Aksiaalisen tehojakauman poikkeaman säädön mallintaminen simulointiympäristöön ja sen virheen arviointi painevesilaitoksella
Savolainen, Pyry (2018)
Diplomityö
Savolainen, Pyry
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201901021097
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201901021097
Tiivistelmä
Olkiluoto 3:n reaktorisydän käyttää automaatiota hallitakseen reaktorin tilaa. Teollisuuden
Voima Oyj:n Polttoainelaskenta- ja valvonta -yksikkö käyttää reaktorisydämen analyyseihin
Studsvikin Core Management System -simulointiympäristöä. Työssä mallinnettiin käytettyyn
simulointiympäristöön Olkiluoto 3:n reaktorisydämen automaatio parhaan tämän hetkisen
arvion mukaan, ja arvioitiin tehdyn ohjelman ja itse automaation aksiaalisen tehojakauman
poikkeaman laskennan virhettä.
Työssä mallinnettua automaatiota verrattiin Olkiluoto 3:n simulaattorilla ajettuun tapaukseen.
Tehdyn mallin todettiin toimivan hyvin lähellä simulaattoria, kun otettiin huomioon
simulaattorin käyttämän reaktorisydämen ja laskennan erovaisuus simulointiympäristöön.
Ongelma kohdaksi tehdyssä mallissa huomattiin mallin laskema boorinlisäysmäärä, jonka
laskentaa oli yksinkertaistettava simulointiympäristön rajallisuudesta vuoksi.
Työssä tutkitun reaktorisydämenautomaation virheeksi todettiin tehojakauman mittaustavasta
johtuva virhe ja automaation priorisoinnista johtuva logiikkarajoitus. Aksiaalisen tehojakauman
poikkeaman mittauksen virheeksi saatiin useita prosenttiyksikköjä tehon ollessa
60%. Täydelle teholle palatessa virheen suuruus jäi alle prosenttiyksikköön. Automaation
priorisoinnin todettiin kasvattavan aksiaalisen tehojakauman poikkeamaa pahimmassa tapauksessa
useita prosenttiyksikköjä. Kuitenkin vain tilanteissa, joissa säätösauvat ovat reaktorin
alaosassa. Olkiluoto 3 uses automation to control its reactor core. Teollisuuden Voima Oyj’s Nuclear
fuel calculations and core surveillance department uses Studsvik’s Core Management System
simulation environment in its reactor core analysis. In this thesis a model was created of the
Olkiluoto 3 reactor core automation into the simulating environment using the best estimate
available at the moment. This thesis evaluated the models and reactor core automations axial
offset calculations error.
The model was compared to a case run with Olkiluoto 3 simulator. The model was found to
be closely resembling the simulators results when taking into account the differences of the
reactor core and calculation methods used in the simulator and the simulating environment.
A problem in the model was found to be the boration amount that had to simpliefied due to
the limitation of the simulating environment.
Found errors of the reactor core automation were the power distribution measurement and a
logic restriction due to the automation prioritization. The mistake of the power distribution
measurement was found to be several percentage points when the power was 60%. When
the power was 100% the mistake decreased to below one percentage point. The automation
prioritization was found to increase the axial offset by several percentage points in the worst
case scenario. The prioritization mistake was found only when the control rods were at the
lower part of the core.
Voima Oyj:n Polttoainelaskenta- ja valvonta -yksikkö käyttää reaktorisydämen analyyseihin
Studsvikin Core Management System -simulointiympäristöä. Työssä mallinnettiin käytettyyn
simulointiympäristöön Olkiluoto 3:n reaktorisydämen automaatio parhaan tämän hetkisen
arvion mukaan, ja arvioitiin tehdyn ohjelman ja itse automaation aksiaalisen tehojakauman
poikkeaman laskennan virhettä.
Työssä mallinnettua automaatiota verrattiin Olkiluoto 3:n simulaattorilla ajettuun tapaukseen.
Tehdyn mallin todettiin toimivan hyvin lähellä simulaattoria, kun otettiin huomioon
simulaattorin käyttämän reaktorisydämen ja laskennan erovaisuus simulointiympäristöön.
Ongelma kohdaksi tehdyssä mallissa huomattiin mallin laskema boorinlisäysmäärä, jonka
laskentaa oli yksinkertaistettava simulointiympäristön rajallisuudesta vuoksi.
Työssä tutkitun reaktorisydämenautomaation virheeksi todettiin tehojakauman mittaustavasta
johtuva virhe ja automaation priorisoinnista johtuva logiikkarajoitus. Aksiaalisen tehojakauman
poikkeaman mittauksen virheeksi saatiin useita prosenttiyksikköjä tehon ollessa
60%. Täydelle teholle palatessa virheen suuruus jäi alle prosenttiyksikköön. Automaation
priorisoinnin todettiin kasvattavan aksiaalisen tehojakauman poikkeamaa pahimmassa tapauksessa
useita prosenttiyksikköjä. Kuitenkin vain tilanteissa, joissa säätösauvat ovat reaktorin
alaosassa.
fuel calculations and core surveillance department uses Studsvik’s Core Management System
simulation environment in its reactor core analysis. In this thesis a model was created of the
Olkiluoto 3 reactor core automation into the simulating environment using the best estimate
available at the moment. This thesis evaluated the models and reactor core automations axial
offset calculations error.
The model was compared to a case run with Olkiluoto 3 simulator. The model was found to
be closely resembling the simulators results when taking into account the differences of the
reactor core and calculation methods used in the simulator and the simulating environment.
A problem in the model was found to be the boration amount that had to simpliefied due to
the limitation of the simulating environment.
Found errors of the reactor core automation were the power distribution measurement and a
logic restriction due to the automation prioritization. The mistake of the power distribution
measurement was found to be several percentage points when the power was 60%. When
the power was 100% the mistake decreased to below one percentage point. The automation
prioritization was found to increase the axial offset by several percentage points in the worst
case scenario. The prioritization mistake was found only when the control rods were at the
lower part of the core.