Tìm hiểu chức năng nguyên lý hoạt động của lò phản ứng OPR 1000

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ xi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................... xii
1
CHƯƠNG 1 CƠ CẤU, CHỨC NĂNG, NGUYÊN LÝ CỦA LÒ PHẢN ỨNG
3
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................

OPR 1000 ...................................................................................................................

1.1.

Vòng sơ cấp ........................................................................................................ 3

1.1.1. Lõi lò phản ứng OPR 1000 ......................................................................................... 3
1.1.2.

Thùng lò ...................................................................................................................... 6

1.1.3. Bình sinh hơi (SG) ...................................................................................................... 6
1.1.4.

Bình điều áp ................................................................................................................ 6

1.1.5. Hệ thống làm mát lõi LPU ..........................................................................................

1.2.

7

Vòng thứ cấp ....................................................................................................... 7

1.2.1.

Hệ thống hơi ............................................................................................................... 7

1.2.2.

Turbine ....................................................................................................................... 7

1.2.3.

Phát điện .................................................................................................................... 7

CHƯƠNG 2 HỆ THIẾT BỊ MÔ PHỎNG COSI OPR1000 .................................. 8
2.1.

Chạy chương trình ............................................................................................. 8

2.2.

Thoát chương trình ..........................................................................................10

2.3.

Vận hành thanh điều khiển .............................................................................10

2.3.1. Vị trí các thanh điều khiển......................................................................................

11

2.3.1.1. Nhận biết thanh điều khiển được chọn ............................................................ 11
2.3.1.2.

Nhận biết vị trí các thanh điều khiển được lựa chọn...................................... 11

2.3.2. Công tắc chọn lựa nhóm thanh điều khiển.............................................................
2.3.3.

12

PS group Select......................................................................................................... 13

2.3.4. Công tắc chọn chế độ hoạt động .............................................................................. 13
2.3.4.1.

Chế độ tiêu chuẩn (Standby) ........................................................................... 14

2.3.4.2.

Chế độ điều khiển riêng lẻ (Manual individual) .............................................. 14

2.3.4.3. Chế độ điều khiển nhóm (Manual group) ........................................................ 14

iii

2.3.4.4.

Chế độ điều khiển theo thứ tự (Manual sequential) ........................................ 14

2.3.4.5.

Chế độ tự động (Auto sequential) ................................................................... 15

2.3.4.6.

Chế độ Motion Inhibit ..................................................................................... 15

2.3.5. Công tắc lựa chọn từng thanh điều khiển ................................................................. 15
2.3.6.

Nút đẩy lên hoặc đưa các thanh điều khiển vào ..................................................... 15

2.4.

Thể hiện biểu đồ thời gian thực .......................................................................16

2.5.

Cảnh báo công suất cao ....................................................................................16

2.5.1.

Cảnh báo .................................................................................................................. 17

2.5.2. Thao tác bỏ qua ........................................................................................................ 17

2.6.

Nhận biết các thông số như: Công suất và Boron ..........................................17

2.6.1. Thể hiện tổng nồng độ của Boron ............................................................................. 17
2.6.2.

2.7.

Thể hiện thông tin tổng lượng Boron được thêm vào hoặc rút ra.......................... 18

Thiết lập chương trình và vận hành hệ mô phỏng....................................18

2.7.1. Lựa chọn các mục kiểm tra thông số vật lý tại mức công suất thấp ......................... 19
2.7.2. Lựa chọn đồ thị xu hướng của các tham số trong LPU và cách thiết lập thang đo . 19
2.7.3.

Thiết lập trong menu ETC ........................................................................................ 20

2.7.3.1. Số đếm neutron ............................................................................................... 20
2.7.3.2. Thiết lập chế độ Administrator ....................................................................... 20
2.7.4. Thiết lập vị trí thanh điều khiển và thiết lập đầu ra.................................................. 21
2.7.5. Thiết lập sự pha loãng và thêm Boron ...................................................................... 22
2.7.5.1. Thực hiện thêm Boron..................................................................................... 22
2.7.5.2. Thực hiện pha loãng Boron ............................................................................. 23
2.7.5.3.

Ngừng việc thêm hoặc pha loãng Boron ......................................................... 23

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÒ PHẢN ỨNG ................................. 24
3.1.

Sự bảo toàn neutron trong lò phản ứng ..........................................................24

3.1.1. Quá trình sinh ra neutron ......................................................................................... 24
3.1.1.1.

Quá trình sinh ra neutron tức thời ................................................................... 26

3.1.1.2.

Quá trình sinh ra neutron trễ ........................................................................... 27

3.1.1.3.

Các nhóm neutron trễ ...................................................................................... 29

3.1.1.4. Phổ neutron trễ ................................................................................................ 29
3.1.1.5.
3.1.2.

Neutron xuất hiện do tương tác va chạm và đi vào thể tích đang xét .............. 30

Quá trình mất mát neutron ....................................................................................... 31

3.1.2.1. Neutron mất mát qua các quá trình hấp thụ ..................................................... 31
3.1.2.2.

Neutron mất mát do rò rỉ ................................................................................. 31

3.1.2.3.

Sự thay đổi mật độ neutron ............................................................................. 32

3.1.3. Phương trình thông lượng neutron ........................................................................... 32

iv


3.2.Sự bảo toàn hạt nhân mẹ trong quá trình sinh neutron trễ ..........................

34

3.2.1. Sự sinh ra các hạt nhân mẹ....................................................................................... 34
3.2.2. Sự mất mát hạt nhân mẹ ........................................................................................... 34

3.3.

Kết quả ..............................................................................................................35

3.4.

Điều kiện biên ...................................................................................................36

3.4.1. Điều kiện đầu ............................................................................................................ 36
3.4.2. Điều kiện ở mặt tiếp xúc ........................................................................................... 36
3.4.3. Điều kiện mặt ngoài (mặt tự do) ............................................................................... 37

3.5.Trạng thái dừng và sự tới hạn .........................................................................

38

3.6.Lý thuyết một nhóm .........................................................................................

42

3.7.Động học lò phản ứng: .....................................................................................

47

3.7.1. Công thức chung và ứng dụng của phương trình động học điểm ............................. 47
3.7.1.1.

Phân tích số hạng thông lượng neutron ........................................................... 48

3.7.1.2.

Ứng dụng của phương trình động học điểm .................................................... 50

3.7.2. Một nhóm của xấp xỉ neutron trễ .............................................................................. 55
3.7.3. Sự xấp xỉ với tốc độ thế hệ neutron trễ không đổi .................................................... 59
3.7.5. Bước tăng tức thời .................................................................................................... 62

CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM CHUẨN HÓA NHÓM THANH ĐIỀU KHIỂN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẢ RƠI THANH TRÊN HỆ THIẾT BỊ MÔ
PHỎNG COSI OPR 1000 ....................................................................................... 66
4.1.Thí nghiệm chuẩn hóa nhóm thanh điều khiển R1, R2, R3, R4, R5 bằng
phương pháp thả rơi thanh .......................................................................................... 66
4.1.1. Nhóm thanh R1 ......................................................................................................... 66

4.1.1.1.

Chuẩn hóa nhóm thanh R1 tại ví trí 8cm ........................................................ 66

4.1.1.2.

Chuẩn hóa nhóm thanh R1 tại ví trí 50 cm ..................................................... 67

4.1.1.3.

Chuẩn hóa nhóm thanh R1 tại ví trí 98 cm ..................................................... 68

4.1.1.4.

Chuẩn hóa nhóm thanh R1 tại ví trí 200 cm ................................................... 69

4.1.1.5.

Chuẩn hóa nhóm thanh R1 tại ví trí 300 cm ................................................... 70

4.1.2. Nhóm thanh R2 ......................................................................................................... 71
4.1.2.1.

Chuẩn hóa nhóm thanh R2 tại ví trí 8cm ........................................................ 71

4.1.2.2.

Chuẩn hóa nhóm thanh R2 tại ví trí 50 cm ..................................................... 72

4.1.2.3.

Chuẩn hóa nhóm thanh R2 tại ví trí 98 cm ..................................................... 73

4.1.2.4.

Chuẩn hóa nhóm thanh R2 tại ví trí 200 cm ................................................... 74

4.1.2.5.

Chuẩn hóa nhóm thanh R2 tại ví trí 300 cm ................................................... 75

4.1.3. Nhóm thanh R3 ......................................................................................................... 76
4.1.3.1. Chuẩn hóa nhóm thanh R3 tại ví trí 8cm ........................................................ 76

v


4.1.3.2.

Chuẩn hóa nhóm thanh R3 tại ví trí 50 cm........................................................77

4.1.3.3.

Chuẩn hóa nhóm thanh R3 tại ví trí 98 cm........................................................78

4.1.3.4.

Chuẩn hóa nhóm thanh R3 tại ví trí 200 cm......................................................79

4.1.4. Nhóm thanh R4........................................................................................................ 81

4.1.4.1.

Chuẩn hóa nhóm thanh R4 tại ví trí 8cm...........................................................81

4.1.4.2.

Chuẩn hóa nhóm thanh R4 tại ví trí 50 cm........................................................82

4.1.4.3.

Chuẩn hóa nhóm thanh R4 tại ví trí 98 cm........................................................83

4.1.4.4.

Chuẩn hóa nhóm thanh R4 tại ví trí 200 cm......................................................84

4.1.4.5.

Chuẩn hóa nhóm thanh R4 tại ví trí 300 cm......................................................85

4.1.5. Nhóm thanh R5........................................................................................................ 86
4.1.5.1.

Chuẩn hóa nhóm thanh R4 tại ví trí 8cm...........................................................86

4.1.5.2.

Chuẩn hóa nhóm thanh R5 tại ví trí 50 cm........................................................87

4.1.5.3.

Chuẩn hóa nhóm thanh R5 tại ví trí 98 cm........................................................88

4.1.5.4.

Chuẩn hóa nhóm thanh R5 tại ví trí 200 cm......................................................89

4.1.5.5.

Chuẩn hóa nhóm thanh R5 tại ví trí 300 cm......................................................90

4.2.
Thực nghiệm xác định trạng thái lò phản ứng khi rút từng nhóm thanh R1,
R2, R3, R4, R5 ở trạng thái tới hạn có nồng độ Boron 1074ppm..............................91
4.2.1. Rút nhóm thanh R1................................................................................................... 91
4.2.2. Rút nhóm thanh R2................................................................................................... 92
4.2.3. Rút nhóm thanh R3................................................................................................... 93
4.2.4. Rút nhóm thanh R4................................................................................................... 95
4.2.5. Rút nhóm thanh R5................................................................................................... 96

CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ.......................................98
5.1.

Tổng quan tình hình, mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu....................................98

5.2.

Đánh giá kết quả nghiên cứu của khóa luận....................................................98

5.2.1. Khảo sát độ mạnh yếu của các nhóm thanh............................................................. 98

5.2.2. So sánh với phương pháp rút nhóm thanh điều khiển............................................... 99

KẾT LUẬN.......................................................................................................... 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 101

vi


MỞ ĐẦU
Đối với một xã hội phát triển, Năng lượng hạt nhân ngày nay đã và đang được
sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới, không chỉ trong ngành công nghiệp năng lượng
mà còn được ứng dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực như nông nghiệp, công nghiệp, sinh
học, y học …. Công nghiệp hạt nhân có thể cải thiện mức sống và chất lượng

giáo dục cho Việt Nam ngày càng phát triển hơn, điều đặc biệt quan trọng với một
nước đang phát triển như Việt Nam. Có thể nói nguồn năng lượng hạt nhân đóng
vai trò vô cùng quan trọng với mỗi quốc gia và năng lượng cũng chính là một
thách thức lớn đối với mỗi quốc gia. Như các nhà khoa học đã nhấn mạnh, nhiệm
vụ của con người vừa phải cung cấp điện cho hơn 1,6 tỷ người trên trái đất hiện
vẫn chưa được dùng điện, vừa phải từ bỏ sử dụng các nguồn năng lượng làm trái
đất nóng lên, vậy năng lượng hạt nhân sẽ đóng góp vô cùng to lớn vào nguồn dự
trữ năng lượng trong tương lai. Vì vậy Điện hạt nhân trong những năm gần đây rất
được quan tâm bởi đây là một nguồn năng lượng ổn định, kinh tế, sạch và gần như
vô tận và có thể chống biến đổi khí hậu.
Việt Nam muốn xây dựng, vận hành, khai thác và sử dụng nhà máy điện hạt
nhân cần phải trải qua nhiều giai đoạn và vấn đề đào tạo nguồn nhân lực là một
trong những vấn đề quan trọng nhất và được chú trọng nhất. Đào tạo nguồn nhân
lực phải hiểu rõ về công nghệ, hệ thống trang thiết bị, nắm rõ các quá trình vật lí
xảy ra trong lò hạt nhân.. Họ phải là đội ngũ có đủ năng lực đánh giá an toàn cho
nhà máy điện hạt nhân, dự báo, hạn chế phòng chống và giảm thiểu sự cố có thể

xảy ra.. Trường Đại học Đà Lạt với chương trình đào tạo ngang tầm chương trình
tiên tiến ở nước ngoài với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực có đủ kiến thức và
chuyên môn cao để đáp ứng nhu cầu ngành điện hạt nhân nước nhà. Trong khuôn
khổ hợp tác giữa Hiệp hội Hạt nhân Hàn Quốc (KNA - Korea Nuclear Association)
với Việt Nam, ngày 26/11/2014, tại trường Đại học Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng đã tiến
hành tiếp nhận chính thức Hệ thiết bị mô phỏng lõi LPU OPR1000 (CoSi
OPR1000) thế hệ thứ 4 do Hiệp hội kỹ thuật hạt nhân Hàn Quốc (KNA), tập đoàn
Thủy điện, Điện hạt nhân Hàn Quốc (CRI-KHNP) và Đại học Hangyang trao tặng
với sự đồng ý của Chính phủ Việt Nam và Hàn Quốc, đây là hệ thiết bị mô phỏng
lõi LPU OPR1000 duy nhất hiện có tại Việt Nam.
LPU hạt nhân Đà Lạt là LPU hạt nhân duy nhất tại Việt Nam. LPU hạt nhân
Đà Lạt từ khi bắt đầu cho đến hiện nay, LPU hoạt động với mục đích là sản xuất đồng
vị phóng xạ, phân tích kích hoạt neutron, nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công

1


nghệ hạt nhân vào phát triển đất nước, huấn luyện và đào tạo cán bộ để phục vụ
nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực, giảm thiểu tai nạn, dự đoán sự cố, đưa ra các
khuyến cáo an toàn cho nhân viên vận hành. Vì là hệ mô phỏng mới được tài trợ,
nên bước đầu chưa được khai thác, triển khai nhiều trên hệ này và cũng là một
thách thức lớn đối với ngành điện hạt nhân nước nhà.
Để góp phần hỗ trợ cho sinh viên thực tập, có thêm thông tin và kiến thức về
hệ thiết bị CoSi OPR1000, Khoa Kĩ thuật hạt nhân Trường ĐH Đà Lạt với đội ngũ
giảng viên với chuyên môn cao, nhiều kinh nghiệm đã tận tình giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi nghiên cứu khoá luận tốt nhất. Trong nghiên cứu khóa luận tốt
nghiệp, tôi đã thực hiện chuẩn hóa nhóm thanh điều khiển bằng phương pháp thả rơi
thanh điều khiển của LPU OPR1000 bằng hệ thiết bị mô phỏng CoSi OPR1000.

Sử dụng phương trình động học lò phản ứng khảo sát một nhóm neutron trễ

từ các số liệu được cung cấp và kết quả khảo sát trên hệ CoSi OPR1000 qua đó có
thể chuẩn hóa nhóm thanh điều khiển trong lò phản ứng cũng như so sánh sự thay
đổi thông lượng neutron trễ ở các trạng thái của LPU. Khóa luận đánh giá được vai
trò to lớn của tiền tố neutron trễ trong lò phản ứng.
Khoá luận đóng góp thêm một tài liệu tham khảo hữu ích về LPU
OPR1000, hệ thiết bị CoSi OPR1000, quy luật của thông lượng neutron trễ theo
thời gian khi LPU ở trạng thái tới hạn.
Sau khi tìm hiểu khoá luận tôi đã tích luỹ vốn kiên thức về LPU OPR1000,
Khoá luận sẽ là một tài liệu quý giá phục vụ cho quá trình tác nghiệp sau khi tôi ra
trường.
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, khóa luận đã trình bày các chương
chính sau:
❖
❖

Chương 1: Trình bày cơ cấu, chức năng, nguyên lý của lò phản ứng
OPR 1000;
Chương 2: Trình bày hệ thiết bị mô phỏng CoSi OPR 100;

❖

Chương 3: Trình bày cơ sở lý thuyết của lò phản ứng;

❖

Chương 4: Trình bày thực nghiệm chuẩn hóa nhóm thanh điều khiển
bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ thiết bị mô phỏng CoSi OPR
1000.

2

CHƯƠNG 1 CƠ

CẤU, CHỨC NĂNG, NGUYÊN LÝ CỦA LÒ
PHẢN ỨNG OPR 1000

LPU hạt nhân OPR1000 là LPU do Hàn Quốc chế tạo, được phát triển bởi
KHNP và KEPCO. LPU OPR1000 là lò nước áp lực, làm mát bằng nước nhẹ, có
công suất là 1000MW. Lò OPR1000 được thiết kế dựa trên ý tưởng thiết kế của
Combustion Engineering, Westinghouse (Mỹ), thông qua một thỏa thuận chuyển
giao công nghệ với chính phủ Hàn Quốc. Nhà máy điện hạt nhân sử dụng LPU
OPR1000 được bố trí, sắp xếp như Hình (1.1)
Khu vực turbine

Tòa nhà lò

Khu vực chứa
nhiên liệu đã sử
dụng

Hình 1.1 Mô hình nhà máy điện hạt nhân sử dụng LPU OPR1000

1.1. Vòng sơ cấp
1.1.1. Lõi lò phản ứng OPR 1000
Lõi LPU gồm có 177 bó thanh nhiên liệu, có 28 thanh an toàn chia làm 2 nhóm

SA và SB, có 45 thanh điều khiển được chia thành 5 nhóm nhanh R1, R2, R3, R4 và
R5. Cách bố trí nhóm thanh như sau:

Hình 1.2 Lõi lò OPR 1000

3


Nhóm thanh SA là nhóm thanh an toàn có 12 thanh, gồm các thanh số 6, 7,
8, 9, 10, 11, 12, 13, 18, 19, 20, 21. Bắt đầu từ thanh số 6, bố trí thành hai vòng theo
chiều kim đồng hồ; vòng trong có các thanh số 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 và vòng
ngoài có các thanh số 18, 19, 20, 21.
Nhóm thanh SB là nhóm thanh an toàn có 16 thanh, gồm các thanh số 22,
23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41. Bắt đầu từ thanh số 22, bố
trí thành hai vòng theo chiều kim đồng hồ; vòng trong có các thanh số 22, 23, 24,
25, 26, 27, 28, 29 và vòng ngoài có các thanh số 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41.
Nhóm này được đánh giá mạnh nhất trong tất cả các nhóm thanh.

Hình 1.3 Nhóm thanh SA có màu vàng.

Hình 1.4 Nhóm thanh SB có màu vàng.

Nhóm thanh R1 là nhóm thanh điều khiển có 12 thanh, gồm các thanh số 2,
3, 4, 5, 54, 56, 57, 59, 60, 62, 63, 65. Bắt đầu từ thanh số 2, bố trí thành hai vòng
theo chiều kim đồng hồ; vòng trong có các thanh số 2, 3, 4, 5 và vòng ngoài có các
thanh số 54, 56, 57, 59, 60, 62, 63, 65.
Nhóm thanh R2 là nhóm thanh điều khiển có 8 thanh, gồm các thanh số 30,
47, 48, 49, 50, 51, 52, 53. Bất đầu từ thanh 30, bố trí thành một vòng theo chiều kim
đồng hồ.

Hình 1.5 Nhóm thanh R1 có màu vàng

Hình 1.6 Nhóm thanh R2 có màu vàng

4


Nhóm thanh R3 là nhóm thanh điều khiển có 8 thanh gồm các thanh số 42,
43, 44, 45, 55, 58, 61, 64. Bắt đầu từ thanh số 42, bố trí thành hai vòng theo chiều
kim đồng hồ; vòng trong có các thanh số 42,43,44, 45 và vòng ngoài có các thanh
số 55, 58, 61, 64.
Nhóm thanh R4 là nhóm thanh điều khiển có 5 thanh, gồm các thanh số 1,
31, 32, 33, 46. Bắt đầu từ thanh số 1 , bố trí thành hai vòng theo chiều kim đồng hồ;
vòng trong rất đặc biệt chỉ có mỗi thanh số 1 là thanh nằm trên trục đối xứng của
các vòng và vòng ngoài có các thanh số 31, 32, 33, 46.

Hình 1.7 Nhóm thanh R3 có màu vàng

Hình 1.8 Nhóm thanh R4 có màu vàng

Nhóm thanh R5 là nhóm thanh điều khiển có 4 thanh, gồm các thanh số 14,
15, 16, 17. Nhóm này rất đặc biệt chỉ có một vòng và bắt đầu từ thanh số 15 cũng
theo cùng chiều kim đồng hồ. Nhóm thanh này được đánh giá là yếu nhất trong các
nhóm thanh điều khiển.

Hình 1.9 Nhóm thanh R5 có màu vàng

Khi nhóm thanh nào được lựa chọn thì đèn màu vàng sẽ sáng lên.

5


1.1.2. Thùng lò

Thùng lò được chế tạo từ các vòng đai lớn được rèn từ hợp kim chịu áp
lực, chứa nước làm mát lò phản ứng hạt nhân, lõi lò phản ứng hạt nhân và các
hệ thống điều khiển phản ứng phân hạch.
1.1.3. Bình sinh hơi (SG)
SG trong nhà máy điện hạt nhân là bộ trao đổi nhiệt dùng để chuyển
đổi nước ở dạng lỏng sang dạng hơi từ nhiệt được sinh ra ở trong lõi lò phản ứng.
Mỗi SG gồm có nhiều bó dạng ống hình chữ U, các dòng cung cấp nước, hệ thống
chuyển hơi sang turbine, các máy tách ẩm và các máy sấy công suất cao.
SG được sử dụng trong LPU nước áp lực giữa vòng sơ cấp và vòng
thứ cấp. Nước ở vòng sơ cấp không sôi do áp suất cao, áp suất ở vòng thứ cấp thấp
hơn vòng sơ cấp. Nước ở vòng thứ cấp sôi sau khi trao đổi nhiệt với nước ở vòng
sơ cấp, hơi nước ở SG sau khi được tác ẩm, nung nóng rồi đưa qua turbine để làm
quay turbine. LPU OPR1000 có hai SG.
1.1.4. Bình điều áp
Bình điều áp là một bộ phận trong LPU nước áp lực. LPU nước áp
lực yêu cầu nước làm mát trong vòng sơ cấp luôn ở dạng lỏng tại mọi thời điểm. Do
vậy, nước ở vòng sơ cấp cần phải được duy trì ở áp suất đủ cao để nước ở vòng sơ
cấp không sôi khi LPU vận hành. Hình (1.10) trình bày mô hình thùng LPU, các bó
thanh bên trong LPU, bình sinh hơi, bình điều áp theo thứ tự từ trái sang phải.

Hình 1.10 Mô hình thùng LPU, các bó thanh trong LPU, bình sinh hơi, bình điều áp

6


1.1.5. Hệ thống làm mát lõi LPU
Hệ thống làm mát lõi LPU (Reactor Coolant System - RCS) gồm 2 vòng trao
đổi nhiệt nhằm ngăn cản sự giải phóng chất phóng xạ từ lõi LPU tới vòng thứ cấp
và ra ngoài không khí và giảm nhiệt độ trong lõi lò để lò không bị nóng chảy. Các
bộ phận chính của RCS bao gồm một thùng LPU, hai bình sinh hơi, bốn bơm làm

mát, hệ thống này được bố trí đối xứng qua thùng LPU và một bình điều áp được bố
trí bên cạnh thùng lò. Tất cả các bộ phận này nằm trong tòa nhà lò và được kết nối
với nhau bằng các ống lưu dẫn.
1.2. Vòng thứ cấp

1.2.1. Hệ thống hơi
Hệ thống hơi phân phối hơi tới turbine rồi qua bình ngưng rồi thông qua
các bơm để quay trở lại bình sinh hơi. Hệ thống hơi chứa các van an toàn để
ngăn chặn áp suất hệ thống vượt quá giới hạn định mức.
Ngoài ra, hệ thống hơi chính chứa van xả ra khí quyển trên bốn dòng hơi
chính để cho phép khả năng kiểm soát thời gian làm mát cho bình sinh hơi khi
các van cách ly hơi chính đều được đóng lại.
1.2.2. Turbine
Turbine của OPR1000 được thiết kế theo nguyên lý nhiệt động lực học để
đạt được hiệu suất cao và tiết kiệm trong sự bố trí đường hơi. OPR1000 có một
turbine áp suất cao dòng kép (double-flow high pressure turbine - DFHPTB) và
ba turbine áp suất thấp dòng kép (double-flow low-pressure turbines DFLPTB). Turbine của OPR1000 có tốc độ định mức 1800 rpm.
Đặc biệt, thiết kế rotor nguyên khối loại bỏ sự ăn mòn, tạo vết nứt tại bề
mặt tiếp xúc của đĩa và trục.
1.2.3. Phát điện
Hệ thống máy phát điện của OPR1000 bao gồm máy phát điện chính và
hệ thống phụ. Stator của máy phát điện có độ tin cậy cao với hệ thống cách nhiệt
F-class Micapal II. Rotor cũng có hệ thống cách nhiệt F-class Micapal II có độ
tin cậy cao và phương pháp làm mát chảy xuyên tâm.

7


CHƯƠNG 2 HỆ THIẾT BỊ MÔ

PHỎNG COSI OPR1000

Phần mềm mô phỏng CoSi OPR 1000 bao gồm: mô-đun kiểm tra các thông
số chính của LPU, mô-đun biểu đồ theo thời gian thực, mô-đun vận hành thanh điều
khiển, mô-đun thiết lập người dùng, mô-đun thể hiện mô hình 2D, 3D của lõi LPU,
mô-đun cảnh báo công suất cao, mô-đun thiết lập trao đổi các nhóm thanh dập lò và
RAST-K:
- Mô-đun kiểm tra các thông số chính của LPU: Kiểm tra sự thay đổi giá trị
của các thông số chính được gắn liền với LPU.
- Mô-đun biểu đồ theo thời gian thực: Cung cấp các giá trị theo thời gian thực
và biểu đồ về Công suất, ASI, T-mod, Boron, Độ phản ứng đến người dùng.
- Mô-đun vận hành thanh điều khiển: Cho phép người dùng lựa chọn một
nhóm thanh hoặc từng thanh điều khiển và điều khiển ( đưa vào hoặc rút ra).
- Mô-đun thiết lập người dùng: Cho phép người dùng thiết lập các bước kiểm
tra, thiết lập biểu đồ thời gian thực, thiết lập thể hiện mô hình 2D và 3D, điều
khiển công tắc và thiết lập đầu ra, thiết lập việc pha loãng hoặc thêm Boron, thiết
lập tăng nhiệt độ hay làm giảm nhiệt độ hệ thống nước làm mát LPU.
- Mô-đun thể hiện mô hình 2D, 3D của lõi LPU: cung cấp không gian ba chiều
thể hiện phân bố công suất LPU, thông lượng neutron nhanh, thông lượng neutron
nhiệt, nhiệt độ chất làm chậm, nhiệt độ nhiên liệu được thể hiện ở mô hình hai chiều.
- Mô-đun cảnh báo công suất cao: Thiết lập cảnh báo khi công suất vượt quá
công suất được thiết lập bởi người dùng.
- RAST-K: Thuật toán về tính toán các thông số vật lý.
2.1. Chạy chương trình
Để chạy chương trình mô phỏng CoSi OPR 1000, nhấp đúp chuột vào biểu
tượng của chương trình (Edu-CoSi.exe) được đặt tại màn hình chính. Hình (2.1) thể
hiện biểu tượng để khởi động chương trình CoSi.

Hình 2.1 Biểu tượng của chương trình chương trình mô phỏng CoSi OPR 1000.

Hệ Core OPR1000 gồm 3 màn hình hiển thị. Hình (2.2), hình (2.3), và hình
(2.4) là các giao diện hiển thị của 3 màn hình khi khởi động hoàn tất.

8


Hình 2.2 Giao diện màn hình chính hiển thị phân bố nhóm thanh, hiển thị 2D,
3D, và các thanh số tức thời.

Hình 2.3 Giao diện hiển thị các chức năng điều khiển.

Hình 2.4 Giao diện dùng thay đổi các tham số LPU.

9


2.2. Thoát chương trình
Nhấp chuột vào nút EXIT tại góc trên bên phải màn hình máy tính để thoát
khỏi chương trình. Vị trí nút EXIT được thể hiện ở hình (2.5).

Hình 2.5 Nút thoát chương trình.

2.3. Vận hành thanh điều khiển
Chức năng thực hiện vận hành công tắc chọn thanh điều khiển, nằm ở phía
dưới màn hình giám sát, cho phép chọn các chế độ điều khiển các nhóm thanh điều
khiển khác nhau. Sự hiển thị hoạt động thanh điều khiển gồm có chỉ số nhóm thanh
điều khiển được lựa chọn, công tắc chọn lựa nhóm thanh điều khiển, công tắc chọn
lựa PS, công tắc chọn lựa chế độ điều khiển, công tắc chọn lựa từng thanh điều
khiển, nút đưa nhóm thanh điều khiển vào và rút thanh điều khiển ra khỏi LPU.
Bảng hiển thị nhóm thanh điều khiển được lựa chọn có chức năng hiển thị

mỗi nhóm thanh điều khiển mà đã được người sử dụng chọn.

Hình 2.6 Màn hình điều khiển các nhóm thanh và Nhóm thanh điều khiển được lựa
chọn có màu cam.

10


2.3.1. Vị trí các thanh điều khiển
Màn hình giám sát nằm ở trung tâm biểu diễn vị trí thanh điều khiển và sự
thay đổi của các thông số và cung cấp thông tin về thanh điều khiển được lựa chọn,
nhận biết vị trí các thanh điều khiển, nhận biết vị trí các thanh điều khiển được lựa
chọn, thể hiện các thông số như công suất, nhiệt độ nước làm mát, nồng độ Boron,
thể hiện tổng lượng thêm hoặc giảm của Boron LPU đến người sử dụng.
2.3.1.1. Nhận biết thanh điều khiển được chọn
Để nhận biết vị trí các thanh điều khiển ta nhìn màn hình thể hiện giao
diện phân bố các nhóm thanh của lõi LPU. Nhóm thanh điều khiển được lựa chọn sẽ
thể hiện bằng màu vàng. Hình (2.7) thể hiện nhóm thanh điều khiển được lựa chọn.

Hình 2.7 Nhận biết thanh điều khiển được chọn theo mặt cắt ngang LPU.

2.3.1.2. Nhận biết vị trí các thanh điều khiển được lựa chọn
Sự nhận biết vị trí các thanh điều khiển được lựa chọn, thể hiện vị trí
hiện tại của từng thanh điều khiển hoặc nhóm thanh điều khiển được người sử dụng
lựa chọn. Khi thanh điều khiển rút ra hoặc đưa vào LPU, và được thể hiện bởi thời
gian thực. Hình (2.8) thể hiện vị trí các nhóm thanh được chọn.

Hình 2.8 Vị trí thanh và nhóm thanh điều khiển được chọn.

11

Ngoài ra còn thể hiện vị trí hiện tại của nhóm thanh điều khiển ( SA, SB, R1,
R2, R3,R4, R5, P1) trong biểu đồ thanh và dạng số ở Hình (2.9).

Hình 2.9 Độ sâu của các nhóm thanh điều khiển trong lõi LPU.

2.3.2. Công tắc chọn lựa nhóm thanh điềukhiển
Công tắc chọn lựa nhóm thanh điều khiển có chức năng cho phép người sử
dụng có quyền chọn nhóm thanh cho việc rút hoặc đưa vào lõi LPU từ các nhóm
SA, SB, R1, R2, R3, R4, R5, P1. Quá trình hoạt động được biểu diễn bằng cách
nhấp chuột theo mũi tên bên phải hoạt bên trái ở bên dưới. Hình (2.10) thể hiện
công tắc để lựa chọn các nhóm thanh điều khiển.

Hình 2.10 Công tắc chọn lựa nhóm thanh điều khiển

12


Chức năng này có các số từ số 1 đến số 8 và chữ P tương ứng với các nhóm
thanh như sau:
-

Vị trí số 1 tương ứng với nhóm thanh SA
Vị trí số 2 tương ứng với nhóm thanh SB
Vị trí số 3 tương ứng với nhóm thanh R1
Vị trí số 4 tương ứng với nhóm thanh R2
Vị trí số 5 tương ứng với nhóm thanh R3
Vị trí số 6 tương ứng với nhóm thanh R4
Vị trí số 7 tương ứng với nhóm thanh R5

- Vị trí số 8 và chữ P hệ thống chưa phát triển.
2.3.3. PS group Select
PS chọn switch có khả năng để lựa chọn một trong các chức năng P1, P2, P3,
PS bởi người sử dụng. Các hoạt động sẽ được hiển thị bằng cách nhấp chuột vào các
mũi tên sang bên phải hoặc bên trái. Hình (2.11) thể hiện công tắc chọn chế độ PS
group Select.

Hình 2.11 Công tắc chọn chế độ PS group Select.

2.3.4. Công tắc chọn chế độ hoạt động
Công tắc chọn chế độ hoạt động có chức năng cho phép chọn lựa các chế độ
SB, MB, MO, AS. Quá trình hoạt động được thực hiện bằng cách nhấp chuột theo
mũi tên sang bên phải hoặc bên trái. Hình (2.12) thể hiện công tắc chọn chế độ hoạt
động.

13


Hình 2.12 Công tắc chọn chế độ hoạt động.

2.3.4.1.

Chế độ tiêu chuẩn (Standby)

Khi chọn chế độ tiêu chuẩn, các thông số cũng như các giá trị để thay đổi
thông số đều được thiết lập sẵn. Khi chọn chế độ Standby, đèn ở chế độ này sẽ bật
lên, được thể hiện như hình (2.13).

Hình 2.13 Khi hoạt động ở chế độ Standby

2.3.4.2.

Chế độ điều khiển riêng lẻ (Manual individual)

Khi chọn chế độ điều khiển riêng lẻ, đèn ở chế độ này sẽ bật lên. Khi chọn chế
độ này, người dùng có thể rút ra hoặc đưa từng thanh điều khiển vào trong lõi LPU.
Nhưng chế độ này không làm việc bởi vì chúng không sử dụng để tính toán vật lý lò

ở mức công suất không.
2.3.4.3.

Chế độ điều khiển nhóm (Manual group)

Khi chọn chế độ điều khiển theo nhóm, đèn ở chế độ này sẽ bật lên. Khi chọn
chế độ này, người dùng có thể rút ra hoặc đưa các nhóm thanh điều khiển (SA, SB,
R1, R2, R3, R4, R5, P1) vào trong lõi LPU. Việc tính toán các trạng thái vật lý được
sử dụng chính trong chế độ này.
2.3.4.4.

Chế độ điều khiển theo thứ tự (Manual sequential)

Khi chọn chế độ điều khiển theo thứ tự, đèn ở chế độ này sẽ bật lên. Khi chọn
chế độ này, người dùng có thể rút ra hoặc đưa các nhóm thanh điều khiển (SA, SB,

14


R1, R2, R3, R4, R5, P1) vào trong lõi LPU bao gồm việc kết hợp giữa các nhóm
thanh. Việc tính toán các trạng thái vật lý được sử dụng trong chế độ này khi các

thanh điều khiển được rút ra để lò đạt trạng thái tới hạn ban đầu.
2.3.4.5.

Chế độ tự động (Auto sequential)

Khi chọn chế độ tự động, đèn ở chế độ này sẽ bật lên. Ở chế độ này, các
thanh điều khiển sẽ được điểu khiển với một hệ thống điều khiển bởi một phần
mềm, phần mềm này sẽ giúp hệ thống vận hành tương tự như khi hoạt động ở chế
độ Manual sequential.
2.3.4.6.

Chế độ Motion Inhibit

Chế độ cấm hoạt động.
2.3.5. Công tắc lựa chọn từng thanh điều khiển
Công tắc lựa chọn từng thanh điều khiển được sử dụng để lựa chọn chuyển
đổi một trong những hoạt động mong muốn từ 73 thanh điều khiển. Quá trình hoạt
động được thực hiện bằng cách nhấp chuột theo mũi tên bên phải hoặc bên trái ở
hình (2.14).

Hình 2.14 Công tắc lựa chọn từng thanh điều khiển.

2.3.6. Nút đẩy lên hoặc đưa các thanh điều khiển vào
Khi muốn đưa các thanh điều khiển vào hoặc rút thanh điều khiển ra khỏi
LPU, nhấn và giữ chuột biểu tượng mũi tên ở hình (2.15) để thực hiện chức năng
rút hoặc đưa thanh điều khiển vào trong lõi LPU.

15

Hình 2.15 Nút đẩy lên hoặc đưa các thanh điều khiển vào trong lõi LPU

2.4. Thể hiện biểu đồ thời gian thực
Màn hình biểu đồ thời gian thực hiển thị quá trình tăng giảm của các biến số
(công suất, ASI, nhiệt độ nước làm mát, Boron, độ phản ứng), và nó có khả năng
hiển thị sự phân bố công suất theo trục của LPU. Các giá trị khác nhau bị thay đổi
bởi người vận hành bằng cách (đưa thanh điều khiển vào hoặc rút thanh điều khiển
ra, thêm Boron vào hoặc pha loãng…) sẽ được hiển thị trên biểu đồ ở hình (2.16).

Hình 2.16 Biểu đồ thời gian thực.

2.5. Cảnh báo công suất cao
Thông báo công suất tăng cao và bỏ qua cảnh báo được cài đặt sẵn trong hệ
mô phỏng và nó xuất hiện trên màn hình khi giá trị công suất tăng cao hơn giá trị
công suất bạn cài đặt, giống như một nhà máy thực với bốn kênh cho việc tiến hành
bỏ qua cảnh báo. Nếu bạn không tiến hành bỏ qua các cảnh báo, hệ thống sẽ tự động
đưa toàn bộ nhóm thanh điều khiều và nhóm thanh an toàn xuống vị trí sâu nhất
trong LPU.

16


2.5.1. Cảnh báo
Cảnh báo sẽ xuất hiện mỗi 10 giây từ kênh A tới kênh D, sau 1 phút kênh D
cảnh báo. Nếu cảnh báo xảy ra ở kênh A, màn hình cảnh báo sẽ xuất hiện ở trên
màn hình giám sát nằm ở phía bên phải và đèn Permissive sẽ có màu xanh lá cây.
Khi công suất vượt quá mức thiết lập, cảnh báo sẽ xuất hiện như hình (2.17).

Hình 2.17 Cảnh bảo công suất vượt quá mức công suất thiết lập.

2.5.2. Thao tác bỏ qua
Nhấp chuột vào dấu mũi tên ở phía bên phải để thực hiện thao tác bỏ qua ở
mỗi kênh.
2.6. Nhận biết các thông số như: Công suất và Boron
Sự thay đổi của các chỉ số sẽ cung cấp thông tin về công suất, nhiệt độ, boron
đến người sử dụng.

Hình 2.18 Sự thay đổi của các thông số về công suất, nhiệt độ, nồng độ Boron

2.6.1. Thể hiện tổng nồng độ của Boron
Thể hiện tổng lượng Boron (hoặc nước) được có trong lõi LPU khi bạn nhấp
chuột vào BORATION để thêm Boron hoặc giảm Boron khi bạn nhấp chuột vào
DILUTION. Các thông số của nồng độ Boron được thể hiện ở hình (2.19).

17


Hình 2.19 Nồng độ Boron hiện tại và nồng độ Boron được thêm vào hoặc giảm bớt.

2.6.2. Thể hiện thông tin tổng lượng Boron được thêm vào hoặc rút ra
Thể hiện lượng và tổng lượng Boron (hoặc nước) được thêm vào khi nhấp chuột
vào BORATION hoặc lượng Boron giảm xuống khi nhấp chuột vào DILUTION.

Hình 2.20 Thể hiện tổng lượng Boron thêm vào hoặc rút ra.

2.7. Thiết lập chương trình và vận hành hệ mô phỏng
Bảng điều khiển của màn hình giám sát nằm ở góc dưới bên phải có các chức
năng như lựa chọn các bài kiểm tra các đặc trưng ở mức công suất không, lựa chọn
đồ thị theo các thông số của LPU và thiết lập thang đo, thiết lập vị trí các thanh điều
khiển, thiết lập đầu ra, việc thêm hoặc pha loãng Boron.

Hình 2.21 Màn hình thực hiện điều chỉnh các thông số vật lý trong lõi LPU

18


-

Test Step cho phép người vận hành khảo sát các trạng thái hoạt động
của lò phản ứng như Approach to Critical; POAH; BEP; ITC; DCRM.

-

Trend Graph cho phép hiển thị biểu đồ thời gian thực, người điều
khiển có thể chọn và thiết lập cho từng loại biểu đồ.
- 2D Analysis cho phép người điều khiển quan sát lõi lò ở chế độ 2D.
- 3D Analysis cho phép người điều khiển quan sát trạng thái hoạt động
vùng hoạt ở chế độ 3D.
2.7.1. Lựa chọn các mục kiểm tra thông số vật lý tại mức công suất thấp
Lựa chọn một trong năm mục trong phần TEST STEP để kiểm tra các thông
số vật lý ở mức công suất thấp (LPPT), các thiết lập ban đầu là cần thiết cho LPPT.

Hình 2.22 Các mục kiểm tra thông số vật lý tại mức công suất thấp.

2.7.2. Lựa chọn đồ thị xu hướng của các tham số trong LPU và cách thiết
lập thang đo
Chức năng của phần này là để hiển thị đồ thị thời gian thực. Thiết lập thang
đo và chọn đồ thị xu hướng sử dụng để thiết lập hiển thị đồ thị của 5 biến số (công
suất, ASI, nhiệt độ, Boron, độ phản ứng) và thiết lập thang đo cho mỗi đồ thị. Hình
(2.23) thể hiện bảng thiết lập các đồ thị trên đồ thị thời gian thực và thiết lập thang

đo cho các đồ thị đó.

.
Hình 2.23 Thiết lập đồ thị và thang đo

Hình 2.24 Thiết lập đồ thị công suất.

19


Thiết lập mặc định là cả năm biến số đều được hiển thị. Sau khi người dùng
bỏ chọn biến số nào đó và nhấp chuột vào nút Select thì chỉ nhưng đồ thị đã được
chọn hiển thị trên màn hình.
2.7.3. Thiết lập trong menu ETC
2.7.3.1.
Số đếm neutron

Hình 2.25 Chọn công cụ đếm neutron

Hình 2.26 Hộp thoại công cụ đếm neutron

Công cụ đếm neutron có 2 thang đếm theo thời gian là 10s và 100s. Để tính
số neutron sinh ra trong 1s ta chia cho tổng thời gian đếm là 10s hay 100s tuỳ theo
tổng thởi gian đếm mà ta đã chọn.
2.7.3.2.

Thiết lập chế độ Administrator

Thực hiện các bước như hình (2.27) và (2.28) trong menu ETC >>
Administrator.

Hình 2.27 Thiết lập chế độ người quản trị.

Hình 2.28 Thiết lập trạng thái tới hạn

20


Ta đặt mức công suất tại mục Hi Log Power là 0.01; sau đó kích chuột vào Critical
Status để hệ thống thiết lặp trạng thái tới hạn. Để kết thúc kích chuột vào nút OK.

Hình 2.29 Màn hình thể hiện các thông số sau khi hệ thống thiết lập trạng thái tới hạn.

2.7.4. Thiết lập vị trí thanh điều khiển và thiết lập đầu ra
Cho phép người sử dụng thay đổi vị trí các thanh điều khiển tới vị trí mong
muốn. Tất cả các thanh rút ra ngoài hoặc tất cả các thanh đưa vào trong cũng có thể
là vị trí mong muốn. Tính năng này là đầu ra được tính toán một cách tự động bằng
giá trị đầu vào của thanh điều khiển trong RAST-K. Việc thiết lập đầu ra có thể thiết
lập một cách trực tiếp bởi người sử dụng để đầu ra được như mong muốn.
Thiết lập vị trí thanh điều khiển
Nhập giá trị 381 vào các ô R5, R4. R3, R2, R1 và SA, nhập giá trị 350 vào ô
SB từ mục RESET, sau đó nhấp chuột vào nút RUN. Tương tự với các vị trí mong
muốn khác.

Hình 2.30 Thiết lập vị trí mong muốn

21