Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile RICERCA DI SISTEMA EETTRICO Sistema alimentazione e controllo potenza sezione prova ICE P. Gaggini, V. abanti, M. Querci, V. Sermenghi, M. Tarantino, G. Venturi Report RdS/21/97
SISTEMA DI AIMENTAZIONE E CONTROO POTENZA SEZIONE DI PROVA ICE P. Gaggini ENEA, V. abanti ENEA, M. Querci ENEA, V. SERMENGHI ENEA, M. TARANTINO ENEA, G. VENTURI ENEA Settembre 21 Report Ricerca Sistema Elettrico Accordo Programma Ministero dello Sviluppo Economico ENEA Area: Produzione e fonti energetiche Tema: Nuovo Nucleare da Fissione Responsabile Tema: Stefano Monti, ENEA
I!"'I!'" g-.., Sigla identificazione NNFISS - P3-9 Pago 1 14 Titolo Sistema alimentazione e controllo potenza sezione prova ICE Descrittori Tipologia del documento: Specifica Tecnica Sistema Collocazione contrattuale: Accordo programma ENEA-MSE: tema ricerca "Nuovo nucleare da fissione" Argomenti trattati: Generation IV Reactor Reattori Nucleari Veloci Tecnologie dei metalli liqui Macchine e Impianti Elettrici Strumentazione Sommario I presente documento riporta la Specifica Tecnica per l'approvvigionamento del sistema alimentazione controllo potenza della sezione prova ICE Note Questo rapporto recepisce il rapporto FISING - IT -E-S-2 del 2515/29 Autori: P. Gaggini, V. abanti, M. Querci, V. Sermenghi, M. Tarantino, G. Venturi Attività P3-B Copia n. In carico a: 2 1 NOME FIRMA NOME FIRMA o EMISSIONE ~/9/2 1 O NOME ~rjéf1o Tlìfan~o Pietro Agostini ~tefano Monti f--------f-ir-ma--+ ;1 --:lrf----hi A- --+\+-t V"rlrkl-+. ------,r...-nfl~ ---:z;:'=--...-f---lh- 't7t<j -r-i!/uj ---,-,-1-----1 REV. DESCRIZIONE DATA REDAZIONE CONVAIDA APPROVAZIONE
Sigla identificazione NNFISS P3-9 2 14 INDICE 1. Introduzione... 3 2. Scopo della fornitura... 4 3. Descrizione della fornitura...5 3.1. Convertitore AC/DC... 6 3.2. Quadro stribuzione potenza... 8 4. Requisiti della fornitura... 9 5. Estensione della Fornitura... 1 5.1. Parti ricambio... 1 5.2. Garanzia... 1 6. Elenco Allegati... 11
Sigla identificazione NNFISS P3-9 3 14 1. INTRODUZIONE Nell ambito del VI Programma Quadro della Comunità Europea, l ENEA partecipa alla realizzazione del Progetto Integrato EUROTRANS European Research Programme for the Transmutation of High evel Nuclear Waste in an Accelerator Driver System. Il progetto ha come obiettivo primario la realizzazione un progetto concettuale per un trasmutatore industriale scorie nucleari della potenza alcune centinaia MW th (ETD - European Transmutation Demonstrator) che utilizzi leghe piombo come materiale spallazione e fluido refrigerante. Per quanto riguarda le attività ricerca ad oggi avviate e svolte dall ENEA nel programma europeo, esse si concentrano nel dominio DEMETRA, Development and Assessment of Structural Materials and Heavy iquid Metal Technologies for Transmutation Systems, finalizzato allo sviluppo ed alla qualifica materiali e tecnologie da utilizzarsi in presenza leghe piombo. All interno del dominio sono previste azioni tese allo stuo della termofluidonamica dei metalli liqui. In particolare, nel Task T 4.5.3, Integral test experiment l ENEA realizzerà l attività Integral Circulation Experiment ICE, che ha come obiettivo la realizzazione uno stuo teorico e sperimentale circa la possibilità utilizzare un metallo liquido come fluido termovettore per la refrigerazione del nocciolo un reattore nucleare. Per il raggiungimento dell obiettivo sopra incato sarà necessario realizzare una nuova sezione prova, che sarà installata all interno dell apparecchiatura CIRCE in esercizio presso il C.R. ENEA del Brasimone, sulla quale simulare il comportamento termofluidonamico del sistema primario un reattore nucleare a piscina refrigerato a metallo liquido pesante. a sorgente termica è costituita da un fascio elementi attivi, numero 37, alimentati elettricamente, geometria cilindrica, in seguito denominate barrette, del ametro esterno 8.2 mm, e con flusso termico parete 1 MW/m 2, per una potenza installata complessiva 925 kw.
Sigla identificazione NNFISS P3-9 4 14 2. SCOPO DEA FORNITURA a presente specifica tecnica descrive l oggetto della fornitura, denominato Sistema Alimentazione e Controllo Potenza (SACP) della Sezione Prova ICE, che comprende: l approvvigionamento dei materiali; assemblaggio dei componenti; certificato collaudo; imballo e spezione presso il sito ENEA del Brasimone; messa in opera presso il sito ENEA del Brasimone; controlli e test fine realizzazione per accettazione fornitura.
Sigla identificazione NNFISS P3-9 5 14 3. DESCRIZIONE DEA FORNITURA Il sistema alimentazione e controllo della potenza (SACP) per la sezione prova ICE, dovrà essere mensionato applicando i seguenti parametri per gli elementi scaldanti: Geometria: bifilare Tipo: resistivo (isolamento elettrico > 1.1x1 8 OHM) Tensione alimentazione nominale: 3 ± 5% V Corrente alimentazione nominale: 83.3 ± 5% A unghezza attiva: 1 m Flusso termico: 1 MW/m 2 Potenza Nominale: 25 kw Numero elementi: 37 Potenza complessiva: 925 kw a fornitura prevede principalmente (ve figura 1): un Convertitore AC/DC della potenza 1MW; un Quadro Distribuzione Potenza. Come riportato nel layout allegato (segno ayout Parti Elettriche ICE, segno ICE-2), il Convertitore AC/DC dovrà essere posizionato nel locale quadri elettrici dell impianto CIRCE, provvedendo alle mofiche al grigliato e realizzazione supporti per il posizionamento del componente sulla soletta in calcestruzzo. Il Quadro Distribuzione Potenza sarà invece posizionato a bordo macchina sul piano lavoro a quota + 6 mm dell Efico Reattore. a fornitura dovrà inoltre comprendere: l allacciamento del convertitore AC/DC alla rete ENE, meante i cavi già presenti in opera (ve segno ICE-2); il collegamento elettrico, tra il Convertitore AC/DC e il Quadro Distribuzione, provvedendo alla installazione e messa in opera delle vie cavi necessarie (ve segno ICE-2)
Sigla identificazione NNFISS P3-9 6 14 E esclusa dalla fornitura la connessione della morsettiera del Quadro Distribuzione Potenza al carico installato nella sezione prova. Visualizzatore stato pin Quadro Distribuzione Potenza con Morsettiera AC-DC 3 V Converter 4 V 1 MW SACP FPS (37 pin, 925 kw) Impianto Circe, sezione prova ICE Controller (Field Point) Controllo Processo (sala controllo) IMITE FORNITURA Figura 1. imiti Fornitura 3.1. CONVERTITORE AC/DC Il Convertitore AC/DC dovrà essere realizzato adottando le seguenti caratteristiche: tensione alimentazione 38 Vca 5 Hz, 3Ph + N (fornita da trasformatore isolamento decato); morsettiera ingresso in grado accogliere 9 cavi da 24 mm 2 (3 per ogni fase) + un cavo 24 mm 2 per il neutro (se utilizzato dal convertitore); tensione in uscita regolabile da a 3 Vcc;
Sigla identificazione NNFISS P3-9 7 14 regolazione lineare della tensione da -5% al 1% del valore massimo per mezzo del segnale controllo 4-2mA, stabilizzando il valore impostato con una precisione dell 1%; gruppo raddrizzante a o in configurazione dodecafase; ondulazione residua (ripple) della tensione in uscita inferiore al 3% a partire dal 25% della tensione uscita; corrente uscita massima 32A continuativa alla tensione 3V; segnale controllo analogico in corrente 4-2mA; retroazione in tensione; servizio continuo ad alta affidabilità; installazione in ambiente chiuso protetto dagli agenti atmosferici ampiezza tale da smaltire il calore ssipato dal convertitore; temperatura ambiente fra C e 25 C; Il convertitore deve essere inoltre fornito : teleruttore potenza in ingresso per azionamento alimentazione al convertitore in remoto tramite PC: il sistema non necessita magnetotermico perché già installato all uscita del trasformatore mea tensione; controllo elettronico delle fasi alimentazione; protezione da cortocircuito in uscita meante limitazione della corrente al valore nominale; protezione termica sui componenti potenza (trasformatore, tiristori, o, ecc) ingresso analogico comando in modalità 4-2mA; uscite analogiche in modalità 4-2mA proporzionali alla tensione e corrente uscita; ingressi per marcia - stop in remoto e segnalazione malfunzionamento in uscita; classe protezione componenti IP-21 presposizione nella parte superiore ancoraggi per la movimentazione tramite carroponte.
Sigla identificazione NNFISS P3-9 8 14 3.2. QUADRO DISTRIBUZIONE POTENZA Il Quadro Distribuzione (ve schemi elettrici in allegato 2) ha la funzione alimentare e sezionare in maniera selettiva le 37 barrette resistive che compongono il carico dell impianto. Il quadro dovrà essere dotato una unità ventilazione ed un alimentatore 22 V e 24Vcc per alimentazione trasduttori e relè. Il Quadro Distribuzione, realizzato in classe protezione IP-21, dovrà essere dotato, nella parte superiore, ancoraggi per la movimentazione tramite carroponte. Come riportato in schema allegato, il Quadro è composto da 37 linee parallele ognuna delle quali costituita da: Teleruttore potenza bipolare con bobina a 22 Vac e contatti da 1 A in CC. Il componente deve sopportare in maniera continuativa ed interrompere la massima corrente erogata al carico (83.3 A). apertura sotto carico avviene solo in emergenza a causa guasto. Relè interfaccia tra il comando esterno (PC) e la bobina del teleruttore potenza. a bobina del relè dovrà essere alimentata a 24 Vcc. Il PC lavora in modalità sink sul negativo della bobina. Trasduttore corrente da 1 A. Deve rendere sponibile in tempo reale la misura della corrente assorbita dalla singola barretta, e dotato uscita in modalità 4-2 ma. e caratteristiche del componente dovranno essere equivalenti al CR522S della CR MAGNETICS. Il Quadro Distribuzione si completa inoltre un trasduttore tensione con uscita da 4-2mA tipo CR 532 3V della CR MAGNETICS (o equivalente). Per quanto concerne la morsettiera potenza, essa è composta da 74 morsetti (mensionati per una corrente continuativa 1A ) per le uscite verso il carico. Ognuna delle 37 barrette che compongono il carico è dotata due cavi ognuno con sezione 25 mm 2, con connessione retta alla morsettiera.
Sigla identificazione NNFISS P3-9 9 14 a morsettiera dovrà essere tassativamente alloggiata nella parte più bassa del quadro e il più possibile vicina all ingresso dei cavi. I cavi del carico entrano dal retro dell armao in prossimità del pavimento. 4. REQUISITI DEA FORNITURA a fornitura dovrà essere in accordo alle prescrizioni descritte nelle seguenti normative: CEI 17.13 / EN 6439 CEI 22.7 / EN 6146-1 IEC 726 Direttiva BT 73/23/CEE Direttiva EMC 89/336/CEE
Sigla identificazione NNFISS P3-9 1 14 5. ESTENSIONE DEA FORNITURA a fornitura include, relativamente ai componenti denominati Convertitore AC/DC e Quadro Distribuzione: Disegni Meccanici Schema elettrico unifilare; Tabelle Morsettiere; Manuale uso e Manutenzione; Rapporto Collaudo con incazione delle prove eseguite; Certificato collaudo; Dichiarazione conformità CE. 5.1. PARTI DI RICAMBIO Nella fornitura sono incluse, come parti ricambio consigliate, i componenti che garantiscono il normale funzionamento del SACP per un periodo 36 mesi in esercizio continuo. 5.2. GARANZIA a garanzia dovrà avere la durata 12 mesi e inizierà dalla data accettazione della fornitura presso il Centro ENEA del Brasimone.
Sigla identificazione NNFISS P3-9 11 14 6. EENCO AEGATI 1. ICE-2 ayout Parti Elettriche ICE 2. ICE-21 Quadro Distribuzione Potenza ICE
Sigla identificazione NNFISS P3-9 12 14 Allegato 1: ICE-2 ayout Parti Elettriche ICE
Sigla identificazione NNFISS P3-9 13 14 Allegato 2: ICE-21 Quadro Distribuzione Potenza ICE (foglio 1/2)
Sigla identificazione NNFISS P3-9 14 14 Allegato 2: ICE-21 Quadro Distribuzione Potenza ICE ((foglio 2/2)