Análisis de factibilidad y primera implementación de cálculo de límites de disparo deslizantes para el PSPR del reactor CAREM 25 utilizando tecnología FPGA

Abstract

El primer sistema de protección del reactor CAREM 25, requiere que los valores de comparación, para la demanda de los sistemas de parada, sean modificados automáticamente a medida que la planta cambia sus condiciones de operación. Una característica importante del PSPR es que contará con tecnología digital basada en dispositivos de lógica configurable FPGA/CPLD. Estos dispositivos son actualmente utilizados en aplicaciones críticas de la industria nuclear y aeroespacial, ya que brindan flexibilidad de implementación, conservando máximos requerimientos de confiabilidad, siguiendo los lineamientos de las normas para su aplicación, en sistemas de seguridad para centrales nucleares. El objetivo de este trabajo, es realizar un análisis de factibilidad de la implementación del procesamiento, para la generación de valores límite de disparo deslizantes, utilizando un módulo basado en tecnología FPGA, en el primer sistema de protección del reactor CAREM 25. A partir de un documento de requerimientos funcionales y un modelo MATLAB Simulink realizado por el grupo de dinámica de planta del proyecto CAREM25, se realizó una modelización de la implementación del cálculo, de los valores límite de disparo deslizantes. Se dividió el sistema en bloques funcionales, que pueden ser implementados por componentes de hardware simple configurables en un FPGA. Luego se armaron las cadenas de procesamiento para cada valores límite de disparo deslizante. Una vez obtenido el modelo de la implementación real del sistema, se procedió a verificar el comportamiento del sistema, utilizando curvas de señales de entrada típicas del funcionamiento de la planta. Estas señales son: 1. Presión del circuito primario (RPV) y Flujo neutrónico en Calentamiento normal 2. Presión del circuito primario (RPV) y Flujo neutrónico en Enfriamiento normal 3. Presión del circuito primario (RPV) y Flujo neutrónico en Enfriamiento abrupto. De esta manera se verificó que el error, de la implementación del sistema usando los módulos basados en FPGA, es casi un orden de magnitud inferior al error introducido por otras etapas, como adquisición de la variable física por los sensores y acondicionamiento de la señal. Además se detectaron distintas características del procesamiento, especificado en los requerimientos, que pueden llevar al sistema a actuar con mayor error de medición del esperado, disminuyendo la disponibilidad de planta. Se advierten estos problemas y se sugieren distintas soluciones a los grupos de instrumentación y procesos.