PROCEDIMIENTO DE REGULACIÓN DE PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DEL NÚCLEO DE UN REACTOR NUCLEAR CON AGUA A PRESIÓN.

Procedimiento de regulación de parámetros de funcionamiento del núcleo de un reactor nuclear con agua a presión,

comprendiendo ese reactor nuclear (8): - un núcleo (10) dividido en una zona alta y una zona baja y que produce una potencia térmica; - una pluralidad de grupos (P1 a P5) de barras de control (40) de la reactividad del núcleo (10), cada una susceptible de ocupar en el núcleo (10) una pluralidad de posiciones de inserción escalonadas verticalmente a partir de una posición alta; - medios para insertar cada grupo de barras (P1 a P5) en el núcleo (10), verticalmente; - un circuito primario (30) adecuado para garantizar la circulación de un líquido de refrigeración primario a través del núcleo (10); - unos medios para ajustar la concentración en al menos un compuesto absorbente neutrónico ([B]) en el líquido de refrigeración primario; - unos medios para adquirir unas magnitudes (FH, FB, TBC, TBF, Q) representativas de las condiciones de funcionamiento del núcleo del reactor, comprendiendo los parámetros de funcionamiento regulados al menos la temperatura media (Tmed) del líquido de refrigeración primario en el núcleo (10) y la distribución axial de potencia térmica (AO) entre las zonas alta y baja del núcleo (10), comprendiendo el procedimiento de regulación - una etapa de evaluación de los valores efectivos (Tmede, AOe, P maxe ) de los parámetros de funcionamiento al menos en función de las magnitudes adquiridas (FH, FB, TBC, TBF, Q); - una etapa de selección de una ley de control de la concentración del compuesto absorbente ([B]) y de las posiciones de inserción (Z1 a Z5) de los grupos de barras (P1 a P5) elegida de entre al menos unas primera y segunda leyes de control diferentes una de la otra; y - una etapa de regulación de los parámetros de funcionamiento con ayuda de la ley de control seleccionada, en función de consignas (Tmedc, AOc, P maxc ) relativas a dichos parámetros y de los valores efectivos (Tmede, AOe, P maxe ) evaluados, caracterizado porque los parámetros de funcionamiento regulados comprenden un parámetro (P max ) representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor (Pmax), correspondiendo la capacidad de aumento de potencia (Pmax) a la potencia térmica susceptible de ser producida por el núcleo (10) cuando los grupos de barras (P1 a P5) se levantan rápidamente en la proximidad de la posición alta, porque el procedimiento de regulación comprende una primera etapa de cálculo de valores de consigna (Tmedc, AOc, P maxc ) de los parámetros de funcionamiento al menos en función de consignas de control (Pc, Pmaxc, AOc), porque, en la primera ley de control, el parámetro ( P max ) representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor (Pmax) se controla a su consigna ( P maxc ) ajustando la concentración del compuesto absorbente neutrónico ([B]) en el líquido de refrigeración primario, y en la segunda ley de control, dicho parámetro representativo ( P max ) se controla a su consigna ( P maxc ) desplazando los grupos de barras (P1 a P5), y porque, en la etapa de selección, se selecciona la primera ley cuando al menos un grupo de barras (P1) se encuentra en una posición de inserción (Z1) inferior a una posición predeterminada (Zref), y se selecciona la segunda ley en el caso contrario

La presente invención se refiere en general a los procedimientos de manejo de reactores nucleares.

Más precisamente, la invención se refiere a un procedimiento de regulación de parámetros de funcionamiento del núcleo de un reactor nuclear con agua a presión, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce a partir del documento FR 2 493 582 un procedimiento en el que la temperatura del líquido primario se regula automáticamente mediante el desplazamiento de los grupos de barras de control en función de la potencia solicitada a la turbina, del valor actual de la temperatura y de una temperatura de referencia. La distribución axial de potencia térmica (y neutrónica) se regula automáticamente desplazando determinados grupos, elegidos de manera apropiada. Finalmente, el parámetro representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor está controlado por un operario, ajustando la concentración de boro en el líquido primario mediante inyección o bien de agua pura, o bien de una disolución de boro concentrado.

En este procedimiento, se debe mantener un grupo permanentemente insertado en la parte baja del núcleo, para poder garantizar el control de la distribución axial de potencia. Esta limitación es imposible de satisfacer cuando el reactor funciona a potencia elevada, estando entonces todos los grupos de barras de control situados en la parte alta del núcleo. Los operarios deben inhibir en ese caso la regulación automática de la temperatura y de la distribución axial de potencia según el modo indicado anteriormente, y cambiarla a otro modo de funcionamiento que permite únicamente la regulación automática de la temperatura.

Este cambio necesita una estabilización del tramo: por tanto el procedimiento de regulación del núcleo descrito anteriormente no permite variar automáticamente la potencia de la turbina cuando los grupos están situados en la zona de cambio entre los dos modos de regulación. El funcionamiento del reactor “en regulación de frecuencia” no es posible en esta zona, ya que este funcionamiento consiste en modular la potencia de la turbina con vistas a mantener la frecuencia de la red eléctrica alimentada por el reactor a 50 hercios.

Por otro lado, el documento FR 2 544 907 describe un procedimiento de regulación en el que se desplazan unos grupos denominados “grises” de regulación de potencia en función de la potencia solicitada a la turbina, y únicamente en función de esta potencia. Se desplaza un grupo de regulación R para regular la temperatura del núcleo. Está prevista una gestión automática de la concentración en boro mediante inyección/dilución, en función de la posición del grupo R y de la desviación de la distribución axial de la potencia con respecto a un valor de referencia.

En este contexto, la invención pretende proponer un procedimiento de regulación del núcleo de un reactor nuclear que permita realizar un control automático y eficaz de los tres parámetros de funcionamiento mencionados anteriormente (temperatura del líquido primario, distribución axial de potencia, capacidad de aumento de potencia) a lo largo de un intervalo más importante de potencia de funcionamiento del reactor.

Para ello, la invención se refiere a un procedimiento de regulación de los parámetros de funcionamiento del núcleo de un reactor nuclear con agua a presión, según la reivindicación 1.

El procedimiento también puede presentar una o varias de las siguientes características, consideradas individualmente o según todas las combinaciones técnicamente posibles:

- la primera etapa comprende una subetapa de cálculo de la consigna de temperatura media del líquido de

refrigeración primario en el núcleo a partir de una magnitud representativa de la potencia proporcionada a la red

eléctrica alimentada por el reactor,

- la primera etapa comprende una subetapa de reparto de los grupos de barras en un subconjunto de control de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo y un subconjunto pesado que garantiza esencialmente el control de la distribución axial de potencia, insertándose los grupos de barras del subconjunto pesado menos que los del subconjunto,

- el parámetro representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor se determina al menos a partir de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control, comprendiendo la primera etapa una subetapa de cálculo de una consigna de posición del o de los grupos de barras del subconjunto de control en función de una consigna de capacidad de aumento de potencia y de magnitudes adquiridas,

- la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende:

* una subetapa de cálculo de los desplazamientos que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control en función de la consigna y del valor efectivo de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo, y

* una subetapa de modificación de la o de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control en función de los desplazamientos calculados con vistas a regular la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo a la consigna,

- la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende:

* una subetapa de cálculo de los desplazamientos que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control y del desplazamiento que debe realizarse para el núcleo cuando los grupos de barras se elevan rápidamente en la proximidad de la posición alta,

- en la etapa de selección, se selecciona la primera ley cuando al menos un grupo de barras se encuentra en una posición de inserción inferior a una posición predeterminada, y se selecciona la segunda ley en el caso contrario,

- el procedimiento comprende una primera etapa de cálculo de valores de consigna de los parámetros de funcionamiento al menos en función de consignas de control,

- la primera etapa comprende una subetapa de cálculo de la consigna de temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo a partir de una magnitud representativa de la potencia proporcionada a la red eléctrica alimentada por el reactor,

- la primera etapa comprende una subetapa de reparto de los grupos de barras en un subconjunto de control de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo y un subconjunto pesado que garantiza esencialmente el control de la distribución axial de potencia, insertándose los grupos de barras del subconjunto pesado menos que los del subconjunto,

- el parámetro representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor se determina al menos a partir de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control, comprendiendo la primera etapa una subetapa de cálculo de una consigna de posición del o de los grupos de barras del subconjunto de control en función de una consigna de capacidad de aumento de potencia y de magnitudes adquiridas,

- la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende:

* una subetapa de cálculo de los desplazamientos que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control en función de la consigna y del valor efectivo de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo, y

* una subetapa de modificación de la o de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control en función de los desplazamientos calculados con vistas a regular la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo a la consigna,

- la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende:

* una subetapa de cálculo de los desplazamientos que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control y del desplazamiento que debe realizarse para el subconjunto pesado en función de la consigna y del valor efectivo de la distribución axial de potencia térmica, y

* una subetapa de modificación de la o de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control y/o del subconjunto pesado en función de los desplazamientos calculados con vistas a regular la distribución axial de potencia térmica a la consigna,

- la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de regulación de parámetros de funcionamiento del núcleo de un reactor nuclear con agua a presión, comprendiendo ese reactor nuclear (8):

- un núcleo (10) dividido en una zona alta y una zona baja y que produce una potencia térmica;

- una pluralidad de grupos (P1 a P5) de barras de control (40) de la reactividad del núcleo (10), cada una

susceptible de ocupar en el núcleo (10) una pluralidad de posiciones de inserción escalonadas verticalmente a

partir de una posición alta;

- medios para insertar cada grupo de barras (P1 a P5) en el núcleo (10), verticalmente;

- un circuito primario (30) adecuado para garantizar la circulación de un líquido de refrigeración primario a través del núcleo (10);

- unos medios para ajustar la concentración en al menos un compuesto absorbente neutrónico ([B]) en el líquido de refrigeración primario;

- unos medios para adquirir unas magnitudes (FH, FB, TBC, TBF, Q) representativas de las condiciones de funcionamiento del núcleo del reactor,

comprendiendo los parámetros de funcionamiento regulados al menos la temperatura media (Tmed) del líquido de refrigeración primario en el núcleo (10) y la distribución axial de potencia térmica (AO) entre las zonas alta y baja del núcleo (10),

comprendiendo el procedimiento de regulación

- una etapa de evaluación de los valores efectivos (Tmede, AOe, Pˆ maxe ) de los parámetros de funcionamiento al menos en función de las magnitudes adquiridas (FH, FB, TBC, TBF, Q);

- una etapa de selección de una ley de control de la concentración del compuesto absorbente ([B]) y de las

posiciones de inserción (Z1 a Z5) de los grupos de barras (P1 a P5) elegida de entre al menos unas primera y

segunda leyes de control diferentes una de la otra; y

- una etapa de regulación de los parámetros de funcionamiento con ayuda de la ley de control seleccionada, en

función de consignas (Tmedc, AOc, Pˆ maxc ) relativas a dichos parámetros y de los valores efectivos (Tmede,

AOe, Pˆ maxe ) evaluados,

caracterizado porque los parámetros de funcionamiento regulados comprenden un parámetro (Pˆ max ) representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor (Pmax), correspondiendo la capacidad de aumento de potencia (Pmax) a la potencia térmica susceptible de ser producida por el núcleo (10) cuando los grupos de barras (P1 a P5) se levantan rápidamente en la proximidad de la posición alta, porque el procedimiento de

regulación comprende una primera etapa de cálculo de valores de consigna (Tmedc, AOc, Pˆ maxc ) de los parámetros de funcionamiento al menos en función de consignas de control (Pc, Pmaxc, AOc), porque, en la primera

ley de control, el parámetro ( Pˆ max ) representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor (Pmax) se

controla a su consigna ( Pˆ maxc ) ajustando la concentración del compuesto absorbente neutrónico ([B]) en el líquido

de refrigeración primario, y en la segunda ley de control, dicho parámetro representativo ( Pˆ max ) se controla a su

consigna ( Pˆ maxc ) desplazando los grupos de barras (P1 a P5), y porque, en la etapa de selección, se selecciona la primera ley cuando al menos un grupo de barras (P1) se encuentra en una posición de inserción (Z1) inferior a una posición predeterminada (Zref), y se selecciona la segunda ley en el caso contrario.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, en la primera ley de control, la distribución axial de potencia (AO) se controla a su consigna (AOc) desplazando los grupos de barras (P1 a P5), y en la segunda ley de control, la distribución axial de potencia (AO) se controla a su consigna (AOc) ajustando la concentración del compuesto absorbente neutrónico ([B]) en el líquido de refrigeración primario.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la primera etapa comprende una subetapa de cálculo de la consigna de temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo (Tmedc) a partir de una magnitud (Pc) representativa de la potencia proporcionada a la red eléctrica alimentada por el reactor (8).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la primera etapa comprende una subetapa de reparto de los grupos de barras (P1 a P5) en un subconjunto (Pi) de control de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo (Tmed) y un subconjunto pesado (H) que garantiza esencialmente el control de la distribución axial de potencia (AO), insertándose menos los grupos de barras del subconjunto pesado (H) que los del subconjunto (Pi).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el subconjunto pesado (H) siempre está colocado en una mitad superior del núcleo.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el parámetro ( Pˆ max ) representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor (Pmax) se determina al menos a partir de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control (Pi), comprendiendo la primera etapa una subetapa de cálculo de una consigna (Zic) de posición del o de los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) en función de una consigna de capacidad de aumento de potencia (Pmaxc) y de magnitudes adquiridas (TBC, TBF, Q).

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende:

- una subetapa de cálculo de los desplazamientos (dZi) que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) en función de la consigna (Tmedc) y del valor efectivo (Tmede) de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo, y

- una subetapa de modificación de la o de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) en función de los desplazamientos (dZi) calculados con vistas a regular la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo (Tmed) a la consigna (Tmedc).

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende

- una subetapa de cálculo de los desplazamientos (dZi) que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) y del desplazamiento (dZh) que debe realizarse para el subconjunto pesado (H) en función al menos de la consigna (AOc) y del valor efectivo (AOe) de la distribución axial de potencia térmica, y

- una subetapa de modificación de la o de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) y/o del subconjunto pesado (H) en función de los desplazamientos calculados (dZi, dZh) con vistas a regular la distribución axial de potencia térmica (AO) a la consigna (AOc).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, cuando la temperatura media del líquido de refrigeración (Tmed) está en una banda muerta alrededor de su consigna (Tmedc), el subconjunto de control (Pi) y el subconjunto pesado (H) se desplazan en sentidos inversos con vistas a regular la distribución axial de potencia térmica (AO) a su consigna (AOc).

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la etapa de regulación con ayuda de la primera ley de control comprende

- una subetapa de cálculo de la concentración del compuesto absorbente ([B]) en función de la consigna ( Pˆ maxc )

y del valor efectivo ( Pˆ maxe ) del parámetro representativo de la capacidad de aumento de potencia del reactor, y

- una subetapa de ajuste de la concentración del compuesto absorbente ([B]) en el líquido de refrigeración primario

a la concentración calculada con vistas a regular el parámetro ( Pˆ max ) representativo de la capacidad de

aumento de potencia del reactor a su valor de consigna ( Pˆ maxc ).

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la etapa de regulación con ayuda de la segunda ley de control comprende

- una subetapa de cálculo del o de los desplazamientos (dZi) que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) y del desplazamiento (dZh) que debe realizarse para el subconjunto pesado (H) en función de la consigna (Tmedc) y del valor efectivo (Tmede) de la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo y en función de la consigna (Z1c) y de la posición efectiva (Z1e) del grupo P1, y

- una subetapa de modificación de la o de las posiciones de inserción del o de los grupos del subconjunto de control (Pi) y/o del subconjunto pesado (H) en función de los desplazamientos (dZi, dZh) calculados, con vistas a regular la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo (Tmed) a la consigna (Tmedc).

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el subconjunto de control (Pi) se desplaza con prioridad para regular la temperatura media del líquido de refrigeración primario en el núcleo (Tmed), desplazándose el subconjunto pesado (H) cuando el subconjunto de control (Pi) llega a los límites de una banda muerta centrada en su consigna de posición (Zic).

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado porque la etapa de regulación con ayuda de la segunda ley control comprende

- una subetapa de cálculo de la concentración del compuesto absorbente ([B]) en función de la consigna (AOc) y del valor efectivo (AOe) de la distribución axial de potencia térmica, y

- una subetapa de ajuste de la concentración del compuesto absorbente ([B]) en el líquido de refrigeración primario a la concentración calculada con vistas a regular la distribución axial de potencia térmica (AO) a la consigna (AOc).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado porque la etapa de regulación con ayuda de la segunda ley de control comprende:

- una subetapa de cálculo del o de los desplazamientos (dZi) que se deben realizar para el o los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) y del desplazamiento (dZh) que debe realizarse para el subconjunto pesado (H) en función al menos de la consigna (Zic) y del valor efectivo (Zie) de las posiciones de inserción del o de los grupos de barras del subconjunto de control (Pi), y

- una subetapa de modificación de las posiciones de inserción del o de los grupos del subconjunto de control (Pi) y/o del subconjunto pesado (H) en función de los desplazamientos (dZi, dZh) calculados, con vistas a mantener el o los grupos del subconjunto de control (Pi) en una banda muerta alrededor de la consigna de posición de inserción (Zic).

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque, cuando la temperatura media del líquido de refrigeración (Tmed) está en una banda muerta alrededor de su consigna (Tmedc), el subconjunto de control (Pi) y el subconjunto pesado (H) se desplazan en sentidos inversos con vistas a mantener el o los grupos del subconjunto de control (Pi) en dicha banda muerta alrededor de su consigna de posición de inserción (Zic).

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 15, caracterizado porque los grupos de barras del subconjunto de control (Pi) se insertan o se extraen secuencialmente cuando la potencia térmica producida por el núcleo varía, presentando dos grupos insertados o extraídos sucesivamente unas posiciones de inserción respectivas separadas entre sí por una desviación constantemente inferior a un límite predeterminado.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el procedimiento de regulación es automático.