Leittechnik. Neutronenfluss, Strahlung und Aktivität Messung und Überwachung mit TELEPERM XS

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1 Leittechnik Neutronenfluss, Strahlung und Aktivität Messung und Überwachung mit TELEPERM XS

2 Aufbauen auf 30 Jahre Erfahrung Seit mehr als 30 Jahren plant, entwickelt und fertigt AREVA Neutronenfluss-Messsysteme für Kernenergieanlagen, Forschungsund Leistungsreaktoren. Unseren reichen Erfahrungsschatz aus dieser Zeit stellen wir Ihnen für Ihre Projekte zur Verfügung. 30 Jahre Erfahrung in der Neutronenfluss-Instrumentierung Von SINUPERM nach TELEPERM XS Die zugehörigen Leitsysteme kommen selbstverständlich aus unserem Haus: Das Kernstrahlen-Messsystem SINUPERM wird seit mehr als 30 Jahren erfolgreich eingesetzt. Jetzt tritt TELEPERM XS die Nachfolge an. Neue Komponenten für die Neutronenfluss-Instrumentierung und für die Strahlungs- und Aktivitätsüberwachung vervollständigen die Systemplattform für sicherheitsrelevante Leitsysteme und machen ihre Vorteile auch für diese Anwendungsgebiete nutzbar. Keine Messung ohne Detektor Das Produktportfolio von AREVA umfasst auch die Fertigung von Detektoren und von Detektor-Anordnungen für Druck- und Siedewasserreaktoren. Detektoren und Detektoranordnungen für die Neutronenfluss-Instrumentierung Incore-Instrumentierung: >> Leistungsverteilungs- und Leistungsdichtedetektoren (DWR, SWR) >> Kugelmesssystem (DWR) >> Fahrkammersystem (DWR und SWR) Excore-Instrumentierung: >> Impulsbereich (DWR) >> Mittelbereich (DWR) >> Leistungsbereich (DWR) >> Weitbereich (DWR) 2

3 Neutronenfluss-Messsysteme für Druck- und Siedewasserreaktoren Aufgaben von Neutronenfluss-Messsystemen Neutronenfluss-Messsysteme dienen zur Messung der im Reaktorkern durch Spaltungen erzeugten Leistung. Mit ihnen wird der Reaktor vom abgeschalteten kalten, unterkritischen Zustand bis über die Nennleistung hinaus überwacht. Die Impulsbereichskanäle dienen zur Überwachung des unterkritischen Zustandes und der Annäherung des Reaktors an den kritischen Zustand. Beim An- und Abfahren der Anlage, sowie bei Störungen oder Störfällen, dienen die Impuls- und Mittelbereichskanäle dazu, das kontrollierte Anfahren des Reaktors sowie die Abschaltung und das Abklingen der Reaktorleistung sicherzustellen. Im Leistungsbetrieb kommt es darauf an, die Reaktorleistung auf Einhaltung der Grenzwerte zu überwachen und mögliche Überlasten, Schieflasten oder Schwingungen frühzeitig zu erkennen und auszuregeln. Als Messeinrichtungen dienen vorwiegend Leistungsbereichskanäle sowie Messkanäle mit Leistungsdichte- (LD) und Leistungsverteilungsdetektoren (LVD). Weitbereichskanäle vereinen die Überwachungsfunktion von Impuls-, Mittel- und Leistungsbereichskanälen in einer einzigen Messeinrichtung, mit nur einem Detektor. Mit Fahrkammer- und Kugelmesssystemen werden dreidimensionale Leistungsverteilungskarten des Reaktorkerns aufgenommen. Darüber hinaus liefern sie die Kalibrierdaten für die Leistungs- und Leistungsverteilungskanäle. Anordnungen von Neutronenflussmesssystemen Neutronenfluss-Messsysteme können als Excore- und Incore-Instrumentierung realisiert sein. Incore-Instrumentierungen liefern unmittelbar ein dreidimensionales Bild der Leistungsverteilung im Reaktorkern. Excore-Instrumentierungen sind aufgrund der Anordnung außerhalb des Reaktordruckbehälters vor thermohydraulischen Transienten im Reaktorkern geschützt, geben aber naturgemäß ein vereinfachtes Bild der Leistungsverteilung. Schematisches Diagramm 3

4 Neutronenfluss-Instrumentierung mit TELEPERM XS Neutronenfluss- Messung TELEPERM XS verfügt über Komponenten zur Signalaufbereitung und Hilfsenergieversorgung für alle üblicherweise in Kernkraftwerken eingesetzten Detektoren von Neutronenfluss-Messsystemen. Die aufbereiteten Detektorsignale werden mit den Standard-Ein-/Ausgabebaugruppen von TELEPERM XS erfasst. Die weitere Verarbeitung erfolgt dann in TELEPERM XS-Rechnern auf der Basis von in Funktionsplänen spezifizierten Algorithmen. Der Funktionsumfang reicht von einfachen Signalverknüpfungen bis hin zu komplexen Adaptivfiltern. Funktionen für die Signalaufbereitung Aus Neutronenfluss-Baugruppen und Standard- TELEPERM XS-Rechnerkomponenten werden maßgeschneiderte Messeinrichtungen zusammengestellt. Maßgeschneidert bedeutet, dass sowohl funktionsidentischer Ersatz bestehender Instrumentierungen auch anderer Hersteller als auch fortschrittliche Instrumentierungskonzepte realisiert werden können. Automatisierte Prüfungen Der Testsignalgenerator STG1 wird ebenfalls in den Leittechnikschrank eingebaut. Gesteuert vom TELEPERM XS-Rechner, können mit seiner Hilfe hochgradig automatisierte Prüfroutinen realisiert werden. Der Aufwand für wiederkehrende Prüfungen wird massiv reduziert. Der Testsignalgenerator wird während des normalen Betriebs nicht benötigt und kann nach dem Test abgeschaltet und gezogen werden, z.b. zur Kalibrierung. 4

5 Zusammenwirken der Baugruppen für Signalerfassung und Hilfsenergieversorgung mit den Standard-TELEPERM XS- Rechnern Strahlungs- und Aktivitätsüberwachung Bei der Strahlungs- und Aktivitätsüberwachung werden grundsätzlich die gleichen Messprinzipien eingesetzt, wie bei der Neutronenfluss-Messung. Daher sind die TELEPERM XS-Komponenten auch optimal geeignet für sicherheitsrelevante Aktivitätsmessstellen, wie die N16-Messungen an den Frischdampfleitungen von Druckwasserreaktoren. Dies gilt insbesondere, wenn diese als Reaktorschutzmessstellen in die Sicherheitsleittechnik eingehen. Auch für Ortsdosisleistungsmessstellen oder Emissionsmessungen lassen sie sich einsetzen. Wirtschaftlich besonders attraktiv ist die Modernisierung mit TELEPERM XS in diesem Bereich, wenn große Teile der Sicherheitsleittechnik mit TELEPERM XS realisiert werden. Bei der Aktivitäts- und Strahlungsmessung gibt es Detektoren für Impuls- und Stromkanäle. So kann der zusätzliche Aufwand für den Aufbau von Ersatzteilbeständen und spezifischem Know-how für spezielle Überwachungssysteme anderer Hersteller vermieden werden. 5

6 Neutronenfluss-Instrumentierung mit TELEPERM XS Prüfen und Parametrieren mit dem Diagnose-Interface TELEPERM XS Komponenten zeichnen sich durch lange Lebensdauer und geringste Ausfallraten aus. Treten doch einmal Störungen oder Ausfälle auf, so ist der betroffene Bereich mithilfe des TELEPERM XS-Servicegerätes anhand des graphischen Service-Monitors und der dynamisierten Funktionspläne schnell zu lokalisieren. Die Reichweite der dynamisierten Funktionspläne ist begrenzt auf den in den Rechnern realisierten Funktionsumfang bis zum Anschlusspunkt der Ein-/Ausgabebaugruppen. Bedien- und Beobachtungsoberfläche zum Diagnose-Interface Ein spezielles Diagnose-Interface (TDI1) stellt gleichwertige Funktionen zum Testen der Signalaufbereitungs- und -vorverarbeitungsbaugruppen bereit. Die Baugruppen der Neutronenfluss-Messung verfügen über einen Diagnosestecker zum Anschluss eines TDI1. Alle für Funktionsprüfung und Fehlerdiagnose relevanten Ein- und Ausgangssignale der Baugruppen können so auf einem PC oder Notebook visualisiert werden. Auch die Einstellung von Baugruppenparametern erfolgt über das Diagnose-Interface, durch Ansteuerung digitaler Potentiometer. Die Software ist mit LabView erstellt und an die jeweiligen Anwenderanforderungen anpassbar. Mit dem Diagnose-Interface steht für Fehlersuche und wiederkehrende Prüfungen ein Werkzeug zur Verfügung, das die Funktionalität des TELEPERM XS-Servicegerätes auf reine Hardware-Komponenten überträgt. 6

7 Reaktimeter gesucht? In Ergänzung zur statischen Messung von Temperaturkoeffizienten, Steuerelement- und Borwirksamkeiten etc. kann die (dynamische) Reaktivitätsmessung als diversitäre Messmethode bei der Verifikation von Kern-Auslegungsdaten verwendet werden. Für solche Reaktivitätsmessungen wurden bisher externe Geräte eingesetzt. Die mithilfe von wenigen Funktionsplänen implementierte TELEPERM XS Reaktimeterfunktion erlaubt die Messung der momentanen Reaktivität z.b. eines H 2 O-moderierten Druckwasserreaktors. Anhand der Signale des Neutronenfluss-Messsystems (z.b. Mittelbereich bei DWR-Anlagen) und mit Kenntnis der Spaltstoffzusammensetzung des Brennstoffes wird, unter Verwendung der Gleichungen der Punktkinetik, die Reaktivität kontinuierlich berechnet und ausgegeben. Ein Reaktimeter lässt sich unter Nutzung der Funktionsbausteinbibliothek von TELEPERM XS in sieben Funktionsplänen realisieren. Dies macht ein externes Reaktimeter überflüssig. Die TELEPERM XS-Baugruppen für die Signalaufbereitung sind aufgrund ihrer Genauigkeit und ihres Zeitverhaltens geeignet, auch bei kleinsten Detektorsignalen Eingangsdaten für die Reaktimeterfunktion zu liefern. Die Ausgangsdaten der Reaktimeterfunktion können in digitaler Form von anderen Rechnern verarbeitet werden. So sind auch automatische Auswertungen von Messungen und Versuchen realisierbar, z.b. beim Anfahren der Anlage nach Brennelement- Wechsel. Externe Reaktimeter sind bei Neutronenfluss-Messsystemen, die mit TELEPERM XS realisiert sind, überflüssig. Dieses Prinzip des integrierten Reaktimeters wurde bereits 1994 im Kernstrahlen-Messsystem SINUPERM N umgesetzt und ist seit dieser Zeit im Einsatz. 7

8 AREVA liefert ihren Kunden Lösungen zur CO 2 -freien Stromerzeugung. Mit ihrem umfangreichen Know-how und ihrer Expertise setzt die Unternehmensgruppe in ihren Märkten Maßstäbe. AREVA handelt mit Verantwortungsbewusstsein und im Streben nach kontinuierlicher Verbesserung. Als Weltmarktführer im Bereich Kernenergie bietet AREVA ein einzigartiges, integriertes Leistungsspektrum an. Es umfasst den kompletten Brennstoffkreislauf, Konstruktion, Planung und Bau von Reaktoren sowie zugehörige Serviceleistungen. Darüber hinaus verstärkt das Unternehmen sein Engagement im Bereich der erneuerbaren Energien (Wind-, Solar- und Bioenergie, Wasserstoff). Ziel ist es, bis 2012 eines der drei global führenden Unternehmen auf diesem Gebiet zu sein Mitarbeiter von AREVA tragen täglich dazu bei, dass die Synergien zwischen diesen beiden Formen der CO 2 -freien Stromerzeugung bestmöglich genutzt werden können. Damit ermöglichen sie immer mehr Menschen Zugang zu sicherer, umweltfreundlicherer und kostengünstigerer Energie. Sind Sie an ausführlicheren Informationen interessiert? Was kann AREVA sonst noch für Sie tun? Bitte setzen Sie sich mit Ihrem regionalen Vertrieb in Verbindung oder schreiben Sie uns an: AREVA NP SAS I&C and Electrical Systems Tour Areva Paris La Défense Cedex Frankreich I&C_ES@areva.com AREVA NP GmbH I&C and Electrical Systems Paul-Gossen-Strasse Erlangen Deutschland I&C_ES@areva.com AREVA NP Inc. I&C and Electrical Systems 7207 IBM Drive Charlotte, NC U.S.A. I&C_ES@areva.com Es ist untersagt, diese Publikation in ihrer Gesamtheit oder Teile davon ohne vorhergehende Zustimmung, egal in welcher Form, zu reproduzieren. Ein Verstoß gegen diese Bestimmungen kann straf- und zivilrechtliche Folgen haben. Änderungen und Irrtümer vorbehalten, Abbildungen ähnlich. Die in dieser Publikation enthaltenen Angaben und Informationen dienen ausschließlich Werbezwecken und stellen kein Angebot auf Abschluss eines Vertrages dar. Sie dürfen weder als Beschaffenheits- oder Haltbarkeitsgarantie, noch als Zusicherung einer allgemeinen oder speziellen Beschaffenheit, Gebrauchstauglichkeit oder Eigenschaft verstanden oder ausgelegt werden. Die getroffenen Aussagen beruhen auf Erkenntnissen, die uns zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Publikation zur Verfügung standen. Maßgeblich für Art, Umfang und Eigenschaften unserer Lieferungen und Leistungen ist ausschließlich der Inhalt konkreter Verträge. Printed in Germany G WS K.-Nr. 310 Herausgeber und Copyright (2010): AREVA NP GmbH Paul-Gossen-Strasse Erlangen Deutschland