The modelling and controlling of the control rod system of the Loviisa nuclear power plant's training simulator in the APROS environment

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2009
Major/Subject
Ydin- ja energiatekniikka
Mcode
Tfy-56
Degree programme
Language
fi
Pages
63
Series
Abstract
Loviisa nuclear power plants automation will be renewed by the year 2014. Plant's training simulator will also renewed. New simulator will be implemented in the APROS environment. Models made in renewing stages will also he used in testing of incoming automation. In this thesis has been modelled the control rod controlling system of the Loviisa nuclear power plant with its low frequency converters and position indicating sensors. For comparison the incoming automation and for the control room planning the sequence Iogic of control rod controlling was also modelled. For those requirements also former model's neutronics with six moving control rod groups was renewed with 37 independently moving control rods. Malfunctions of the old training simulator were investigated with the training simulator instructors and the needed malfunctions were implemented in the control rod system model. The control rod model was implemented with the external model of APROS. Model's inputs are malfunctions and inputs for the Iow frequency converter. Outputs of the model are signals needed by simulator and information of the 12 positions indicating coils and 3 signals from the electrical motor's phases needed by the new automation system. Information of the position indicating coils and motors phases were formed by the measurements of the power plant. Operation of new neutronics and the control rod system model was tested against the former model. Test cases were 10 minutes steady state run, reactor trip, trip of the turbines SAI0 and SA5O, trip of the main circulaiting pump YD11DOO1 and 10 minutes steady state run after a 50 minutes run. The results of the modeis were similar and simulation time didn't became slower. The renewed model was also compared against the training simulator. The test cases were a dropping of one control rod, stopping of three main circulaiting pumps and a renewed fast shutdown AZ-2. In comparison the results of the APROS model were more physical than the results of the training simulator. The control rod model was also used with a three-dimensional neutronics and it was working. The results of the 3-D neutronics were more accurate which was Understandable because of the more accurate system with a much more calculation nodes.

Loviisan ydinvoimalaitoksen automaatio uudistetaan vaiheittain vuoteen 2014 mennessä, minkä johdosta myös laitoksen koulutussimulaattori uudistetaan. Uudistuessaan Loviisan ydinvoimalaitoksen koulutussimulaattori toteutetaan APROS-ympäristössä. Simulaattorin vaiheittaisessa uudistuksessa syntyviä malleja käytetään myös voimalaitokselle tulevan automaation testauksessa. Tässä työssä on mallinnettu Loviisan voimalaitoksen säätösauvakoneisto pientaajuusmoottoreineen ja asennonosoitusantureineen. Tulevan automaation testauksen vertailuaineistoa sekä automaatiouudistuksen vaatimaa valvomosuunnittelua varten mallinnettiin myös säätösauvojen ohjausta hoitava sekvenssilogiikka, joka korvautui automaatiouudistuksen ensimmäisessä vaiheessa. Näitä vaatimuksia varten myös lähtötilannemallin 1 -D-neutroniikkamallia päivitettiin lisäämällä liikutettavien säätösauvojen määrä todelliseen 37 kappaleeseen ja laitoksen tehonsäätäjä ARM päivitettiin toimimaan yhdessä yksittäin liikkuvien säätösauvojen kanssa. Säätösauvakoneistoa mallinnettaessa vanhan koulutussimulaattorin vikatilanteet käytiin läpi yhdessä kouluttajan kanssa ja uuteen malliin tuotiin kaikki tarvittavat vikatilanteet, jotka toteutettiin säätösauvamalliin. Säätösauvamalli toteutettiin APROSin ulkoisella mallilla, joka vikautusten lisäksi saa sisääntulonaan pientaajuusmuuttajalle tulevat ohjaukset. Ulostuloina malli tuottaa simulaatiomallin tarvitsemat tiedot sekä automaatiojärjestelmän vaatimat tiedot 12 asennonosoituskelasta sekä sähkömoottorin kolmen vaiheen tiedot. Asennonosoituskelojen ja vaiheiden tiedot on työssä määritetty laitoksella tehtyjen mittauksien mukaisesti. Säätösauvamallin ja uudistetun neutroniikkamallin toimintaa testattiin ensin vertaamalla tuloksia vanhempaan simulaattorimalliin testitapauksilla 10 minuutin vakiotehoajo, reaktorin pikasulku, turbiinin SA10 pysäytys, turbiinin SA50 pysäytys, pääkiertopumpun YD11D001 pysäytys sekä 10 minuutin vakiotehoajo 50 minuutin tehoajon jälkeen. Uudistetun mallin todettiin toimivan vastaavalla tavalla eikä laskentanopeus pienentynyt. Uudistettua mallia verrattiin myös koulutussimulaattorilla ajettuihin ajoihin kolmessa testitapauksessa: yhden säätösauvan pudotus, 3 pääkiertopumpun peräkkäinen pysäytys sekä uuden automaatiojärjestelmän mukaisen pikasulun AZ-2 toiminnassa. Testejä vertailtaessa todettiin uudistetun APROS-mallin tulosten olevan koulutussimulaattorin tuloksista poiketessaan lähempänä fysikaalista totuutta. Uudistettua mallia 1 -D-sydämellä verrattiin myös erillisessä projektissa tehdyn 3-D-sydänmallin kanssa samoissa tilanteissa kuin koulutussimulaattoriin verratessakin. Uudistetun säätösauvamallin todettiin toimivan molempien sydänmallien kanssa ja eri sydänmallien tulosten johtuvan ainoastaan 3-D-sydänmallin tuomista tarkkuutta lisäävistä yksityiskohdista.
Description
Supervisor
Salomaa, Rainer
Thesis advisor
Puska, Eija Karita
Honkoila, Karri
Keywords
APROS, APROS, training simulator, koulutussimulaattori, control and model, säätösauvamalli, Loviisa nuclear power plant, Loviisan ydinvoimalaitos
Other note
Citation