Brevet FR2979031A1 — publié le 20130215

MÉTHODE ET SYSTÈME DE RÉGLAGE DE LA PUISSANCE D'UN RÉACTEUR NUCLÉAIRE La présente invention concerne un système et une méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire, effectuant le réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire au moyen d'un réglage de position d'une barre de réglage. Le réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire fait référence à une série de manipulations qui sont tentées pour faire converger la puissance neutronique ou la puissance thermique générée dans le réacteur nucléaire vers une puissance d'entraînement(PDM) qui est souhaitée. Le réglage de la puissance peut être effectué selon une méthode dans laquelle un opérateur règle manuellement la position, la vitesse et équivalents d'une barre de réglage, et selon une méthode utilisant un algorithme automatique pour régler celle-ci. L'algorithme automatique permet d'obtenir une caractéristique, c'est-à-dire qu'un écart entre la PDM et une puissance réelle est essentiellement défini comme une erreur et l'erreur converge vers zéro (0) quand le temps converge vers une valeur infinie. A l'heure actuelle, les réglages de puissance nécessitent pour la plupart une logique de commande intentionnelle pour permettre un changement de puissance par rapport à une puissance existante (logarithme de taux), ce qui est un processus lent. En général, la logique est développée en étant 2 habituellement disposée dans un dispositif de commande et, par conséquent, doit être soumise à un nouveau développement quand la structure du dispositif de commande est modifiée. En outre, la plupart des brevets antérieurs associés au réglage de la puissance des réacteurs nucléaires, comme les demandes de brevet japonais mises à l'inspection publique No. JP 2004 1 50 928 A (27/05/2004), No. JP 2005 2 07 944 A (04/08/2005) et équivalents, proposent seulement une méthode de réglage ne pouvant pas être globalement appliquée. Par conséquent, pour résoudre ces problèmes, un aspect de la description détaillée concerne une méthode et un système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire pouvant avoir une application globale. Un autre aspect de la description détaillée concerne la mise en oeuvre indépendante d'une logique servant à restreindre un taux de changement de puissance à une puissance qui est demandée. Pour obtenir cela et d'autres avantages et, selon l'objectif de la présente invention, telle que décrite dans le présent document, il est proposé un système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire servant à exécuter le réglage de la puissance du réacteur nucléaire au moyen d'un réglage de position d'une barre de réglage, le système comprenant un capteur servant à détecter la puissance thermique ou la puissance neutronique générée par le réacteur nucléaire, une unité de détection servant à calculer un écart entre la puissance thermique détectée ou la puissance 3 neutronique détectée par rapport à une puissance d'entraînement prédéfinie afin de calculer une entrée de réglage au moyen de l'écart, une unité de filtration servant à limiter un taux de changement de puissance de la puissance thermique ou de la puissance neutronique à une plage prédéfinie et réduire l'entrée de réglage en réponse à une augmentation du taux limité afin de calculer une entrée de réglage finale, et une unité de commande de la puissance servant à mettre en oeuvre le réglage de position de la barre de réglage par la réception de l'entrée de réglage finale. Selon un exemple du système de réglage de la puissance, l'unité de filtration peut faire converger une valeur de gain, qui réduit l'entrée de réglage, vers zéro lorsque le taux s'approche de la limite supérieure de la plage prédéfinie. L'unité de filtration peut limiter une valeur absolue du taux à la plage prédéfinie. Selon un autre exemple du système de réglage de la puissance, l'unité de détection peut augmenter l'entrée de réglage quand l'écart augmente, et réduire l'entrée de réglage quand l'écart se réduit. De plus, l'entrée de réglage peut être une vitesse de la barre de réglage, de sorte que la position de la barre de réglage est décidée quand l'entrée de réglage est intégrée. De plus, le système de réglage de la puissance peut comprendre en outre une unité de filtration par élimination de bruit configurée pour qu'un gain en CC soit égal à 1, afin d'éliminer le bruit d'un signal indiquant le taux. 4 Selon un exemple de mode de réalisation de la présente description, il est proposé une méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire, servant à exécuter le réglage de la puissance du réacteur nucléaire au moyen d'un réglage de position d'une barre de réglage, la méthode comprenant la détection de la puissance thermique ou de la puissance neutronique générée par le réacteur nucléaire, le calcul d'un écart entre la puissance thermique détectée ou la puissance neutronique détectée par rapport à une puissance d'entraînement prédéfinie et le calcul d'une vitesse pour retirer la barre de réglage à partir de l'écart au moyen d'un algorithme prédéfini, et la limitation d'un taux de changement de puissance de la puissance thermique ou de la puissance neutronique à une plage prédéfinie et la réduction de la vitesse en réponse à une augmentation du taux limité. Selon un exemple de la méthode de réglage de la puissance, la réduction de la vitesse peut être mise en oeuvre pour réduire la vitesse au moyen de l'équation exprimée par U= G 1G- Ou (où Uo représente une vitesse calculée au moyen de l'algorithme prédéfini, G représente une limite supérieure de la plage prédéfinie, y représente la puissance thermique ou la puissance neutronique, U 5 représente la vitesse diminuée et IlxII[0,G] représente le fait qu'une valeur absolue de x est obtenue puis limitée dans la plage [0, G]). En outre, l'applicabilité de la présente demande deviendra plus apparente à la lecture de la description détaillée donnée ci-dessous dans le présent document. Cependant, il doit être compris que la description détaillée et les exemples spécifiques, bien qu'indiquant les modes de réalisation préférés de l'invention, sont seulement donnés à titre d'illustration, puisque divers changements et diverses modifications dans l'esprit et l'étendue de l'invention deviendront apparents à l'homme du métier à la lecture de la description détaillée. Les dessins joints, qui sont inclus pour permettre une meilleure compréhension de l'invention et qui sont incorporés au présent mémoire et qui en constituent une partie, illustrent des exemples de modes de réalisation et, conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. Sur les dessins : la figure 1 est un schéma représentant un système de réglage de la puissance selon un exemple de mode de réalisation ; 6 la figure 2 est un schéma de procédé montrant une méthode de réglage de la puissance applicable au système de réglage de la puissance de la figure 1 ; et les figures 3A et 3B sont des graphiques représentants les gains sortis par la méthode de réglage de la puissance de la figure 2. Une description détaillée d'une méthode et d'un système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire selon les exemples de modes de réalisation va maintenant être présentée, en se référant aux dessins joints. Pour que la description en référence aux dessins soit simplifiée, des composants identiques ou équivalents auront les mêmes numéros de référence, et la description de ceux-ci ne sera pas répétée. Dans le présent mémoire, l'utilisation du singulier recouvre l'utilisation du pluriel, sauf indication contraire. La figure 1 est un schéma représentant un système de réglage de la puissance selon un exemple de mode de réalisation. Un système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire 100 peut être conçu afin d'exécuter le réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire au moyen d'un réglage de position d'une barre de réglage. La puissance du réacteur nucléaire peut être une puissance thermique ou une puissance neutronique. Dans une centrale nucléaire utilisant une telle puissance, quand la barre de réglage monte dans le réacteur nucléaire, la puissance thermique ou la puissance neutronique augmente. 7 En se référant à la figure 1, le système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire 100 peut comprendre un capteur 110, une unité de détection 120, une unité de filtration 130 et une unité de commande de la puissance 140. Le capteur 110 peut être conçu pour détecter la puissance thermique ou la puissance neutronique générée par le réacteur nucléaire. L'unité de détection 120 peut évaluer un écart entre la puissance thermique détectée ou la puissance neutronique détectée par rapport à une puissance d'entraînement prédéfinie (PDM) et peut calculer une entrée de réglage au moyen de l'écart. De plus, l'unité de commande de la puissance 140 peut exécuter le réglage de la position d'une barre de réglage par la réception de l'entrée de réglage. Lors de l'intégration de l'entrée de réglage pour décider d'une position de la barre de réglage, l'entrée de réglage peut être une vitesse de la barre de réglage. Ici, la présente description peut ne pas être limitée à cela. En variante, l'entrée de réglage peut représenter une quantité de déplacement de la barre de réglage, une accélération de la barre de réglage et équivalents, selon l'idée du concepteur. L'unité de détection 120 peut être conçue pour détecter l'entrée de réglage grâce à un algorithme de réglage de puissance prédéfini. Par exemple, un algorithme de réglage de puissance applicable au premier réacteur de recherche à usage multiple de Corée appelé « Hanaro » sera décrit. Selon un algorithme de réglage de puissance destiné au réacteur Hanaro, un écart entre la puissance 8 d'entraînement (PDM) et une puissance réelle est défini comme une erreur, et quand l'erreur augmente, la montée d'une barre de réglage est effectuée rapidement pour réduire le taux d'absorption de neutrons, ce qui accroît la puissance neutronique. L'inverse est bien entendu possible. Dans la structure du réacteur Hanaro, l'unité de détection 120 et l'unité de commande de la puissance 140 forment un dispositif de commande. Dans ce cas, un écart e sera défini par l'équation (1) suivante. e Il axlog(PD. /7--1.1 - x (y/y) (1) où a et b représentent des constantes scalaires, PDM représente la puissance d'entraînement, y représente la puissance thermique ou la puissance neutronique et [-1, 1] représente un limiteur. C'est-à-dire qu'un écart de puissance (premier terme du côté gauche) est maintenu dans la plage [-1, 1] en étant multiplié par un gain approprié. En se référant à l'équation (1), avec un changement de puissance plus bas au début d'une opération de réglage, une valeur absolue du second terme du côté droit est petite et e est élevé, par conséquent l'unité de détection 120 calcule une valeur de réglage élevée à ajouter au système de réglage. C'est-à-dire qu'une vitesse de montée de la barre de réglage devient plus rapide. Ensuite, avec l'augmentation de la puissance, le taux de changement de puissance de la puissance thermique ou de la 9 puissance neutronique (c'est-à-dire, le logarithme du taux) augmente. Le système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire peut comprendre une unité de filtration par élimination de bruit 150 servant à éliminer le bruit d'un signal indiquant le taux. L'unité de filtration par élimination de bruit 150 peut être conçue de manière à ce qu'un gain en courant continu (CC) soit égal à 1. Par conséquent, un système doté d'une fonction d'élimination de bruit peut être mis en oeuvre. En se référant de nouveau à l'équation (1), quand le logarithme du taux augmente, e converge vers zéro (0). Quand e est égal à 0, l'entrée de réglage, à savoir la vitesse de la barre de réglage, est égale à 0. Dans cette situation, la barre de réglage est à l'arrêt. Puisque l'entrée de réglage n'est pas appliquée, la puissance change moins et e est à nouveau supérieur à 0. Par conséquent, une entrée de réglage ayant une valeur supérieure à 0 est appliquée au système. L'algorithme de réglage limite ici le premier terme du côté droit à la plage [-1, 1], de sorte qu'une valeur d'écart utilisée dans le dispositif de commande est susceptible d'être faussée. C'est-à-dire qu'un écart sur cette plage ne peut pas être appliqué à la commande. De plus, puisque l'algorithme de réglage comprend une limitation du logarithme du taux, il est difficile de prendre en compte et de concevoir la limitation du logarithme du taux quand une autre méthode de réglage est utilisée. 10 L'unité de filtration 130 peut permettre de résoudre ces problèmes. L'unité de filtration 130 peut calculer l'entrée de réglage finale à partir de l'entrée de réglage et envoyer l'entrée de réglage finale à l'unité de commande de la puissance 140. L'unité de commande de la puissance 140 peut ensuite exécuter le réglage de la position de la barre de réglage. Plus concrètement, l'unité de filtration 130 peut limiter le logarithme du taux à une plage prédéfinie et réduire l'entrée de réglage en réponse à u n e augmentation du taux limité. Ci-dessous dans le présent document, une méthode de réglage de la puissance applicable à l'unité de filtration 130 va être décrite en détail en se référant à la figure 1 et à la figure 2. La figure 2 est un schéma de procédé montrant une méthode de réglage de la puissance applicable au système de réglage de puissance de la figure 1, et les figures 3A et 3B sont des graphiques représentant les gains sortis par la méthode de réglage de la puissance de la figure 2. Comme on peut le voir sur la figure 2, une méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire peut comprendre la détection d'une puissance thermique ou d'une puissance neutronique générée par le réacteur nucléaire (S100) et le calcul d'un écart entre la puissance thermique détectée ou la puissance neutronique détectée et une puissance d'entraînement prédéfinie (PDM) afin de détecter une vitesse pour retirer la barre de réglage à partir de l'écart au moyen d'un algorithme prédéfini (S200). 11 L'algorithme prédéfini peut être un algorithme conçu en fonction du type de réacteur nucléaire. Par exemple, l'algorithme peut être conçu pour qu'une entrée de réglage augmente pour un écart élevé entre la puissance thermique détectée ou la puissance neutronique détectée et la PDM prédéfinie, tandis que l'entrée de réglage est réduite pour un petit écart. De manière plus détaillée, en ce qui concerne réacteur Hanaro, l'algorithme sera exprimé par l'équation (1). L'entrée de réglage peut être réglée selon l'idée du concepteur. Ci-dessous dans le présent document, cet exemple de mode de réalisation illustrera une situation dans laquelle l'entrée de réglage est une vitesse de barre de réglage. La méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire peut ensuite comprendre la limitation d'un taux de changement de puissance de la puissance thermique ou de la puissance neutronique (c'est-à-dire, le logarithme du taux) à une plage prédéfinie, et la réduction de la vitesse en réponse à une augmentation du taux limité (S300). Comme exemple de réduction de la vitesse, l'unité de filtration 130 (voir figure 1) fait converger une valeur de gain pour réduire la vitesse de la barre de réglage à zéro (0) quand le logarithme du taux se rapproche de la limite supérieure de la plage prédéfinie. De plus, l'unité de filtration 130 fait converger la valeur du gain vers 1 quand le logarithme du taux se rapproche de la limite inférieure de la plage prédéfinie. 12 En outre, l'unité de filtration 130 peut limiter une valeur absolue du logarithme du taux à une plage prédéfinie. Par conséquent, le signe (en particulier, le signe moins) de la vitesse de la barre de réglage préalablement décidée par l'algorithme prédéfini (ou le dispositif de commande) ne peut pas être multiplié de nouveau dans l'unité de filtration 130. En tant qu'exemple plus détaillé, l'unité de filtration 130 peut être conçue de manière à être 10 exprimée par l'équation (2) suivante. (2) où U0 représente une vitesse calculée au moyen de 15 l'algorithme prédéfini, G représente une limite supérieure de la plage prédéfinie, y représente la puissance thermique ou la puissance neutronique, U représente la vitesse réduite et IIxII [ 0, G] représente le fait qu'une valeur absolue de x est obtenue puis 20 limitée dans la plage [0, G]. L'équation (2) limite un logarithme du taux pour qu'il reste dans une plage de valeurs spécifiques (% de G). C'est-à-dire que l'équation (2) régule une valeur de sortie du dispositif de commande afin de limiter une 25 sortie du logarithme du taux au % de G. De manière plus détaillée, en supposant qu'une vitesse d'une barre de réglage obtenue à partir d'un dispositif de commande arbitraire soit U0, l'entrée de réglage finale (vitesse de commande finale de la barre) 30 possède une valeur obtenue par la multiplication d'une 13 sortie d'origine du dispositif de commande par un filtre. Dans ce cas, un terme différentiel, tel que (y'/y), est vulnérable au bruit. Cependant, dans le système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire selon la présente invention, le terme différentiel peut être utilisé puisque le signal de (y'/y) provient d'un compteur de neutrons. La figure 3A est un graphique obtenu en fixant une valeur de gain à G = 5 en réponse à une augmentation du logarithme du taux (axe des x). Un filtre proposé possède seulement les valeurs situées dans la plage [0, 1] en prenant un limiteur et une valeur absolue. En outre, le filtre peut obtenir une valeur absolue même quand (y'/y) est une valeur négative afin d'appliquer seulement un niveau dévié à partir du % de G sous la forme d'une valeur positive. Quand (y'/y) est une valeur négative, une puissance symétrique basée sur l'axe des y peut donc être sortie. En se référant à l'équation (2) et à la figure 3A, comme le gain converge vers 0 lorsque le logarithme du taux augmente et s'approche de G, la vitesse de la barre de réglage est réduite à 0. Puisque la barre de réglage est fixée à la position actuelle, le logarithme du taux diminue à nouveau. Dans ce cas, un gain du filtre est supérieur à 0. Par conséquent, la vitesse de la barre de réglage est supérieure à 0 et une valeur de sortie dans le dispositif de commande augmente. Par la répétition de ces processus, le logarithme du taux est maintenu inférieur au % de G en ayant un écart constant. L'équation (3) suivante exprime une variation de cette spécification, et l'unité de filtration 130 14 possède un filtre qui est réduit de manière exponentielle. Uo (3) La puissance selon l'équation (3) est représentée sur la figure 3B. Le filtre peut moins affecter la sortie du dispositif de commande quand une valeur du logarithme du taux est insignifiante, et limiter davantage la sortie du dispositif de commande quand la valeur du logarithme du taux augmente et se rapproche d'une valeur limite. La méthode et le système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire possédant cette configuration peuvent réduire une entrée de réglage au moyen d'un filtre afin de régler une barre de réglage, de manière à ce qu'un taux de changement de puissance par rapport à une puissance actuelle (logarithme du taux) puisse être maintenu dans une plage spécifique. Par conséquent, la conception du système peut être facilitée et la barre de réglage peut être retirée avec plus de sécurité. De plus, comme filtre, qui est multiplié avec une entrée de réglage calculée par un algorithme prédéfini, il est possible d'utiliser une méthode et un système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire, lesquels peuvent être utilisés pour un dispositif de commande aléatoire à rétroaction, qui génèrent une puissance de commande proportionnelle à la déviation d'une valeur de sortie et qui n'altèrent pas un signal 15 utilisé dans le dispositif de commande. Par conséquent, la méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire peut être appliquée d'une manière générale quel que soit le type du réacteur nucléaire ou équivalents. Le système et la méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire ne sont pas limités à la configuration et à la méthode de fonctionnement des modes de réalisation illustrés. De nombreuses alternatives, modifications et variations peuvent être mises en oeuvre en combinant sélectivement une partie de chaque mode de réalisation ou les modes de réalisation entiers. La présente invention n'est pas ici limitée seulement à un réacteur nucléaire, mais elle peut être appliquée à un système de commande aléatoire à rétroaction possédant une structure qui multiplie la sortie d'un dispositif de commande par un filtre. Le système de commande à rétroaction va être décrit à titre d'exemple. Dans ce cas, le système de commande à rétroaction peut comprendre une cible à contrôler, un dispositif de commande et un filtre. De manière plus détaillée, le dispositif de commande détecte la puissance issue de la cible à contrôler et à sort une commande de réglage pour contrôler la cible au moyen d'un algorithme prédéfini. Lors de l'application d'une plage du dispositif de commande à une centrale nucléaire, la cible à contrôler peut être un réacteur nucléaire, la puissance peut être une puissance neutronique et la commande de puissance 16 peut être une commande servant à réguler la vitesse d'une barre de réglage. De plus, le filtre peut être multiplié par la commande de réglage, limiter un taux de changement de puissance de la puissance à une plage prédéfinie et réduire la commande de régulation en réponse à l'augmentation du taux limité. Avec la structure, le filtre de la présente invention peut être généralement appliqué à un 10 dispositif de commande aléatoire. Les modes de réalisation et les avantages précédents sont seulement des exemples et ne sont pas une limite à la présente invention. Les présents enseignements peuvent être facilement appliqués à 15 d'autres types d'appareils. Cette description à un but illustratif et ne limite pas l'étendue des revendications. De nombreuses alternatives, modifications et variations seront apparentes à l'homme du métier. Les caractéristiques, les structures, les 20 méthodes et d'autres caractéristiques des exemples de modes de réalisation décrits dans le présent document peuvent être combinées de diverses manières pour obtenir d'autres exemples de modes de réalisation supplémentaires et/ou alternatifs. 25 Puisque les présents éléments peuvent prendre plusieurs formes sans s'écarter de leurs caractéristiques, il doit également être compris que les modes de réalisation précédemment décrits ne sont limités par aucun détail de la description précédente, 30 sauf indication contraire, et doivent plutôt être interprétés au sens large au sein de son étendue telle 17 que définie dans les revendications jointes. Par conséquent, tous les changements et toutes les modifications qui appartiennent aux descriptions techniques et aux limites des revendications, ou à des équivalents de ces descriptions techniques et de ces limites, sont destinés à être englobés par les revendications jointes. REVENDICATIONS1. Système de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire, servant à exécuter le réglage de la puissance du réacteur nucléaire au moyen d'un réglage de position d'une barre de réglage, le système comprenant : un capteur (110) servant à détecter la puissance thermique ou la puissance neutronique 10 générée par le réacteur nucléaire ; une unité de détection (120) servant à calculer un écart entre la puissance thermique détectée ou la puissance neutronique détectée et une puissance d'entraînement prédéfinie et à calculer une entrée 15 de réglage au moyen de l'écart ; une unité de filtration (130) servant à limiter un taux de changement de puissance de la puissance thermique ou de la puissance neutronique à une plage prédéfinie et à réduire l'entrée de réglage 20 réceptif à une augmentation du taux limité afin de calculer une entrée de réglage finale ; et une unité de commande de la puissance (140) servant à mettre en oeuvre le réglage de position de la barre de réglage par la réception de l'entrée de 25 réglage finale. 2.Système selon la revendication 1, dans lequel l'unité de filtration (130) fait converger une valeur de gain vers zéro lorsque le taux s'approche 30 de la limite supérieure de la plage prédéfinie, la valeur de gain réduisant l'entrée de réglage. 3.Système selon la revendication 2, dans lequel l'unité de filtration (130) limite une valeur absolue du taux à la plage prédéfinie. 4. Système selon la revendication 1, dans lequel l'unité de détection (120) augmente l'entrée de réglage quand l'écart augmente et réduit l'entrée de réglage quand l'écart se réduit. 5. Système selon la revendication 1, dans lequel l'entrée de réglage est une vitesse de la barre de réglage, de sorte que la position de la barre de réglage est décidée quand l'entrée de réglage est intégrée. 6. Système selon la revendication 1, comprenant en outre une unité de filtration par élimination du bruit (150) configurée pour qu'un gain en courant continu (CC) soit égal à 1, afin d'éliminer le bruit d'un signal indiquant le taux. 7. Méthode de réglage de la puissance d'un réacteur nucléaire, servant à exécuter le réglage du réacteur nucléaire au moyen d'un réglage de position d'une barre de réglage, la méthode comprenant : la détection de la puissance thermique ou de la puissance neutronique générée par le réacteur nucléaire ; le calcul d'un écart entre la puissance thermique détectée ou la puissance neutronique détectée et une puissance d'entraînement spécifique prédéfinie et le calcul d'une vitesse pour retirer la barre de réglage à partie de l'écart au moyen d'un algorithme prédéfini ; etla limitation d'un taux de changement de puissance de la puissance thermique ou de la puissance neutronique à une plage prédéfinie et la réduction de la vitesse en réponse à une augmentation du taux limité. 8. Méthode selon la revendication 7, dans laquelle la réduction de la vitesse est mise en oeuvre pour réduire la vitesse au moyen de l'équation exprimée par x Uo Ou U= 111 1 (e 11(~)11 [o,G] - 1) x U0 eG-1 [0,1] où U0 représente une vitesse calculée au moyen de l'algorithme prédéfini, G représente une limite supérieure de la plage prédéfinie, y représente la puissance thermique ou la puissance neutronique, U représente la vitesse diminuée et 11x11 [0, G] représente le fait qu'une valeur absolue de x est obtenue puis limitée dans la plage [0,G].25