JP2005172471A - Automatic thermal limit value monitor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic thermal limit value monitor capable of evaluating an output distribution of a fuel assembly, using measured values of a γ-thermometer and an LPRM, and capable of enhancing evaluation precision of a thermal monitoring index value of fuel. <P>SOLUTION: The thermal monitoring index value is found from the measured value by the stationary type γ-thermometer 8, based on a relative relation between the measured value by the stationary type γ-thermometer 8 and the thermal monitoring index value, using the thermal monitoring index value of the fuel based on the in-furnace output distribution calculated in a nuclear reactor output monitor 10, the thermal monitoring index value is corrected based on a variation by the nuclear reactor output monitor 10, a corrected thermal monitoring index value is compared with a thermal operation limit value, and an alarm and an automatic control deterring signal are output to an automatic output controller 25 for conducting automatic control for a core flow rate or a control rod, when judging a run-out from the thermal operation limit value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)の、炉内出力検出器の値を利用して燃料の熱的評価指標値を評価し、その運転限界値に対する遵守性を監視し、原子炉の自動運転制御装置に自動運転阻止信号を発する自動熱的制限値監視装置に関する。   The present invention evaluates the thermal evaluation index value of the fuel by using the value of the in-core power detector of the boiling water reactor (BWR), monitors the compliance with the operation limit value, and The present invention relates to an automatic thermal limit value monitoring device that issues an automatic operation inhibition signal to an automatic operation control device.

一般に、沸騰水型原子炉においては、常時監視装置として、少なくとも炉心内出力分布を評価し監視する装置、炉心の水平断面、高さ方向にわたって中性子束を監視するための局部出力領域モニター(LPRM)、及び炉心の平均出力レベルを監視する平均出力領域モニター(APRM)が設けられている。   In general, in boiling water reactors, as a constant monitoring device, a device that evaluates and monitors at least the power distribution in the core, a local power region monitor (LPRM) for monitoring the neutron flux across the horizontal section of the core and the height direction. And an average power range monitor (APRM) for monitoring the average power level of the core.

上記炉心内出力分布を評価し監視する装置は、炉心部への熱の収支計算により原子炉の熱出力を求め、炉心内の熱的評価を行うことができるようにしたものであり、LPRMは中性子束検出器により構成され、上記中性子束検出器の設置位置における中性子を監視し、局所的な出力の上昇などの情報を提供するようになっている。また、APRMは上記LPRMの出力信号を平均することにより炉心平均出力レベル相当値を算出し、この算出値が予め定められた設定値を超えた場合にアラームやスクラムなどの信号を出す役割を有するものである。   The above-mentioned apparatus for evaluating and monitoring the power distribution in the core is designed to obtain the thermal power of the nuclear reactor by calculating the heat balance to the core, and to perform the thermal evaluation in the core. The neutron flux detector is configured to monitor neutrons at the installation position of the neutron flux detector and provide information such as a local increase in output. The APRM calculates the core average output level equivalent value by averaging the output signals of the LPRM, and when the calculated value exceeds a predetermined set value, has a role of outputting a signal such as an alarm or a scrum. Is.

すなわち、図4は、BWRの炉心の概略構成を示す平面図であり、多数本の燃料集合体1が正方格子状に配置されており、4体の燃料集合体1の中心部に十字状の制御棒2が軸方向に移動可能に配設されている。この炉心には上記炉心内に設置された燃料集合体1の配置の対称性を考慮して、炉心内全体を一様に測定できるように複数の検出器集合体3が配設されている。この検出器集合体3は、図5に示すように、炉心を貫通する保護管4内に、核分裂電離箱からなる中性子の量を検出する局部出力領域モニター(LPRM)5を軸方向に沿って4体、所定の間隔で配置するとともに、上記LPRM5に隣接して設けられた案内管6内にLPRM5の感度校正用の移動型中性子検出器(TIP)7を挿入したものであり、これらのLPRM5の出力により原子炉出力測定及び制御が行われるようにしてある。そして、上記LPRM5の信号は平均出力領域モニター(APRM)に寄せ集められ、それを平均した値を用いて炉心の中性子束変化を監視するようにしてある。   That is, FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the core of the BWR, in which a large number of fuel assemblies 1 are arranged in a square lattice shape, and a cross-like shape is formed at the center of the four fuel assemblies 1. The control rod 2 is disposed so as to be movable in the axial direction. In consideration of the symmetry of the arrangement of the fuel assemblies 1 installed in the core, a plurality of detector assemblies 3 are arranged in the core so that the entire core can be measured uniformly. As shown in FIG. 5, this detector assembly 3 includes a local output region monitor (LPRM) 5 for detecting the amount of neutrons composed of fission ionization chambers in a protective tube 4 penetrating the core along the axial direction. Four bodies are arranged at predetermined intervals, and a mobile neutron detector (TIP) 7 for sensitivity calibration of the LPRM5 is inserted into a guide tube 6 provided adjacent to the LPRM5. These LPRM5 Reactor power measurement and control are performed by the output of. The LPRM5 signals are collected and collected in an average power range monitor (APRM), and the average value of the signals is used to monitor changes in the neutron flux in the core.

上記LPRMとして用いる中性子検出器は、電極にウラン235などの核分裂物質を塗布し、管内に電離ガスを封入した核分裂計数管を使用するものである。そのため、中性子照射による核分裂物質の減少によって検出感度が劣化するので、上記TIPを用いて校正することが行われている。上記TIPは、LPRMと同じ中性子検出器であるが通常は炉外に待機させておき、LPRMの校正時にだけ検出器集合体内を移動させてLPRMを比較校正する。   The neutron detector used as the LPRM uses a fission counter in which a fission material such as uranium 235 is applied to an electrode and an ionized gas is enclosed in the tube. For this reason, since the detection sensitivity deteriorates due to a decrease in fission material due to neutron irradiation, calibration is performed using the TIP. The TIP is the same neutron detector as the LPRM, but is usually kept outside the furnace and moved inside the detector assembly only when the LPRM is calibrated to compare and calibrate the LPRM.

このように、TIPは検出器集合体内で高さ方向に移動されるものであることから高さ方向には連続的な中性子束の計測が可能であり、高さ方向に4箇所しかないLPRMの計測値を補完して高さ方向の中性子束分布を形成するのにも用いられている。   Thus, since the TIP is moved in the height direction within the detector assembly, continuous neutron flux measurement is possible in the height direction, and LPRMs that have only four locations in the height direction can be measured. It is also used to form a neutron flux distribution in the height direction by complementing the measured values.

ところで、改良型沸騰水型原子力発電所(ABWR)では、原子炉出力の変更時の操作を制御棒操作も含めて自動で行う機能を有している。この自動制御に対する保護機能として自動熱的制限値監視装置(ATLM)がある。この装置は、燃料の熱的指標値が運転制限値以内で運転されているかどうかを監視し、運転制限値を超える場合には、自動運転制御系に対して自動制御阻止信号を発して、自動運転制御を中止させるものである。図6に上記ATLMの構成の一例を示す。   By the way, the improved boiling water nuclear power plant (ABWR) has a function of automatically performing an operation at the time of changing the reactor power including a control rod operation. As a protection function for this automatic control, there is an automatic thermal limit value monitoring device (ATLM). This device monitors whether the thermal index value of the fuel is operating within the operation limit value, and if it exceeds the operation limit value, issues an automatic control inhibition signal to the automatic operation control system, and automatically Operation control is stopped. FIG. 6 shows an example of the configuration of the ATLM.

原子炉の燃料の熱的状況は、原子炉出力監視装置10にて定期的に評価され監視されている。この燃料の熱的監視指標には、限界出力比監視指標及び線出力密度監視指標がある。これらの熱的監視指標は、燃料の出力分布を基にして評価される。   The thermal condition of the reactor fuel is regularly evaluated and monitored by the reactor power monitoring device 10. The fuel thermal monitoring index includes a critical power ratio monitoring index and a linear power density monitoring index. These thermal monitoring indices are evaluated based on the fuel output distribution.

そこで、前記LPRM5からの出力信号11は原子炉出力測定装置12に入力され、その原子炉出力測定装置12において上記LPRMの出力信号11を平均することより炉心平均出力レベル相当値が算出される。そして、上記原子炉出力測定12からLPRM信号13及び炉心平均出力レベル相当値であるAPRM信号14が前記原子炉出力監視装置10に入力される。この原子炉出力監視装置10には、さらにプラントデータ測定装置15からの炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ信号16が入力されるとともに、炉内出力検出器である移動型中性子束検出器(TIP)7によるTIP信号17が入力され、それらの信号を利用して燃料部の出力分布を評価する。次にこの出力分布に基づき燃料の熱的監視指標値を評価する。原子炉の運転制御の自動制御、すなわち、炉心流量の変更あるいは制御棒挿入位置(制御棒パターン)の変更の自動制御を行うためには、燃料の熱的監視指標値が運転制限内であるかどうかを高速で、例えば、100ms程度の周期で監視する必要がある。   Therefore, the output signal 11 from the LPRM 5 is input to the reactor power measuring device 12, and the reactor power measuring device 12 averages the output signal 11 of the LPRM to calculate a core average power level equivalent value. Then, the LPRM signal 13 and the APRM signal 14 corresponding to the core average power level are input to the reactor power monitoring device 10 from the reactor power measurement 12. The reactor power monitoring device 10 is further supplied with plant data signals 16 such as the core flow rate and control rod insertion position from the plant data measuring device 15, and a mobile neutron flux detector which is a reactor power detector. A TIP signal 17 by (TIP) 7 is input, and the output distribution of the fuel portion is evaluated using these signals. Next, the fuel thermal monitoring index value is evaluated based on the output distribution. In order to perform automatic control of nuclear reactor operation control, that is, change of core flow rate or automatic change of control rod insertion position (control rod pattern), is the fuel thermal monitoring index value within operational limits? It is necessary to monitor at high speed, for example, at a cycle of about 100 ms.

ところが、原子炉出力監視装置10での熱的監視指標値を評価するには、多大の計算量を要し、高速監視に耐え得る計算時間で計算することは現状ではできない。   However, in order to evaluate the thermal monitoring index value in the reactor power monitoring apparatus 10, a large amount of calculation is required, and it is not possible to calculate with a calculation time that can withstand high-speed monitoring.

そこで、自動熱的制限値監視装置18では、原子炉出力監視装置10で評価した燃料の熱的監視指標値データ19及び燃料の熱的監視指標値算出時のLPRM信号20を受け取り、その後の燃料の熱的監視指標の変化は、逐次、原子炉出力測定装置12からLPRM信号21及びAPRM信号22、並びに炉心流量信号23及び制御棒位置信号24を取り込み、その熱的監視指標値とLPRM値との比例関係を利用して、そのLPRM信号21等の値に従って燃料の熱的監視指標値を評価する。そして、この評価値が、あらかじめ設定した運転制限値を超えた場合、出力自動制御装置25に対し自動制御阻止信号26を発する。   Therefore, the automatic thermal limit value monitoring device 18 receives the fuel thermal monitoring index value data 19 evaluated by the reactor power monitoring device 10 and the LPRM signal 20 at the time of calculating the fuel thermal monitoring index value. The change in the thermal monitoring index is obtained by sequentially acquiring the LPRM signal 21 and the APRM signal 22 and the core flow signal 23 and the control rod position signal 24 from the reactor power measuring device 12, and the thermal monitoring index value and LPRM value The thermal monitoring index value of the fuel is evaluated in accordance with the value of the LPRM signal 21 and the like using the proportional relationship. When this evaluation value exceeds a preset operation limit value, an automatic control inhibition signal 26 is issued to the automatic output control device 25.

次に、自動熱的制限値監視装置18での燃料の熱的指標値の評価方法の例を説明する。自動熱的制限値監視装置18での燃料の熱的監視指標値の評価は、LPRM5で取り囲まれた燃料領域を監視領域として分類している。この監視領域の径方向の配置の例を図7に示す。LPRM3で囲まれた領域Sが監視領域の一つである。監視領域の高さ方向の領域分けは、監視指標の種類により異なる。限界出力比監視指標は、燃料集合体全体の出力に大きく依存する。このため、限界出力比監視指標に対する監視領域は、高さ方向全体で1領域としている。一方、線出力密度監視指標に対しては、高さ方向の出力分布に直接依存する。このため、線出力密度監視指標に対する監視領域は、高さ方向のLPRM位置を中心にして高さ方向を4分割にしそれぞれを領域としている。   Next, an example of a method for evaluating the thermal index value of the fuel in the automatic thermal limit value monitoring device 18 will be described. Evaluation of the fuel thermal monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device 18 classifies the fuel region surrounded by the LPRM 5 as the monitoring region. An example of the radial arrangement of the monitoring areas is shown in FIG. An area S surrounded by LPRM3 is one of the monitoring areas. The division of the monitoring area in the height direction differs depending on the type of monitoring index. The limit power ratio monitoring index greatly depends on the output of the entire fuel assembly. For this reason, the monitoring area for the limit output ratio monitoring index is one area in the entire height direction. On the other hand, the linear power density monitoring index directly depends on the power distribution in the height direction. For this reason, the monitoring area for the line power density monitoring index is divided into four in the height direction with the LPRM position in the height direction as the center.

自動熱的制限値監視装置18での限界出力比監視指標値の評価式の例を式1に示す。

Figure 2005172471
An example of an evaluation formula for the limit output ratio monitoring index value in the automatic thermal limit value monitoring device 18 is shown in Formula 1.
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCLPRMA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内LPRM値の合計
SCLPRMM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内LPRM値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
LPRM値の合計をとる対象のLPRMの例を図8に示す。すなわち、監視領域を定めている4つの炉内検出器集合体3内の全てのLPRM5の値を限界出力監視用LPRM信号作成装置31で合計したものである。ただし、図8の例では、一番下方の位置のLPRMは除いているが、含まれていてもかまわない。原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値は、限界出力比監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数A(M)は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCLPRMA (M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SCLPRMM (M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
FIG. 8 shows an example of a target LPRM for which the sum of the monitoring area number LPRM values for the M: limit power ratio monitoring index is taken. That is, the values of all the LPRMs 5 in the four in-core detector assemblies 3 that define the monitoring region are summed by the limit output monitoring LPRM signal generating device 31. However, in the example of FIG. 8, LPRM at the lowest position is excluded, but it may be included. The evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device is the strictest fuel assembly value among the monitoring index values of the fuel assemblies in the limit power ratio monitoring region. The correction coefficient A (M) is a coefficient depending on the core thermal output, the core flow rate, and the control rod insertion position.

自動熱的制限値監視装置1での線出力密度監視指標値の評価式の例を式2に示す。

Figure 2005172471
An example of an evaluation formula of the line power density monitoring index value in the automatic thermal limit value monitoring apparatus 1 is shown in Formula 2.
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLLPRMA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内LPRM値の合計
SLLPRMM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内LPRM値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
LPRM値の合計をとる対象のLPRMの例を図9に示す。すなわち、監視領域を定めている4つの炉内検出器集合体3内の高さ方向Nに位置する4個のLPRM5の値を線出力密度監視用LPRM信号作成装置32で合計したものである。図9では、高さ方向の位置を表すのにA、B,C、Dの記号を使っている。原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値は、線出力密度監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数B(M)は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLLPRMA (N, M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLLPRMM (N, M): Total LPRM value in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: height direction number of the monitoring area with respect to the linear power density monitoring index An example of a target LPRM for which the sum of LPRM values is taken is shown in FIG. That is, the values of the four LPRMs 5 positioned in the height direction N in the four in-core detector assemblies 3 that define the monitoring region are totaled by the LPRM signal generation device 32 for monitoring the linear power density. In FIG. 9, the symbols A, B, C, and D are used to represent the position in the height direction. The evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device is the strictest fuel assembly value among the monitoring index values of the fuel assemblies in the line power density monitoring region. The correction coefficient B (M) is a coefficient depending on the core thermal output, the core flow rate, and the control rod insertion position.

式1及び式2に現れるAファクタ及びBファクタには、熱的監視指標値を評価する式1あるいは式2の簡易性を補うために余裕係数も含めた値を用いている。   As the A factor and B factor appearing in Equation 1 and Equation 2, values including a margin coefficient are used to supplement the simplicity of Equation 1 or Equation 2 for evaluating the thermal monitoring index value.

燃料集合体の出力分布は、原子炉の状態によって変化する。例えば、炉心流量の変化は、主に高さ方向の出力分布に変化をもたらし、また、制御棒挿入位置の変化は炉心全体の出力分布に変化をもたらす。特に、制御棒の挿入位置が変わると、その挿入位置が変化した制御棒に隣接した燃料集合体の出力分布は大きく変化し、また、その影響で、その大きく出力分布が変化した燃料集合体に隣接した燃料集合体の出力分布も変化する。   The power distribution of the fuel assembly varies depending on the state of the reactor. For example, a change in the core flow rate mainly causes a change in the power distribution in the height direction, and a change in the control rod insertion position causes a change in the power distribution of the entire core. In particular, when the insertion position of the control rod changes, the output distribution of the fuel assembly adjacent to the control rod whose insertion position has changed greatly changes. The power distribution of adjacent fuel assemblies also changes.

自動熱的制限値監視装置は、炉心内の出力分布の変化を捉えるために、LPRMを用いているが、LPRMは軸方向に4箇所のみ設置されているだけである。このため、LPRMだけでは、炉心高さ方向の出力分布の変化を十分な精度で捉えることができない。   The automatic thermal limit value monitoring apparatus uses LPRM to capture the change in the power distribution in the core, but LPRM is only installed in four locations in the axial direction. For this reason, the change of the power distribution in the core height direction cannot be captured with sufficient accuracy by LPRM alone.

原子炉出力監視装置では、この欠点を補うために、高さ方向の出力分布を連続的に測定できるTIPを利用している。ただし、TIPは炉内に常時設置された検出器ではないので、定期的にTIPにより連続的な出力分布の情報を得て、他の時期での出力分布の変化の度合をLPRMの情報により取り入れ、原子炉出力監視装置自体の炉心シミュレータによる出力分布計算機能により評価できている。これに対し、自動熱的制限値監視装置では、原子炉出力監視装置での情報を取り込んだ後の出力分布の変化は、LPRMの変化だけに頼っている。   In order to compensate for this drawback, the reactor power monitoring device uses TIP that can continuously measure the power distribution in the height direction. However, since TIP is not a detector that is always installed in the furnace, information on continuous power distribution is periodically obtained by TIP, and the degree of change in power distribution at other times is taken in by LPRM information. It can be evaluated by the power distribution calculation function by the reactor core simulator of the reactor power monitoring device itself. On the other hand, in the automatic thermal limit value monitoring device, the change in the power distribution after taking in the information in the reactor power monitoring device relies only on the change in LPRM.

上記のことから、式1及び式2に現れているAファクタ及びBファクタには、大きな余裕度を見込んだ補正量を設定する必要があり、場合によっては、まだ十分余裕があるのに、出力自動制御装置25に自動制御阻止信号を発してしまうことがある等の問題がある。   From the above, it is necessary to set a correction amount with a large margin for the A factor and B factor appearing in Equations 1 and 2, and in some cases, there is still a sufficient margin, but the output There is a problem that an automatic control blocking signal may be issued to the automatic control device 25.

ところで、最近、特開平9−211136号公報記載のように、駆動装置を必要としないγ線検出器(γサーモメータ)をTIPに代わってLPRMの構成に用いるようになってきた。γサーモメータは、検出器集合体内のγ線発熱体の温度を熱電対で計測するもので、主に燃料棒から発せられるγ線が発熱体で吸収されたときに生じる熱を測定するものであるため、中性子照射による検出感度の劣化が少ないので炉内に常設が可能である。   Recently, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-2111136, a γ-ray detector (γ thermometer) that does not require a driving device has been used in the configuration of LPRM instead of TIP. The γ thermometer measures the temperature of the γ-ray heating element in the detector assembly with a thermocouple, and measures the heat generated when the γ-rays emitted from the fuel rods are absorbed by the heating element. Therefore, since the detection sensitivity is hardly degraded by neutron irradiation, it can be installed in the furnace.

図10に示すように、γサーモメータ8の炉心径方向の配置は、LPRM5と同一で、高さ方向の配置は、LPRMと同一の位置とともに、さらにその中間位置にも配置され、全体として高さ方向に7〜9箇所配置されている。したがって、γサーモメータから得られるγ線発熱分布は、高さ方向に4箇所しかないLPRM5よりも詳細な分布が得られるという長所があり、このγサーモメータ及びLPRMの測定値を利用して燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値を評価することができる。   As shown in FIG. 10, the arrangement of the γ thermometer 8 in the core radial direction is the same as that of the LPRM 5, and the arrangement in the height direction is arranged at the same position as the LPRM and further at an intermediate position thereof. 7 to 9 places are arranged in the vertical direction. Therefore, the γ-ray heat generation distribution obtained from the γ thermometer has an advantage that a more detailed distribution can be obtained than the LPRM 5 having only four places in the height direction, and the measured values of the γ thermometer and LPRM are used for fuel. The output distribution of the assembly can be evaluated, and the thermal monitoring index value of the fuel can be evaluated.

本発明は、このような点に鑑み、上記γサーモメータ8及びLPRM5の測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させ、より信頼性の高い自動制御阻止信号を出力自動制御装置に送ることのできる自動熱的制限値監視装置を得ることを目的とする。
特開平9−211136号公報
In view of such a point, the present invention can evaluate the output distribution of the fuel assembly by using the measured values of the γ thermometer 8 and the LPRM 5, improve the evaluation accuracy of the thermal monitoring index value of the fuel, It is an object of the present invention to obtain an automatic thermal limit value monitoring device capable of sending a more reliable automatic control inhibition signal to an output automatic control device.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-2111136

請求項1に係る発明は、原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びLPRMの測定値を基にして構成されたAPRM信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする。   The invention according to claim 1 uses the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the reactor calculated in the reactor power monitoring apparatus, and calculates the fixed γ at the time when the thermal monitoring index value is calculated. Based on the relative relationship between the measured value of the thermometer and the above-mentioned thermal monitoring index value, the current thermal monitoring index value is obtained from the measured value of the current fixed γ thermometer, and the core flow rate and control rod insertion The thermal monitoring based on the amount of change in the core thermal power output by the APRM signal configured based on the position and the measured value of LPRM from the time point when the fuel power monitoring index value is calculated by the reactor power monitoring device to the present time The index value is corrected, the corrected thermal monitoring index value is compared with the thermal operation limit value, and when it is determined that the thermal operation limit value is deviated, the core flow rate or the control rod is automatically controlled. Automatic output control An alarm and an automatic control inhibition signal are output to the control device.

請求項2に係る発明は、請求項1に係る自動熱的制限値監視装置において、燃料の熱的監視指標値を下記の式3及び式4により算出することを特徴とする。

Figure 2005172471
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the automatic thermal limit value monitoring apparatus according to claim 1, the fuel thermal monitoring index value is calculated by the following equations (3) and (4).
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号

Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る自動熱的制限値監視装置において、前記APRM信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Number in the height direction of the monitoring region with respect to the linear power density monitoring index. The invention according to claim 3 is the automatic thermal limit value monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the fixed type is based on a change in the APRM signal. A transient correction processing device is provided for a transient change in the measured value of the γ thermometer.

請求項4に係る発明は、請求項3に係る自動熱的制限値監視装置において、過渡補正処理装置は、前記LPRMの測定値とそのLPRMと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the automatic thermal limit value monitoring device according to claim 3, wherein the transient correction processing device is a fixed γ thermometer arranged at the same position as the measured value of the LPRM and the LPRM. Compared with the value after the transient correction processing of the measured value, the value of the transient correction processing of the fixed γ thermometer is further corrected so as to correspond to the change of the measured value of the local output detector To do.

本発明は、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求めるようにしたので、精度の良い自動熱的制限値監視を行うことができ、これにより信頼性の高い出力自動制御阻止信号を出力自動制御装置に発信することができ、より効率のよい原子炉の運転を可能とする。   The present invention uses the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the furnace, and the measured value of the fixed γ thermometer at the time of calculating the thermal monitoring index value and the thermal monitoring index value Based on the relative relationship, the current thermal monitoring index value is obtained from the current measurement value of the fixed γ thermometer, so accurate automatic thermal limit value monitoring can be performed, which makes it reliable. It is possible to transmit a highly efficient automatic output control inhibition signal to the automatic output control device, and to enable more efficient operation of the nuclear reactor.

以下、図1乃至図3を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、図6と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1は、本発明の一実施形態の自動熱的制限値監視装置及びそれに関連する他の装置の全体構成図を示す図であり、原子炉出力測定装置12には、LPRM信号11とともに固定式のγサーモメータ8の測定値27が入力されており、原子炉出力監視装置10には上記原子炉出力測定装置12からLPRM信号13及び上記原子炉出力測定装置12で算出されたAPRM信号14が入力されるとともに、γサーモメータ測定値28が入力され、炉内の出力分布が評価され、その出力分布に基づき燃料の熱的指標値が評価される。そして、上記自動熱的制限値監視装置18には、原子炉出力監視装置10から、燃料の熱的監視指標値19及びその指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値29が入力されている。このデータが入力されたときを、自動熱的制限値監視装置18の初期化時期と称することにする。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration diagram of an automatic thermal limit value monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention and other apparatuses related to the automatic thermal limit value monitoring apparatus. The measured value 27 of the γ thermometer 8 is input, and the reactor power monitoring device 10 receives the LPRM signal 13 from the reactor power measuring device 12 and the APRM signal 14 calculated by the reactor power measuring device 12. In addition to the input, the γ thermometer measurement value 28 is input, the power distribution in the furnace is evaluated, and the thermal index value of the fuel is evaluated based on the power distribution. The automatic thermal limit value monitoring device 18 receives the fuel thermal monitoring index value 19 and the γ thermometer measurement value 29 when the index value is calculated from the reactor power monitoring device 10. . The time when this data is input will be referred to as the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18.

自動熱的制限値監視装置18の初期化時期から次回の初期化時期までの間は、原子炉出力測定装置12より現時点のγサーモメータ測定値信号30を受け取る。そして、上記γサーモメータ測定値により、式3及び式4により燃料の熱的監視指標値が算出される。

Figure 2005172471
During the period from the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18 to the next initialization time, the current γ thermometer measurement value signal 30 is received from the reactor power measurement device 12. And the thermal monitoring index value of the fuel is calculated by Equation 3 and Equation 4 from the γ thermometer measurement value.
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号

Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
監視領域番号Mは、従来のLPRMを利用した自動熱的制限値監視装置の場合と同様であるが、線出力密度監視領域に現れるNは、γサーモメータに対応したものである。すなわち、高さ方向の線出力密度監視領域の個数は、γサーモメータの高さ方向設置数Nと等しい。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Monitoring area height direction number for the line power density monitoring index The monitoring area number M is the same as in the case of the conventional automatic thermal limit value monitoring device using LPRM, but N appears in the line power density monitoring area. Corresponds to a γ thermometer. That is, the number of line power density monitoring regions in the height direction is equal to the number N of γ thermometers installed in the height direction.

自動熱的制限値監視装置18には、原子炉出力測定装置12より平均出力領域モニタAPRMの信号22も取り入れているが、この信号は、炉心熱出力の変化を捉えるために取り入れている。従って、炉心熱出力の変化を捉えることのできる他の信号であってもかまわない。例えば、APRMの代わりに炉心熱出力モニタTPMの値であってもよい。自動熱的制限値監視装置18には、他に、炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ測定値23、24も取り入れられている。これらのデータにより、自動熱的制限値監視装置18の初期化時点と現時点とでのプラントの状態の差を認識し、式3及び式4のAファクタおよびBファクタを求め、燃料の熱的監視指標値を評価する。この評価値と運転制限値とを比較し、運転制限値を逸脱しているときには、出力自動制御装置25に自動制御阻止信号26が発せられる。   The automatic thermal limit value monitoring device 18 also incorporates a signal 22 of the average power region monitor APRM from the reactor power measurement device 12, and this signal is incorporated in order to capture changes in the core thermal power output. Therefore, other signals that can capture changes in the core thermal power may be used. For example, the value of the core thermal power monitor TPM may be used instead of APRM. In addition, the automatic thermal limit value monitoring device 18 incorporates plant data measurement values 23 and 24 such as a core flow rate and a control rod insertion position. Based on these data, the difference in the state of the plant between the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18 and the present time is recognized, the A factor and the B factor of the equations 3 and 4 are obtained, and the thermal monitoring of the fuel is performed. Evaluate the indicator value. When this evaluation value is compared with the operation limit value and the operation limit value is deviated, an automatic control inhibition signal 26 is issued to the output automatic control device 25.

式3及び式4のAファクタ及びBファクタには、余裕度を含めた値となるように設定されるが、自動熱的制限値監視装置18がγサーモメータ8に基づいて動作することにより、LPRMに基づいて動作する自動熱的制限値監視装置よりも炉心の出力分布の変化をより正確に捉えることができることから、Aファクタ及びBファクタに含ませる余裕度を小さくすることが可能である。これにより、出力自動制御装置25により正確な、信頼度の高い自動制御阻止信号を送ることが可能である。   The A factor and B factor of Equation 3 and Equation 4 are set so as to include a margin, but when the automatic thermal limit value monitoring device 18 operates based on the γ thermometer 8, Since the change in the power distribution of the core can be captured more accurately than the automatic thermal limit value monitoring device that operates based on LPRM, it is possible to reduce the margin included in the A factor and B factor. As a result, it is possible to send an accurate and highly reliable automatic control blocking signal by the output automatic control device 25.

次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第2の実施の形態について、図2により説明する。図2の実施の形態は、図1の実施の形態に対して、γサーモメータ値過渡補正装置33を自動熱的制限値監視装置18の中に加えたものである。   Next, a second embodiment of the present invention relating to an automatic thermal limit value monitoring apparatus will be described with reference to FIG. The embodiment of FIG. 2 is obtained by adding a γ thermometer value transient correction device 33 to the automatic thermal limit value monitoring device 18 with respect to the embodiment of FIG.

γサーモメータは、γ線で熱せられた金属部の温度を測定するものであるため、炉心の出力が変化したときの応答性は、中性子を測定するLPRMよりも少し遅れる。しかし、このγサーモメータの応答の遅れは、中性子束の応答変化より精度よく推測評価することが可能である。γサーモメータ値過渡補正装置33は、原子炉出力測定装置12よりAPRMの信号22を取り入れ、この信号の変化を利用してγサーモメータ信号30を補正する装置である。しかして、上記自動熱的制限値監視装置18は、γサーモメータ値過渡補正装置33で補正したγサーモメータ値を用いて、燃料の熱的監視指標を評価する。この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。γサーモメータ値過渡補正装置33に対応する装置は、原子炉出力測定装置12の中に組み込まれていてもかまわない。   Since the γ thermometer measures the temperature of the metal part heated by γ rays, the response when the power of the core changes is slightly delayed from the LPRM that measures neutrons. However, the response delay of the γ thermometer can be estimated and evaluated with higher accuracy than the response change of the neutron flux. The γ thermometer value transient correction device 33 is a device that takes in the APRM signal 22 from the reactor power measurement device 12 and corrects the γ thermometer signal 30 by using the change in this signal. Thus, the automatic thermal limit value monitoring device 18 evaluates the fuel thermal monitoring index using the γ thermometer value corrected by the γ thermometer value transient correction device 33. By adding this correction, a more accurate automatic thermal limit value monitoring device can be obtained. A device corresponding to the γ thermometer value transient correction device 33 may be incorporated in the reactor power measurement device 12.

次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第3の実施の形態について、図3により説明する。図3の実施の形態は、図2の実施の形態で述べたγサーモメータ値過渡補正装置33に対して、さらにLPRM信号21を入力し、そのLPRM信号21を利用するようにしたものである。しかして、このLPRM信号の利用により、炉心内の局所的な中性子束の変化を捉えることができる。LPRM検出器位置に対応したγサーモメータ検出器の測定値とLPRM値とを比べて、LPRM検出器位置での出力の変化に対するγサーモメータ値の遅れ分を補正することができ、この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。第2の実施の形態と同様に、γサーモメータ値過渡補正装置33に対応する装置は、原子炉出力測定装置12の中に組み込まれていてもかまわない。   Next, a third embodiment of the present invention relating to an automatic thermal limit value monitoring apparatus will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 3, the LPRM signal 21 is further input to the γ thermometer value transient correction device 33 described in the embodiment of FIG. 2, and the LPRM signal 21 is used. . Thus, by using this LPRM signal, it is possible to capture a local change in neutron flux in the core. By comparing the measured value of the γ thermometer detector corresponding to the LPRM detector position with the LPRM value, the delay of the γ thermometer value with respect to the change in output at the LPRM detector position can be corrected. By adding, it can be set as a more accurate automatic thermal limit value monitoring apparatus. Similar to the second embodiment, a device corresponding to the γ thermometer value transient correction device 33 may be incorporated in the reactor power measurement device 12.

第2の実施の形態及び第3の実施の形態のγサーモメータ測定値の過渡の補正方法の例としては、特開2001−99981あるいは特開2001−83280等の方法がある。   Examples of the method for correcting the transient of the γ thermometer measurement value according to the second embodiment and the third embodiment include methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-99981 and 2001-83280.

本発明における自動熱的制限値監視装置の第1の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 本発明における自動熱的制限値監視装置の第2の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 本発明における自動熱的制限値監視装置の第3実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 炉内出力検出器集合体の水平方向配置例を示す図。The figure which shows the example of horizontal arrangement | positioning of the in-furnace output detector assembly. 従来技術による炉内出力検出器集合体の垂直方向配置例を示す図。The figure which shows the example of the vertical direction arrangement | positioning of the in-furnace output detector assembly by a prior art. 従来技術による自動熱的制限値監視装置の一実施例の構成図。The block diagram of one Example of the automatic thermal limit value monitoring apparatus by a prior art. 自動熱的制限値監視装置の監視領域の例。The example of the monitoring area | region of an automatic thermal limit value monitoring apparatus. 限界出力比監視用LPRM信号作成装置の例。The example of the LPRM signal preparation apparatus for limit output ratio monitoring. 線出力密度監視用LPRM信号作成装置の例。The example of the LPRM signal preparation apparatus for line power density monitoring. γサーモメータの垂直方向配置例を示す図。The figure which shows the example of a vertical direction arrangement | positioning of (gamma) thermometer.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料集合体
2 制御棒
3 検出器集合体
4 保護管
5 局所出力領域モニター(LPRM)
8 γサーモメータ
10 原子炉出力監視装置
11 LPRM信号
12 原子炉出力測定装置
13 LPRM信号
14 APRM信号
15 プラントデータ測定装置
16 プラントデータ信号
17 TIP信号
18 自動熱的制限値監視装置
19 燃料の熱的監視指標値
20 熱的監視指標値算出時のLPRM信号
21 LPRM信号
22 APRM信号
23 炉心流量信号
24 制御棒位置信号
25 出力自動制御装置
26 自動制御阻止信号
27 γサーモメータ測定値
28 γサーモメータ測定値
29 指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値
30 γサーモメータ測定値
31 限界出力比監視用LPRM信号作成装置
32 線出力密度監視用LPRM信号作成装置
33 γサーモメータ値過渡補正装置
1 Fuel assembly
2 Control rod
3 Detector assembly
4 protection tube
5 Local output area monitor (LPRM)
8 γ thermometer 10 Reactor power monitoring device
11 LPRM signal
12 Reactor power measuring device
13 LPRM signal
14 APRM signal
15 Plant data measuring device
16 Plant data signal
17 TIP signal
18 Automatic thermal limit value monitoring device
19 Fuel monitoring index value
20 LPRM signal when calculating thermal monitoring index value
21 LPRM signal
22 APRM signal
23 Core flow rate signal
24 Control rod position signal
25 Automatic output control device
26 Automatic control blocking signal
27 γ thermometer measured value
28 γ thermometer measured value
29 γ thermometer measured value when index value is calculated
30 γ thermometer measured value
31 LPRM signal generator for limit output ratio monitoring
32 LPRM signal generator for line power density monitoring
33 γ thermometer value transient correction device

本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)の、炉内出力検出器の値を利用して燃料の熱的評価指標値を評価し、その運転限界値に対する遵守性を監視し、原子炉の自動運転制御装置に自動運転阻止信号を発する自動熱的制限値監視装置に関する。   The present invention evaluates the thermal evaluation index value of the fuel by using the value of the in-core power detector of the boiling water reactor (BWR), monitors the compliance with the operation limit value, and The present invention relates to an automatic thermal limit value monitoring device that issues an automatic operation inhibition signal to an automatic operation control device.

一般に、沸騰水型原子炉においては、常時監視装置として、少なくとも炉心内出力分布を評価し監視する装置、炉心の水平断面、高さ方向にわたって中性子束を監視するための局部出力領域モニター(LPRM)、及び炉心の平均出力レベルを監視する平均出力領域モニター(APRM)が設けられている。   In general, in boiling water reactors, as a constant monitoring device, a device that evaluates and monitors at least the power distribution in the core, a local power region monitor (LPRM) for monitoring the neutron flux across the horizontal section of the core and the height direction. And an average power range monitor (APRM) for monitoring the average power level of the core.

上記炉心内出力分布を評価し監視する装置は、炉心部への熱の収支計算により原子炉の熱出力を求め、炉心内の熱的評価を行うことができるようにしたものであり、LPRMは中性子束検出器により構成され、上記中性子束検出器の設置位置における中性子を監視し、局所的な出力の上昇などの情報を提供するようになっている。また、APRMは上記LPRMの出力信号を平均することにより炉心平均出力レベル相当値を算出し、この算出値が予め定められた設定値を超えた場合にアラームやスクラムなどの信号を出す役割を有するものである。   The above-mentioned apparatus for evaluating and monitoring the power distribution in the core is designed to obtain the thermal power of the nuclear reactor by calculating the heat balance to the core, and to perform the thermal evaluation in the core. The neutron flux detector is configured to monitor neutrons at the installation position of the neutron flux detector and provide information such as a local increase in output. The APRM calculates the core average output level equivalent value by averaging the output signals of the LPRM, and when the calculated value exceeds a predetermined set value, has a role of outputting a signal such as an alarm or a scrum. Is.

すなわち、図4は、BWRの炉心の概略構成を示す平面図であり、多数本の燃料集合体1が正方格子状に配置されており、4体の燃料集合体1の中心部に十字状の制御棒2が軸方向に移動可能に配設されている。この炉心には上記炉心内に設置された燃料集合体1の配置の対称性を考慮して、炉心内全体を一様に測定できるように複数の検出器集合体3が配設されている。この検出器集合体3は、図5に示すように、炉心を貫通する保護管4内に、核分裂電離箱からなる中性子の量を検出する局部出力領域モニター(LPRM)5を軸方向に沿って4体、所定の間隔で配置するとともに、上記LPRM5に隣接して設けられた案内管6内にLPRM5の感度校正用の移動型中性子検出器(TIP)7を挿入したものであり、これらのLPRM5の出力により原子炉出力測定及び制御が行われるようにしてある。そして、上記LPRM5の信号は平均出力領域モニター(APRM)に寄せ集められ、それを平均した値を用いて炉心の中性子束変化を監視するようにしてある。   That is, FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the core of the BWR, in which a large number of fuel assemblies 1 are arranged in a square lattice shape, and a cross-like shape is formed at the center of the four fuel assemblies 1. The control rod 2 is disposed so as to be movable in the axial direction. In consideration of the symmetry of the arrangement of the fuel assemblies 1 installed in the core, a plurality of detector assemblies 3 are arranged in the core so that the entire core can be measured uniformly. As shown in FIG. 5, this detector assembly 3 includes a local output region monitor (LPRM) 5 for detecting the amount of neutrons composed of fission ionization chambers in a protective tube 4 penetrating the core along the axial direction. Four bodies are arranged at predetermined intervals, and a mobile neutron detector (TIP) 7 for sensitivity calibration of the LPRM5 is inserted into a guide tube 6 provided adjacent to the LPRM5. These LPRM5 Reactor power measurement and control are performed by the output of. The LPRM5 signals are collected and collected in an average power range monitor (APRM), and the average value of the signals is used to monitor changes in the neutron flux in the core.

上記LPRMとして用いる中性子検出器は、電極にウラン235などの核分裂物質を塗布し、管内に電離ガスを封入した核分裂計数管を使用するものである。そのため、中性子照射による核分裂物質の減少によって検出感度が劣化するので、上記TIPを用いて校正することが行われている。上記TIPは、LPRMと同じ中性子検出器であるが通常は炉外に待機させておき、LPRMの校正時にだけ検出器集合体内を移動させてLPRMを比較校正する。   The neutron detector used as the LPRM uses a fission counter in which a fission material such as uranium 235 is applied to an electrode and an ionized gas is enclosed in the tube. For this reason, since the detection sensitivity deteriorates due to a decrease in fission material due to neutron irradiation, calibration is performed using the TIP. The TIP is the same neutron detector as the LPRM, but is usually kept outside the furnace and moved inside the detector assembly only when the LPRM is calibrated to compare and calibrate the LPRM.

このように、TIPは検出器集合体内で高さ方向に移動されるものであることから高さ方向には連続的な中性子束の計測が可能であり、高さ方向に4箇所しかないLPRMの計測値を補完して高さ方向の中性子束分布を形成するのにも用いられている。   Thus, since the TIP is moved in the height direction within the detector assembly, continuous neutron flux measurement is possible in the height direction, and LPRMs that have only four locations in the height direction can be measured. It is also used to form a neutron flux distribution in the height direction by complementing the measured values.

ところで、改良型沸騰水型原子力発電所(ABWR)では、原子炉出力の変更時の操作を制御棒操作も含めて自動で行う機能を有している。この自動制御に対する保護機能として自動熱的制限値監視装置(ATLM)がある。この装置は、燃料の熱的指標値が運転制限値以内で運転されているかどうかを監視し、運転制限値を超える場合には、自動運転制御系に対して自動制御阻止信号を発して、自動運転制御を中止させるものである。図6に上記ATLMの構成の一例を示す。   By the way, the improved boiling water nuclear power plant (ABWR) has a function of automatically performing an operation at the time of changing the reactor power including a control rod operation. As a protection function for this automatic control, there is an automatic thermal limit value monitoring device (ATLM). This device monitors whether the thermal index value of the fuel is operating within the operation limit value, and if it exceeds the operation limit value, issues an automatic control inhibition signal to the automatic operation control system, and automatically Operation control is stopped. FIG. 6 shows an example of the configuration of the ATLM.

原子炉の燃料の熱的状況は、原子炉出力監視装置10にて定期的に評価され監視されている。この燃料の熱的監視指標には、限界出力比監視指標及び線出力密度監視指標がある。これらの熱的監視指標は、燃料の出力分布を基にして評価される。   The thermal condition of the reactor fuel is regularly evaluated and monitored by the reactor power monitoring device 10. The fuel thermal monitoring index includes a critical power ratio monitoring index and a linear power density monitoring index. These thermal monitoring indices are evaluated based on the fuel output distribution.

そこで、前記LPRM5からの出力信号11は原子炉出力測定装置12に入力され、その原子炉出力測定装置12において上記LPRMの出力信号11を平均することより炉心平均出力レベル相当値が算出される。そして、上記原子炉出力測定12からLPRM信号13及び炉心平均出力レベル相当値であるAPRM信号14が前記原子炉出力監視装置10に入力される。この原子炉出力監視装置10には、さらにプラントデータ測定装置15からの炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ信号16が入力されるとともに、炉内出力検出器である移動型中性子束検出器(TIP)7によるTIP信号17が入力され、それらの信号を利用して燃料部の出力分布を評価する。次にこの出力分布に基づき燃料の熱的監視指標値を評価する。原子炉の運転制御の自動制御、すなわち、炉心流量の変更あるいは制御棒挿入位置(制御棒パターン)の変更の自動制御を行うためには、燃料の熱的監視指標値が運転制限内であるかどうかを高速で、例えば、100ms程度の周期で監視する必要がある。   Therefore, the output signal 11 from the LPRM 5 is input to the reactor power measuring device 12, and the reactor power measuring device 12 averages the output signal 11 of the LPRM to calculate a core average power level equivalent value. Then, the LPRM signal 13 and the APRM signal 14 corresponding to the core average power level are input to the reactor power monitoring device 10 from the reactor power measurement 12. The reactor power monitoring device 10 is further supplied with plant data signals 16 such as the core flow rate and control rod insertion position from the plant data measuring device 15, and a mobile neutron flux detector which is a reactor power detector. A TIP signal 17 by (TIP) 7 is input, and the output distribution of the fuel portion is evaluated using these signals. Next, the fuel thermal monitoring index value is evaluated based on the output distribution. In order to perform automatic control of nuclear reactor operation control, that is, change of core flow rate or automatic change of control rod insertion position (control rod pattern), is the fuel thermal monitoring index value within operational limits? It is necessary to monitor at high speed, for example, at a cycle of about 100 ms.

ところが、原子炉出力監視装置10での熱的監視指標値を評価するには、多大の計算量を要し、高速監視に耐え得る計算時間で計算することは現状ではできない。   However, in order to evaluate the thermal monitoring index value in the reactor power monitoring apparatus 10, a large amount of calculation is required, and it is not possible to calculate with a calculation time that can withstand high-speed monitoring.

そこで、自動熱的制限値監視装置18では、原子炉出力監視装置10で評価した燃料の熱的監視指標値データ19及び燃料の熱的監視指標値算出時のLPRM信号20を受け取り、その後の燃料の熱的監視指標の変化は、逐次、原子炉出力測定装置12からLPRM信号21及びAPRM信号22、並びに炉心流量信号23及び制御棒位置信号24を取り込み、その熱的監視指標値とLPRM値との比例関係を利用して、そのLPRM信号21等の値に従って燃料の熱的監視指標値を評価する。そして、この評価値が、あらかじめ設定した運転制限値を超えた場合、出力自動制御装置25に対し自動制御阻止信号26を発する。   Therefore, the automatic thermal limit value monitoring device 18 receives the fuel thermal monitoring index value data 19 evaluated by the reactor power monitoring device 10 and the LPRM signal 20 at the time of calculating the fuel thermal monitoring index value. The change in the thermal monitoring index is obtained by sequentially acquiring the LPRM signal 21 and the APRM signal 22 and the core flow signal 23 and the control rod position signal 24 from the reactor power measuring device 12, and the thermal monitoring index value and LPRM value The thermal monitoring index value of the fuel is evaluated in accordance with the value of the LPRM signal 21 and the like using the proportional relationship. When this evaluation value exceeds a preset operation limit value, an automatic control inhibition signal 26 is issued to the automatic output control device 25.

次に、自動熱的制限値監視装置18での燃料の熱的指標値の評価方法の例を説明する。自動熱的制限値監視装置18での燃料の熱的監視指標値の評価は、LPRM5で取り囲まれた燃料領域を監視領域として分類している。この監視領域の径方向の配置の例を図7に示す。LPRM3で囲まれた領域Sが監視領域の一つである。監視領域の高さ方向の領域分けは、監視指標の種類により異なる。限界出力比監視指標は、燃料集合体全体の出力に大きく依存する。このため、限界出力比監視指標に対する監視領域は、高さ方向全体で1領域としている。一方、線出力密度監視指標に対しては、高さ方向の出力分布に直接依存する。このため、線出力密度監視指標に対する監視領域は、高さ方向のLPRM位置を中心にして高さ方向を4分割にしそれぞれを領域としている。   Next, an example of a method for evaluating the thermal index value of the fuel in the automatic thermal limit value monitoring device 18 will be described. Evaluation of the fuel thermal monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device 18 classifies the fuel region surrounded by the LPRM 5 as the monitoring region. An example of the radial arrangement of the monitoring areas is shown in FIG. An area S surrounded by LPRM3 is one of the monitoring areas. The division of the monitoring area in the height direction differs depending on the type of monitoring index. The limit power ratio monitoring index greatly depends on the output of the entire fuel assembly. For this reason, the monitoring area for the limit output ratio monitoring index is one area in the entire height direction. On the other hand, the linear power density monitoring index directly depends on the power distribution in the height direction. For this reason, the monitoring area for the line power density monitoring index is divided into four in the height direction with the LPRM position in the height direction as the center.

自動熱的制限値監視装置18での限界出力比監視指標値の評価式の例を式1に示す。

Figure 2005172471
An example of an evaluation formula for the limit output ratio monitoring index value in the automatic thermal limit value monitoring device 18 is shown in Formula 1.
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCLPRMA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内LPRM値の合計
SCLPRMM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内LPRM値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
LPRM値の合計をとる対象のLPRMの例を図8に示す。すなわち、監視領域を定めている4つの炉内検出器集合体3内の全てのLPRM5の値を限界出力監視用LPRM信号作成装置31で合計したものである。ただし、図8の例では、一番下方の位置のLPRMは除いているが、含まれていてもかまわない。原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値は、限界出力比監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数A(M)は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCLPRMA (M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SCLPRMM (M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
FIG. 8 shows an example of a target LPRM for which the sum of the monitoring area number LPRM values for the M: limit power ratio monitoring index is taken. That is, the values of all the LPRMs 5 in the four in-core detector assemblies 3 that define the monitoring region are summed by the limit output monitoring LPRM signal generating device 31. However, in the example of FIG. 8, LPRM at the lowest position is excluded, but it may be included. The evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device is the strictest fuel assembly value among the monitoring index values of the fuel assemblies in the limit power ratio monitoring region. The correction coefficient A (M) is a coefficient depending on the core thermal output, the core flow rate, and the control rod insertion position.

自動熱的制限値監視装置1での線出力密度監視指標値の評価式の例を式2に示す。

Figure 2005172471
An example of an evaluation formula of the line power density monitoring index value in the automatic thermal limit value monitoring apparatus 1 is shown in Formula 2.
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLLPRMA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内LPRM値の合計
SLLPRMM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内LPRM値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
LPRM値の合計をとる対象のLPRMの例を図9に示す。すなわち、監視領域を定めている4つの炉内検出器集合体3内の高さ方向Nに位置する4個のLPRM5の値を線出力密度監視用LPRM信号作成装置32で合計したものである。図9では、高さ方向の位置を表すのにA、B,C、Dの記号を使っている。原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値は、線出力密度監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数B(M)は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLLPRMA (N, M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLLPRMM (N, M): Total LPRM value in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: height direction number of the monitoring area with respect to the linear power density monitoring index An example of a target LPRM for which the sum of LPRM values is taken is shown in FIG. That is, the values of the four LPRMs 5 positioned in the height direction N in the four in-core detector assemblies 3 that define the monitoring region are totaled by the LPRM signal generation device 32 for monitoring the linear power density. In FIG. 9, the symbols A, B, C, and D are used to represent the position in the height direction. The evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device is the strictest fuel assembly value among the monitoring index values of the fuel assemblies in the line power density monitoring region. The correction coefficient B (M) is a coefficient depending on the core thermal output, the core flow rate, and the control rod insertion position.

式1及び式2に現れるAファクタ及びBファクタには、熱的監視指標値を評価する式1あるいは式2の簡易性を補うために余裕係数も含めた値を用いている。   As the A factor and B factor appearing in Equation 1 and Equation 2, values including a margin coefficient are used to supplement the simplicity of Equation 1 or Equation 2 for evaluating the thermal monitoring index value.

燃料集合体の出力分布は、原子炉の状態によって変化する。例えば、炉心流量の変化は、主に高さ方向の出力分布に変化をもたらし、また、制御棒挿入位置の変化は炉心全体の出力分布に変化をもたらす。特に、制御棒の挿入位置が変わると、その挿入位置が変化した制御棒に隣接した燃料集合体の出力分布は大きく変化し、また、その影響で、その大きく出力分布が変化した燃料集合体に隣接した燃料集合体の出力分布も変化する。   The power distribution of the fuel assembly varies depending on the state of the reactor. For example, a change in the core flow rate mainly causes a change in the power distribution in the height direction, and a change in the control rod insertion position causes a change in the power distribution of the entire core. In particular, when the insertion position of the control rod changes, the output distribution of the fuel assembly adjacent to the control rod whose insertion position has changed greatly changes. The power distribution of adjacent fuel assemblies also changes.

自動熱的制限値監視装置は、炉心内の出力分布の変化を捉えるために、LPRMを用いているが、LPRMは軸方向に4箇所のみ設置されているだけである。このため、LPRMだけでは、炉心高さ方向の出力分布の変化を十分な精度で捉えることができない。   The automatic thermal limit value monitoring apparatus uses LPRM to capture the change in the power distribution in the core, but LPRM is only installed in four locations in the axial direction. For this reason, the change of the power distribution in the core height direction cannot be captured with sufficient accuracy by LPRM alone.

原子炉出力監視装置では、この欠点を補うために、高さ方向の出力分布を連続的に測定できるTIPを利用している。ただし、TIPは炉内に常時設置された検出器ではないので、定期的にTIPにより連続的な出力分布の情報を得て、他の時期での出力分布の変化の度合をLPRMの情報により取り入れ、原子炉出力監視装置自体の炉心シミュレータによる出力分布計算機能により評価できている。これに対し、自動熱的制限値監視装置では、原子炉出力監視装置での情報を取り込んだ後の出力分布の変化は、LPRMの変化だけに頼っている。   In order to compensate for this drawback, the reactor power monitoring device uses TIP that can continuously measure the power distribution in the height direction. However, since TIP is not a detector that is always installed in the furnace, information on continuous power distribution is periodically obtained by TIP, and the degree of change in power distribution at other times is taken in by LPRM information. It can be evaluated by the power distribution calculation function by the reactor core simulator of the reactor power monitoring device itself. On the other hand, in the automatic thermal limit value monitoring device, the change in the power distribution after taking in the information in the reactor power monitoring device relies only on the change in LPRM.

上記のことから、式1及び式2に現れているAファクタ及びBファクタには、大きな余裕度を見込んだ補正量を設定する必要があり、場合によっては、まだ十分余裕があるのに、出力自動制御装置25に自動制御阻止信号を発してしまうことがある等の問題がある。   From the above, it is necessary to set a correction amount with a large margin for the A factor and B factor appearing in Equations 1 and 2, and in some cases, there is still a sufficient margin, but the output There is a problem that an automatic control blocking signal may be issued to the automatic control device 25.

ところで、最近、特開平9−211136号公報記載のように、駆動装置を必要としないγ線検出器(γサーモメータ)をTIPに代わってLPRMの構成に用いることができるようになってきた。γサーモメータは、検出器集合体内のγ線発熱体の温度を熱電対で計測するもので、主に燃料棒から発せられるγ線が発熱体で吸収されたときに生じる熱を測定するものであるため、中性子照射による検出感度の劣化が少ないので炉内に常設が可能である。   Recently, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-2111136, a γ-ray detector (γ thermometer) that does not require a driving device can be used in the configuration of LPRM instead of TIP. The γ thermometer measures the temperature of the γ-ray heating element in the detector assembly with a thermocouple, and measures the heat generated when the γ-rays emitted from the fuel rods are absorbed by the heating element. Therefore, since the detection sensitivity is hardly degraded by neutron irradiation, it can be installed in the furnace.

図10に示すように、γサーモメータ8の炉心径方向の配置は、LPRM5と同一で、高さ方向の配置は、LPRMと同一の位置とともに、さらにその中間位置にも配置され、全体として高さ方向に7〜9箇所配置されている。したがって、γサーモメータから得られるγ線発熱分布は、高さ方向に4箇所しかないLPRM5よりも詳細な分布が得られるという長所があり、このγサーモメータ及びLPRMの測定値を利用して燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値を評価することができる。   As shown in FIG. 10, the arrangement of the γ thermometer 8 in the core radial direction is the same as that of the LPRM 5, and the arrangement in the height direction is arranged at the same position as the LPRM and further at an intermediate position thereof. 7 to 9 places are arranged in the vertical direction. Therefore, the γ-ray heat generation distribution obtained from the γ thermometer has an advantage that a more detailed distribution can be obtained than the LPRM 5 having only four places in the height direction, and the measured values of the γ thermometer and LPRM are used for fuel. The output distribution of the assembly can be evaluated, and the thermal monitoring index value of the fuel can be evaluated.

本発明は、このような点に鑑み、上記γサーモメータ8及びLPRM5の測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させ、より信頼性の高い自動制御阻止信号を出力自動制御装置に送ることのできる自動熱的制限値監視装置を得ることを目的とする。
特開平9−211136号公報
In view of such a point, the present invention can evaluate the output distribution of the fuel assembly by using the measured values of the γ thermometer 8 and the LPRM 5, improve the evaluation accuracy of the thermal monitoring index value of the fuel, It is an object of the present invention to obtain an automatic thermal limit value monitoring device capable of sending a more reliable automatic control inhibition signal to an output automatic control device.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-2111136

請求項1に係る発明は、原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びLPRMの測定値を基にして構成されたAPRM信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする。   The invention according to claim 1 uses the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the reactor calculated in the reactor power monitoring apparatus, and calculates the fixed γ at the time when the thermal monitoring index value is calculated. Based on the relative relationship between the measured value of the thermometer and the above-mentioned thermal monitoring index value, the current thermal monitoring index value is obtained from the measured value of the current fixed γ thermometer, and the core flow rate and control rod insertion The thermal monitoring based on the amount of change in the core thermal power output by the APRM signal configured based on the position and the measured value of LPRM from the time point when the fuel power monitoring index value is calculated by the reactor power monitoring device to the present time The index value is corrected, the corrected thermal monitoring index value is compared with the thermal operation limit value, and when it is determined that the thermal operation limit value is deviated, the core flow rate or the control rod is automatically controlled. Automatic output control An alarm and an automatic control inhibition signal are output to the control device.

請求項2に係る発明は、請求項1に係る自動熱的制限値監視装置において、燃料の熱的監視指標値を下記の式3及び式4により算出することを特徴とする。

Figure 2005172471
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the automatic thermal limit value monitoring apparatus according to claim 1, the fuel thermal monitoring index value is calculated by the following equations (3) and (4).
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号

Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る自動熱的制限値監視装置において、前記APRM信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Number in the height direction of the monitoring region with respect to the linear power density monitoring index. The invention according to claim 3 is the automatic thermal limit value monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the fixed type is based on a change in the APRM signal. A transient correction processing device is provided for a transient change in the measured value of the γ thermometer.

請求項4に係る発明は、請求項3に係る自動熱的制限値監視装置において、過渡補正処理装置は、前記LPRMの測定値とそのLPRMと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the automatic thermal limit value monitoring device according to claim 3, wherein the transient correction processing device is a fixed γ thermometer arranged at the same position as the measured value of the LPRM and the LPRM. Compared with the value after the transient correction processing of the measured value, the value of the transient correction processing of the fixed γ thermometer is further corrected so as to correspond to the change of the measured value of the local output detector To do.

本発明は、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求めるようにしたので、精度の良い自動熱的制限値監視を行うことができ、これにより信頼性の高い出力自動制御阻止信号を出力自動制御装置に発信することができ、より効率のよい原子炉の運転を可能とする。   The present invention uses the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the furnace, and the measured value of the fixed γ thermometer at the time of calculating the thermal monitoring index value and the thermal monitoring index value Based on the relative relationship, the current thermal monitoring index value is obtained from the current measurement value of the fixed γ thermometer, so accurate automatic thermal limit value monitoring can be performed, which makes it reliable. It is possible to transmit a highly efficient automatic output control inhibition signal to the automatic output control device, and to enable more efficient operation of the nuclear reactor.

以下、図1乃至図3を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、図6と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1は、本発明の一実施形態の自動熱的制限値監視装置及びそれに関連する他の装置の全体構成図を示す図であり、原子炉出力測定装置12には、LPRM信号11とともに固定式のγサーモメータ8の測定値27が入力されており、原子炉出力監視装置10には上記原子炉出力測定装置12からLPRM信号13及び上記原子炉出力測定装置12で算出されたAPRM信号14が入力されるとともに、γサーモメータ測定値28が入力され、炉内の出力分布が評価され、その出力分布に基づき燃料の熱的指標値が評価される。そして、上記自動熱的制限値監視装置18には、原子炉出力監視装置10から、燃料の熱的監視指標値19及びその指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値29が入力されている。このデータが入力されたときを、自動熱的制限値監視装置18の初期化時期と称することにする。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration diagram of an automatic thermal limit value monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention and other apparatuses related to the automatic thermal limit value monitoring apparatus. The measured value 27 of the γ thermometer 8 is input, and the reactor power monitoring device 10 receives the LPRM signal 13 from the reactor power measuring device 12 and the APRM signal 14 calculated by the reactor power measuring device 12. In addition to the input, the γ thermometer measurement value 28 is input, the power distribution in the furnace is evaluated, and the thermal index value of the fuel is evaluated based on the power distribution. The automatic thermal limit value monitoring device 18 receives the fuel thermal monitoring index value 19 and the γ thermometer measurement value 29 when the index value is calculated from the reactor power monitoring device 10. . The time when this data is input will be referred to as the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18.

自動熱的制限値監視装置18の初期化時期から次回の初期化時期までの間は、原子炉出力測定装置12より現時点のγサーモメータ測定値信号30を受け取る。そして、上記γサーモメータ測定値により、式3及び式4により燃料の熱的監視指標値が算出される。

Figure 2005172471
During the period from the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18 to the next initialization time, the current γ thermometer measurement value signal 30 is received from the reactor power measurement device 12. And the thermal monitoring index value of the fuel is calculated by Equation 3 and Equation 4 from the γ thermometer measurement value.
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号

Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
監視領域番号Mは、従来のLPRMを利用した自動熱的制限値監視装置の場合と同様であるが、線出力密度監視領域に現れるNは、γサーモメータに対応したものである。すなわち、高さ方向の線出力密度監視領域の個数は、γサーモメータの高さ方向設置数Nと等しい。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Monitoring area height direction number for the line power density monitoring index The monitoring area number M is the same as in the case of the conventional automatic thermal limit value monitoring device using LPRM, but N appears in the line power density monitoring area. Corresponds to a γ thermometer. That is, the number of line power density monitoring regions in the height direction is equal to the number N of γ thermometers installed in the height direction.

自動熱的制限値監視装置18には、原子炉出力測定装置12より平均出力領域モニタAPRMの信号22も取り入れているが、この信号は、炉心熱出力の変化を捉えるために取り入れている。従って、炉心熱出力の変化を捉えることのできる他の信号であってもかまわない。例えば、APRMの代わりに炉心熱出力モニタTPMの値であってもよい。自動熱的制限値監視装置18には、他に、炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ測定値23、24も取り入れられている。これらのデータにより、自動熱的制限値監視装置18の初期化時点と現時点とでのプラントの状態の差を認識し、式3及び式4のAファクタおよびBファクタを求め、燃料の熱的監視指標値を評価する。この評価値と運転制限値とを比較し、運転制限値を逸脱しているときには、出力自動制御装置25に自動制御阻止信号26が発せられる。   The automatic thermal limit value monitoring device 18 also incorporates a signal 22 of the average power region monitor APRM from the reactor power measurement device 12, and this signal is incorporated in order to capture changes in the core thermal power output. Therefore, other signals that can capture changes in the core thermal power may be used. For example, the value of the core thermal power monitor TPM may be used instead of APRM. In addition, the automatic thermal limit value monitoring device 18 incorporates plant data measurement values 23 and 24 such as a core flow rate and a control rod insertion position. Based on these data, the difference in the state of the plant between the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18 and the present time is recognized, the A factor and the B factor of the equations 3 and 4 are obtained, and the thermal monitoring of the fuel is performed. Evaluate the indicator value. When this evaluation value is compared with the operation limit value and the operation limit value is deviated, an automatic control inhibition signal 26 is issued to the output automatic control device 25.

式3及び式4のAファクタ及びBファクタには、余裕度を含めた値となるように設定されるが、自動熱的制限値監視装置18がγサーモメータ8に基づいて動作することにより、LPRMに基づいて動作する自動熱的制限値監視装置よりも炉心の出力分布の変化をより正確に捉えることができることから、Aファクタ及びBファクタに含ませる余裕度を小さくすることが可能である。これにより、出力自動制御装置25により正確な、信頼度の高い自動制御阻止信号を送ることが可能である。   The A factor and B factor of Equation 3 and Equation 4 are set so as to include a margin, but when the automatic thermal limit value monitoring device 18 operates based on the γ thermometer 8, Since the change in the power distribution of the core can be captured more accurately than the automatic thermal limit value monitoring device that operates based on LPRM, it is possible to reduce the margin included in the A factor and B factor. As a result, it is possible to send an accurate and highly reliable automatic control blocking signal by the output automatic control device 25.

次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第2の実施の形態について、図2により説明する。図2の実施の形態は、図1の実施の形態に対して、γサーモメータ値過渡補正装置33を自動熱的制限値監視装置18の中に加えたものである。   Next, a second embodiment of the present invention relating to an automatic thermal limit value monitoring apparatus will be described with reference to FIG. The embodiment of FIG. 2 is obtained by adding a γ thermometer value transient correction device 33 to the automatic thermal limit value monitoring device 18 with respect to the embodiment of FIG.

γサーモメータは、γ線で熱せられた金属部の温度を測定するものであるため、炉心の出力が変化したときの応答性は、中性子を測定するLPRMよりも少し遅れる。しかし、このγサーモメータの応答の遅れは、中性子束の応答変化より精度よく推測評価することが可能である。γサーモメータ値過渡補正装置33は、原子炉出力測定装置12よりAPRMの信号22を取り入れ、この信号の変化を利用してγサーモメータ信号30を補正する装置である。しかして、上記自動熱的制限値監視装置18は、γサーモメータ値過渡補正装置33で補正したγサーモメータ値を用いて、燃料の熱的監視指標を評価する。この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。γサーモメータ値過渡補正装置33に対応する装置は、原子炉出力測定装置12の中に組み込まれていてもかまわない。   Since the γ thermometer measures the temperature of the metal part heated by γ rays, the response when the power of the core changes is slightly delayed from the LPRM that measures neutrons. However, the response delay of the γ thermometer can be estimated and evaluated with higher accuracy than the response change of the neutron flux. The γ thermometer value transient correction device 33 is a device that takes in the APRM signal 22 from the reactor power measurement device 12 and corrects the γ thermometer signal 30 by using the change in this signal. Thus, the automatic thermal limit value monitoring device 18 evaluates the fuel thermal monitoring index using the γ thermometer value corrected by the γ thermometer value transient correction device 33. By adding this correction, a more accurate automatic thermal limit value monitoring device can be obtained. A device corresponding to the γ thermometer value transient correction device 33 may be incorporated in the reactor power measurement device 12.

次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第3の実施の形態について、図3により説明する。図3の実施の形態は、図2の実施の形態で述べたγサーモメータ値過渡補正装置33に対して、さらにLPRM信号21を入力し、そのLPRM信号21を利用するようにしたものである。しかして、このLPRM信号の利用により、炉心内の局所的な中性子束の変化を捉えることができる。LPRM検出器位置に対応したγサーモメータ検出器の測定値とLPRM値とを比べて、LPRM検出器位置での出力の変化に対するγサーモメータ値の遅れ分を補正することができ、この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。第2の実施の形態と同様に、γサーモメータ値過渡補正装置33に対応する装置は、原子炉出力測定装置12の中に組み込まれていてもかまわない。   Next, a third embodiment of the present invention relating to an automatic thermal limit value monitoring apparatus will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 3, the LPRM signal 21 is further input to the γ thermometer value transient correction device 33 described in the embodiment of FIG. 2, and the LPRM signal 21 is used. . Thus, by using this LPRM signal, it is possible to capture a local change in neutron flux in the core. By comparing the measured value of the γ thermometer detector corresponding to the LPRM detector position with the LPRM value, the delay of the γ thermometer value with respect to the change in output at the LPRM detector position can be corrected. By adding, it can be set as a more accurate automatic thermal limit value monitoring apparatus. Similar to the second embodiment, a device corresponding to the γ thermometer value transient correction device 33 may be incorporated in the reactor power measurement device 12.

第2の実施の形態及び第3の実施の形態のγサーモメータ測定値の過渡の補正方法の例としては、特開2001−99981あるいは特開2001−83280等の方法がある。   Examples of the method for correcting the transient of the γ thermometer measurement value according to the second embodiment and the third embodiment include methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-99981 and 2001-83280.

本発明における自動熱的制限値監視装置の第1の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 本発明における自動熱的制限値監視装置の第2の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 本発明における自動熱的制限値監視装置の第3実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 炉内出力検出器集合体の水平方向配置例を示す図。The figure which shows the example of horizontal arrangement | positioning of the in-furnace output detector assembly. 従来技術による炉内出力検出器集合体の垂直方向配置例を示す図。The figure which shows the example of the vertical direction arrangement | positioning of the in-furnace output detector assembly by a prior art. 従来技術による自動熱的制限値監視装置の一実施例の構成図。The block diagram of one Example of the automatic thermal limit value monitoring apparatus by a prior art. 自動熱的制限値監視装置の監視領域の例。The example of the monitoring area | region of an automatic thermal limit value monitoring apparatus. 限界出力比監視用LPRM信号作成装置の例。The example of the LPRM signal preparation apparatus for limit output ratio monitoring. 線出力密度監視用LPRM信号作成装置の例。The example of the LPRM signal preparation apparatus for line power density monitoring. γサーモメータの垂直方向配置例を示す図。The figure which shows the example of a vertical direction arrangement | positioning of (gamma) thermometer.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料集合体
2 制御棒
3 検出器集合体
4 保護管
5 局所出力領域モニター(LPRM)
8 γサーモメータ
10 原子炉出力監視装置
11 LPRM信号
12 原子炉出力測定装置
13 LPRM信号
14 APRM信号
15 プラントデータ測定装置
16 プラントデータ信号
17 TIP信号
18 自動熱的制限値監視装置
19 燃料の熱的監視指標値
20 熱的監視指標値算出時のLPRM信号
21 LPRM信号
22 APRM信号
23 炉心流量信号
24 制御棒位置信号
25 出力自動制御装置
26 自動制御阻止信号
27 γサーモメータ測定値
28 γサーモメータ測定値
29 指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値
30 γサーモメータ測定値
31 限界出力比監視用LPRM信号作成装置
32 線出力密度監視用LPRM信号作成装置
33 γサーモメータ値過渡補正装置
1 Fuel assembly
2 Control rod
3 Detector assembly
4 protection tube
5 Local output area monitor (LPRM)
8 γ thermometer 10 Reactor power monitoring device
11 LPRM signal
12 Reactor power measuring device
13 LPRM signal
14 APRM signal
15 Plant data measuring device
16 Plant data signal
17 TIP signal
18 Automatic thermal limit value monitoring device
19 Fuel monitoring index value
20 LPRM signal when calculating thermal monitoring index value
21 LPRM signal
22 APRM signal
23 Core flow rate signal
24 Control rod position signal
25 Automatic output control device
26 Automatic control blocking signal
27 γ thermometer measured value
28 γ thermometer measured value
29 γ thermometer measured value when index value is calculated
30 γ thermometer measured value
31 LPRM signal generator for limit output ratio monitoring
32 LPRM signal generator for line power density monitoring
33 γ thermometer value transient correction device

本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)の、炉内出力検出器の値を利用して燃料の熱的評価指標値を評価し、その運転限界値に対する遵守性を監視し、原子炉の自動運転制御装置に自動運転阻止信号を発する自動熱的制限値監視装置に関する。   The present invention evaluates the thermal evaluation index value of the fuel by using the value of the in-core power detector of the boiling water reactor (BWR), monitors the compliance with the operation limit value, and The present invention relates to an automatic thermal limit value monitoring device that issues an automatic operation inhibition signal to an automatic operation control device.

一般に、沸騰水型原子炉においては、常時監視装置として、少なくとも炉心内出力分布を評価し監視する装置、炉心の水平断面、高さ方向にわたって中性子束を監視するための局部出力領域モニター(LPRM)、及び炉心の平均出力レベルを監視する平均出力領域モニター(APRM)が設けられている。   In general, in boiling water reactors, as a constant monitoring device, a device that evaluates and monitors at least the power distribution in the core, a local power region monitor (LPRM) for monitoring the neutron flux across the horizontal section of the core and the height direction. And an average power range monitor (APRM) for monitoring the average power level of the core.

上記炉心内出力分布を評価し監視する装置は、炉心部への熱の収支計算により原子炉の熱出力を求め、炉心内の熱的評価を行うことができるようにしたものであり、LPRMは中性子束検出器により構成され、上記中性子束検出器の設置位置における中性子を監視し、局所的な出力の上昇などの情報を提供するようになっている。また、APRMは上記LPRMの出力信号を平均することにより炉心平均出力レベル相当値を算出し、この算出値が予め定められた設定値を超えた場合にアラームやスクラムなどの信号を出す役割を有するものである。   The above-mentioned apparatus for evaluating and monitoring the power distribution in the core is designed to obtain the thermal power of the nuclear reactor by calculating the heat balance to the core, and to perform the thermal evaluation in the core. The neutron flux detector is configured to monitor neutrons at the installation position of the neutron flux detector and provide information such as a local increase in output. The APRM calculates the core average output level equivalent value by averaging the output signals of the LPRM, and when the calculated value exceeds a predetermined set value, has a role of outputting a signal such as an alarm or a scrum. Is.

すなわち、図4は、BWRの炉心の概略構成を示す平面図であり、多数本の燃料集合体1が正方格子状に配置されており、4体の燃料集合体1の中心部に十字状の制御棒2が軸方向に移動可能に配設されている。この炉心には上記炉心内に設置された燃料集合体1の配置の対称性を考慮して、炉心内全体を一様に測定できるように複数の検出器集合体3が配設されている。この検出器集合体3は、図5に示すように、炉心を貫通する保護管4内に、核分裂電離箱からなる中性子の量を検出する局部出力領域モニター(LPRM)5を軸方向に沿って4体、所定の間隔で配置するとともに、上記LPRM5に隣接して設けられた案内管6内にLPRM5の感度校正用の移動型中性子検出器(TIP)7を挿入したものであり、これらのLPRM5の出力により原子炉出力測定及び制御が行われるようにしてある。そして、上記LPRM5の信号は平均出力領域モニター(APRM)に寄せ集められ、それを平均した値を用いて炉心の中性子束変化を監視するようにしてある。   That is, FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the core of the BWR, in which a large number of fuel assemblies 1 are arranged in a square lattice shape, and a cross-like shape is formed at the center of the four fuel assemblies 1. The control rod 2 is disposed so as to be movable in the axial direction. In consideration of the symmetry of the arrangement of the fuel assemblies 1 installed in the core, a plurality of detector assemblies 3 are arranged in the core so that the entire core can be measured uniformly. As shown in FIG. 5, this detector assembly 3 includes a local output region monitor (LPRM) 5 for detecting the amount of neutrons composed of fission ionization chambers in a protective tube 4 penetrating the core along the axial direction. Four bodies are arranged at predetermined intervals, and a mobile neutron detector (TIP) 7 for sensitivity calibration of the LPRM5 is inserted into a guide tube 6 provided adjacent to the LPRM5. These LPRM5 Reactor power measurement and control are performed by the output of. The LPRM5 signals are collected and collected in an average power range monitor (APRM), and the average value of the signals is used to monitor changes in the neutron flux in the core.

上記LPRMとして用いる中性子検出器は、電極にウラン235などの核分裂物質を塗布し、管内に電離ガスを封入した核分裂計数管を使用するものである。そのため、中性子照射による核分裂物質の減少によって検出感度が劣化するので、上記TIPを用いて校正することが行われている。上記TIPは、LPRMと同じ中性子検出器であるが通常は炉外に待機させておき、LPRMの校正時にだけ検出器集合体内を移動させてLPRMを比較校正する。   The neutron detector used as the LPRM uses a fission counter in which a fission material such as uranium 235 is applied to an electrode and an ionized gas is enclosed in the tube. For this reason, since the detection sensitivity deteriorates due to a decrease in fission material due to neutron irradiation, calibration is performed using the TIP. The TIP is the same neutron detector as the LPRM, but is usually kept outside the furnace and moved inside the detector assembly only when the LPRM is calibrated to compare and calibrate the LPRM.

このように、TIPは検出器集合体内で高さ方向に移動されるものであることから高さ方向には連続的な中性子束の計測が可能であり、高さ方向に4箇所しかないLPRMの計測値を補完して高さ方向の中性子束分布を形成するのにも用いられている。   Thus, since the TIP is moved in the height direction within the detector assembly, continuous neutron flux measurement is possible in the height direction, and LPRMs that have only four locations in the height direction can be measured. It is also used to form a neutron flux distribution in the height direction by complementing the measured values.

ところで、改良型沸騰水型原子力発電所(ABWR)では、原子炉出力の変更時の操作を制御棒操作も含めて自動で行う機能を有している。この自動制御に対する保護機能として自動熱的制限値監視装置(ATLM)がある。この装置は、燃料の熱的指標値が運転制限値以内で運転されているかどうかを監視し、運転制限値を超える場合には、自動運転制御系に対して自動制御阻止信号を発して、自動運転制御を中止させるものである。図6に上記ATLMの構成の一例を示す。   By the way, the improved boiling water nuclear power plant (ABWR) has a function of automatically performing an operation at the time of changing the reactor power including a control rod operation. As a protection function for this automatic control, there is an automatic thermal limit value monitoring device (ATLM). This device monitors whether the thermal index value of the fuel is operating within the operation limit value, and if it exceeds the operation limit value, issues an automatic control inhibition signal to the automatic operation control system, and automatically Operation control is stopped. FIG. 6 shows an example of the configuration of the ATLM.

原子炉の燃料の熱的状況は、原子炉出力監視装置10にて定期的に評価され監視されている。この燃料の熱的監視指標には、限界出力比監視指標及び線出力密度監視指標がある。これらの熱的監視指標は、燃料の出力分布を基にして評価される。   The thermal condition of the reactor fuel is regularly evaluated and monitored by the reactor power monitoring device 10. The fuel thermal monitoring index includes a critical power ratio monitoring index and a linear power density monitoring index. These thermal monitoring indices are evaluated based on the fuel output distribution.

そこで、前記LPRM5からの出力信号11は原子炉出力測定装置12に入力され、その原子炉出力測定装置12において上記LPRMの出力信号11を平均することより炉心平均出力レベル相当値が算出される。そして、上記原子炉出力測定12からLPRM信号13及び炉心平均出力レベル相当値であるAPRM信号14が前記原子炉出力監視装置10に入力される。この原子炉出力監視装置10には、さらにプラントデータ測定装置15からの炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ信号16が入力されるとともに、炉内出力検出器である移動型中性子束検出器(TIP)7によるTIP信号17が入力され、それらの信号を利用して燃料部の出力分布を評価する。次にこの出力分布に基づき燃料の熱的監視指標値を評価する。原子炉の運転制御の自動制御、すなわち、炉心流量の変更あるいは制御棒挿入位置(制御棒パターン)の変更の自動制御を行うためには、燃料の熱的監視指標値が運転制限内であるかどうかを高速で、例えば、100ms程度の周期で監視する必要がある。   Therefore, the output signal 11 from the LPRM 5 is input to the reactor power measuring device 12, and the reactor power measuring device 12 averages the output signal 11 of the LPRM to calculate a core average power level equivalent value. Then, the LPRM signal 13 and the APRM signal 14 corresponding to the core average power level are input to the reactor power monitoring device 10 from the reactor power measurement 12. The reactor power monitoring device 10 is further supplied with plant data signals 16 such as the core flow rate and control rod insertion position from the plant data measuring device 15, and a mobile neutron flux detector which is a reactor power detector. A TIP signal 17 by (TIP) 7 is input, and the output distribution of the fuel portion is evaluated using these signals. Next, the fuel thermal monitoring index value is evaluated based on the output distribution. In order to perform automatic control of nuclear reactor operation control, that is, change of core flow rate or automatic change of control rod insertion position (control rod pattern), is the fuel thermal monitoring index value within operational limits? It is necessary to monitor at high speed, for example, at a cycle of about 100 ms.

ところが、原子炉出力監視装置10での熱的監視指標値を評価するには、多大の計算量を要し、高速監視に耐え得る計算時間で計算することは現状ではできない。   However, in order to evaluate the thermal monitoring index value in the reactor power monitoring apparatus 10, a large amount of calculation is required, and it is not possible to calculate with a calculation time that can withstand high-speed monitoring.

そこで、自動熱的制限値監視装置18では、原子炉出力監視装置10で評価した燃料の熱的監視指標値データ19及び燃料の熱的監視指標値算出時のLPRM信号20を受け取り、その後の燃料の熱的監視指標の変化は、逐次、原子炉出力測定装置12からLPRM信号21及びAPRM信号22、並びに炉心流量信号23及び制御棒位置信号24を取り込み、その熱的監視指標値とLPRM値との比例関係を利用して、そのLPRM信号21等の値に従って燃料の熱的監視指標値を評価する。そして、この評価値が、あらかじめ設定した運転制限値を超えた場合、出力自動制御装置25に対し自動制御阻止信号26を発する。   Therefore, the automatic thermal limit value monitoring device 18 receives the fuel thermal monitoring index value data 19 evaluated by the reactor power monitoring device 10 and the LPRM signal 20 at the time of calculating the fuel thermal monitoring index value. The change in the thermal monitoring index is sequentially acquired from the reactor power measurement device 12 with the LPRM signal 21 and the APRM signal 22, and the core flow signal 23 and the control rod position signal 24, and the thermal monitoring index value and the LPRM value The thermal monitoring index value of the fuel is evaluated in accordance with the value of the LPRM signal 21 and the like using the proportional relationship. When this evaluation value exceeds a preset operation limit value, an automatic control inhibition signal 26 is issued to the automatic output control device 25.

次に、自動熱的制限値監視装置18での燃料の熱的指標値の評価方法の例を説明する。自動熱的制限値監視装置18での燃料の熱的監視指標値の評価は、LPRM5で取り囲まれた燃料領域を監視領域として分類している。この監視領域の径方向の配置の例を図7に示す。LPRM3で囲まれた領域Sが監視領域の一つである。監視領域の高さ方向の領域分けは、監視指標の種類により異なる。限界出力比監視指標は、燃料集合体全体の出力に大きく依存する。このため、限界出力比監視指標に対する監視領域は、高さ方向全体で1領域としている。一方、線出力密度監視指標に対しては、高さ方向の出力分布に直接依存する。このため、線出力密度監視指標に対する監視領域は、高さ方向のLPRM位置を中心にして高さ方向を4分割にしそれぞれを領域としている。   Next, an example of a method for evaluating the thermal index value of the fuel in the automatic thermal limit value monitoring device 18 will be described. Evaluation of the fuel thermal monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device 18 classifies the fuel region surrounded by the LPRM 5 as the monitoring region. An example of the radial arrangement of the monitoring areas is shown in FIG. An area S surrounded by LPRM3 is one of the monitoring areas. The division of the monitoring area in the height direction differs depending on the type of monitoring index. The limit power ratio monitoring index greatly depends on the output of the entire fuel assembly. For this reason, the monitoring area for the limit output ratio monitoring index is one area in the entire height direction. On the other hand, the linear power density monitoring index directly depends on the power distribution in the height direction. For this reason, the monitoring area for the line power density monitoring index is divided into four in the height direction with the LPRM position in the height direction as the center.

自動熱的制限値監視装置18での限界出力比監視指標値の評価式の例を式1に示す。

Figure 2005172471
An example of an evaluation formula for the limit output ratio monitoring index value in the automatic thermal limit value monitoring device 18 is shown in Formula 1.
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCLPRMA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内LPRM値の合計
SCLPRMM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内LPRM値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
LPRM値の合計をとる対象のLPRMの例を図8に示す。すなわち、監視領域を定めている4つの炉内検出器集合体3内の全てのLPRM5の値を限界出力監視用LPRM信号作成装置31で合計したものである。ただし、図8の例では、一番下方の位置のLPRMは除いているが、含まれていてもかまわない。原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値は、限界出力比監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数A(M)は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCLPRMA (M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SCLPRMM (M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
FIG. 8 shows an example of a target LPRM for which the sum of the monitoring area number LPRM values for the M: limit power ratio monitoring index is taken. That is, the values of all the LPRMs 5 in the four in-core detector assemblies 3 that define the monitoring region are summed by the limit output monitoring LPRM signal generating device 31. However, in the example of FIG. 8, LPRM at the lowest position is excluded, but it may be included. The evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device is the strictest fuel assembly value among the monitoring index values of the fuel assemblies in the limit power ratio monitoring region. The correction coefficient A (M) is a coefficient depending on the core thermal output, the core flow rate, and the control rod insertion position.

自動熱的制限値監視装置1での線出力密度監視指標値の評価式の例を式2に示す。

Figure 2005172471
An example of an evaluation formula of the line power density monitoring index value in the automatic thermal limit value monitoring apparatus 1 is shown in Formula 2.
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLLPRMA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内LPRM値の合計
SLLPRMM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内LPRM値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
LPRM値の合計をとる対象のLPRMの例を図9に示す。すなわち、監視領域を定めている4つの炉内検出器集合体3内の高さ方向Nに位置する4個のLPRM5の値を線出力密度監視用LPRM信号作成装置32で合計したものである。図9では、高さ方向の位置を表すのにA、B,C、Dの記号を使っている。原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値は、線出力密度監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数B(M)は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLLPRMA (N, M): Sum of LPRM values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLLPRMM (N, M): Total LPRM value in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: height direction number of the monitoring area with respect to the linear power density monitoring index An example of a target LPRM for which the sum of LPRM values is taken is shown in FIG. That is, the values of the four LPRMs 5 positioned in the height direction N in the four in-core detector assemblies 3 that define the monitoring region are totaled by the LPRM signal generation device 32 for monitoring the linear power density. In FIG. 9, the symbols A, B, C, and D are used to represent the position in the height direction. The evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device is the strictest fuel assembly value among the monitoring index values of the fuel assemblies in the line power density monitoring region. The correction coefficient B (M) is a coefficient depending on the core thermal output, the core flow rate, and the control rod insertion position.

式1及び式2に現れるAファクタ及びBファクタには、熱的監視指標値を評価する式1あるいは式2の簡易性を補うために余裕係数も含めた値を用いている。   As the A factor and B factor appearing in Equation 1 and Equation 2, values including a margin coefficient are used to supplement the simplicity of Equation 1 or Equation 2 for evaluating the thermal monitoring index value.

燃料集合体の出力分布は、原子炉の状態によって変化する。例えば、炉心流量の変化は、主に高さ方向の出力分布に変化をもたらし、また、制御棒挿入位置の変化は炉心全体の出力分布に変化をもたらす。特に、制御棒の挿入位置が変わると、その挿入位置が変化した制御棒に隣接した燃料集合体の出力分布は大きく変化し、また、その影響で、その大きく出力分布が変化した燃料集合体に隣接した燃料集合体の出力分布も変化する。   The power distribution of the fuel assembly varies depending on the state of the reactor. For example, a change in the core flow rate mainly causes a change in the power distribution in the height direction, and a change in the control rod insertion position causes a change in the power distribution of the entire core. In particular, when the insertion position of the control rod changes, the output distribution of the fuel assembly adjacent to the control rod whose insertion position has changed greatly changes. The power distribution of adjacent fuel assemblies also changes.

自動熱的制限値監視装置は、炉心内の出力分布の変化を捉えるために、LPRMを用いているが、LPRMは軸方向に4箇所のみ設置されているだけである。このため、LPRMだけでは、炉心高さ方向の出力分布の変化を十分な精度で捉えることができない。   The automatic thermal limit value monitoring apparatus uses LPRM to capture the change in the power distribution in the core, but LPRM is only installed in four locations in the axial direction. For this reason, the change of the power distribution in the core height direction cannot be captured with sufficient accuracy by LPRM alone.

原子炉出力監視装置では、この欠点を補うために、高さ方向の出力分布を連続的に測定できるTIPを利用している。ただし、TIPは炉内に常時設置された検出器ではないので、定期的にTIPにより連続的な出力分布の情報を得て、他の時期での出力分布の変化の度合をLPRMの情報により取り入れ、原子炉出力監視装置自体の炉心シミュレータによる出力分布計算機能により評価できている。これに対し、自動熱的制限値監視装置では、原子炉出力監視装置での情報を取り込んだ後の出力分布の変化は、LPRMの変化だけに頼っている。   In order to compensate for this drawback, the reactor power monitoring device uses TIP that can continuously measure the power distribution in the height direction. However, since TIP is not a detector that is always installed in the furnace, information on continuous power distribution is periodically obtained by TIP, and the degree of change in power distribution at other times is taken in by LPRM information. It can be evaluated by the power distribution calculation function by the reactor core simulator of the reactor power monitoring device itself. On the other hand, in the automatic thermal limit value monitoring device, the change in the power distribution after taking in the information in the reactor power monitoring device relies only on the change in LPRM.

上記のことから、式1及び式2に現れているAファクタ及びBファクタには、大きな余裕度を見込んだ補正量を設定する必要があり、場合によっては、まだ十分余裕があるのに、出力自動制御装置25に自動制御阻止信号を発してしまうことがある等の問題がある。   From the above, it is necessary to set a correction amount with a large margin for the A factor and B factor appearing in Equations 1 and 2, and in some cases, there is still a sufficient margin, but the output There is a problem that an automatic control blocking signal may be issued to the automatic control device 25.

ところで、最近、特開平9−211136号公報記載のように、駆動装置を必要としないγ線検出器(γサーモメータ)をTIPに代わってLPRMの構成に用いることができるようになってきた。γサーモメータは、検出器集合体内のγ線発熱体の温度を熱電対で計測するもので、主に燃料棒から発せられるγ線が発熱体で吸収されたときに生じる熱を測定するものであるため、中性子照射による検出感度の劣化が少ないので炉内に常設が可能である。   Recently, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-2111136, a γ-ray detector (γ thermometer) that does not require a driving device can be used in the configuration of LPRM instead of TIP. The γ thermometer measures the temperature of the γ-ray heating element in the detector assembly with a thermocouple, and measures the heat generated when the γ-rays emitted from the fuel rods are absorbed by the heating element. Therefore, since the detection sensitivity is hardly degraded by neutron irradiation, it can be installed in the furnace.

図10に示すように、γサーモメータ8の炉心径方向の配置は、LPRM5と同一で、高さ方向の配置は、LPRMと同一の位置とともに、さらにその中間位置にも配置され、全体として高さ方向に7〜9箇所配置されている。したがって、γサーモメータから得られるγ線発熱分布は、高さ方向に4箇所しかないLPRM5よりも詳細な分布が得られるという長所があり、このγサーモメータ及びLPRMの測定値を利用して燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値を評価することができる。   As shown in FIG. 10, the arrangement of the γ thermometer 8 in the core radial direction is the same as that of the LPRM 5, and the arrangement in the height direction is arranged at the same position as the LPRM and further at an intermediate position thereof. 7 to 9 places are arranged in the vertical direction. Therefore, the γ-ray heat generation distribution obtained from the γ thermometer has an advantage that a more detailed distribution can be obtained than the LPRM 5 having only four places in the height direction, and the measured values of the γ thermometer and LPRM are used for fuel. The output distribution of the assembly can be evaluated, and the thermal monitoring index value of the fuel can be evaluated.

本発明は、このような点に鑑み、上記γサーモメータ8及びLPRM5の測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させ、より信頼性の高い自動制御阻止信号を出力自動制御装置に送ることのできる自動熱的制限値監視装置を得ることを目的とする。
特開平9−211136号公報
In view of such a point, the present invention can evaluate the output distribution of the fuel assembly by using the measured values of the γ thermometer 8 and the LPRM 5, improve the evaluation accuracy of the thermal monitoring index value of the fuel, It is an object of the present invention to obtain an automatic thermal limit value monitoring device capable of sending a more reliable automatic control inhibition signal to an output automatic control device.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-2111136

請求項1に係る発明は、原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びLPRMの測定値を基にして構成されたAPRM信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする。   The invention according to claim 1 uses the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the reactor calculated in the reactor power monitoring apparatus, and calculates the fixed γ at the time when the thermal monitoring index value is calculated. Based on the relative relationship between the measured value of the thermometer and the above-mentioned thermal monitoring index value, the current thermal monitoring index value is obtained from the current measured value of the fixed γ thermometer, and the core flow rate, control rod insertion The thermal monitoring based on the amount of change in the core thermal power output by the APRM signal configured based on the position and the measured value of LPRM from the time point when the fuel power monitoring index value is calculated by the reactor power monitoring device to the present time The index value is corrected, the corrected thermal monitoring index value is compared with the thermal operation limit value, and when it is determined that the thermal operation limit value is deviated, the core flow rate or the control rod is automatically controlled. Automatic output control An alarm and an automatic control inhibition signal are output to the control device.

請求項2に係る発明は、請求項1に係る自動熱的制限値監視装置において、燃料の熱的監視指標値を下記の式3及び式4により算出することを特徴とする。

Figure 2005172471
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the automatic thermal limit value monitoring apparatus according to claim 1, the fuel thermal monitoring index value is calculated by the following equations (3) and (4).
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号

Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る自動熱的制限値監視装置において、前記APRM信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Number in the height direction of the monitoring region with respect to the linear power density monitoring index. The invention according to claim 3 is the automatic thermal limit value monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the fixed type is based on a change in the APRM signal. A transient correction processing device is provided for a transient change in the measured value of the γ thermometer.

請求項4に係る発明は、請求項3に係る自動熱的制限値監視装置において、過渡補正処理装置は、前記LPRMの測定値とそのLPRMと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the automatic thermal limit value monitoring device according to claim 3, wherein the transient correction processing device is a fixed γ thermometer arranged at the same position as the measured value of the LPRM and the LPRM. Compared with the value after the transient correction processing of the measured value, the value of the transient correction processing of the fixed γ thermometer is further corrected so as to correspond to the change of the measured value of the local output detector To do.

本発明は、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求めるようにしたので、精度の良い自動熱的制限値監視を行うことができ、これにより信頼性の高い出力自動制御阻止信号を出力自動制御装置に発信することができ、より効率のよい原子炉の運転を可能とする。   The present invention uses the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the furnace, and the measured value of the fixed γ thermometer at the time of calculating the thermal monitoring index value and the thermal monitoring index value Based on the relative relationship, the current thermal monitoring index value is obtained from the current measurement value of the fixed γ thermometer, so accurate automatic thermal limit value monitoring can be performed, which makes it reliable. It is possible to transmit a highly efficient automatic output control inhibition signal to the automatic output control device, and to enable more efficient operation of the nuclear reactor.

以下、図1乃至図3を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、図6と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1は、本発明の一実施形態の自動熱的制限値監視装置及びそれに関連する他の装置の全体構成図を示す図であり、原子炉出力測定装置12には、LPRM信号11とともに固定式のγサーモメータ8の測定値27が入力されており、原子炉出力監視装置10には上記原子炉出力測定装置12からLPRM信号13及び上記原子炉出力測定装置12で算出されたAPRM信号14が入力されるとともに、γサーモメータ測定値28が入力され、炉内の出力分布が評価され、その出力分布に基づき燃料の熱的指標値が評価される。そして、上記自動熱的制限値監視装置18には、原子炉出力監視装置10から、燃料の熱的監視指標値19及びその指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値29が入力されている。このデータが入力されたときを、自動熱的制限値監視装置18の初期化時期と称することにする。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration diagram of an automatic thermal limit value monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention and other apparatuses related to the automatic thermal limit value monitoring apparatus. The measured value 27 of the γ thermometer 8 is input, and the reactor power monitoring device 10 receives the LPRM signal 13 from the reactor power measuring device 12 and the APRM signal 14 calculated by the reactor power measuring device 12. In addition to the input, the γ thermometer measurement value 28 is input, the power distribution in the furnace is evaluated, and the thermal index value of the fuel is evaluated based on the power distribution. The automatic thermal limit value monitoring device 18 receives the fuel thermal monitoring index value 19 and the γ thermometer measurement value 29 when the index value is calculated from the reactor power monitoring device 10. . The time when this data is input will be referred to as the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18.

自動熱的制限値監視装置18の初期化時期から次回の初期化時期までの間は、原子炉出力測定装置12より現時点のγサーモメータ測定値信号30を受け取る。そして、上記γサーモメータ測定値により、式3及び式4により燃料の熱的監視指標値が算出される。

Figure 2005172471
During the period from the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18 to the next initialization time, the current γ thermometer measurement value signal 30 is received from the reactor power measurement device 12. And the thermal monitoring index value of the fuel is calculated by Equation 3 and Equation 4 from the γ thermometer measurement value.
Figure 2005172471

ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号

Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471

ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
監視領域番号Mは、従来のLPRMを利用した自動熱的制限値監視装置の場合と同様であるが、線出力密度監視領域に現れるNは、γサーモメータに対応したものである。すなわち、高さ方向の線出力密度監視領域の個数は、γサーモメータの高さ方向設置数Nと等しい。
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Monitoring area height direction number for the line power density monitoring index The monitoring area number M is the same as in the case of the conventional automatic thermal limit value monitoring device using LPRM, but N appears in the line power density monitoring area. Corresponds to a γ thermometer. That is, the number of line power density monitoring regions in the height direction is equal to the number N of γ thermometers installed in the height direction.

自動熱的制限値監視装置18には、原子炉出力測定装置12より平均出力領域モニタAPRMの信号22も取り入れているが、この信号は、炉心熱出力の変化を捉えるために取り入れている。従って、炉心熱出力の変化を捉えることのできる他の信号であってもかまわない。例えば、APRMの代わりに炉心熱出力モニタTPMの値であってもよい。自動熱的制限値監視装置18には、他に、炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ測定値23、24も取り入れられている。これらのデータにより、自動熱的制限値監視装置18の初期化時点と現時点とでのプラントの状態の差を認識し、式3及び式4のAファクタおよびBファクタを求め、燃料の熱的監視指標値を評価する。この評価値と運転制限値とを比較し、運転制限値を逸脱しているときには、出力自動制御装置25に自動制御阻止信号26が発せられる。   The automatic thermal limit value monitoring device 18 also incorporates a signal 22 of the average power region monitor APRM from the reactor power measurement device 12, and this signal is incorporated in order to capture changes in the core thermal power output. Therefore, other signals that can capture changes in the core thermal power may be used. For example, the value of the core thermal power monitor TPM may be used instead of APRM. In addition, the automatic thermal limit value monitoring device 18 incorporates plant data measurement values 23 and 24 such as a core flow rate and a control rod insertion position. Based on these data, the difference in the state of the plant between the initialization time of the automatic thermal limit value monitoring device 18 and the present time is recognized, the A factor and the B factor of the equations 3 and 4 are obtained, and the thermal monitoring of the fuel is performed. Evaluate the indicator value. When this evaluation value is compared with the operation limit value and the operation limit value is deviated, an automatic control inhibition signal 26 is issued to the output automatic control device 25.

式3及び式4のAファクタ及びBファクタには、余裕度を含めた値となるように設定されるが、自動熱的制限値監視装置18がγサーモメータ8に基づいて動作することにより、LPRMに基づいて動作する自動熱的制限値監視装置よりも炉心の出力分布の変化をより正確に捉えることができることから、Aファクタ及びBファクタに含ませる余裕度を小さくすることが可能である。これにより、出力自動制御装置25により正確な、信頼度の高い自動制御阻止信号を送ることが可能である。   The A factor and B factor of Equation 3 and Equation 4 are set so as to include a margin, but when the automatic thermal limit value monitoring device 18 operates based on the γ thermometer 8, Since the change in the power distribution of the core can be captured more accurately than the automatic thermal limit value monitoring device that operates based on LPRM, it is possible to reduce the margin included in the A factor and B factor. As a result, it is possible to send an accurate and highly reliable automatic control blocking signal by the output automatic control device 25.

次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第2の実施の形態について、図2により説明する。図2の実施の形態は、図1の実施の形態に対して、γサーモメータ値過渡補正装置33を自動熱的制限値監視装置18の中に加えたものである。   Next, a second embodiment of the present invention relating to an automatic thermal limit value monitoring apparatus will be described with reference to FIG. The embodiment of FIG. 2 is obtained by adding a γ thermometer value transient correction device 33 to the automatic thermal limit value monitoring device 18 with respect to the embodiment of FIG.

γサーモメータは、γ線で熱せられた金属部の温度を測定するものであるため、炉心の出力が変化したときの応答性は、中性子を測定するLPRMよりも少し遅れる。しかし、このγサーモメータの応答の遅れは、中性子束の応答変化より精度よく推測評価することが可能である。γサーモメータ値過渡補正装置33は、原子炉出力測定装置12よりAPRMの信号22を取り入れ、この信号の変化を利用してγサーモメータ信号30を補正する装置である。しかして、上記自動熱的制限値監視装置18は、γサーモメータ値過渡補正装置33で補正したγサーモメータ値を用いて、燃料の熱的監視指標を評価する。この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。γサーモメータ値過渡補正装置33に対応する装置は、原子炉出力測定装置12の中に組み込まれていてもかまわない。   Since the γ thermometer measures the temperature of the metal part heated by γ rays, the response when the power of the core changes is slightly delayed from the LPRM that measures neutrons. However, the response delay of the γ thermometer can be estimated and evaluated with higher accuracy than the response change of the neutron flux. The γ thermometer value transient correction device 33 is a device that takes in the APRM signal 22 from the reactor power measurement device 12 and corrects the γ thermometer signal 30 by using the change in this signal. Thus, the automatic thermal limit value monitoring device 18 evaluates the fuel thermal monitoring index using the γ thermometer value corrected by the γ thermometer value transient correction device 33. By adding this correction, a more accurate automatic thermal limit value monitoring device can be obtained. A device corresponding to the γ thermometer value transient correction device 33 may be incorporated in the reactor power measurement device 12.

次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第3の実施の形態について、図3により説明する。図3の実施の形態は、図2の実施の形態で述べたγサーモメータ値過渡補正装置33に対して、さらにLPRM信号21を入力し、そのLPRM信号21を利用するようにしたものである。しかして、このLPRM信号の利用により、炉心内の局所的な中性子束の変化を捉えることができる。LPRM検出器位置に対応したγサーモメータ検出器の測定値とLPRM値とを比べて、LPRM検出器位置での出力の変化に対するγサーモメータ値の遅れ分を補正することができ、この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。第2の実施の形態と同様に、γサーモメータ値過渡補正装置33に対応する装置は、原子炉出力測定装置12の中に組み込まれていてもかまわない。   Next, a third embodiment of the present invention relating to an automatic thermal limit value monitoring apparatus will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 3, the LPRM signal 21 is further input to the γ thermometer value transient correction device 33 described in the embodiment of FIG. 2, and the LPRM signal 21 is used. . Thus, by using this LPRM signal, it is possible to capture a local change in neutron flux in the core. By comparing the measured value of the γ thermometer detector corresponding to the LPRM detector position with the LPRM value, the delay of the γ thermometer value with respect to the change in output at the LPRM detector position can be corrected. By adding, it can be set as a more accurate automatic thermal limit value monitoring apparatus. Similar to the second embodiment, a device corresponding to the γ thermometer value transient correction device 33 may be incorporated in the reactor power measurement device 12.

第2の実施の形態及び第3の実施の形態のγサーモメータ測定値の過渡の補正方法の例としては、特開2001−99981あるいは特開2001−83280等の方法がある。   Examples of the method for correcting the transient of the γ thermometer measurement value according to the second embodiment and the third embodiment include methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-99981 and 2001-83280.

本発明における自動熱的制限値監視装置の第1の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 本発明における自動熱的制限値監視装置の第2の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 本発明における自動熱的制限値監視装置の第3実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the automatic thermal limit value monitoring apparatus in this invention. 炉内出力検出器集合体の水平方向配置例を示す図。The figure which shows the example of horizontal arrangement | positioning of the in-furnace output detector assembly. 従来技術による炉内出力検出器集合体の垂直方向配置例を示す図。The figure which shows the example of the vertical direction arrangement | positioning of the in-furnace output detector assembly by a prior art. 従来技術による自動熱的制限値監視装置の一実施例の構成図。The block diagram of one Example of the automatic thermal limit value monitoring apparatus by a prior art. 自動熱的制限値監視装置の監視領域の例。The example of the monitoring area | region of an automatic thermal limit value monitoring apparatus. 限界出力比監視用LPRM信号作成装置の例。The example of the LPRM signal preparation apparatus for limit output ratio monitoring. 線出力密度監視用LPRM信号作成装置の例。The example of the LPRM signal preparation apparatus for line power density monitoring. γサーモメータの垂直方向配置例を示す図。The figure which shows the example of a vertical direction arrangement | positioning of (gamma) thermometer.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料集合体
2 制御棒
3 検出器集合体
4 保護管
5 局所出力領域モニター(LPRM)
8 γサーモメータ
10 原子炉出力監視装置
11 LPRM信号
12 原子炉出力測定装置
13 LPRM信号
14 APRM信号
15 プラントデータ測定装置
16 プラントデータ信号
17 TIP信号
18 自動熱的制限値監視装置
19 燃料の熱的監視指標値
20 熱的監視指標値算出時のLPRM信号
21 LPRM信号
22 APRM信号
23 炉心流量信号
24 制御棒位置信号
25 出力自動制御装置
26 自動制御阻止信号
27 γサーモメータ測定値
28 γサーモメータ測定値
29 指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値
30 γサーモメータ測定値
31 限界出力比監視用LPRM信号作成装置
32 線出力密度監視用LPRM信号作成装置
33 γサーモメータ値過渡補正装置
1 Fuel assembly
2 Control rod
3 Detector assembly
4 protection tube
5 Local output area monitor (LPRM)
8 γ thermometer 10 Reactor power monitoring device
11 LPRM signal
12 Reactor power measuring device
13 LPRM signal
14 APRM signal
15 Plant data measuring device
16 Plant data signal
17 TIP signal
18 Automatic thermal limit value monitoring device
19 Fuel monitoring index value
20 LPRM signal when calculating thermal monitoring index value
21 LPRM signal
22 APRM signal
23 Core flow rate signal
24 Control rod position signal
25 Automatic output control device
26 Automatic control blocking signal
27 γ thermometer measured value
28 γ thermometer measured value
29 γ thermometer measured value when index value is calculated
30 γ thermometer measured value
31 LPRM signal generator for limit output ratio monitoring
32 LPRM signal generator for line power density monitoring
33 γ thermometer value transient correction device

Claims (4)

原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びLPRMの測定値を基にして構成されたAPRM信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする自動熱的制限値監視装置。   Using the thermal monitoring index value of the fuel based on the power distribution in the reactor, calculated by the reactor power monitoring device, the measured value of the fixed γ thermometer at the time of calculating the thermal monitoring index value and the above thermal The current thermal monitoring index value is obtained from the current measurement value of the fixed γ thermometer based on the relative relationship with the static monitoring index value, and further based on the core flow rate, the control rod insertion position, and the LPRM measurement value. The thermal monitoring index value is corrected based on the amount of change in the core thermal power from the APRM signal configured as described above from the time point when the thermal monitoring index value of the fuel is calculated by the reactor power monitoring device to the present time. Compared to the thermal monitoring index value and the thermal operation limit value, when it is determined that the thermal operation limit value is deviated, the automatic flow control device that automatically controls the core flow rate or control rod Alarm and And an automatic thermal limit monitoring device, which outputs an automatic control inhibition signal. 燃料の熱的監視指標値は下記の式3及び式4により算出することを特徴とする、請求項1記載の自動熱的制限値監視装置。
Figure 2005172471
ここで、
FCPRA(M):自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M):原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合 計
SCGTM(M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Aファクタ)
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
Figure 2005172471
ここで、
FLHGRA(N,M):自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M):原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M):自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の 合計
SLGTM(N,M):原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M):炉心状態の変化に対応した補正係数(Bファクタ)
M:線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N:線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
2. The automatic thermal limit value monitoring apparatus according to claim 1, wherein the thermal monitoring index value of the fuel is calculated by the following formulas (3) and (4).
Figure 2005172471
here,
FCPRA (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FCPRM (M): Evaluation value of the limit power ratio monitoring index value by the reactor power monitoring device
SCGTA (M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by automatic thermal limit value monitoring device
SCGTM (M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
A (M): Correction factor corresponding to changes in core conditions (A factor)
M: Monitoring area number for the limit output ratio monitoring index
Figure 2005172471
here,
FLHGRA (N, M): Evaluation value of the linear power density monitoring index value by the automatic thermal limit value monitoring device
FLHGRM (N, M): Evaluation value of the line power density monitoring index value by the reactor power monitoring device
SLGTA (N, M): Sum of γ thermometer measured values in the monitoring area by the automatic thermal limit value monitoring device
SLGTM (N, M): Sum of γ thermometer measurements in the monitoring area by the reactor power monitoring device
B (N, M): Correction factor corresponding to changes in the core state (B factor)
M: Radial direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
N: Height direction number of the monitoring area for the linear power density monitoring index
前記APRM信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする、請求項1又は2記載の自動熱的制限値監視装置。   3. The automatic thermal limit value monitoring device according to claim 1, further comprising a transient correction processing device for a transient change in a measurement value of the fixed γ thermometer based on a change in the APRM signal. 過渡補正処理装置は、前記LPRMの測定値とそのLPRMと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする、請求項3記載の自動熱的制限値監視装置。   The transient correction processing device compares the measured value of the LPRM with the value after the transient correction processing of the measured value of the fixed γ thermometer arranged at the same position as the LPRM, and the local output detector 4. The automatic thermal limit value monitoring apparatus according to claim 3, wherein the value of the transient correction processing of the fixed γ thermometer is further corrected so as to correspond to the change of the measured value.
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