Анотація до роботи:

Сангінова О.В. “Система автоматизованого керування процесом борного регулювання в ядерних реакторах типу ВВЕР-1000”

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація технологічних процесів. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2003.

Дисертацію присвячено створенню системи автоматизованого керування процесом борного регулювання в ядерних реакторах типу ВВЕР-1000.

Запропонована гідродинамічна модель для розрахунку концентрації борної кислоти в теплоносії.

Формалізовано задачу оптимального керування: визначений вигляд цільової функції, сформульовані обмеження, визначені необхідні й достатні умови мінімуму цільової функції. Запропоновано алгоритм оптимального керування процесом борного регулювання.

Розроблено імітаційні моделі для прогнозу основних параметрів стану активної зони реактора.

Створено систему автоматизованого керування процесом борного регулювання, яка виконує розрахунок концентрації борної кислоти, оцінку стану активної зони та здійснює прогноз параметрів роботи енергоблоку.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну задачу створення системи автоматизованого керування процесом борного регулювання в ядерних реакторах типу ВВЕР-1000. Результати розв’язку цієї задачі, пов'язані з моделюванням, оптимізацією і прогнозом процесу, було використано у розробленні комп’ютерно-інтегрованої системи керування, яка дозволяє підвищити ефективність рішень, що приймаються оперативним персоналом у процесі керування реакторною установкою. Одержано наступні основні наукові й практичні результати:

1. Виходячи з аналізу реакторної установки з ВВЕР-1000 як об'єкта керування, виявлено недостатній рівень автоматизації процесу борного регулювання – одного з основних способів керування реакторною установкою. Сформульовано задачу керування процесом БР. Визначено, що відсутність оперативної інформації щодо найважливішого параметру процесу БР – концентрацію борної кислоти – не дозволяє операторові своєчасно оцінювати стан активної зони реактора, приймати рішення щодо необхідності проведення борного регулювання і ефективно здійснювати БР. Запропоновано розробити систему керування процесом БР, яка розв’язує задачу оптимізації та прогнозування борного регулювання.

2. Обґрунтовано доцільність використання аналітичного підходу до побудови математичної моделі процесу БР. Вивчення характеру руху теплоносія в трубопроводі першого контуру і системі підживлення-продувки, а також фізико-хімічних властивостей теплоносія в умовах підвищеної температури і тиску дозволило сформулювати припущення для моделювання процесу БР і одержати конкретний вигляд гідродинамічної моделі. Проведені експериментальні дослідження одержаної моделі на ЮУ АЕС підтвердили її адекватність і доцільність використання для доповнення й уточнення інформації щодо концентрації борної кислоти у режимі реального часу.

3. Введено поняття якості процесу БР. За критерій оптимального керування запропоновано взяти зміну реактивності, яка є ознакою порушення стаціонарного стану активної зони реактора. Мінімізація реактивності за рахунок проведення процесу БР дозволяє знизити нерівномірність енерговиділення активної зони і скоротити кількість рідких радіоактивних відходів.

4. Формалізовано задачу оптимального керування: визначено вигляд цільової функції, сформульовано обмеження на концентрацію борної кислоти у вхідному потоці і тривалість процесу БР, визначено необхідні й достатні умови мінімуму цільової функції. Запропоновано алгоритм оптимального керування процесом БР та проект системи автоматичного керування.

5. Запропоновано логічну модель оцінки й аналізу стану активної зони реактора для прийняття рішень щодо необхідності проведення борного регулювання і вибору технологічного алгоритма оптимального керування процесом БР. Використання моделі дозволяє підвищити оперативність і ефективність рішень, що приймаються оперативним персоналом у процесі борного регулювання.

6. Розроблені технологічні алгоритми оптимального керування для різноманітних режимів нормальної експлуатації реакторної установки. На їх основі створено базу даних рекомендацій, що використовується у формуванні поточної рекомендації оперативному персоналу.

7. Розроблено імітаційні моделі основних параметрів, що характеризують стан активної зони реактора: аксіального офсету, коефіцієнта нерівномірності енерговиділення за об’ємом активної зони, зміни реактивності. Імітаційні моделі внесено до бібліотеки імітаційних моделей і використовуються для короткотермінового прогнозу і перевірки гаданих дій оперативного персоналу.

8. Створено систему автоматизованого керування процесом БР, що реалізує такі функції: надання оперативної інформації про концентрацію борної кислоти, оцінка стану АкЗ, прийняття рішень щодо необхідності проведення процесу БР, розрахунок оптимальної концентрації борної кислоти і тривалості перехідного процесу, короткотерміновий прогноз параметрів, що характеризують роботу енергоблока.

9. Експериментальну перевірку основних результатів роботи здійснено у реальних виробничих умовах на першому енергоблоці ЮУ АЕС. Ефективність, актуальність і важливість використання проведених випробувань і запроваджених рішень підтверджено актами проведення випробувань і впровадження у дослідно-промислову експлуатацію на першому енергоблоці ЮУ АЕС.

Основний зміст дисертації викладено в опублікованих роботах:

1. Медведєв Р.Б., Сангінова О.В. Програмно-технічний комплекс борного регулювання // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. – 2001. – № 6 (20). – С. 21 – 27.

Здобувачем запропоновано алгоритми оптимального керування процесом БР з урахуванням зміни реактивності і нерівномірності розподілу енерговиділення реактора, розглянуто принципи функціонування та структуру пропонованого програмно-технічного комплексу БР.

2. Медведєв Р.Б., Сангінова О.В. Оптимальне керування процесом зміни концентрації борної кислоти в теплоносії першого контуру АЕС з ВВЕР-1000 // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. – 2002. – № 2 (22). – С. 22 – 29.

Здобувачем сформульовано критерій керування процесом БР, запропоновано підхід до розв'язання задачі оптимального керування процесом борного регулювання з урахуванням нерівномірності розподілу енерговиділення в АкЗ реактора. Наведено приклад застосування алгоритму оптимального керування до одного з режимів нормальної експлуатації РУ із ВВЕР-1000.

3. Сангінова О.В. Разработка технологических алгоритмов борного регулирования для реакторных установок типа ВВЭР-1000 // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. – 2001. – № 19. – С. 142 – 147.

4. Medvedev R., Sanginova O. Optimization of the boric regulation process at the nuclear power plants of Ukraine // Summaries of 14^th International Congrss of Chemical and Process Engineering CHISA-2000/ - Vol. 4. – Praha (Czech Republic). – P. 13.

Здобувачем проаналізовано особливості протікання процесу БР в умовах реальної експлуатації реакторних установок із реакторами типу ВВЕР-1000 та розглянуто напрями оптимізації БР на АЕС України; сформульовано задачу керування процесом БР.

5. Медведев Р.Б., Сангинова О.В. Математические модели процесса борного регулирования в ядерных реакторах типа ВВЭР-1000 // Сб. трудов 13-й международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-2000). – Том 6, секция 13. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский гос. технол. ин-т (технол. ун-т). – 2000. – С. 297 – 298.

Здобувачем запропоновано використовувати імітаційні моделі в системі інформаційної підтримки персоналу РУ для вивчення причин неефективного проведення борного регулювання, для прогнозування параметрів, які характеризують стан активної зони реактора, а також для оптимізації керування реакторною установкою.

6. Сангинова О.В. Использование гидродинамических моделей для расчета концентрации борной кислоты в ядерных реакторах типа ВВЭР-1000 // Сб. трудов 14-й международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-14). – Том 6, секция 10. – Смоленск: Смоленский филиал Московского энергетичес. ин-та (техн. ун-та). – 2001. – С. 64 – 65.

7. Сангинова О.В. Интегральная оценка качества управления реакторной установкой на Южно-Украинской АЭС // Збірка тез доповідей V Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство”. – К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка». – 2002. – Секція 3. – С. 472 – 474.