RRCS
Systém skupinového a individuálního řízení regulačních mechanismů jaderného reaktoru VVER 440 pro bloky 3 a 4 JE Mochovce Ladislav Nový
SES 2010 22. - 24. september 2010 Bratislava
Sídlo firmy a pracoviště ZAT a.s. ZAT a.s. K Podlesí 541, 261 80 Příbram Czech Republic Tel.: +420 318 652 111 Fax: +420 318 627 471 E-mail:
[email protected]
PLZEŃ
PŘÍBRAM
PLZEŇ
www.zat.cz
ZAT a.s. Písecká 16, 323 00 Plzeň Czech Republic Tel.: +420 377 438 111 Fax: +420 377 438 104 E-mail:
[email protected]
Obsah prezentace : 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Určení systému, historie návrhu a dodávek systému Kritéria zpracování návrhu systému, koncepce řešení Rozsah dodávky pro EMO34 Obecná charakteristika systému Funkce systému Vazby s navazujícími systémy a architektura systému Řízení z blokové dozorny
3
K čemu je systém RRCS určen? Pro ovládání pohonů regulačních kazet HRK. Změnou polohy kazet HRK se provádí regulace, zastavení nebo zpomalení štěpné reakce v aktivní zóně reaktoru. Reaktor VVER 440 obsahuje 37 HRK, které jsou rozděleny do 6 skupin. Pět skupin obsahuje po 6 HRK a šestá skupina 7 HRK.
4
Návrh, výroba a dodávky systémů řízení regulačních mechanismů reaktoru VVER 440 1993
Návrh, výroba a funkční zkoušky bloku střídače pro řízení motoru RD42. Jednalo se o blok, který byl určen pro záměnu bloku PNČI. Střídač byl realizován s mikropočítačovým řízením.
1998
Zahájení prací na projektu systému RRCS (СУОР-М) pro 1. a 2. blok Rovenské JE na Ukrajině.
7.9. 2000
Podepsání kontraktu mezi firmami ŠKODA JS a.s. a ČEZ a.s. na modernizaci všech 4 bloků JE Dukovany. ZAT byl subdodavatelem – mimo jiné i systému RRCS.
2003
Dodávka zařízení stendu pro zkoušky pohonů RM na 4. blok JE Dukovany.
2004 – 2005
Zkušební provoz skříně SORK (kompletní řízení jednoho RM) na 3. bloku JE Dukovany.
2005
Dodávka systému RRCS pro 3. blok JE Dukovany.
2007
Dodávka systému RRCS pro 1. blok JE Dukovany.
2008
Dodávka systému RRCS pro 2. blok JE Dukovany.
2009
Dodávka systému RRCS pro 4. blok JE Dukovany.
2009
Zahájení prací na projektu nové generace systému RRCS pro bloky 3 a 4 JE Mochovce. Dodávka se uskuteční v roce 2011 a 2012.
Pohon PRO-M pro VVER 440 V-213
Pohon se skládá z: a) elektromotoru RD42-4RV-М b) čidla ukazatele polohy LD-1-М c) vřetenového zařízení d) reduktoru e) hydraulické zarážky f) chladiče g) labyrintového pláště h) hřebenového uzlu
Průměr příruby: 330mm Celková délka vč. čidla: cca 10,5m Pracovní zdvih: 2500mm Hmotnost kazety HRK: 330kg Celková hmotnost pohyblivých hmot: 500kg (HRK+VT+HU)
6
7
K čemu je systém RRCS určen?
8
1. Kritéria zpracování projektu, koncepce řešení Systém RRCS představuje samostatný funkční celek, patřící do komplexu zařízení I&C primárního okruhu, má minimální vazby s ostatními navazujícími systémy I&C a systémy elektronapájení.
• •
Systém plní funkce klasifikované jako B, C a N podle IEC 61226 Při návrhu jsou respektovány požadavky předpisů a norem: IAEA NS-R-1
IEC 61508
IAEA NS-G-1.3
IEC 61513 IEC 61226
IAEA NS-G-1.1
IEC 62987 IEC 62138 IEC 62566 (draft) 9
Nejdůležitější kritéria pro projekt RRCS z pohledu zákazníka a výrobce : •
Odpovědnost jednoho dodavatele (výrobce) za dodržení všech funkčních požadavků na systém (chápáno včetně pohonu).
•
Minimální potřeba spolupráce výrobce s dodavateli ostatních systémů I&C.
•
Minimum signálových vazeb s navazujícími systémy.
•
Jednoduchá vazba s navazujícími systémy pomocí omezeného množství diskrétních signálů v úrovni 24V nebo komunikační linky pro propojení se systémy, do kterých se přenáší větší objem dat.
•
Volnost výrobce při optimalizaci vnitřní struktury systému (architektury).
•
Využití stávajících kabelových tras v maximální možné míře (v případě modernizace původního systému).
•
Při návrhu systému zohlednit požadavek na minimalizaci času nutného na montáž respektive na záměnu v případě modernizace původního zařízení.
•
… 10
Jednoduché připojení k navazujícím systémům – základní kritérium pro stanovení hranice projektu.
•
Dovoluje projektantovi soustředit se na navržení optimální vnitřní struktury systému.
•
Dovoluje jednoduchým způsobem imitovat vstupní signály od jiných navazujících systémů při zkouškách systému u výrobce a při uvádění do provozu u zákazníka.
•
Zaručuje, že u výrobce ověřený systém bude stejným způsobem pracovat i v místě instalace u zákazníka.
•
Zjednodušuje proces ověření návazností s ostatními systémy v místě instalace.
11
Rychlé a spolehlivé provedení montážních prací je podmíněno: •
Analýzou „realizovatelnosti“ montáže, definice požadavků.
•
Zpracováním projektu a konstrukcí zařízení s ohledem na požadavky „realizovatelnosti“.
•
Menším počtem propojovacích kabelů vnitřní kabeláže systému (z důvodu využití komunikačních linek).
•
Dodávkou nezbytných přípravků (zjednodušení prací na stavbě).
•
Kvalifikovaným autorským dozorem při montáži.
V případě modernizace stávajícího zařízení přibývají podmínky:
•
Podrobnou dokumentací původního stavu před rekonstrukcí.
•
Záměnou skříní principem 1:1, využitím stávající konstrukce základů pod skříněmi.
•
Maximálním využitím stávajících kabelů (minimalizace počtu nových). 12
Rychlé a spolehlivé uvedení do provozu je podmíněno: •
Analýzou obvyklého procesu uvádění do provozu u konkrétního zákazníka, definice požadavků.
•
Projektem systému s ohledem na požadavky procesu uvádění do provozu.
•
Vyloučením nastavovacích prvků elektronických desek a bloků.
•
Návrhem optimální vnitřní struktury systému (jednoznačné rozdělení podsystémů, kanálů a úrovní).
•
Vyzkoušením systému „po částech“ a „odspoda nahoru“.
•
Použitím standardních vestavěných funkcí autodiagnostiky.
•
Použitím doplňkových vestavěných funkcí umožňujících testování systému.
•
Projektem a dodávkou všech potřebných nestandardních zkušebních přípravků.
13
Zkoušky systému v plné konfiguraci na zkušebně výrobce (FAT) umožňují:
• Rozmístění částí systému v uspořádání, v jakém bude instalován u zákazníka. •
Propojení všech částí systému podle projektu pro konkrétního zákazníka.
•
Imitaci všech vstupních signálů systému.
•
Využití testovacích programů s funkcí „simulace přítomnosti pohonů“.
•
Kromě funkčních zkoušek i provedení testování a validaci FW a SW.
Cíl zkoušek systému: •
Potvrzení splnění funkčních požadavků a jaderné bezpečnosti.
•
Minimalizace problémů při montáži a uvádění systému do provozu. 14
2. Rozsah dodávky RRCS je relativně rozsáhlý systém, sdružuje v sobě principy digitálního a analogového řízení a výkonové elektroniky. Jedná se o distribuovaný systém s velkým množstvím lokálních podsystémů. V dodávce systému jsou obsaženy skříně zajišťující elektrické napájení jednotlivých podsystémů RRCS, skříně s elektronickými podsystémy RRCS, zařízení pro blokovou a nouzovou dozornu, zařízení pro zkoušky pohonů regulačních mechanismů, definovaná část kabeláže, náhradní díly, příslušenství pro montáž a zkoušky systému a s dodávkou související služby. Místnost 3307 / 3457 • 12 skříní pro část elektronapájení • 21 skříní s elektronickými podsystémy • 1 skříň se zařízením pro zkoušky pohonů regulačních mechanismů
15
Bloková dozorna Nový návrh rozmístění ovládacích a signalizačních prvků, příslušných systému RRCS, je vytvořen s cílem dostat tyto jednotlivé prvky do jednoho zorného pole operátora. •
Zařízení hrubé indikace polohy (ZHIP)
•
Ovladače a indikační prvky systému RRCS jsou umístěny na pultu operátora primárního okruhu.
Nouzová dozorna • V nouzové dozorně je umístěna pouze jedna část systému RRCS, a to zařízení hrubé indikace polohy kazet HRK (ZHIP). Zařízení je zcela identické se zařízením ZHIP v blokové dozorně.
16
3. Obecná charakteristika systému •
Rozměry skříní 600/700/800 x 800 x 2000mm (š x h x v).
•
Rozměry elektronických desek a bloků (plošných spojů) jsou 6HE (233,35mm) s hloubkou 220 mm.
•
Elektronické desky a bloky jsou navržené s využitím moderní a spolehlivé součástkové základny významných světových firem.
•
Elektronické desky a bloky jsou v maximální možné míře navrženy pro výrobní technologii SMT (povrchová montáž součástek) a při jejich výrobě se využívají plně automatické výrobní linky. Po pájení se aplikuje mytí vyrobeného dílu a následuje selektivní lakování.
•
Zařízení je zkonstruováno a ověřeno z hlediska seizmické odolnosti.
•
Zařízení je zkonstruováno a ověřeno z hlediska elektromagnetické kompatibility.
•
Je složen z více než 500 elektronických desek a bloků.
•
Pracuje v něm přes 400 mikropočítačů a mikrokontrolérů.
•
Obsahuje 3 zdvojené komunikační linky (cca 170 komunikačních uzlů). 17
Skříně systému RRCS pro JE Dukovany Zleva: • Skříň řízení motorů (SRM) • Skříň skupinového a individuálního řízení (SSIR) • Skříň monitorování a diagnostiky (SMD)
Fotografie byla pořízena na zkušebně ZAT a.s. 18
Skříně systému RRCS v JE Dukovany
19
Blok vyhodnocení polohy zajišťuje: • napájení čidla polohy LD-1 • měření parametrů čidla polohy LD-1 • vyhodnocení hrubé polohy HRK • řízení modulů indikace hrubé polohy v BD a ND • lokální diagnostiku daného kanálu vyhodnocení polohy • testování daného kanálu vyhodnocení polohy • atd.
Blok vyhodnocení polohy
20
Blok měření a diagnostiky zajišťuje: • měření parametrů motoru RD42-4RV • vyhodnocení jemné polohy HRK • lokální diagnostiku daného kanálu řízení motoru • testování daného kanálu řízení motoru • atd.
Blok měření a diagnostiky
21
4,62 kg
Blok střídače zajišťuje: • napájení motoru RD 42 ve všech provozních stavech • výběr přijatých povelů na pohyb na principu 2 ze 3 • měření fázových proudů • atd.
Blok střídače
22
4. Funkce systému • •
Pro zabezpečení všech základních režimů nutných pro řízení reaktoru ve všech provozních režimech plní systém RRCS funkce, které lze rozdělit do dvou skupin. K první skupině patří funkce, které systém RRCS realizuje samostatně a ke druhé skupině patří funkce, které systém RRCS realizuje na základě povelů od navazujících systémů (RTS, RLS, RCS).
Funkce vykonávané samostatně: •
Vyhodnocení polohy všech kazet HRK na základě signálů z čidel polohy LD-1.
•
Indikace polohy všech kazet HRK na panelu v BD.
•
Indikace polohy všech kazet HRK na panelu v ND.
•
Pohyb vybrané skupiny kazet na základě povelu operátora.
•
Pohyb kazety vybrané pro individuální řízení na základě povelu operátora.
•
Vyslání signálů o polohách jednotlivých kazet HRK do IN-CORE a PICS. 23
Funkce vykonávané na základě přijatých povelů: •
Rychlé odstavení reaktoru - AO1. Na základě signálů z RTB je vyvoláno odpojení napájení motorů a tím spuštění všech kazet rychlostí 200 až 300mm/s. Tento způsob vypnutí je záložní. Hlavní způsob vypnutí je odpojení silového napájení 220V DC ve skříních vypínačů, funkčně zařazených do RPS.
•
Zásah limitačního systému - AO3. Na základě signálů z RLS je vyvoláno spouštění jednotlivých skupin kazet HRK v projektové posloupnosti s pracovní rychlostí 20mm/s. Po zrušení signálů z RLS je další pohyb kazet zastaven.
•
Zásah limitačního systému - AO4. Na základě signálů z RLS je vyvolán zákaz pohybu pracovní skupiny kazet nahoru ( ve smyslu zvyšování reaktivity). Po zrušení signálů z RLS je možný další pohyb nahoru.
•
Pohyb skupin kazet HRK v pevné projektové posloupnosti na základě 24 povelů od regulačního systému reaktoru (RCS).
5. Vazby s navazujícími systémy a architektura systému Systém RRCS navazuje na následující systémy I&C: • Systém rychlého odstavení reaktoru (RPS/RTB) • Limitační systém reaktoru (RLS) • Regulační systém reaktoru (RCS) • Systém měření neutronového toku (EX-CORE) • Systém vnitroreaktorové kontroly (IN-CORE) • Počítačový informační systém (PICS) • Systém poruchové signalizace Systém RRCS navazuje na systém elektronapájení Systém RRCS navazuje na polní instrumentaci: • Pohony HRK (motor RD42-4RV-M) • Čidla polohy HRK (čidlo LD-1-M)
25
Blokové schéma systému RRCS pro EMO34
26
Zjednodušená vnitřní architektura systému RRCS
27
6. Řízení z blokové dozorny
Operátor může z pultu provádět následující činnosti:
•
Ruční řízení skupin kazet HRK v projektové posloupnosti
•
Ruční řízení skupin kazet HRK v projektové posloupnosti aktivací klíče AO3
•
Ruční řízení jedné vybrané skupiny kazet HRK
•
Ruční řízení pracovní skupiny kazet formou jednorázového zadání pohybu pracovní skupiny o předem definovaný krok směrem vzhůru
•
Ruční řízení jedné vybrané kazety HRK 28
Na horizontální části pultu jsou následující ovládací prvky: •
klíč (přepínač) pro vyvolání pohybu skupiny kazet
•
klíč (přepínač) pro vyvolání pohybu kazety, vybrané pro individuální řízení
•
klíč (přepínač) pro vyvolání pohybu skupiny kazet o definovaný krok
•
klíč (přepínač) pro výběr skupiny kazet pro ruční řízení
•
klíč (přepínač) pro aktivaci funkce AO3 – snižování výkonu reaktoru
•
klíč (přepínač) pro aktivaci funkce AO4 – blokování zdvihu HRK
•
tlačítka individuálního výběru jedné kazety
•
prosvětlené tlačítko pro kvitování hlášení propadnutí kazety
•
prosvětlené tlačítko pro kvitování hlášení
•
technologická klávesnice pro výběr obrázku na displej 29
Na šikmé části pultu jsou zobrazovány následující informace: •
jemná střední poloha kazet každé ze skupin 1až 6 (v mm)
•
číslo pracovní skupiny kazet, vybrané pro automatické řízení od RCS a RLS
•
číslo skupiny kazet, vybrané pro ruční řízení
•
souřadnice kazety, která je vybrána pro individuální řízení
•
jemná poloha kazety vybrané pro individuální řízení (v mm)
•
vykonávání povelů od RCS a RLS (AO3) ve formě svítících šipek nebo
•
vykonávání povelů operátora na pohyb skupiny kazet ve formě svítících šipek nebo
•
vykonávání povelů operátora na pohyb kazety, vybrané pro individuální řízení ve formě svítících šipek nebo
•
další doplňkové údaje na vestavěném displeji bloku indikace
30
Závěr •
ZAT má v současnosti veškeré know-how pro návrh, výrobu i servis systémů RRCS pro reaktory VVER. Systémy RRCS jsou v ZAT dále rozvíjeny a modernizovány, mimo jiné s cílem modifikovat je pro použití s novými typy pohonů regulačních mechanismů a modernizovaným palivem. ZAT má připraven předběžný návrh systému RRCS v provedení pro reaktor VVER 1000 / VVER 1200 se 121 RM. Jsme připraveni navrhnout systém pro řízení LKP firmy Westinghouse, …..
•
Zkušenosti získané v tomto oboru zúročují v současné době technici ZAT i při návrhu dalších subsystémů systému kontroly a řízení reaktorů typu VVER. Firma si tak připravila a dále buduje pozici, která jí umožní uplatnit se při očekávaném rozvoji jaderné energetiky.
•
ZAT je schopen přispět k prodloužení životnosti stávajících bloků s reaktory VVER v oblasti modernizací různých podsystémů SKŘ jak primárního tak sekundárního okruhu. Zkušenosti jsme získávali a nadále získáváme při modernizaci JE Dukovany a dalších projektech v oblasti jaderné energetiky.
Dodávky RRCS pro VVER 440 a VVER 1000 ROVENSKA NPP 2x VVER1000, 2x VVER 440
CHMELNICKA NPP 2x VVER1000
ZAPOROZSKA 6x VVER1000
Ukraine
Poland Germany
Austria
TEMELIN NPP 2x VVER1000
Hungary
DUKOVANY NPP 4x VVER440
MOCHOVCE NPP 2x VVER440
SOUTH-UKRAINE NPP 3x VVER 1000
Přehled použitých zkratek: BD EX-CORE HRK IN-CORE JE LKP ND PICS RCS RLS RM RPS RRCS SKŘ SRM SSIR
Bloková dozorna Systém měření neutronového toku Havarijní a regulační kazeta Systém vnitroreaktorové kontroly Jaderná elektrárna Lineární krokový pohon Nouzová dozorna Počítačový informační systém Automatický regulátor výkonu reaktoru Limitační systém rektoru Regulační mechanismus (jaderného reaktoru) Ochranný systém reaktoru Systém řízení regulačních kazet (Reactor Rod Control System) Systém kontroly a řízení (I&C) Skříň řízení motorů Skříň skupinového a individuálního řízení 33
Děkuji za pozornost Zvu vás na návštěvu v 03-04/2011 s cílem podrobnějšího seznámení se systémem pro 3. blok EMO připraveným na FAT.
