Aksiaalisen tehojakauman poikkeaman säädön mallintaminen simulointiympäristöön ja sen virheen arviointi painevesilaitoksella

Abstract

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.