JP2004333433A - Method and device for evaluating thermal characteristic of fuel assembly - Google Patents

Method and device for evaluating thermal characteristic of fuel assembly Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate in detail thermal soundness of a fuel assembly arranged in a reactor core of a boiling water reactor. <P>SOLUTION: One or both of a linear power density of the fuel assembly and a critical power ratio thereof is (are) calculated using a peaking factor calculated using a burnup in the fuel assembly arranged in the reactor core of the boiling water reactor, a void ratio therein and a water gap width between channel boxes. The thermal soundness of the fuel assembly is evaluated based on the one or both of the linear power density of the fuel assembly and the critical power ratio thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体の熱的健全性を評価する燃料集合体熱的特性評価方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉の炉心は、図7に示すように構成されている。炉心内には、複数の燃料集合体1と複数の制御棒2、中性子束を検出するための複数個の炉内中性子検出器3が配置されている。各々の燃料集合体1は、図8に示すよう構成されており、50〜100本の燃料棒4と数本のウォータロッド5を行列形に配置し、約15cm角のチャンネルボックス6で覆われた構造となっており、有効長さは約3.7mである。
【0003】
沸騰水型原子炉の運転中における燃料集合体1の健全性を確保するためには、燃料集合体1を構成する燃料棒2の単位長さ当りの発生熱出力(以下「線出力密度」と呼ぶ)を制限値以下に抑えることが必要である。また、運転時の異状な過渡変化が起きた場合においても、冷却不十分のために生ずる燃料棒損傷が発生する出力(以下「限界出力」と呼ぶ)に至らないように、限界出力と通常運転時の燃料集合体1の発生熱出力との比(以下「限界出力比」と呼ぶ)が制限値以上となるようにする必要がある。
【0004】
従来の技術では、炉心の監視あるいは予測において、以下のような方法により線出力密度及び限界出力比を計算し評価するのが一般的である。
【0005】
すなわち、まず炉心を構成する各燃料集合体1を軸方向に複数の単位ノードに分割し、この単位ノード内では燃料の組成が均質であると近似することにより、少数群または修正1群の中性子拡散方程式を解き、単位ノード平均の中性子束および熱出力(密度)を計算する。次に、燃料集合体内で最も熱出力の出る燃料棒のピーキング係数(「局所ピーキング係数」)を単位ノード平均の熱出力(密度)に掛けることにより、最大出力となる燃料棒の線出力密度を計算する。上記のようにして求まった線出力密度を定められた制限値以下になるように制御すれば、燃料集合体1の熱的健全性は確保できるものとして評価する。
【0006】
また、限界出力は、燃料棒4を模擬した電熱管を実際の燃料集合体1の形状に構成した実験から得られた実験式を用いて評価する。実験式は、冷却材流量、圧力、燃料集合体形状因子のデータと共に、R因子と呼ばれるピーキング係数に関する因子を使用して整理されているので、各燃料集合体1の冷却材流量、圧力、形状因子、R因子により限界出力が求まる。限界出力比は、各燃料集合体1の限界出力と実際の発生熱出力との比として計算する。上記のようにして求まった限界出力比を定められた制限値以上になるように制御すれば、燃料集合体1の熱的健全性は確保できるものとして評価する。
【0007】
上記の計算には、各燃料集合体1についてのピーキング係数として、線出力密度計算用の局所ピーキング係数と限界出力比計算用のR因子が必要となる。局所ピーキング係数とR因子は、同一形状の燃料集合体1が規則的に配置された状態を仮定して、単位燃料集合体核計算コードで計算しておき、燃料集合体1の燃焼度とボイド率の関数として与えておくのが一般的である。図9は、中心型格子タイプの燃料集合体1の規則的配置を示す模式図であり、各燃料集合体のチャンネルボックス間のウォータギャップ幅(W)が全て等しい値となっている。図10は、偏心型格子タイプの燃料集合体1の規則的配置を示す模式図であり、各燃料集合体のチャンネルボックス間のウォータギャップ幅のうち、制御棒挿入側の幅(Ww)が制御棒非挿入側の幅(Wn)より広い格子タイプであるが、全ての燃料集合体について、Wwの値は等しく、またWnの値も等しくなっている。
【0008】
従来の技術で使用するピーキング係数は、同一形状の燃料集合体が図9または図10に示すように、規則的に配置された状態を仮定して計算するので、評価が簡単にできるようになっている。
【0009】
【特許文献】
特願2001−360665号
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、今後の燃料集合体では、形状の異なるチャンネルボックスを使用することが検討されるようになってきた。通常、1回の定期検査中に全ての燃料集合体を取り替えるのではなく、1/5〜1/3づつ取り替えるため、同一炉心内に形状の異なるチャンネルボックスが存在することになり、従来技術のように、同一形状の燃料集合体が規則的に配置された状態を仮定して計算したピーキング係数を使用する方法では、燃料集合体の熱的健全性を正確に評価できない欠点がある。また、従来の評価方法では、同一形状のチャンネルボックスを使用する場合でも、チャンネルボックスの製造公差や使用中の変形については考慮できないため、評価誤差分に対応する過度の余裕を取った制限値を定めて運用する必要があり、燃料の経済性を損なうことになる。
【0011】
このように、従来技術の評価方法では、形状の異なるチャンネルボックスを使用する場合に、燃料集合体の熱的健全性を正確に評価できない欠点がある。また、同一形状のチャンネルボックスを使用する場合でも、過度の余裕を取った制限値を定めて運用する必要があり、燃料の経済性を損なうことになる。
【0012】
本発明は、このような点に鑑み、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体の熱的健全性を詳細に評価できる燃料集合体熱的特性評価方法及び装置を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体における燃焼度とボイド率とチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を使用して計算したピーキング係数を用いて燃料集合体の線出力密度と限界出力比の一方または両方を計算し、上記線出力密度と限界出力比の一方または両方により、燃料集合体の熱的健全性を評価することを特徴とする。
【0014】
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、ピーキング係数は、燃焼度とボイド率及びチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を関数として計算することを特徴とする。
【0015】
請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態で燃焼度とボイド率の関数として計算したピーキング係数に、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったためのピーキング補正量を掛けることにより燃料集合体のピーキング係数を計算し、燃料集合体の線出力密度と限界出力比の一方または両方を評価することを特徴とする。
【0016】
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれかに係る発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅を、個々の燃料集合体の設計データまたは使用前の測定データを使用して計算することを特徴とする。
【0017】
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅を、個々の燃料集合体の設計データまたは使用前の測定データに、チャンネルボックスの中性子照射による伸びに起因する変形量を加えて計算することを特徴とする。
【0018】
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、隣接した燃料集合体の影響による中性子束の変化量および片燃えの影響による中性束の変化量の少なくとも一方によりピーキング係数を補正することを特徴とする。
【0019】
請求項7に係る発明は、請求項1乃至6のいずれか記載の発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、全部または特定の燃料棒のピーキング係数を計算して最大の値を燃料集合体のピーキング係数とすることを特徴とする。
【0020】
請求項8に係る発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、全部または特定の燃料棒のピーキング係数を計算した結果を使用して、限界出力比計算用のR因子を計算することを特徴とする。
【0021】
請求項9に係る発明は、請求項1乃至8のいずれかに記載の発明において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体について、炉内中性子検出器の信号を利用して、燃料集合体のノード出力分布の計算値を補正することを特徴とする。
【0022】
請求項10に係る発明は、評価の対象となる沸騰水型原子炉の運転状態を設定し、データ記憶部に格納する計算条件設定部と、上記計算条件設定部で設定された運転状態に対して、燃料集合体を軸方向に複数に分割した領域を単位ノードとした単位ノード平均の中性子束、熱出力およびボイド率分布を計算し、上記データ記憶部に格納するノード出力計算部と、単位ノード平均熱出力とボイド率分布を使って、単位ノード燃焼度を計算し、データ記憶部に格納するノード燃焼度計算部と、個々の燃料集合体のチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を計算し、データ記憶部に格納するウォータギャップ幅計算部と、単位ノード燃焼度とボイド率分布とウォータギャップ幅を使って燃料集合体のピーキング係数を計算し、データ記憶部に格納するピーキング係数計算部と、単位ノード平均熱出力とボイド率分布とピーキング係数を使って、燃料集合体の線出力密度と限界出力比の一方または両方を計算する熱的特性計算部と、計算結果を集計し原子炉内の最も厳しい燃料集合体の情報や詳細情報を出力する計算結果出力部を有することを特徴とする。
【0023】
請求項11に係る発明は、請求項10に係る発明において、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態のピーキング係数を燃焼度とボイド率の関数として計算する単位ノードピーキング係数計算部と、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったためのピーキング補正量を計算するウォータギャップ幅依存ピーキング補正計算部を有するピーキング係数計算部を有することを特徴とする。
【0024】
請求項12に係る発明は、請求項10または11に係る発明において、チャンネルボックスの中性子照射による伸びに起因する変形量を計算するチャンネルボックス変形量計算部を有することを特徴とする。
【0025】
請求項13に係る発明は、請求項10乃至12のいずれかに係る発明において、隣接した燃料集合体の影響による中性子束の変化量および片燃えの影響による中性束の変化量の少なくとも一方によりピーキング係数を補正するピーキング係数補正計算部を有することを特徴とする。
【0026】
請求項14に係る発明は、請求項10乃至13のいずれかに係る発明において、炉内中性子検出器の信号を利用して、燃料集合体のノード出力分布の計算値を補正するノード出力補正計算部を有することを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示すブロック構成図である。
【0028】
図1において符号10は計算条件設定部であって、この計算条件設定部10において評価の対象となる原子炉の運転状態を設定すると、そこで設定された運転状態がデータ記憶部11に格納される。上記データ記憶部11には、ノード出力計算部12で計算された単位ノード平均の中性子束、熱出力(密度)及びボイド率分布、ノード燃焼度計算部13で計算された単位ノード燃焼度、ウォータギャップ幅計算部14で計算されたウォータギャップ幅、ピーキング係数計算部15で計算されたピーキング係数がそれぞれ入力格納される。
【0029】
すなわち、ノード出力計算部12では、計算条件設定部10で設定された運転状態に対して、中性子拡散方程式を解き、単位ノード平均の中性子束、熱出力(密度)およびボイド率分布が計算され、その単位ノード平均の中性子束、熱出力(密度)およびボイド率分布がデータ記憶部11に格納される。また、ノード燃焼度分布計算部13では、ノード出力計算部12で計算された単位ノード平均熱出力を使って、単位ノード燃焼度が計算され、その単位ノード燃焼度がデータ記憶部11に格納される。さらに、ウォータギャップ幅計算部14では、各燃料集合体のチャンネルボックス間のウォータギャップ幅が計算され、ウォータギャップ幅がデータ記憶部11に格納される。出力ピーキング係数計算部15では、ノード燃焼度計算部13で計算された単位ノード燃焼度とノード出力計算部12で計算されたボイド率分布とウォータギャップ幅計算部14で計算されたウォータギャップ幅を使って、燃料集合体のピーキング係数が計算され、データ記憶部11に格納される。
【0030】
熱的特性計算部16では、ノード出力計算部12で計算された単位ノード平均熱出力とピーキング係数計算部15で計算されたピーキング係数を使って、燃料集合体の線出力密度と限界出力比が計算され、計算結果出力部17では、その計算結果を集計し原子炉内の最も厳しい燃料集合体の情報や詳細情報が出力される。
【0031】
評価の対象となる沸騰水型原子炉の炉心は、従来技術と同様に、図7に示すように構成されている。炉心内には、複数の燃料集合体1と複数の制御棒2、中性子束を検出するための複数個の炉内中性子検出器3が配置されている。各々の燃料集合体1は、図8に示すように、50〜100本の燃料棒4と数本のウォータロッド5を行列形に配置し、約15cm角のチャンネルボックス6に覆われた構造となっており、有効長さは約3.7mである。
【0032】
この実施の形態において、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体1を軸方向に複数の単位ノードに分割するが、代表的な例として、110万級沸騰水型原子炉では764体の燃料集合体1があり、軸方向の分割数を24分割とすると、18336の単位ノードとなる。
【0033】
ノード出力計算部12は、単位ノード内で燃料の組成が均質であると近似することにより、少数群(中性子群を高速中性子群、熱外中性子群および熱中性子群の少数のエネルギー群に分けたもの)、または修正1群(中性子群を高速中性子群の一群だけからなると修正したもの)の中性子拡散方程式を解き、核熱水力特性計算をカップリングさせて、単位ノード平均の中性子束、熱出力(密度)およびボイド率分布を計算する。
【0034】
ノード燃焼度計算部13は、単位ノード平均熱出力と起点状態からの時間増分を掛けて、単位ノード燃焼度増分を求め、データ記憶部11の計算起点の単位ノード燃焼度に加えることにより、対象となる時点の単位ノード燃焼度を計算する。
【0035】
ウォータギャップ計算部14は、図2に示すような不規則な燃料集合体1の配置に対して、計算対象である燃料集合体1(図2では中央の燃料集合体)のチャンネルボックス6の4つの面毎に、隣接する燃料集合体1のチャンネルボックス6との間隔としてウォータギャップ幅(Wa、Wb、Wc、Wd)を計算する。ウォータギャップ幅を計算する時に使用するチャンネルボックス6の幾何学的形状としては、個々のチャンネルボックス形状と据付位置に関する設計データを使用する方法と使用前の測定データを使用する方法がある。なお、チャンネルボックス6は高さが約4mあるために途中に曲りが存在することがあるので、使用前の測定データとして軸方向位置での曲りデータが存在する場合には、単位ノード位置での曲りとして測定データを使用し、ウォータギャップ幅を軸方位置ごとに詳細に計算することができる。
【0036】
ピーキング係数計算部15は、単位ノード燃焼度とボイド率とウォータギャップ幅を使って、ピーキング係数及びR因子を下記の(1)及び(2)式により計算する。
LPF=fl(EN、VF、Wa、Wb、Wc、Wd) ………………(1)
RF=fr(EB、Wa、Wb、Wc、Wd) ………………(2)
ここで、
LPF :単位ノードの局所ピーキング係数
RF :燃料集合体のR因子
EN :単位ノード燃焼度
VF :単位ノードのボイド率
EB :燃料集合体の燃焼度
Wa、Wb、Wc、Wd :ウォータギャップ幅
fl :局所ピーキング係数を計算する関数
fr :R因子を計算する関数
【0037】
上記の式で使用する局所ピーキング係数を計算する関数とR因子を計算する関数を作成するには種々の方法があるが、本実施の形態では、単位燃料集合体計算コードを使用して予め計算しておく例を示す。
【0038】
単位ノード内の局所ピーキング係数は、一般に着目する単位ノード内の燃料集合体の幾何学的形状と各燃料棒の濃縮度、ガドリニアなどの可燃性毒物の分布等で区別される単位ノード固有のインデックス(燃料タイプ)で整理される。その燃料タイプ毎に、個々のウォータギャップ幅を複数の状態(Wa1、Wa2、Wa3…)、(Wb1、Wb2、Wb3…)、(Wc1、Wc2、Wc3…)、(Wd1、Wd2、Wd3…)を仮定して、燃焼度E1、E2、E3…、及びボイド率V1、V2、V3…の各々について、単位燃料集合体計算コードを使用して局所ピーキング係数を予め計算しておき、その値を数表またはフィッティング式の係数の数表形式としてデータ記憶部11に記憶しておく。フィッティング式としては、燃焼度Ei(i=1、2、…)毎にボイド率の多項式からなる関数で記憶する方法と、燃焼度Eとボイド率Vに関する多項式からなる関数で記憶する方法がある。なお、数表およびフィッティング式の係数の数表は、着目する単位ノードに制御棒2が入っている場合と入っていない場合について、2通り得ておき、各々を記憶しておく。
【0039】
燃料集合体のR因子は、燃料集合体の幾何学的形状と各燃料棒の濃縮度、ガドリニアなどの可燃性毒物の分布等で区別される燃料集合体固有のインデックス(バンドルタイプ)で整理される。そのバンドルタイプ毎に、個々のウォータギャップ幅を複数の状態(Wa1、Wa2、Wa3…)、(Wb1、Wb2、Wb3…)、(Wc1、Wc2、Wc3…)、(Wd1、Wd2、Wd3…)を仮定して、燃焼度E1、E2、E3…の各々について、単位燃料集合体計算コードを使用してR因子を予め計算しておき、その値を数表またはフィッティング式の係数の数表形式としてデータ記憶部11に記憶しておく。なお、数表およびフィッティング式の係数の数表は、着目する燃料集合体に制御棒2が挿入されている割合に従った数表またはフィッティング式の係数の数表で記憶しておく。
【0040】
局所ピーキング係数を計算する関数とR因子を計算する関数において、ウォータギャップ幅の取扱いには、他に種々の方法がある。例えば、個々のウォータギャップ幅をそのまま使用するのではなく、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された時の設計データからの偏差で整理する方法がある。また、偏差の絶対値について4面の最大値で処理する方法や、偏差の絶対値の4面平均値で処理する方法もある。さらに、燃料集合体の設計の対称性を考慮して、WaとWbの最大値及びWcとWdの最大値で処理する方法や、WaとWbの平均値及びWcとWdの平均値で処理する方法がある。
【0041】
熱的特性計算部16は、単位ノード平均熱出力と局所ピーキング係数を使って、単位ノード毎の線出力密度を次式により計算する。
LHGR=α*PN*LPF ………………(3)
ここで、
LHGR :単位ノードの線出力密度
PN :単位ノードの平均熱出力
LPF :単位ノードの局所ピーキング係数
α :比例係数
【0042】
また、熱的特性計算部16は、燃料集合体の平均熱出力とR因子を使って、燃料集合体の限界出力比を次式により計算する。
CPR=CP/PB ………………(4)
CP =fc(FB、RF、PR、β) ………………(5)
ここで、
CPR :燃料集合体の限界出力比
CP :燃料集合体の限界出力
PB :燃料集合体の平均熱出力
fc :限界出力を計算するための実験式
FB :燃料集合体の冷却材流量
RF :燃料集合体のR因子
PR :原子炉圧力
β :燃料集合体の形状因子
【0043】
計算結果出力部17は、熱的特性計算部16の出力である線出力密度と限界出力比を集計し、炉心内で最も厳しい値や個々の燃料集合体の情報を出力する。
【0044】
上記のように、本発明では、燃焼度とボイド率とチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を関数として計算したピーキング係数を使用して、燃料集合体の線出力密度と限界出力比を計算し、これらを例えば制限値と比較することにより、燃料集合体の熱的健全性を正確に評価することができる。
【0045】
図3は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック構成図であり、第1の実施の形態のピーキング係数計算部15を、単位格子ピーキング計算部15aとウォータギャップ幅依存ピーキング補正計算部15bに分離している。単位格子ピーキング係数計算部15aは、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態(単位ノード)でピーキング係数を燃焼度とボイド率の関数として計算する。また、ウォータギャップ幅依存ピーキング補正計算部15bは、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったためのピーキング補正量を計算する。つまり、ピーキング係数計算部15は、ピーキング係数を次式により計算する。
LPF=fld(EN、VF)*flg(VF、Wa、Wb、Wc、Wd、LIJ) ………(1a)
RF=frd(EB)*frg(Wa、Wb、Wc、Wd、RIJ) ………(2a)
ここで、
LPF :単位ノードの局所ピーキング係数
RF :燃料集合体のR因子
EN :単位ノード燃焼度
VF :単位ノードのボイド率
EB :燃料集合体の燃焼度
Wa、Wb、Wc、Wd :ウォータギャップ幅
LIJ :局所ピーキング係数発生燃料棒の位置
RIJ :R因子発生燃料棒の位置
fld :単位格子の局所ピーキング係数を計算する関数
flg :局所ピーキング係数をウォータギャップ幅に依存して補正する関数
frd :単位格子のR因子を計算する関数
frg :R因子をウォータギャップ幅に依存して補正する関数
【0046】
単位格子の局所ピーキング係数は、一般に着目する単位ノード内の燃料集合体の幾何学的形状と各燃料棒の濃縮度、ガドリニアなどの可燃性毒物の分布等で区別される単位ノード固有のインデックス(「燃料タイプ」)で整理される。その燃料タイプ毎に、燃焼度E1、E2、E3…の各々について、ボイド率V1、V2、V3…の各々について、単位燃料集合体計算コードを使用して局所ピーキング係数を予め計算しておき、その値を数表またはフィッティング式の係数の数表形式としてデータ記憶部11に記憶しておく。フィッティング式としては、燃焼度Ei(i=1、2、…)毎にボイド率の多項式からなる関数で記憶する方法と、燃焼度Eとボイド率Vに関する多項式からなる関数で記憶する方法がある。なお、数表およびフィッティング式の係数の数表は、着目する単位ノードに制御棒2が入っている場合と入っていない場合について、2通り得ておき、各々を記憶しておく。
【0047】
局所ピーキング係数をウォータギャップ幅に依存して補正する関数は、ウォータギャップ幅を複数の状態(Wa1、Wa2、Wa3…)、(Wb1、Wb2、Wb3…)、(Wc1、Wc2、Wc3…)、(Wd1、Wd2、Wd3…)を仮定して、濃縮度が一様の燃料集合体について、単位燃料集合体計算コードを使用して局所ピーキング係数を計算し、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態(単位ノード)の局所ピーキング係数と比較し、燃料棒位置毎の感度関数を予め決定しておく。上記の感度関数は、ボイド率V1、V2、V3…の複数個について計算しておき、数表またはフィッティング式の係数の数表形式としてデータ記憶部11に記憶しておく。なお、数表およびフィッティング式の係数の数表は、着目する単位ノードに制御棒2が入っている場合と入っていない場合について、2通り得ておき、各々を記憶しておく。
【0048】
単位格子のR因子は、燃料集合体の幾何学的形状と各燃料棒の濃縮度、ガドリニアなどの可燃性毒物の分布等で区別される燃料集合体固有のインデックス(バンドルタイプ)で整理される。そのバンドルタイプ毎に、燃焼度E1、E2、E3…の各々について、単位燃料集合体計算コードを使用してR因子を予め計算しておき、その値を数表またはフィッティング式の係数の数表形式としてデータ記憶部11に記憶しておく。なお、数表およびフィッティング式の係数の数表は、着目する燃料集合体に制御棒2が挿入されている割合に従った数表またはフィッティング式の係数の数表で記憶しておく。
【0049】
R因子をウォータギャップ幅に依存して補正する関数は、ウォータギャップ幅を複数の状態(Wa1、Wa2、Wa3…)、(Wb1、Wb2、Wb3…)、(Wc1、Wc2、Wc3…)、(Wd1、Wd2、Wd3…)を仮定して、濃縮度が一様の燃料集合体について、単位燃料集合体計算コードを使用してR因子を計算し、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態(単位格子)のR因子と比較し、燃料棒位置毎の感度関数を予め決定しておく。上記の感度関数は、着目する燃料集合体に制御棒2が挿入されている割合に従った数表またはフィッティング式の係数の数表でデータ記憶部11に記憶しておく。
【0050】
局所ピーキング係数をウォータギャップ幅に依存して補正する関数とR因子をウォータギャップ幅に依存して補正する関数において、ウォータギャップ幅の取扱いには、他に種々の方法がある。例えば、個々のウォータギャップ幅をそのまま使用するのではなく、チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された時の設計データからの偏差で整理する方法がある。また、偏差の絶対値について4面の最大値で処理する方法や、偏差の絶対値の4面平均値で処理する方法もある。さらに、燃料集合体の設計の対照性を考慮して、WaとWbの最大値及びWcとWdの最大値で処理する方法や、WaとWbの平均値及びWcとWdの平均値で処理する方法がある。
【0051】
また、単位格子の燃料集合体内の全部または特定の燃料棒について、ピーキング係数とR因子をデータ記憶部11に記憶しておき、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったための補正を行った結果について、燃料集合体内の最大値を求めることによって、燃料集合体の局所ピーキング係数とR因子を決定する方法もある。
【0052】
更に、単位格子の燃料集合体内の全部または特定の燃料棒について、ピーキング係数をデータ記憶部11に記憶しておき、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったための補正を行った結果を用いてR因子を計算し、燃料集合体内の最大値を求めることによって、燃料集合体のR因子を決定する方法もある。
【0053】
しかして、この実施の形態においても、必要なデータ量を削減しつつ、第1の実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【0054】
図4は、本発明の第3の実施の形態を示すブロック構成図であり、第1の実施の形態に、チャンネルボックス変形量計算部18が追加されている。チャンネルボックス変形量計算部18は、チャンネルボックスの中性子照射による伸びに起因する変形に基づくチャンネルボックスの曲り量を計算する。ウォータギャップ幅計算部14は、個々の燃料集合体の設計データまたは使用前の測定データに、チャンネルボックス変形量計算部18で計算されたチャンネルボックスの曲り量を加えて、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅を計算する。
【0055】
チャンネルボックス変形量計算部18は、データ記憶部11に記憶されたチャンネルボックスの4つの面の中性子照射量を使って、チャンネルボックスの4つの面の長手方向の伸び量を計算し、その伸び差からチャンネルボックスの曲り量を計算する。この計算のために、ノード出力計算部12でノード出力を計算する時にチャンネルボックスの4つの面の中性子束を計算しデータ記憶部11に格納する。また、ノード燃焼度計算部13でノード燃焼度を計算する時にチャンネルボックスの4つの面の中性子照射量を計算しデータ記憶部11に格納する。
【0056】
他の方法として、チャンネルボックス変形量計算部18は、データ記憶部11に記憶されたノード燃焼度を使って、隣接する燃料集合体の燃焼度増分の差からチャンネルボックスの4つの面の中性子照射量の勾配を求め、その勾配からチャンネルボックスの伸び差を計算し、チャンネルボックスの曲り量を計算する。
【0057】
このようにして、本実施例では、チャンネルボックスの変形を考慮したウォータギャップ幅を使用して燃料集合体内のピーキング係数をより正確に求めることができる。しかして、この実施の形態においても、計算精度を向上させつつ、第1及び第2の実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【0058】
図5は、本発明の第4の実施の形態を示すブロック構成図であり、第1の実施の形態に、ピーキング係数補正計算部19が追加されている。第1の実施の形態において、ピーキング係数計算部15は、ピーキング係数を計算する時に、単位格子体系の計算結果である数表またはフィッティング式の係数の数表を使用した。しかし、原子炉内に配置された燃料集合体内の中性子分布は、制御棒2が挿入されていた状態の片燃えの影響や隣接した燃料集合体の影響を受けるために、単位格子体系の中性子分布とは多少の差が発生する。そのため、原子炉内に配置された燃料集合体内のピーキング係数をより正確に求めるためには、単位格子体系のピーキング係数に、制御棒が挿入されていた状態の片燃えの影響や隣接した燃料集合体の影響を考慮する必要がある。第4の実施の形態は、上記の補正を行うために、ピーキング係数補正計算部19を追加したものである。ピーキング係数補正計算部19の計算方法の例として、制御棒が挿入されていた状態の片燃えの影響は、制御棒挿入期間に比例したピーキング係数の変化量を数表またはフィッティング式の係数の数表で補正する方法がある。また、隣接した燃料集合体の影響を考慮する方法としては、単位格子体系の着目する燃料集合体の中性子束と着目する燃料集合体に隣接する燃料集合体の中性子束から着目する燃料集合体内の中性子拡散方程式の境界値を求め、この境界値を用いて着目する燃料集合体内の中性子拡散方程式を解き、単位格子体系の中性子束からの変化量を計算し、ピーキング係数の補正量を計算する方法がある。したがって、制御棒が挿入されていた状態の片燃えの影響や隣接した燃料集合体の影響を考慮した燃料集合体内のピーキング係数をより正確に求めることができる。しかして、この実施の形態においても、計算精度を向上させつつ、第1乃至第3の実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【0059】
図6は、本発明の第5の実施の形態を示すブロック構成図であり、第1の実施の形態に、ノード出力補正計算20が追加されている。一般に、ノード出力計算部12は、中性子拡散方程式を解き、単位ノード平均の中性子束、熱出力(密度)を計算するが、モデル化に起因する計算誤差が含まれる。原子炉炉心内には、複数個の固定形中性子検出器による局部出力モニタと、軸方向にある管の内部を動く可動形中性子検出器の読みから燃料集合体間隙の中性子束分布が測定できるように、炉内中性子検出器3が設置されている。ノード出力補正計算部20は、ノード出力計算部12で計算された燃料集合体間隙の中性子束分布計算値と炉内中性子検出器3の測定値を比較することにより、燃料集合体内の中性子束や熱出力分布が測定値に合うようにする出力分布補正係数を算出する。そして、その出力分布補正係数を使用して、ノード出力計算部12で中性子拡散方程式の解が修正され、モデル化に起因する計算誤差が修正される。なお、上記の出力分布補正係数は、モデル化に起因する計算誤差を修正するものであり、原子炉の将来の運転状態を評価する場合にも、適用できる利点がある。しかして、この実施の形態においても、計算精度を向上させつつ、第1乃至第4の実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体の熱的特性を正確に評価することが可能であり、原子力発電所を安全に運転することができる。また、従来のように過度の余裕を取った制限値を定めて運用する必要が無いため、燃料の経済性を損なうこともなくなり、原子力発電所の経済性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料集合体熱的特性評価方法の第1の実施の形態のブロック構成図。
【図2】燃料集合体の不規則配置例を示す模式図。
【図3】本発明の燃料集合体熱的特性評価方法の第2の実施の形態のブロック構成図。
【図4】本発明の燃料集合体熱的特性評価方法の第3の実施の形態のブロック構成図。
【図5】本発明の燃料集合体熱的特性評価方法の第4の実施の形態のブロック構成図。
【図6】本発明の燃料集合体熱的特性評価方法の第5の実施の形態のブロック構成図。
【図7】沸騰水型原子炉の炉心の断面図。
【図8】沸騰水型原子炉の燃料集合体の断面図。
【図9】中心型ノードタイプの燃料集合体の規則的配置を示す模式図。
【図10】偏心型ノードタイプの燃料集合体の規則的配置を示す模式図。
【符号の説明】
1 燃料集合体
2 制御棒
3 炉内中性子検出器
4 燃料棒
5 ウォータロッド
6 チャンネルボックス
10 計算条件設定部
11 データ記憶部
12 ノード出力計算部
13 ノード燃焼度計算部
14 ウォータギャップ幅計算部
15 ピーキング係数計算部
15a 単位格子ピーキング係数計算部
15b ウォータギャップ幅依存ピーキング補正計算部
16 熱的特性計算部
17 計算結果出力部
18 チャンネルボックス変形量計算部
19 ピーキング係数補正計算部
20 ノード出力補正計算部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel assembly thermal characteristic evaluation method and apparatus for evaluating the thermal integrity of a fuel assembly disposed in a core of a boiling water reactor.
[0002]
[Prior art]
The core of the boiling water reactor is configured as shown in FIG. A plurality of fuel assemblies 1, a plurality of control rods 2, and a plurality of in-core neutron detectors 3 for detecting a neutron flux are arranged in the core. Each fuel assembly 1 is configured as shown in FIG. 8, in which 50 to 100 fuel rods 4 and several water rods 5 are arranged in a matrix and covered with a channel box 6 of about 15 cm square. The effective length is about 3.7 m.
[0003]
In order to ensure the integrity of the fuel assembly 1 during operation of the boiling water reactor, the generated heat output per unit length of the fuel rods 2 constituting the fuel assembly 1 (hereinafter referred to as “linear power density”) Call) must be kept below the limit value. In addition, even when an abnormal transient change occurs during operation, a limit output and a normal operation are set so that an output that causes fuel rod damage due to insufficient cooling (hereinafter referred to as “limit output”) does not occur. It is necessary that the ratio to the heat output of the fuel assembly 1 at the time (hereinafter, referred to as “limit output ratio”) be equal to or more than the limit value.
[0004]
In the prior art, in monitoring or predicting the core, it is general to calculate and evaluate the linear power density and the critical power ratio by the following method.
[0005]
That is, first, each fuel assembly 1 constituting the core is divided into a plurality of unit nodes in the axial direction, and within this unit node, the composition of the fuel is approximated to be homogeneous, so that the neutrons in the minority group or the modified group 1 are obtained. Solve the diffusion equation and calculate the unit node average neutron flux and heat output (density). Next, by multiplying the peak power coefficient (“local peaking coefficient”) of the fuel rod with the highest heat output in the fuel assembly by the heat output (density) of the unit node average, the linear power density of the fuel rod that is the maximum power is obtained. calculate. If the linear output density obtained as described above is controlled to be equal to or less than a predetermined limit value, it is evaluated that the thermal integrity of the fuel assembly 1 can be ensured.
[0006]
Further, the limit output is evaluated using an empirical formula obtained from an experiment in which an electric heating tube simulating the fuel rod 4 is configured in the shape of the actual fuel assembly 1. Since the empirical formulas are arranged using a coolant flow rate, a pressure, and a fuel assembly form factor data and a factor related to a peaking coefficient called an R factor, the coolant flow rate, pressure, and shape of each fuel assembly 1 are determined. The limit output is determined by the factor and the R factor. The critical output ratio is calculated as a ratio between the critical output of each fuel assembly 1 and the actual generated heat output. If the critical output ratio obtained as described above is controlled so as to be equal to or greater than a predetermined limit value, the thermal integrity of the fuel assembly 1 is evaluated as being assured.
[0007]
The above calculation requires a local peaking coefficient for linear power density calculation and an R factor for limiting power ratio calculation as a peaking coefficient for each fuel assembly 1. The local peaking coefficient and the R factor are calculated by the unit fuel assembly nucleus calculation code, assuming that the fuel assemblies 1 having the same shape are regularly arranged, and the burnup and the void of the fuel assembly 1 are calculated. It is common to give it as a function of rate. FIG. 9 is a schematic diagram showing a regular arrangement of the central lattice type fuel assemblies 1, in which the water gap widths (W) between the channel boxes of each fuel assembly are all equal. FIG. 10 is a schematic view showing a regular arrangement of the eccentric lattice type fuel assemblies 1, and the width (Ww) of the control rod insertion side of the water gap width between the channel boxes of each fuel assembly is controlled. Although the grid type is wider than the width (Wn) of the rod non-insertion side, the value of Ww is equal and the value of Wn is equal for all fuel assemblies.
[0008]
Since the peaking coefficient used in the conventional technique is calculated assuming that fuel assemblies having the same shape are regularly arranged as shown in FIG. 9 or FIG. 10, evaluation can be easily performed. ing.
[0009]
[Patent Document]
Japanese Patent Application No. 2001-360665
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in future fuel assemblies, use of channel boxes having different shapes has been considered. Normally, not all the fuel assemblies are replaced during one periodic inspection, but one-fifth to one-third replacement, so that a channel box having a different shape exists in the same core. As described above, the method using the peaking coefficient calculated on the assumption that the fuel assemblies having the same shape are regularly arranged has a disadvantage that the thermal integrity of the fuel assembly cannot be accurately evaluated. In addition, in the conventional evaluation method, even when using a channel box having the same shape, the manufacturing tolerance of the channel box and deformation during use cannot be taken into account. It must be defined and operated, which impairs fuel economy.
[0011]
As described above, the conventional evaluation method has a disadvantage that when using channel boxes having different shapes, the thermal integrity of the fuel assembly cannot be accurately evaluated. In addition, even when using channel boxes having the same shape, it is necessary to determine and operate a limit value with an excessive margin, which impairs fuel economy.
[0012]
In view of the above, the present invention provides a fuel assembly thermal characteristic evaluation method and apparatus capable of evaluating the thermal integrity of a fuel assembly disposed in a core of a boiling water reactor in detail. Aim.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a fuel assembly using a burn-up, a void rate, and a peaking coefficient calculated using a water gap width between channel boxes in a fuel assembly disposed in a core of a boiling water reactor. One or both of the linear power density and the critical power ratio of the body are calculated, and the thermal integrity of the fuel assembly is evaluated based on one or both of the linear power density and the critical power ratio.
[0014]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the peaking coefficient is calculated as a function of the burnup, the void ratio, and the width of the water gap between the channel boxes.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the burnup of the fuel assemblies arranged in the core of the boiling water reactor is such that the channel boxes are regularly arranged in the same shape. The peaking coefficient of the fuel assembly is calculated by multiplying the peaking coefficient calculated as a function of the void fraction by the peaking correction amount for the irregular water gap width between the channel boxes, and calculating the linear power density of the fuel assembly. And one or both of the critical power ratio and the critical power ratio are evaluated.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, for a fuel assembly disposed in the core of a boiling water reactor, the water gap width between the channel boxes is set to each individual fuel. The calculation is performed using the design data of the aggregate or the measurement data before use.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the water gap width between the channel boxes for each of the fuel assemblies disposed in the core of the boiling water reactor is set to an individual value. It is characterized in that the calculation is performed by adding a deformation amount due to elongation due to neutron irradiation to the design data of the fuel assembly or the measurement data before use.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, a neutron flux of a fuel assembly disposed in a core of a boiling water reactor is affected by an adjacent fuel assembly. The peaking coefficient is corrected based on at least one of the change amount and the change amount of the neutral flux due to the influence of one-sided burning.
[0019]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein a peaking coefficient of all or a specific fuel rod is calculated for a fuel assembly disposed in the core of the boiling water reactor. The maximum value is used as the peaking coefficient of the fuel assembly.
[0020]
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the peaking coefficient of all or a specific fuel rod is calculated for the fuel assembly disposed in the core of the boiling water reactor. Using the result obtained, an R factor for calculating the limit power ratio is calculated.
[0021]
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, a signal of a neutron detector in a reactor is used for a fuel assembly disposed in a core of a boiling water reactor. And correcting the calculated value of the node output distribution of the fuel assembly.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a calculation condition setting unit that sets an operation state of a boiling water reactor to be evaluated and stores the operation state in a data storage unit, and an operation state set in the calculation condition setting unit. A node output calculator for calculating a unit node average neutron flux, a heat output, and a void fraction distribution using a region obtained by dividing the fuel assembly into a plurality in the axial direction as a unit node, and storing the calculated data in the data storage unit; Using the node average heat output and the void fraction distribution, calculate the unit node burnup, calculate the node burnup calculation unit stored in the data storage unit, and calculate the water gap width between the channel boxes of the individual fuel assemblies, The peak gap coefficient of the fuel assembly is calculated using the water gap width calculation unit stored in the data storage unit, the unit node burnup, the void fraction distribution, and the water gap width, and stored in the data storage unit. A peaking coefficient calculator, a thermal characteristic calculator for calculating one or both of a linear power density and a critical power ratio of a fuel assembly using a unit node average heat output, a void fraction distribution and a peaking coefficient, and a calculation result And a calculation result output unit that outputs information and detailed information of the most severe fuel assemblies in the reactor.
[0023]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, a unit node peaking coefficient calculating unit for calculating a peaking coefficient in a state where channel boxes are regularly arranged in the same shape as a function of burnup and void fraction. And a peaking coefficient calculator having a water gap width dependent peaking correction calculator for calculating a peaking correction amount due to an irregular water gap width between channel boxes.
[0024]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the tenth or eleventh aspect, there is provided a channel box deformation amount calculation unit for calculating a deformation amount caused by elongation due to neutron irradiation of the channel box.
[0025]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the tenth to twelfth aspects, at least one of a change amount of the neutron flux due to the influence of the adjacent fuel assembly and a change amount of the neutron flux due to the influence of the one-sided burning. A peaking coefficient correction calculator for correcting a peaking coefficient is provided.
[0026]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the tenth to thirteenth aspects, a node output correction calculation for correcting a calculated value of a node output distribution of a fuel assembly using a signal of a reactor neutron detector. It has a part.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
[0028]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a calculation condition setting unit. When the operation condition of the reactor to be evaluated is set by the calculation condition setting unit 10, the set operation condition is stored in the data storage unit 11. . The data storage unit 11 stores the neutron flux, heat output (density) and void fraction distribution of the unit node average calculated by the node output calculation unit 12, the unit node burnup calculated by the node burnup calculation unit 13, and the water. The water gap width calculated by the gap width calculator 14 and the peaking coefficient calculated by the peaking coefficient calculator 15 are input and stored.
[0029]
That is, the node output calculation unit 12 solves the neutron diffusion equation for the operation state set by the calculation condition setting unit 10, and calculates the neutron flux, heat output (density), and void fraction distribution of the unit node average, The neutron flux, heat output (density), and void fraction distribution of the unit node average are stored in the data storage unit 11. The node burnup distribution calculation unit 13 calculates the unit node burnup using the unit node average heat output calculated by the node output calculation unit 12, and stores the unit node burnup in the data storage unit 11. You. Further, the water gap width calculation unit 14 calculates the water gap width between the channel boxes of each fuel assembly, and stores the water gap width in the data storage unit 11. The output peaking coefficient calculator 15 calculates the unit node burnup calculated by the node burnup calculator 13, the void fraction distribution calculated by the node output calculator 12, and the water gap width calculated by the water gap width calculator 14. The peaking coefficient of the fuel assembly is calculated using the calculated value and stored in the data storage unit 11.
[0030]
The thermal characteristic calculation unit 16 uses the unit node average heat output calculated by the node output calculation unit 12 and the peaking coefficient calculated by the peaking coefficient calculation unit 15 to calculate the linear output density and the critical output ratio of the fuel assembly. The calculated result is summed up in the calculation result output unit 17, and information and detailed information of the strictest fuel assemblies in the reactor are output.
[0031]
The core of the boiling water reactor to be evaluated is configured as shown in FIG. 7, similarly to the prior art. A plurality of fuel assemblies 1, a plurality of control rods 2, and a plurality of in-core neutron detectors 3 for detecting a neutron flux are arranged in the core. As shown in FIG. 8, each fuel assembly 1 has a structure in which 50 to 100 fuel rods 4 and several water rods 5 are arranged in a matrix and covered by a channel box 6 of about 15 cm square. The effective length is about 3.7 m.
[0032]
In this embodiment, the fuel assembly 1 disposed in the core of the boiling water reactor is divided into a plurality of unit nodes in the axial direction. As a typical example, in a 1.1 million-class boiling water reactor, Assuming that there are 764 fuel assemblies 1 and the number of divisions in the axial direction is 24, there are 18336 unit nodes.
[0033]
The node output calculation unit 12 divides the neutron group into a small number of energy groups of a fast neutron group, an epithermal neutron group, and a thermal neutron group by approximating that the fuel composition is homogeneous within the unit node. Neutron diffusion equation and modified one group (a neutron group modified to consist of only a group of fast neutrons), coupled with nuclear thermo-hydraulic property calculations, and neutron flux and heat Calculate the output (density) and void fraction distribution.
[0034]
The node burn-up calculation unit 13 multiplies the unit node average heat output by the time increment from the starting state to obtain a unit node burn-up increment, and adds this to the unit node burn-up of the calculation start point of the data storage unit 11 to obtain the target Calculate the unit node burnup at the point in time.
[0035]
The water gap calculation unit 14 determines the position of the channel box 6 of the fuel assembly 1 to be calculated (the center fuel assembly in FIG. 2) for the irregular arrangement of the fuel assemblies 1 as shown in FIG. The water gap width (Wa, Wb, Wc, Wd) is calculated as an interval between the adjacent fuel assembly 1 and the channel box 6 for each surface. As the geometric shape of the channel box 6 used when calculating the water gap width, there are a method using design data relating to the shape and installation position of each channel box and a method using measurement data before use. Since the channel box 6 has a height of about 4 m and may have a bend in the middle, if the bend data at the axial position exists as measurement data before use, the channel box 6 at the unit node position may be used. Using the measured data as a bend, the water gap width can be calculated in detail for each axial position.
[0036]
The peaking coefficient calculation unit 15 calculates the peaking coefficient and the R factor by using the following formulas (1) and (2) using the unit node burnup, the void ratio, and the water gap width.
LPF = fl (EN, VF, Wa, Wb, Wc, Wd) (1)
RF = fr (EB, Wa, Wb, Wc, Wd) (2)
here,
LPF: Local peaking coefficient of unit node
RF: R factor of fuel assembly
EN: Unit node burnup
VF: void ratio of unit node
EB: Burnup of fuel assembly
Wa, Wb, Wc, Wd: Water gap width
fl: function for calculating local peaking coefficient
fr: Function for calculating R factor
[0037]
There are various methods for creating a function for calculating the local peaking coefficient and a function for calculating the R factor used in the above equation. In the present embodiment, the calculation is performed in advance using the unit fuel assembly calculation code. Here is an example.
[0038]
The local peaking coefficient in a unit node is an index unique to the unit node, which is generally distinguished by the geometry of the fuel assembly in the unit node of interest, the enrichment of each fuel rod, the distribution of burnable poisons such as gadolinia, etc. (Fuel type). .., (Wb1, Wb2, Wb3 ...), (Wc1, Wc2, Wc3 ...), (Wd1, Wd2, Wd3 ...) , And for each of the burn-ups E1, E2, E3,... And the void fractions V1, V2, V3,. The data is stored in the data storage unit 11 in the form of a numerical table or a numerical table of coefficients of a fitting equation. As the fitting equation, there is a method of storing a function composed of a polynomial of the void rate for each burnup Ei (i = 1, 2,...) And a method of storing a function of a polynomial relating to the burnup E and the void rate V. . It should be noted that the number table and the number table of coefficients of the fitting equation are obtained in two cases, with and without the control rod 2 in the unit node of interest, and are stored in each case.
[0039]
The R factor of the fuel assembly is arranged by an index (bundle type) unique to the fuel assembly, which is distinguished by the geometric shape of the fuel assembly, the enrichment of each fuel rod, the distribution of burnable poisons such as gadolinia, and the like. You. For each bundle type, the water gap width is set to a plurality of states (Wa1, Wa2, Wa3 ...), (Wb1, Wb2, Wb3 ...), (Wc1, Wc2, Wc3 ...), (Wd1, Wd2, Wd3 ...) Is calculated in advance for each of the burn-ups E1, E2, E3,... Using the unit fuel assembly calculation code, and the value is expressed in a numerical table or a numerical table of coefficients of a fitting equation. Is stored in the data storage unit 11. It should be noted that the number table and the number table of the coefficients of the fitting equation are stored in the form of a number table or a number table of the coefficients of the fitting equation according to the rate at which the control rod 2 is inserted into the fuel assembly of interest.
[0040]
In the function for calculating the local peaking coefficient and the function for calculating the R factor, there are various other methods for handling the water gap width. For example, instead of using individual water gap widths as they are, there is a method in which channel boxes are arranged based on deviations from design data when channel boxes are regularly arranged in the same shape. Further, there is a method of processing the absolute value of the deviation with the maximum value of the four surfaces, and a method of processing the absolute value of the deviation with the average of the four surfaces. Further, in consideration of the symmetry of the design of the fuel assembly, processing is performed with the maximum value of Wa and Wb and the maximum value of Wc and Wd, or with the average value of Wa and Wb and the average value of Wc and Wd. There is a way.
[0041]
The thermal characteristic calculation unit 16 calculates the linear output density for each unit node by using the following equation using the unit node average heat output and the local peaking coefficient.
LHGR = α * PN * LPF (3)
here,
LHGR: linear output density of unit node
PN: Average heat output of unit node
LPF: Local peaking coefficient of unit node
α: Proportional coefficient
[0042]
Further, the thermal characteristic calculation unit 16 calculates the critical output ratio of the fuel assembly by the following equation using the average heat output of the fuel assembly and the R factor.
CPR = CP / PB (4)
CP = fc (FB, RF, PR, β) (5)
here,
CPR: Fuel assembly critical power ratio
CP: Limit output of fuel assembly
PB: Average heat output of fuel assembly
fc: empirical formula for calculating the limit output
FB: Coolant flow rate of fuel assembly
RF: R factor of fuel assembly
PR: Reactor pressure
β: Shape factor of fuel assembly
[0043]
The calculation result output unit 17 sums up the linear power density and the critical power ratio, which are the outputs of the thermal characteristic calculation unit 16, and outputs the severest values in the core and information on individual fuel assemblies.
[0044]
As described above, in the present invention, the linear power density and the critical power ratio of the fuel assembly are calculated using the peaking coefficient calculated as a function of the burnup, the void fraction, and the water gap width between the channel boxes. Is compared with, for example, a limit value, the thermal integrity of the fuel assembly can be accurately evaluated.
[0045]
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. The peaking coefficient calculator 15 according to the first embodiment includes a unit cell peaking calculator 15a and a water gap width dependent peaking correction calculator. 15b. The unit lattice peaking coefficient calculation unit 15a calculates the peaking coefficient as a function of the burnup and the void ratio in a state where the channel boxes are regularly arranged in the same shape (unit nodes). Further, the water gap width dependent peaking correction calculation unit 15b calculates a peaking correction amount due to the irregular water gap width between the channel boxes. That is, the peaking coefficient calculator 15 calculates the peaking coefficient by the following equation.
LPF = fld (EN, VF) * flg (VF, Wa, Wb, Wc, Wd, LIJ) (1a)
RF = frd (EB) * frg (Wa, Wb, Wc, Wd, RIJ) (2a)
here,
LPF: Local peaking coefficient of unit node
RF: R factor of fuel assembly
EN: Unit node burnup
VF: void ratio of unit node
EB: Burnup of fuel assembly
Wa, Wb, Wc, Wd: Water gap width
LIJ: Position of fuel rod generating local peaking coefficient
RIJ: Position of R-factor generating fuel rod
fld: function for calculating the local peaking coefficient of the unit cell
flg: function for correcting the local peaking coefficient depending on the water gap width
frd: function for calculating the R factor of the unit cell
frg: function for correcting the R factor depending on the water gap width
[0046]
The local peaking coefficient of the unit cell is generally determined by the unique index of the unit node, which is distinguished by the geometric shape of the fuel assembly in the unit node of interest, the enrichment of each fuel rod, the distribution of burnable poisons such as gadolinia, etc. "Fuel type"). For each of the fuel types, a local peaking coefficient is calculated in advance for each of the burnups E1, E2, E3,... For each of the void fractions V1, V2, V3,. The value is stored in the data storage unit 11 in the form of a number table or a number table of coefficients of a fitting equation. As the fitting equation, there is a method of storing a function composed of a polynomial of the void rate for each burnup Ei (i = 1, 2,...) And a method of storing a function of a polynomial relating to the burnup E and the void rate V. . It should be noted that the number table and the number table of coefficients of the fitting equation are obtained in two cases, with and without the control rod 2 in the unit node of interest, and are stored in each case.
[0047]
The function for correcting the local peaking coefficient depending on the water gap width includes the water gap width in a plurality of states (Wa1, Wa2, Wa3 ...), (Wb1, Wb2, Wb3 ...), (Wc1, Wc2, Wc3 ...), Assuming (Wd1, Wd2, Wd3...), A local peaking coefficient is calculated for a fuel assembly having a uniform enrichment using a unit fuel assembly calculation code, and the channel box has the same shape and regularity. The sensitivity function for each fuel rod position is determined in advance by comparing with the local peaking coefficient of the state (unit node) arranged in the. The above sensitivity function is calculated for a plurality of void ratios V1, V2, V3,... And stored in the data storage unit 11 in the form of a numerical table or a numerical table of coefficients of a fitting equation. It should be noted that the number table and the number table of coefficients of the fitting equation are obtained in two cases, with and without the control rod 2 in the unit node of interest, and are stored in each case.
[0048]
The R factor of the unit cell is arranged by an index (bundle type) unique to the fuel assembly, which is distinguished by the geometric shape of the fuel assembly, the enrichment of each fuel rod, the distribution of burnable poisons such as gadolinia, and the like. . For each of the bundle types, the R factor is calculated in advance for each of the burn-ups E1, E2, E3,... Using the unit fuel assembly calculation code, and the value is calculated as a numerical table or a numerical table of coefficients of a fitting equation. The format is stored in the data storage unit 11. It should be noted that the number table and the number table of the coefficients of the fitting equation are stored in the form of a number table or a number table of the coefficients of the fitting equation according to the rate at which the control rod 2 is inserted into the fuel assembly of interest.
[0049]
The function for correcting the R factor depending on the water gap width includes a plurality of states (Wa1, Wa2, Wa3 ...), (Wb1, Wb2, Wb3 ...), (Wc1, Wc2, Wc3 ...), (Wc1, Wc2, Wc3 ...), Assuming Wd1, Wd2, Wd3 ...), for a fuel assembly having a uniform enrichment, the R factor is calculated using the unit fuel assembly calculation code, and the channel boxes are regularly arranged in the same shape. The sensitivity function for each fuel rod position is determined in advance by comparing with the R factor in the set state (unit cell). The sensitivity function described above is stored in the data storage unit 11 as a numerical table according to the ratio of the control rods 2 inserted into the fuel assembly of interest or a numerical table of coefficients of a fitting equation.
[0050]
In the function for correcting the local peaking coefficient depending on the water gap width and the function for correcting the R factor depending on the water gap width, there are various other methods for handling the water gap width. For example, instead of using individual water gap widths as they are, there is a method in which channel boxes are arranged based on deviations from design data when channel boxes are regularly arranged in the same shape. Further, there is a method of processing the absolute value of the deviation with the maximum value of the four surfaces, and a method of processing the absolute value of the deviation with the average of the four surfaces. Further, in consideration of the compatibility of the design of the fuel assembly, a method of processing with the maximum value of Wa and Wb and the maximum value of Wc and Wd, and a method of processing with the average value of Wa and Wb and the average value of Wc and Wd There is a way.
[0051]
In addition, the peaking coefficient and the R factor are stored in the data storage unit 11 for all or a specific fuel rod in the fuel assembly of the unit cell, and correction is made for the irregular water gap width between the channel boxes. There is also a method of determining the local peaking coefficient and R factor of the fuel assembly by obtaining the maximum value in the fuel assembly based on the result.
[0052]
Further, the peaking coefficient is stored in the data storage unit 11 for all or specific fuel rods in the fuel assembly of the unit cell, and the result of the correction for the irregular water gap width between the channel boxes is shown. There is also a method of determining the R factor of the fuel assembly by calculating the R factor using the calculated values and calculating the maximum value in the fuel assembly.
[0053]
Thus, also in this embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained while reducing the required data amount.
[0054]
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, in which a channel box deformation amount calculation unit 18 is added to the first embodiment. The channel box deformation amount calculation unit 18 calculates a bending amount of the channel box based on deformation caused by elongation due to neutron irradiation of the channel box. The water gap width calculation unit 14 adds the bending amount of the channel box calculated by the channel box deformation amount calculation unit 18 to the design data of the individual fuel assemblies or the measurement data before use, and calculates the water gap between the channel boxes. Calculate the width.
[0055]
The channel box deformation amount calculation unit 18 calculates the amount of elongation of the four surfaces of the channel box in the longitudinal direction using the neutron irradiation amounts of the four surfaces of the channel box stored in the data storage unit 11, and calculates the difference in elongation. Calculate the bending amount of the channel box from. For this calculation, the neutron flux on the four surfaces of the channel box is calculated when the node output calculation unit 12 calculates the node output, and stored in the data storage unit 11. Further, when the node burn-up calculation unit 13 calculates the node burn-up, the neutron doses on the four surfaces of the channel box are calculated and stored in the data storage unit 11.
[0056]
As another method, the channel box deformation amount calculation unit 18 uses the node burnup stored in the data storage unit 11 to calculate the neutron irradiation of the four surfaces of the channel box from the difference between the burnup increments of the adjacent fuel assemblies. The gradient of the amount is obtained, the difference in elongation of the channel box is calculated from the gradient, and the bending amount of the channel box is calculated.
[0057]
As described above, in the present embodiment, the peaking coefficient in the fuel assembly can be more accurately obtained using the water gap width in consideration of the deformation of the channel box. Thus, also in this embodiment, the same operational effects as those of the first and second embodiments can be obtained while improving the calculation accuracy.
[0058]
FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, in which a peaking coefficient correction calculator 19 is added to the first embodiment. In the first embodiment, when calculating the peaking coefficient, the peaking coefficient calculation unit 15 uses a numerical table, which is a calculation result of the unit cell system, or a numerical table of the coefficients of the fitting equation. However, the neutron distribution in the fuel assembly placed in the reactor is affected by the one-sided combustion with the control rod 2 inserted and the influence of the adjacent fuel assembly. And a slight difference occurs. Therefore, in order to more accurately determine the peaking coefficient in the fuel assembly placed in the reactor, the peaking coefficient of the unit cell system is affected by the one-sided burning with the control rod inserted and the fuel assembly adjacent to the fuel cell. The effects of the body need to be considered. In the fourth embodiment, a peaking coefficient correction calculator 19 is added to perform the above correction. As an example of the calculation method of the peaking coefficient correction calculator 19, the influence of one-sided burning in a state where the control rod is inserted is obtained by calculating the amount of change of the peaking coefficient in proportion to the control rod insertion period by the number table or the number of coefficients in the fitting equation. There is a correction method using a table. In addition, as a method of considering the influence of the adjacent fuel assembly, the neutron flux of the fuel assembly of interest in the unit cell system and the neutron flux of the fuel assembly adjacent to the fuel assembly of interest in the fuel assembly of interest A method for calculating the boundary value of the neutron diffusion equation, solving the neutron diffusion equation in the fuel assembly of interest using this boundary value, calculating the amount of change from the neutron flux in the unit cell system, and calculating the correction amount of the peaking coefficient There is. Therefore, it is possible to more accurately determine the peaking coefficient in the fuel assembly in consideration of the influence of one-sided burning with the control rod inserted and the effect of the adjacent fuel assembly. Thus, also in this embodiment, the same operational effects as those of the first to third embodiments can be obtained while improving the calculation accuracy.
[0059]
FIG. 6 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention. A node output correction calculation 20 is added to the first embodiment. Generally, the node output calculator 12 solves a neutron diffusion equation and calculates a neutron flux and a heat output (density) of a unit node average, but includes a calculation error due to modeling. In the reactor core, the neutron flux distribution can be measured from the fuel assembly gap based on the local power monitor with multiple fixed neutron detectors and the reading of the movable neutron detector moving inside the tube in the axial direction. , A neutron detector 3 in the furnace is installed. The node output correction calculation unit 20 compares the neutron flux distribution calculation value calculated by the node output calculation unit 12 with the measured value of the in-core neutron detector 3 to calculate the neutron flux and the neutron flux in the fuel assembly. An output distribution correction coefficient for making the heat output distribution match the measured value is calculated. Then, using the output distribution correction coefficient, the solution of the neutron diffusion equation is corrected by the node output calculation unit 12, and the calculation error due to modeling is corrected. The above-mentioned power distribution correction coefficient corrects a calculation error caused by modeling, and has an advantage that it can be applied to the case where a future operation state of a nuclear reactor is evaluated. Thus, also in this embodiment, the same operational effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained while improving the calculation accuracy.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, the present invention makes it possible to accurately evaluate the thermal characteristics of a fuel assembly disposed in the core of a boiling water reactor, and to safely operate a nuclear power plant. it can. Further, since it is not necessary to determine and operate a limit value with an excessive allowance as in the related art, the fuel economy is not impaired, and the economy of the nuclear power plant can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of irregular arrangement of fuel assemblies.
FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a third embodiment of the method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a fourth embodiment of the method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a fifth embodiment of the method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a core of a boiling water reactor.
FIG. 8 is a sectional view of a fuel assembly of a boiling water reactor.
FIG. 9 is a schematic view showing a regular arrangement of a central node type fuel assembly.
FIG. 10 is a schematic view showing a regular arrangement of eccentric node type fuel assemblies.
[Explanation of symbols]
1 fuel assembly
2 Control rod
3 Reactor neutron detector
4 Fuel rod
5 Water rod
6 Channel box
10 Calculation condition setting section
11 Data storage unit
12 Node output calculator
13 Node burnup calculator
14 Water gap width calculator
15 Peaking coefficient calculator
15a Unit lattice peaking coefficient calculator
15b Water gap width dependent peaking correction calculator
16 Thermal Characteristics Calculation Unit
17 Calculation result output section
18 Channel box deformation calculator
19 Peaking coefficient correction calculator
20 node output correction calculator

Claims (14)

沸騰水型原子炉の炉心内に配置された燃料集合体における燃焼度とボイド率及びチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を使用して計算したピーキング係数を用いて、燃料集合体の線出力密度と限界出力比の一方または両方を計算し、上記線出力密度と限界出力比の一方または両方により、燃料集合体の熱的健全性を評価することを特徴とする燃料集合体熱的特性評価方法。Using the burn-up and void fraction of a fuel assembly located in the core of a boiling water reactor and the peaking coefficient calculated using the water gap width between channel boxes, the linear power density and the limit of the fuel assembly A method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly, comprising calculating one or both of the power ratios and evaluating the thermal integrity of the fuel assembly based on one or both of the linear power density and the critical power ratio. ピーキング係数は、燃焼度とボイド率及びチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を関数として計算することを特徴とする、請求項1記載の燃料集合体熱的特性評価方法。The method according to claim 1, wherein the peaking coefficient is calculated as a function of a burnup, a void ratio, and a width of a water gap between channel boxes. チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態で燃焼度とボイド率の関数として計算したピーキング係数に、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったためのピーキング補正量を掛けることにより燃料集合体のピーキング係数を計算することを特徴とする、請求項1記載の燃料集合体熱的特性評価方法。By multiplying the peaking coefficient calculated as a function of burnup and void fraction with the channel boxes arranged regularly in the same shape, the peaking correction amount for the irregular water gap width between the channel boxes is obtained. The method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to claim 1, wherein the peaking coefficient of the fuel assembly is calculated. チャンネルボックス間のウォータギャップ幅を、個々の燃料集合体の設計データまたは使用前の測定データを使用して計算することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価方法。The fuel assembly heat according to any one of claims 1 to 3, wherein the water gap width between the channel boxes is calculated using design data of individual fuel assemblies or measurement data before use. Characteristic evaluation method. チャンネルボックス間のウォータギャップ幅を、個々の燃料集合体の設計データまたは使用前の測定データに、チャンネルボックスの中性子照射による伸びに起因する変形量を加えて計算することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価方法。The water gap width between the channel boxes is calculated by adding a deformation amount caused by neutron irradiation-induced elongation to the design data or the measurement data before use of each fuel assembly to each fuel assembly. 5. The method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to any one of 1 to 4. 隣接した燃料集合体の影響による中性子束の変化量および片燃えの影響による中性束の変化量の少なくとも一方によりピーキング係数を補正することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価方法。6. The peaking coefficient is corrected by at least one of a neutron flux variation due to the influence of an adjacent fuel assembly and a neutron flux variation due to a single burn. Fuel assembly thermal characteristics evaluation method. 燃料集合体の全部または特定の燃料棒のピーキング係数を計算して最大の値を燃料集合体のピーキング係数とすることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価方法。7. The heat of the fuel assembly according to claim 1, wherein a peaking coefficient of all or a specific fuel rod of the fuel assembly is calculated and a maximum value is used as a peaking coefficient of the fuel assembly. Characteristic evaluation method. 燃料集合体の全部または特定の燃料棒のピーキング係数を計算した結果を使用して、限界出力比計算用のR因子を計算することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価方法。8. The method according to claim 1, wherein an R factor for calculating a limit power ratio is calculated using a result of calculating a peaking coefficient of all or a specific fuel rod of the fuel assembly. Fuel assembly thermal characteristics evaluation method. 炉内中性子検出器の信号を利用して、燃料集合体のノード出力分布の計算値を補正することを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価方法。The method for evaluating thermal characteristics of a fuel assembly according to any one of claims 1 to 8, wherein a calculated value of a node power distribution of the fuel assembly is corrected using a signal of a neutron detector in the reactor. . 評価の対象となる沸騰水型原子炉の運転状態を設定し、上記設定された運転状態をデータ記憶部に格納する計算条件設定部と、上記計算条件設定部で設定された運転状態に対して、燃料集合体を軸方向に複数に分割した領域を単位ノードとした単位ノード平均の中性子束、熱出力およびボイド率分布を計算し、上記データ記憶部に格納するノード出力計算部と、単位ノード平均熱出力とボイド率分布を使って、単位ノード燃焼度を計算し、データ記憶部に格納するノード燃焼度計算部と、個々の燃料集合体の設計データまたは使用前の測定データを使用してチャンネルボックス間のウォータギャップ幅を計算し、データ記憶部に格納するウォータギャップ幅計算部と、単位ノード燃焼度とボイド率分布とウォータギャップ幅を使って燃料集合体のピーキング係数を計算し、データ記憶部に格納するピーキング係数計算部と、単位ノード平均熱出力とボイド率分布とピーキング係数を使って、燃料集合体の線出力密度と限界出力比の一方または両方を計算する熱的特性計算部と、計算結果を集計し原子炉内の最も厳しい燃料集合体の情報や詳細情報を出力する計算結果出力部を有することを特徴とする、燃料集合体熱的特性評価装置。A calculation condition setting unit that sets the operating state of the boiling water reactor to be evaluated and stores the set operation state in a data storage unit, and an operation state set in the calculation condition setting unit. A node output calculator for calculating a unit node average neutron flux, a heat output, and a void fraction distribution with a region obtained by dividing the fuel assembly into a plurality in the axial direction as a unit node, and storing the calculated data in the data storage unit; Using the average heat output and the void fraction distribution, calculate the unit node burnup and store it in the data storage unit using the node burnup calculator and the design data of each fuel assembly or the measurement data before use. Calculates the water gap width between channel boxes and stores it in the data storage unit, and uses the unit node burnup, void fraction distribution, and water gap width to collect fuel. The peaking coefficient of the fuel assembly is calculated using the peaking coefficient calculation unit that stores the peaking coefficient in the data storage unit, the unit node average heat output, the void fraction distribution, and the peaking coefficient. And a calculation result output unit for summarizing the calculation results and outputting information and detailed information of the most severe fuel assembly in the reactor, characterized in that: Evaluation device. チャンネルボックスが同一の形状で規則的に配置された状態のピーキング係数を燃焼度とボイド率の関数として計算する単位ノードピーキング係数計算部と、チャンネルボックス間のウォータギャップ幅が不規則になったためのピーキング補正量を計算するウォータギャップ幅依存ピーキング補正計算部を有するピーキング係数計算部を有することを特徴とする、請求項10記載の燃料集合体熱的特性評価装置。A unit node peaking coefficient calculation unit that calculates the peaking coefficient as a function of the burnup and void fraction in a state where the channel boxes are regularly arranged in the same shape, and a case where the water gap width between the channel boxes becomes irregular. The thermal characteristic evaluation apparatus for a fuel assembly according to claim 10, further comprising a peaking coefficient calculator having a water gap width dependent peaking correction calculator for calculating a peaking correction amount. チャンネルボックスの中性子照射による伸びに起因する変形量を計算するチャンネルボックス変形量計算部を有することを特徴とする、請求項10または11記載の燃料集合体熱的特性評価装置。The fuel assembly thermal characteristic evaluation device according to claim 10 or 11, further comprising a channel box deformation amount calculation unit configured to calculate a deformation amount caused by elongation due to neutron irradiation of the channel box. 隣接した燃料集合体の影響による中性子束の変化量および片燃えの影響による中性束の変化量の少なくとも一方によりピーキング係数を補正するピーキング係数補正計算部を有することを特徴とする、請求項10乃至12のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価装置。11. A peaking coefficient correction calculator for correcting a peaking coefficient by at least one of a change amount of a neutron flux due to an influence of an adjacent fuel assembly and a change amount of a neutron flux due to an influence of one-sided burning. 13. The fuel assembly thermal characteristic evaluation device according to any one of claims 12 to 12. 炉内中性子検出器の信号を利用して、燃料集合体のノード出力分布の計算値を補正するノード出力補正計算部を有することを特徴とする、請求項10乃至13のいずれかに記載の燃料集合体熱的特性評価装置。The fuel according to any one of claims 10 to 13, further comprising: a node output correction calculation unit that corrects a calculated value of a node output distribution of the fuel assembly by using a signal of the in-core neutron detector. Aggregate thermal property evaluation device.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177962A (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Global Nuclear Fuel Americas Llc Evaluation method for nuclear fuel rod
JP2007218908A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 General Electric Co <Ge> Tool for displaying, visualizing and processing channel distribution and relaxation of cell friction
JP2014074657A (en) * 2012-10-04 2014-04-24 Toshiba Corp Used fuel pool water monitoring device, used fuel pool water monitoring method and used fuel pool water monitoring system
CN109273119A (en) * 2018-09-13 2019-01-25 中国核动力研究设计院 Optimize the method for neutron detector position when measuring big reactivity on critical assembly
JP7465238B2 (en) 2021-03-17 2024-04-10 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Nuclear reactor monitoring method and nuclear reactor monitoring device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108490A (en) * 1981-12-23 1983-06-28 株式会社日立製作所 Method of monitoring local power peaking coefficient
JPS59116095A (en) * 1982-12-23 1984-07-04 株式会社東芝 Reactor monitoring device
JPH02176497A (en) * 1988-09-09 1990-07-09 Hitachi Ltd Evaluating method of deformation of channel box and evaluating apparatus thereof
JPH04110698A (en) * 1990-08-30 1992-04-13 Toshiba Corp Reactor core surveillance
JPH1010275A (en) * 1996-06-25 1998-01-16 Toshiba Corp Core performance calculator
JPH10239480A (en) * 1997-02-24 1998-09-11 Toshiba Corp Core performance calculation method and device
JP2001133581A (en) * 1999-11-02 2001-05-18 Hitachi Ltd Reactor core performance calculating method and apparatus
JP2003161796A (en) * 2001-11-27 2003-06-06 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Method and device for evaluating thermal characteristics of fuel rod

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108490A (en) * 1981-12-23 1983-06-28 株式会社日立製作所 Method of monitoring local power peaking coefficient
JPS59116095A (en) * 1982-12-23 1984-07-04 株式会社東芝 Reactor monitoring device
JPH02176497A (en) * 1988-09-09 1990-07-09 Hitachi Ltd Evaluating method of deformation of channel box and evaluating apparatus thereof
JPH04110698A (en) * 1990-08-30 1992-04-13 Toshiba Corp Reactor core surveillance
JPH1010275A (en) * 1996-06-25 1998-01-16 Toshiba Corp Core performance calculator
JPH10239480A (en) * 1997-02-24 1998-09-11 Toshiba Corp Core performance calculation method and device
JP2001133581A (en) * 1999-11-02 2001-05-18 Hitachi Ltd Reactor core performance calculating method and apparatus
JP2003161796A (en) * 2001-11-27 2003-06-06 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Method and device for evaluating thermal characteristics of fuel rod

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177962A (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Global Nuclear Fuel Americas Llc Evaluation method for nuclear fuel rod
JP2007218908A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 General Electric Co <Ge> Tool for displaying, visualizing and processing channel distribution and relaxation of cell friction
JP2014074657A (en) * 2012-10-04 2014-04-24 Toshiba Corp Used fuel pool water monitoring device, used fuel pool water monitoring method and used fuel pool water monitoring system
CN109273119A (en) * 2018-09-13 2019-01-25 中国核动力研究设计院 Optimize the method for neutron detector position when measuring big reactivity on critical assembly
CN109273119B (en) * 2018-09-13 2022-02-11 中国核动力研究设计院 Method for optimizing the position of a neutron detector during the measurement of high reactivity on a critical device
JP7465238B2 (en) 2021-03-17 2024-04-10 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Nuclear reactor monitoring method and nuclear reactor monitoring device

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