Артемова
А.В.
УлГУ, 3-г.
аспирантуры
Постановка проблем при создания установки синхронного дозирования ЯМ
Для загрузки реакторов БН-800, БН-600,
БОР-60 и в перспективе МБИР [1] изготавливаются ТВС, в составе которых
находятся твэлы с виброуплотненным МОКС-топливом, так как это один из путей
повышения рентабельности реакторов на быстрых нейтронах. Использование
МОКС-топлива в реакторах вызывает необходимость исследовать смешивания
топливных компонент на качественно новых основах.
Для заполнения твэльной трубки
гранулированным топливом, состоящим из n
компонент, таким образом, чтобы после виброуплотнения каждая компонента
распределилась равномерно по высоте топливного столба, проектируется установка
синхронного дозирования. Данная установка должна обеспечивать синхронное дозирование
всех топливных компонент в твэльную трубку. Следовательно, требуется выработка
положений, при которых дозирующая установка будет отвечать требуемым задачам.
Проблема создания подобной установки
разделяется на несколько составных частей:
1. Специфичность объекта дозирования обязывает
исследовать физико-механические свойства дозируемого материала (в том числе
угол естественного откоса, угол обрушения,
коэффициент трения между материалом и поверхностью лотка и т.д.) ;
2. Выбор формы и размера
бункера дозирующего устройства, при которых критическая масса ядерного топлива
никогда не будет достигнута в любой точке его объема (
3. Проектирование и установка защиты от потери
гранулированного материала и забивания им механических частей вибродозатора,
бункера и соединительных узлов;
4. Определение размера и формы выпускного отверстия
бункера, при котором обеспечивается равномерная выгрузка материала из бункера
на лоток;
5. Исследование поведения материала на транспортирующем
лотке;
6. Установление параметров вибрации вибратора, бункера,
транспортирующего лодка, подходящих для транспортирования ядерного топлива;
7. Определение подходящего времени отклика измерительных
и управляющих устройств;
8. Выбор высоизмерительных компонентов (тензодатчики,
весы на основе электромагнитной компенсации, струнные весы). Прецизионные весы,
чьи показания отличаются повышенной точностью, не могут работать в режиме
реального времени, поскольку у них имеется время стабилизации порядка 1,5 с [2].
В то же время тензодатчики имеют более быстрый отклик на возмущающее воздействие,
но проигрывают в точности;
9. Проблема применения реального времени для
автоматизированного управления установкой синхронной дозирования. Операционные системы семейства MS Windows не являются операционными системами реального
времени. Однако, сама операционная система содержит в себе набор средств,
которые предположительно могут позволить создать систему управления реального
времени в ОСWindows. А примерами операционных систем, в которых можно
оперировать РВ, являются: OS-9/9000, QNX, WxWorks, OS Lynx [3].
10. Подбор
датчиков и исполнительных модулей для создания магистрально-модульной системы
на базе S7-300 Simatic, который
предполагается использовать в создании данной установки;
11.
Создание алгоритма функционирования системы и
мнемосхему (графическая модель
установки синхронного дозирования в SCADA-системе).
Несмотря на большое количество литературы
по проблеме вибротранспортирования, созданию дозаторов и поведения дисперсных
системы под действием вибрации, не затронута проблема транспортирования и
дозирования материалов, обладающих радиоактивными свойствами. Не имеется
развернутой теории по созданию дозирующих устройств с малыми размерами бункеров
и регулируемого расхода.
В ходе исследования
предполагается использовать несколько видов бункеров( разная величина
выпускного отверстия, объема бункера, разные углы между ребрами и т.д.) и
лотков. Ожидается, что наилучшей формой бункера будет цилиндрическая. Будут
определены углы естественного откоса и обрушения, которые так же влияют на
точность дозирования, поскольку их надо учитывать на этапе проектирования
бункера (выпускное отверстие бункера, форма его стенок).
Чтобы создать правильно функционирующую
установку создается физико-математическая модель, учитывающая физические
особенности топлива, и определяется передаточная функция каждого из шести
вибродозаторов. К каждому дозатору будет подобран управляющий модуль из
семейства Simatic S7-300, реализующий алгоритм ПИД-регулирования, для
автоматического управления засыпкой топливных компонент в оболочку твэла.
Литература:
2. Прецизионные весы. Современная
классика. Изд-во: Mettler Toledo
3. Системы реального времени: обзорный
курс лекций/ К.Е, Климентьев.- Самара: Самар. гос. Аэрокосм. Ун-т. Самара,
2008. - 45с.