Розпізнавання передаварійних теплогідравлічних процесів у водоохолоджуваних ядерних енергетичних реакторах - Автореферат

Надійність ядерних енергоблоків з сучасними та перспективними ВО реакторними установками (РУ) некиплячого (ВВЕР, PWR) та киплячого (РБМК, BWR) типу може бути істотно підвищена шляхом введення до структури АСУ ТП АЕС спеціалізованих інтелектних програмно-технічних засобів, які здатні забезпечити ефективний контроль режимів генерації парової фази в АКЗ цих ЯР на основі раннього автоматичного розпізнавання аномальних та передаварійних ТГП на поверхні ТВЕЛ. Метою дисертаційної роботи є створення комплексу нових - інтелектних - математичних моделей автоматичної компютерної діагностики нештатних режимів теплозйому в АКЗ ВО енергетичних ЯР та розробка ефективних методів розпізнавання цих режимів, а також програмно-технічних засобів, практична реалізація яких забезпечує раннє автоматичне виявлення та надійну автоматичну ідентифікацію передаварійних та аномальних режимів кипіння теплоносія на поверхні тепловіддачі ТВЕЛ за параметрами стохастичних флуктуаційних складових сигналів датчиків технологічних параметрів РУ. Виконати системний аналіз фізичного механізму аварійних ТГП в АКЗ ВО РУ (криз тепловіддачі 1-го і 2-го роду), а також аномальних ТГ режимів ТВЗ, таких, насамперед, як початок кипіння теплоносія на поверхні тепловіддачі ТВЕЛ та високочастотна коливальна термоакустична нестійкість (ТАН) парогенеруючих каналів (ПК) реактора, виникнення яких становить потенційну загрозу безпеці ЯЕУ і є можливим в процесі експлуатації сучасних енергетичних ЯР. Впровадити для АКЗ ВО реакторів ВВЕР і РБМК розроблені програмно-технічні комплекси інтелектної діагностики, що забезпечують раннє виявлення та автоматичне розпізнавання передкризових явищ на поверхні ТВЕЛ і потенційно небезпечних ТГ аномалій у ТВЗ (початок кипіння, виникнення ТАН та ін.). Найбільшу небезпеку у базових експлуатаційних режимах цих РУ становить виникнення криз тепловіддачі 1-го та 2-го роду при кипінні теплоносія на поверхні ТВЕЛ в АКЗ відповідно некиплячих (ВВЕР, PWR) та киплячих (РБМК, BWR) ЯР.Створено наукові засади, розроблено і впроваджено математичне та програмне забезпечення для надання існуючим компютерним системам моніторингу активних зон ядерних енергетичних реакторів принципово нових інтелектних діагностичних функцій з автоматичного розпізнавання потенційно небезпечних режимів теплозйому з поверхні ТВЕЛ. Забезпечено можливість раннього оперативного виявлення передаварійних та аномальних режимів кипіння теплоносія, що передують виникненню криз тепловіддачі та руйнації ТВЕЛ, які сучасними технічними засобами практично не контролюються. Теоретично та експериментально в лабораторних і натурних умовах досліджено характер та особливості трансформації спектральної структури діагностичних сигналів (акустичного і нейтронного шуму та пульсацій гідравлічного опору) відповідно до умов виникнення і розвитку в активних зонах ядерних енергетичних реакторів основних класів нештатних режимів теплообміну, а саме: початку кипіння, пузиркового та інших режимів течії двофазного парорідинного потоку, високочастотної термоакустичної коливальної нестійкості та передкризових режимів теплозйому з поверхні ТВЕЛ. Вперше встановлено інформаційно значущі спектральні діапазони реакторних шумів, що є характерними для виникнення та розвитку основних класів штатних та потенційно небезпечних режимів теплозйому з поверхні ТВЕЛ: - для акустичного шуму в теплоносії; - для флуктуацій нейтронного потоку, - для пульсацій гідравлічного опору. Встановлено причини передчасної (на рівні теплових потоків 0,3….0,5 від критичних) дискретно-хвильової руйнації поверхні ТВЕЛ, що обумовлена спектральною структурою термоакустичних коливань при виникненні у парогенеруючих каналах режиму високочастотної резонансної нестійкості теплоносія.