Разработка программного обеспечения для контроля технического состояния датчика прямого заряда ядерного реактора ВВЭР-1200 в статических и динамических режимах

АКТУАЛЬНОСТЬ. В работе представлены предложения по оптимизации существующих методов контроля технического состояния датчиков прямого заряда (ДПЗ) системы внутриреакторного контроля (СВРК), применяемых, в частности, на ядерных реакторах ВВЭР-1200, позволяющие увеличить точность постановки диагноза о работоспособности либо неработоспособности таких датчиков. ЦЕЛЬ. Провести оценку используемых на текущий момент методов контроля и диагностики датчиков. Представить предложения по оптимизации контроля технического состояния ДПЗ путем увеличения объема диагностической информации. Описать разработанное программное обеспечение, позволяющее определять параметры измерительной цепи ДПЗ для постановки диагноза о техническом состоянии датчика. Представить результаты обработки показаний ДПЗ реактора ВВЭР-1200 Ленинградской АЭС с использованием разработанного программного обеспечения. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись положения и методы технической диагностики, а также теория электрических цепей и численные методы решения уравнений, реализованные в разработанном ПО при помощи MatLab. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, представлена методика оптимизации контроля технического состояния ДПЗ, основанная на расширении объема используемой диагностической информации. Описанная методика использована в качестве основы для создания специализированного ПО в среде MatLab. Разработанное ПО было использовано для определения сопротивления изоляции измерительной цепи ДПЗ ВВЭР-1200 Ленинградской АЭС. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование предложенного метода контроля технического состояния ДПЗ позволяет повысить надежность ДПЗ путем использования расширенного набора информации о техническом состоянии датчика. Результаты расчетов при помощи разработанного ПО на основе данных с ЛАЭС-2 показали, что диапазон работоспособности ДПЗ по сопротивлению изоляции может быть уменьшен на 3-4 порядка. Сравнение измеренного в ходе кампании реактора значения генерирующей способности эмиттера с вычисляемым при помощи программы показало высокую степень точности расчетов.

1. Абагян А.А., Дмитриев В.М., Клебанов Л.А., и др. Система контроля и диагностики режимов работы энергоблока АЭС // Атомная энергия. 1987. Т. 63, №5. С. 311-315.

2. Асмолов В.Г., Гусев И.Н., Казанский В.Р., и др. Головной блок нового поколения – особенности проекта ВВЭР-1200 // Известия высших учебных заведения. Ядерная энергетика. 2017. №3. С. 5-21.

3. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Финкель Б.М. Системы диагностирования ВВЭР. М.: Наука, 2019. 398 с.

4. Tingyu W., Luo S., Cai L., et al. Simulation and experimental verification for Rh-SPND burnup effect // Annals of Nuclear Energy. 2024. Vol. 205. pp. 1-6.

5. Мительман М.Г. Зарядовые детекторы ионизирующих излучений. М.: Энергоиздат, 1982. 78 с.

6. Мительман М.Г., Дубовский В.Г., Любченко В.Ф., и др. Детекторы для внутриреакторных измерений энерговыделения. М.: Атомиздат, 1977. 151 с.

7. Цимбалов С.А. Характеристики родиевого детектора ДПЗ-1М. М.: Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова, 1984. 17 с.

8. Калинушкин А.Е., Курченков А.Ю., Марков Д.С., и др. Детектор прямого заряда с эмиттером из металлического гафния в реакторах ВВЭР // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2023. №2. С. 17-19.

9. Мусихин А.М., Мильто Н.В., Курченков А.Ю., и др. Анализ показаний фоновых жил внутриреакторных детекторов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2022. №5. С. 102-105.

10. Шикалов В.Ф., Козлова Л.В., Капитанова Л.О. Исследование характеристик детекторов прямого заряда повышенной чувствительности // Вопросы атомной науки и техники. Серия : Физика ядерных реакторов. 2023. №2. С. 5-11.

11. Wu X., Cai L., Zhang X., et al. Analysis of signal cable noise currents in nuclear reactors under high neutron flux irradiation // Nuclear Engineering and Technology. 2023. Vol. 55. pp. 4628-4636.

12. Turso J., Carvajal J.V., Stafford S.C., et al. Toward the implementation of self-powered, wireless, real-time reactor power sensing // Annals of Nuclear Energy. 2020. Vol. 139. pp. 1-10.

13. Mishra A.K., Sairam K.N.V., Shimjith S.R., et al. Comparative Study of Performance of Adaptive Kalman Filtering Applied to Vanadium and Rhodium SPNDs // IFAC-PapersOnLine. 2022. Vol. 55(1). pp.321-326.

14. Khoshahval F., Zhang P., Lee D. Analysis and comparison of direct inversion and Kalman filter methods for self-powered neutron detector compensation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2020. Vol. 969. pp. 1360-1368.

15. Грибов А.А., Кирьянов А.А., Сдобнов С.И., и др. Система контроля для обнаружения состояний датчика. Патент РФ на изобретение №13281U1. 27.03.2000.

16. Панкин А.М., Калютик А.А., Костарев В.С. Контроль технического состояния внутризонного детектора нейтронов в статических и динамических режимах // Надежность и качество сложных систем. 2023. №1(41). С. 118-125.

17. Панкин А.М., Каютик А.А., Коровкин Н.В. Способ контроля технического состояния датчика прямого заряда системы внутриреакторного контроля ядерного реактора. Патент РФ на изобретение №2783505C1. 14.11.2022.

18. Панкин А.М., Калютик А.А., Костарев В.С. Контроль состояния датчиков прямого заряда системы внутриреакторного контроля ядерного реактора в динамических режимах // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26. №3. С. 50-55.

19. Semenikhin A.V., Saunin Yu.V., Zhuk M.M. Testing of the ICMS input data diagnostic system at unit 1 of Novovoronezh NPP II // Nuclear Energy and Technology. 2017. Vol. 3. Iss. 4. pp. 297-301.

20. Костарев В.С., Панкин А.М., Калютик А.А. Программа для определения параметров измерительной цепи датчика прямого заряда ядерного реактора в диагностических целях на основе экспериментальной и расчетной информации. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2024688511. 28.11.2024.

21. Куликов В.И., Попыкин А.И., Смирнова А.А., и др. Метод расчета реактивности при сбросе ОР СУЗ с использованием показаний ионизационных камер в реакторе типа ВВЭР-1000 // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2023. №4. С. 43-52.

22. Костарев В.С., Панкин А.М., Калютик А.А. Программа для обработки результатов внутриреакторных измерений по датчикам прямого заряда. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2024665402. 12.07.2024.