{3 0 .}

22.5

13.

Fia. Siiiiul^ring v i d drift.punkten Qprad=85Q kg/3 och Flux = 1.0 iried änglednittqsifiodsi len STEAM2.

Stagstörning mod '57. av ånqprodukt. ionen.

82.08.20 - 20.23.2S nr. 1

heopv 0 . 8 *pr«o,floul och hl I.Bru»»tornln« av anoproduktIonan <Slgwo»10)

70.05

80.0 0 882.5

o.

7.5

7 . 5

16.

TS

22.5 3d.

22.5 3d.

0.51

0.405

7.6 1S 22.5 ^30.

F i i j . S i inu I s r i n g v i d c i r i : - ' . p u n k t r n i Oprod^SSO k g / s o c h F l u x = 1 . niea .i ng 1 ed n i nq •_"> ino..J e i i e 11 ST E A I i .

i v ång p r o d u k t i o nen med a r n p l i t u d e n 7 k g / s .

70.05

0 . 7 . S

167

855.

847.5

o.

0.S7

O.SSS

0 . 7 . S 167 22.5 ^30.

F i g , Sd ni »i.ti siiviulörinq sain i f o r ^ q å e n d e f i g u r . STEAM utbytt mar. STEAM2.

När man sedan jämförda dessa plottar med mätningar på reaktorn såg man att. modellerna uppförde sig ganska likt verkligheten. Angledningsmodel lc-:n STEAM2 visade sig vara den

lämpligaste att använda i fortsättningen.

5.2.2 Simuleringsstudie 6 Tryck regulatorn

Syftet var att undersöka huv

känsligt systemets stabilitet var mot. en and v ing av regulatorparametrarna. I Barsebäcksverket använder man en PI-regulator» vilket betyder att dess parametrar är förstärkning och integrationstid. Av undersökningen gkulle även framgå huruvida den inställning sam används är den mest optimala.

De modeller som sammankopplades var DOME7 PCQN2. Detta gjordes p3 samma sätt som

STEAM2i EHW och i blockschemat i

Vid simuleringarna »tordes .'inrjproduktionen vid full effekt av brus. Sedan uppmättes avvikelser från bärvärde och max variation. Medan ges en sammanställning av mätresultatet.

Den paramRterinställninq 301V1 används i dag är förstärkning

k 1-0.SS och inteqrationstid Ti=5.ö sek.

25

kl Ti 1 2 3 4

0.05 5.0 0.14 0.07 3.4 ö.72*E-3 Ö.10 5.0 0.15 0.092 3.8 i.70*E-3 0.85 3.0 0.14 0.075 5.4 li.0*E-3 1.50 5.O O.18 O.096 10.8 25.0*E-3 0.85 3.0 0.15 0.104 6.6 15.0*E-3 O.85 7.0 0.11 O.066 5.5 9.5*E-3 O.10 3.O 0.11 O.080 4.3 2.0*E-3 0.10 7.0 0.14 0.088 3.8 1.6*E-3 1.5 3.0 0.11 0.066 8.5 22.0*E-3 1.5 7.0 0.12 0.072 7.5 l?.0*E-3

is T r y c k : max v a r i a t i o n tapp till topp

2 : Tryck» max a v v i k e l s e från m - y c k b ö r v ä r d e (70 b a r ) 3s Ängflödei max v a r i a t i o n tapp till t a p p

4 : VentilJäge» max v a r i a t i o n t o p p till t o p p

Den gjorda u n d e r s ö k n i n g e n är inte t i l l r ä c k l i g för att avgöra

huruvida p a r a m e t e r i n s t ä l l n i n g e n är o p t i m a l . M a n bör t.ex

ä v e n u n d e r s ö k a hur snabba v a r i a t i o n e r n a är d v s d e u p p m ä t t a

p a r a m e t r a r n a s d s r i v a t a . N e d a n v i s a s e n p l o t t n i n g av

p a r a m e t r a r n a tryck? å n g p r o d u k t i a n o c h vent il läge för k l = 0 . 8 5

o c h T i = 5 . 0 .

82.07.14 - t0iS5:26 nn 2

heopv 0.8 'K1-0.85 och Tl-5.0. V.rkllgl drlftloo*.

70.25

70.

ywvs^j

0 855.

847.5

6. I2\

18. 2 4 .

0.57

O.S5S

0. 12. 18. 24.

P.a ramete wa r i at. i one r

å ng p radu kt i onen. v i d

brusstörning av

5.2.3 Simuleringssitudie 7

Jämförelser av dö olika ängledningsmodellerna.

En av de större delarna av arbetet har varit att förbättra och vidareutveckla Ängledningsrtiadellen STEAM2. De olika förslag som togs fram var STEAM2F (fördröjd flashing)»

STEAM2LACB) (lambda beror av flödesderivätan) och STEAM2M (olinjär tryckdämprung). Dessa beskrivs i avsnitt 4.3 Ängledni ngar.

För att kunna jämföra de olika modellerna kopplades systemet DOME, STEAM2-, EHW och PC0N2 ihop (se blochschema i 5.2.1).

Simuleringarna gjordas vid full effekt. En störning adderades till styrsignalen från regulatorn» och parametrarna tryck och ringproduktion studerades.

Tyvärr blev s k i l l n a d e n me l i t e n . Detta kan bero | D o »i en B stora volym kan ! o 1 i U a IT,ode 11 Brna . 0et harie

an de olika mode 11 e r na (dy c k et alt trycket i domen studerades.

utjämnat variationerna mellan de

!.3fi3t<e varit bättre att studera

Wedan ses en siinulariruj med model len .ned fördröjd flashing.

De p l a t t a d e pars me» t rarn/j ar t r y c k och ångproduktion.

27

82.07.16 - 16>04>36 «•• 4

hcopy 0.6 •D«lay*d flaahlna- r^M and Floul. Tou-2.0 <Dl«l"0.0070>

70.02

69.96

69.9

8S4.

•52.

S50.

13"

0.

Fig. Simulering med STEAM2F

I nästa jäiiiförelsG av dra olika modellerna kopplades systemet CORE* BOIL» STEAM;:-., EHW och PC0M2 ihop.

Vtnll-

Fig. Blockschema

Simuleringarna gjordas vid full effekt och med cirkulatiansf lödet--5500 k g / s . Vitt brus

cirkulationsflödet och processen simulerades Därefter togs Dod^diagram för trycket IDPAC-pragrammet. Medan visas exempel på mode 11 en STEAM2M >'. o 1 i 11 j a \- t ryckdämpn i ng) .

lades på i 120 sek.

fram mha

plottar från

82.08.04 - 17.03.30 nr i Z

hcopv 0.8 "Flux och Oho. SU<w2M k-I.OE-S

1.025

S.4E3

3 0 .

eoT

3Ö7 6ÖT ^{8 0 .} 120.

Fig. Siinulering av effekt och cirkulationsflöde

8 2 . 0 8 . 0 4 - t7>01i4t nr» I

hoopv 0 . 8 'Pr, Flaut och Void. St*om2M k-I.OE-S

70.05

68.8

Ö 3d.

eöT

880.

87S.

o ^{3 0 . 6 0 . 8 0 . 120.}

0.472

0.4S8

0. 30.

eö.

Fig. Simulering av tryck i Angproduktion och void

29

.os.S3

t .E-SJ

i.e-ej

too.

Fig. Autaspekt"UIII för dointryek«t

Till sist gjordes specialstudier på STGAM2F. For att man verkligen skulle få fram ett tydligt resultat i kördes modellen ensam med konstanta insignaler. Brusstörning lades på tryck resp ventil läget vid full effekt.

P6

HTL

I

A M ±o.oi(t%)

Fig. Uppkoppling av STEAM2F

Tre olika tidsfördröjningar simulerades; 0.1» 1.0 och 10

sek. Mha IDPAC gjordes även en spektvumanalys för trycket i

första och sista noden dvs Pl och P6. Nedan visas ett

exempel där vent il läget är stört med brus.

82.08.09 - 11.48-20 nr. 4

hcopy 0.8 'Bruaaternlno av tryekat. Pl och P8. Tou-I.0

6.93ES

6.S2E6

8.01E6

e.sizsec

Fig. Simulering av trycken Pl och P6.

Tidsfördröjningen är 1.0 -.-irak.

8 2 . 0 8 . 0 0 - 11.SO.SI or. 5

hcopy 0.8 *Bru«tornlng ov Iryokai. Fleut och FI6. Tou-I .0

658.

8 5 2

846.

15. 3 0 . 467 6 0 .

852. S

F- ig. Gimuiering av ut- och ingängsf lödena Fiout och

31

bed* «p*c3 ap*c4 82.08.10 - 10.03.10

1.E-4

1.E-S.

I.E-8.

I.E-7.

1.E-8.

10.

Fig. Spektrumanalys av Pl och P6.

5.2.4 Simuleringsstudie 11 överför i ngsfunktioner

Om man lägger en brusstörning på cirkulationsflodet och sedan studerar ett antal olika parametrar» ser man att de olika parametrarnas brus är av olika karaktär. Dvs de har olika spektralfördelningar.

För att studera detta närmare gjordes en sammankoppling av systemen BOIL och CORE enligt nedan.

CORE

Fig. Blackschema

Nedan visas hur det ser ut när systemet stors med brus som

har amplituden 50 kg/s. Systemets driftläge är 100*/. effekt

och cirkulatiansflodet är 5500 kg/s,

8 2 . 0 8 . l t - 10.36.06 nr• t

hcepy 0.8 'Brusaternlno «v clrcflow. Flux, Void och Qhaoi.

1.04

1 .

0 3ÖT 6Ö7 ^{9 0 . 120.}

0.472S

0.47

0 3 0 . 60. ^{9 0 .} 120.

I.7IE6

I.705E0

0 . 3 0 . 60. 9 0 . 120.

Fig. Effekt.» void och termisk effekt.

62.08.1! - 10-38.44 or. 2 U' •"'""' * ' " '''^ '/ :

heopy 0.8 'Bru««ternlng av olpcflow. Ohoe, Xr «oh Zl.

S.6E3

S.5E3

0.17878

O.I77S

0.208

0.204

" e S "

Fig. Cirkulätionsflöde» ångkvalitet och kokgräns

33

hör att studera hur de olika parameterårna beror av cirkulationsflods»!» har programpaketet IDPAC användts.

överföringsfunktioner Frän cirkulationsflöde till effekt»

vald resp ängkvalite har analyserats.

BODE tronsfZ 82.08.11 - 11:29.38

t . .

o.t.

0.01.

AMP . , JSOO

PHASCJ j JOOO.

n

/ J

0.1 1. 10.

F

ig. ö v e r f ö r i n g s f u n k t i o n f r ä n c i r k u l a t i o n s f l ö d e t i l l e f f e k t

BODE Iroo.f3 62.08.11 - II>3S>47

t . .

0 . 1 .

0.01.

,1500.

AMP PHASEl

.1000.

500.

0 . 1

F i g . ö v e r f ö r i n g s f u n k t i o n f r å n c i r k u l a t i o n s f l ö d e t i l l v o i d

O.I.

0.01

000.

500.

10.

Fig. Överföringsfunktion FrAn cirkulationsflöde till ångkvalite

5.2.5 3iiriulering=istudier 12-15

Framtagning av sn ångbildningsmodel1 med två boxar och en spalt

Denna avslutande simuleringsstudie syftade till att ta fram en ny ångbildningsmodel1. Modellen skulle vara baserad på två boxar och en spalt? enligt principskiss nedan.

sptli

— • -

be* ' '.1

•il

pump veni

huvude Fig. Principskiss

Beteckningarna X st«ir för Sngkva litet och Z står för

35

kakgrans. Tryckfallet över en box består av tre delars tryckfallet över inlappsstrypningi två fas flödes friktion och gravitatianstryckfal1. I «; imuleringsstudien 12 gällde det att studera sambandet Mellan tryckfallen över spalten och boxtjn och beroendet av ci rku lat. ionsf lodet. Andra samband som undersöktes var hur tryckfailet berodde av t.ex effekten» regulatorförstärkningen och

rvatienteiTiperatu ven.

S2.08.I7 - tSitOite nr t I

heopv 0.6 'TryckfolUt vid olika «ff«kt«

0.2

0.

Fig. Tryckfallet vid olika effekter

82.08.17 - ISiZSiOO w

heoey 0.8 * TryefcfolU» Tfw parwwUr. !20<Tfw<I80

1.2,

0 . 8

0.6

0 . 4

0 . 2

0 .

Fig. Tryckfallet vid olika matarvattenteffiperaturer.

Den första modellen innehöll tvä boxar. Syftet med denna

modal 1 vav främst att se hur de två boxarna samverkade vid

olika typer av störningar. D G olika störningar som

simulerades var" steg- och brusstörning av varvtalet på

huvudcirkulationspumpen och samtidig brusstärning av både

pumpvarvtal och effektfördelningen mellan boxarna.

37

82.OS.24 - 14>33t55 nri 3

heopy 0.8 'SUeatornlr* C*2S> ov v o r v t a L t . Oho och F l p .

5.4C3

S.S4E3

6.28E3

I.66E3

I.64C3

I.63E3

0

3 .

3.

12.

6. 9.

12.

Fig. Steqstörning av varvtalet. Cirkulationsflöde och ångproduktior

82.08.24 - t4i3Si3t o n 4

heepy 0.8 'Si*o«iornln« C-»2S> ov v o r v l o U l . X I I »oh Voxl.

0.308

0.304

0.3 0.

0.646.

0.644

0.642

3. 0.

0. 3. 6 . 9 .

F x q . Strj -JV varvtvjitst.. Ängkvalite och void i en av boxarn

82.OS.24 - I6.l»i24 nr. I

heoey 0.8 'Bruoat. ov varvtal eeh »ffaktford.

0.3125

0 . 9

0.2875 0 . 2.67E3

6 . 127

* / /

-Xa 2 4 .

2.S4E3

2.6IC3

0 6'. 12. ii. 2*

.. 912-

Fig» B r u s i s t ä r n i n q -w biide v a r v t a l och ef f e k t f ö r d e l n i n g , Äng k v a l i t e (X) och Sngflöde <.Q)

82.08.24 - t6i28i ho»py 0.8 *Bru*at.

nr< 2

av varvtal <xjh affaktfard

0.555

0.54

0.525

Ts7

I.62ES

t.en

I.68CS

o e.

Fig. Brusstärning ;rv b^ds varvtal och ef fektfördelning, Void (vox) och 3nqpradukt ion <!fip)

39

Med utgångspunkt. frän den enklare modellen kunde nu en ny modell i (BOA3 » s=m innehöll två boxar och en spalt skrivas.

För at.t kontrolisra denna modells uppförande gjordes vissa tester som t.ex ^tegstörning och brusstörning av effekten till den ena boxen.

Slutligen kopplades ånrjbi ldningamodel len (BOA) satunan med model len for neut.ranki.net. i k (CORE). Här nedan visas hur detta systems parametrar uppför sig när huvudcirkulationspumpens varvtal störs med brus.

62.00.03 - I7IO2IO4 nri 3

hcopy 0.8 'Brum C»0> pa vorvloUl. VOKI. V«K3 oeh Flux.

0.40964

0.042025

24.

Fig. Voiden i box resp spalt och effekten.

2.404SE3

2.40375E3 0.

552.8

562.4 0.

5.482SE3

S.48IE3 0 .

127

12. 18.

187

24.

2 4 .

24.

Fig. Ängfiädst :i. tax rc:?sp spalt och c i rkulationsf lodet,

82.08.03 - ie.5».49 nr> 2

hsopv 0 . 8 *Bru« CtO> pa v o r v l o l . t . X I I , XI3 ceh Flp.

0.17930

0.17832

0.

0.0188

0.01878 0.

884.5.

884.26

0 .

8 .

8 .

e.

127

127

127

187

187

24.

24.

24.

Fig. Ängkval itöt i han resp spalt och total ångproduktion.

dl

6 SAMMANFATTNING

Examensarbetet har behandlat matematiska modeller av en kokar reaktor. Främst har olika modeller för ångbildning och ångledningar studerats.

Arbetetv som krävde mycket. datorkraft» har utfarts på institutionens VAX dator. Dat kan nämnas att den totala tiden vid terminal har varit drygt 250 t i iimia r. Därav var cirka en femtedel » dvs 50 timmar» CPU tid.

Det är min förhoppning att detta arbete skall komma till

nytta vid eventuella framtida simulatorer vid kärnkraftverk.

7 REFERENSER

K . J. A •:» t r ö ITI 5 R e g i e r t s o r i

H. Eln.qvist: S I M N O N

K.H. Fasal and H.P. Järgl: IFAC Tutorials, System Identification.

Principlös af Model Building

and Identification