JP2005283439A - Evaluation method for relief safety valve capacity, and evaluation program for releif safety valve capacity - Google Patents

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寛子 湯浅
Shinichiro Kawamura
真一郎 河村
Toshihiro Fujii
敏浩 藤井
Shigeo Ehata
茂男 江畑
Takashi Iwasaki
隆志 岩崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation method for relief safety valve capacity and an evaluation program for relief safety valve capacity, capable of designing the proper number and capacity of relief safety valves while setting a safety margin small by further accurately executing dynamic characteristic analysis of a reactor in a nuclear power plant. <P>SOLUTION: This evaluation method for relief safety valve capacity comprises steps S8, S9, S10, S10, S11 and S12 of perturbing an analytic parameter to be inputted to an analysis code for executing the dynamic characteristic analysis of the reactor to determine the distribution of pressure peak value of the reactor; and steps S14 and S15 for determining the statistic upper limit value of the distribution of pressure peak value of the reactor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、沸騰水型原子力発電所等の原子力発電所において原子炉に用いられる逃がし安全弁の容量を設計する際の逃がし安全弁容量評価方法および逃がし安全弁容量評価プログラムに関する。   The present invention relates to a relief safety valve capacity evaluation method and a relief safety valve capacity evaluation program when designing the capacity of a relief safety valve used in a nuclear reactor in a nuclear power plant such as a boiling water nuclear power plant.

沸騰水型原子力発電所等の設備には、何らかの異常により過渡変化あるいは事故が発生して原子炉圧力が上昇した場合に、原子炉圧力の上昇を回避させるために蒸気を逃がす逃がし安全弁が設けられる。   Equipment such as boiling water nuclear power plants is provided with a safety relief valve that allows steam to escape in order to avoid an increase in reactor pressure if a transient change or accident occurs due to some abnormality and the reactor pressure increases. .

この逃がし安全弁は、蒸気を冷却するための水が溜められたサプレッションプールと排気管を介して接続される。逃がし安全弁は、主蒸気管の圧力あるいは原子炉系の圧力が予め設定された値を超えた際には開放できるように構成される。   This relief safety valve is connected to a suppression pool in which water for cooling the steam is stored via an exhaust pipe. The relief safety valve is configured to be opened when the pressure of the main steam pipe or the pressure of the reactor system exceeds a preset value.

そして、原子炉系ないし主蒸気系の圧力が上昇した際には、逃がし安全弁が開放して排気管を介して蒸気をサプレッションプールの水面下に逃がし、逃がし安全弁の開閉により原子炉系における原子炉圧力が規定値を超えないように圧力の上昇が抑制される。   When the pressure in the reactor system or main steam system rises, the relief safety valve opens and the steam is released under the surface of the suppression pool through the exhaust pipe, and the reactor in the reactor system is opened and closed by opening and closing the relief safety valve. The increase in pressure is suppressed so that the pressure does not exceed the specified value.

このため、沸騰水型原子力発電所に用いられる逃がし安全弁は、沸騰水型原子力発電所の原子炉圧力の上昇が確実に抑制されるように、所要の設計基準に基づき必要な弁数及び弁容量となるように設計される。   For this reason, the relief valve used in boiling water nuclear power plants has the necessary number of valves and valve capacity based on the required design criteria so that the increase in reactor pressure of the boiling water nuclear power plant is reliably suppressed. Designed to be

そこで、従来、沸騰水型原子力発電所に必要な逃がし安全弁の弁数あるいは容量を求めるために、沸騰水型原子力発電所の動特性解析用の解析コードにより、動特性解析が模擬されて、原子炉圧力のピーク値が求められる。そして、沸騰水型原子力発電所の原子炉圧力がピーク値となっても、原子炉圧力の上昇を抑制するために必要な弁数あるいは容量の逃がし安全弁が沸騰水型原子力発電所に設けられる。   Therefore, in order to determine the number or capacity of the relief valve required for boiling water nuclear power plants, dynamic characteristic analysis has been simulated by an analysis code for dynamic characteristics analysis of boiling water nuclear power plants. The peak value of the furnace pressure is obtained. Then, even if the reactor pressure of the boiling water nuclear power plant reaches a peak value, the number of valves or the capacity relief valve required to suppress the increase in the reactor pressure is provided in the boiling water nuclear power plant.

従来用いられる沸騰水型原子力発電所を動特性解析するための解析コードとして、沸騰水型原子力発電所の全系を表す動特性方程式を時間領域で解くものがある。この解析コードは、原子炉の炉心を一点として近似するとともに、炉心やベッセルを複数の簡略化した領域に分割し、2相流全体の質量やエネルギバランスを平均化して計算するものである。   As an analysis code for analyzing dynamic characteristics of a boiling water nuclear power plant used in the past, there is one that solves a dynamic characteristic equation representing the entire system of the boiling water nuclear power plant in the time domain. This analysis code approximates the core of the nuclear reactor as a single point, divides the core and vessel into a plurality of simplified regions, and calculates the average mass and energy balance of the entire two-phase flow.

そして、沸騰水型原子力発電所の構成要素の設計データに基づいて、動特性解析用の解析コードに入力するデータが設定され、設定された入力データを解析コードに入力して沸騰水型原子力発電所の動特性解析が模擬される。   Based on the design data of the components of the boiling water nuclear power plant, the data to be input to the analysis code for dynamic characteristic analysis is set, and the input data thus set is input to the analysis code to enter the boiling water nuclear power generation The dynamic characteristic analysis of the place is simulated.

ここで、解析コードによる沸騰水型原子力発電所の動特性解析の結果の誤差すなわち不確さを考慮して、解析結果には安全余裕が設定される。すなわち、解析コードに入力される原子炉出力、スクラム速度、スクラム反応度、ボイド反応度係数、逃がし安全弁設定圧力等の解析パラメータには、十分に条件が厳しくなるように保守的な上乗せをしたデータが用いられる。   Here, a safety margin is set in the analysis result in consideration of an error, that is, an uncertainty in the result of the dynamic characteristic analysis of the boiling water nuclear power plant by the analysis code. In other words, the analysis parameters such as reactor power, scram velocity, scram reactivity, void reactivity coefficient, relief valve setting pressure, etc. that are input to the analysis code are conservatively added so that the conditions are sufficiently severe. Is used.

そして、保守的な上乗せをした解析パラメータを解析コードに入力して過渡解析を実行した結果、得られた原子炉圧力のピーク値が設計基準を満足するか否かにより逃がし安全弁の弁数及び容量の設計が評価される。   Then, as a result of executing transient analysis by inputting analysis parameters with conservative addition to the analysis code, the number and capacity of safety valves are released depending on whether or not the obtained peak value of the reactor pressure satisfies the design criteria. The design is evaluated.

なお、従来の逃がし安全弁容量評価方法について、文書化された公報等の文献は存在しない。   Note that there is no document such as a documented publication regarding the conventional relief valve capacity evaluation method.

従来の逃がし安全弁容量評価方法は、解析コードに十分に条件が厳しくなるように上乗せしたデータを入力して解析する方法であるため、解析条件が厳しくなって、必要な逃がし安全弁の弁数及び容量が過大となる傾向にある。   The conventional relief safety valve capacity evaluation method is a method of inputting and analyzing data that has been added to the analysis code so that the conditions are sufficiently strict, so the analysis conditions become strict and the number and capacity of the required relief valve are required. Tends to be excessive.

しかし、近年の沸騰水型原子力発電所や原子炉の設計においては、安全性を充分に維持しつつも経済性のある合理的設計が求められる。特に新規に原子力発電所を設計する場合、原子力発電所の安全性や保守性を必要以上に大きく設計すると、逃がし安全弁の弁数や容量が多く必要となる。このため、原子力発電所の建設費用が高コストとなる恐れがある。   However, in the design of boiling water nuclear power plants and reactors in recent years, rational design that is economical while maintaining sufficient safety is required. In particular, when designing a new nuclear power plant, if the safety and maintainability of the nuclear power plant are designed to be larger than necessary, a large number and capacity of relief valves are required. For this reason, there is a risk that the construction cost of the nuclear power plant becomes high.

同様に、原子炉出力等の原子力発電所基本仕様について設計変更をする際にも、逃がし安全弁を増設する必要性が生じる場合があり、過大な安全性や保守性は高コストにつながる。   Similarly, when changing the design of the nuclear power plant basic specifications such as reactor power, it may be necessary to add a relief valve and excessive safety and maintainability lead to high costs.

そこで、安全余裕を大きく設定する保守的な従来の逃がし安全弁容量評価方法に代えてより適切な逃がし安全弁の弁数及び容量を設計するための解析手法の開発が必要になっている。   Therefore, instead of the conservative conventional relief safety valve capacity evaluation method for setting a large safety margin, it is necessary to develop an analysis method for designing an appropriate number and capacity of relief safety valves.

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、より精度よく原子力発電所における原子炉の動特性解析を実行することにより安全余裕を小さく設定し、適切な逃がし安全弁の弁数及び容量を設計することが可能な逃がし安全弁容量評価方法および逃がし安全弁容量評価プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to cope with such a conventional situation, and sets the safety margin to a small value by executing the dynamic characteristic analysis of the nuclear reactor in the nuclear power plant with higher accuracy, and the number of appropriate relief safety valves. It is another object of the present invention to provide a relief safety valve capacity evaluation method and a relief safety valve capacity evaluation program capable of designing the capacity.

本発明に係る逃がし安全弁容量評価方法は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、原子炉の動特性解析を実行するための解析コードに入力される解析パラメータを摂動させて前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求めるステップと、前記原子炉の圧力のピーク値の分布の統計的上限値を求めるステップとを有することを特徴とする方法である。   In order to achieve the above-mentioned object, the relief safety valve capacity evaluation method according to the present invention perturbs an analysis parameter input to an analysis code for executing a dynamic characteristic analysis of a nuclear reactor as described in claim 1. And determining the distribution of the peak value of the reactor pressure and determining the statistical upper limit value of the distribution of the peak value of the reactor pressure.

また、本発明に係る逃がし安全弁容量評価プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項8に記載したように、コンピュータを、原子炉の動特性解析を実行するための解析コードに入力される解析パラメータを摂動させて前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求める手段および前記原子炉の圧力のピーク値の分布の統計的上限値を求める統計的上限値計算手段として機能させることを特徴とするものである。   Moreover, in order to achieve the above-mentioned object, the relief safety valve capacity evaluation program according to the present invention is inputted to an analysis code for executing a dynamic characteristic analysis of a nuclear reactor as described in claim 8. And functioning as a statistical upper limit calculating unit for obtaining a statistical upper limit value of the distribution of the peak value of the reactor pressure and a statistical upper limit value of the distribution of the peak value of the reactor pressure. It is what.

本発明に係る逃がし安全弁容量評価方法および逃がし安全弁容量評価プログラムにおいては、より精度よく原子力発電所における原子炉の動特性解析を実行することにより安全余裕を小さく設定し、適切な逃がし安全弁の弁数及び容量を設計することができる。   In the relief safety valve capacity evaluation method and the relief safety valve capacity evaluation program according to the present invention, the safety margin is set small by executing the dynamic characteristics analysis of the nuclear reactor at the nuclear power plant more accurately, and the number of the appropriate safety valve And capacity can be designed.

本発明に係る逃がし安全弁容量評価方法および逃がし安全弁容量評価プログラムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。   Embodiments of a relief safety valve capacity evaluation method and a relief safety valve capacity evaluation program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る逃がし安全弁容量評価プログラムを用いて構築した逃がし安全弁容量評価システムの第1の実施形態を示す構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a relief safety valve capacity evaluation system constructed using a relief safety valve capacity evaluation program according to the present invention.

逃がし安全弁容量評価システム1は、コンピュータに逃がし安全弁容量評価プログラムを読み込ませてプラント最適評価手段2、個別感度解析手段3、実験計画法サンプリング手段4、伝達関数作成手段5、モンテカルロ計算手段6、正規性判定手段7および統計的上限値計算手段8として機能させたものである。   The relief safety valve capacity evaluation system 1 causes the computer to read the relief safety valve capacity evaluation program, and optimizes the plant optimum evaluation means 2, individual sensitivity analysis means 3, experiment design sampling means 4, transfer function creation means 5, Monte Carlo calculation means 6, regular It functions as sex determination means 7 and statistical upper limit calculation means 8.

逃がし安全弁容量評価システム1は、例えば沸騰水型原子力発電所等の原子力発電所の原子炉に設けられる逃がし安全弁の数あるいは容量を設計する場合に適用される。   The relief safety valve capacity evaluation system 1 is applied, for example, when designing the number or capacity of relief valves provided in a nuclear power plant nuclear reactor such as a boiling water nuclear power plant.

図2は、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1の適用対象の一例である沸騰水型原子力発電所10の概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a boiling water nuclear power plant 10 that is an example of an application target of the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. 1.

沸騰水型原子力発電所10は、原子炉系11、主蒸気系12、再循環系13および図示しない制御系を備える。原子炉系11および再循環系13は、原子炉格納容器14の内部に設けられる。   The boiling water nuclear power plant 10 includes a nuclear reactor system 11, a main steam system 12, a recirculation system 13, and a control system (not shown). The reactor system 11 and the recirculation system 13 are provided inside the reactor containment vessel 14.

原子炉系11は、原子炉15を備え、主蒸気系12、再循環系13および図示しない制御系と接続される。制御系は、原子炉系11の原子炉15の運転を制御するように構成される。   The nuclear reactor system 11 includes a nuclear reactor 15, and is connected to a main steam system 12, a recirculation system 13, and a control system (not shown). The control system is configured to control the operation of the reactor 15 of the reactor system 11.

再循環系13は、循環路16と再循環ポンプ17とを備える。循環路16は、原子炉系11を経由して設けられ、再循環ポンプ17は、循環路16上に設けられる。そして、再循環ポンプ17により所要量の冷却材が循環路16を循環せしめられることにより原子炉系11が冷却される。   The recirculation system 13 includes a circulation path 16 and a recirculation pump 17. The circulation path 16 is provided via the reactor system 11, and the recirculation pump 17 is provided on the circulation path 16. The reactor system 11 is cooled by circulating a required amount of coolant through the circulation path 16 by the recirculation pump 17.

一方、主蒸気系12は、タービン18および復水器19を備え、主蒸気管20により原子炉系11と接続される。原子炉系11に接続された上流側の主蒸気管20には、原子炉系11において生成された高温高圧の主蒸気が導かれる。さらに、上流側の主蒸気管20は分岐して一方がタービン18に導かれ、他方は、復水器19に導かれる。復水器19からは、原子炉系11に導かれる下流側の主蒸気管20が設けられる。   On the other hand, the main steam system 12 includes a turbine 18 and a condenser 19, and is connected to the reactor system 11 by a main steam pipe 20. High-temperature and high-pressure main steam generated in the reactor system 11 is guided to the upstream main steam pipe 20 connected to the reactor system 11. Further, the main steam pipe 20 on the upstream side is branched and one is led to the turbine 18 and the other is led to the condenser 19. From the condenser 19, a downstream main steam pipe 20 led to the nuclear reactor system 11 is provided.

また、主蒸気系12のタービン18には、発電機21が設けられる。そして、原子炉系11において、生成された主蒸気によりタービン18が回転せしめられ、タービン18の回転により発電機21において電力が生成される。タービン18を経由した主蒸気は復水器19において低温低圧化されて再び原子炉系11に導かれて加熱される。   The turbine 18 of the main steam system 12 is provided with a generator 21. In the nuclear reactor system 11, the turbine 18 is rotated by the generated main steam, and electric power is generated in the generator 21 by the rotation of the turbine 18. The main steam that has passed through the turbine 18 is reduced in temperature and pressure in the condenser 19 and is again led to the reactor system 11 to be heated.

また、主蒸気系12の上流側の主蒸気管20には、主蒸気隔離弁22、タービン主蒸気止め弁23、タービン主蒸気加減弁24およびタービンバイパス弁25が設けられる。主蒸気隔離弁22は、主蒸気管20の原子炉系11近傍に設けられる。タービン主蒸気止め弁23およびタービン主蒸気加減弁24は、分岐した主蒸気管20のタービン18側に設けられる一方、復水器19側の主蒸気管20には、タービンバイパス弁25が設けられる。   The main steam pipe 20 on the upstream side of the main steam system 12 is provided with a main steam isolation valve 22, a turbine main steam stop valve 23, a turbine main steam control valve 24, and a turbine bypass valve 25. The main steam isolation valve 22 is provided in the vicinity of the reactor system 11 of the main steam pipe 20. The turbine main steam stop valve 23 and the turbine main steam control valve 24 are provided on the turbine 18 side of the branched main steam pipe 20, while the main steam pipe 20 on the condenser 19 side is provided with a turbine bypass valve 25. .

さらに、主蒸気管20の主蒸気隔離弁22と原子炉系11との間には、逃がし安全弁26が設けられる。この逃がし安全弁26により主蒸気管20から分岐した排気管27はサプレッションプール28に導かれる。サプレッションプール28には、蒸気を冷却するための水が溜められる。   Further, a relief safety valve 26 is provided between the main steam isolation valve 22 of the main steam pipe 20 and the reactor system 11. The exhaust pipe 27 branched from the main steam pipe 20 by the relief safety valve 26 is guided to the suppression pool 28. The suppression pool 28 stores water for cooling the steam.

ここで、設備圧力の一例である原子炉系11における原子炉圧力は、原子炉ドーム圧力あるいはタービン入口圧力の検出値に基づいて圧力制御される。そして、原子炉圧力が異常に上昇した場合には、原子炉圧力の上昇を緩和するために、原子炉15を緊急停止すなわち原子炉スクラムさせる設備により原子炉15の出力が低下するように制御される。このため、原子炉スクラム設備は、原子炉圧力があらかじめ設定された値を超えたとき作動するように構成される。   Here, the reactor pressure in the reactor system 11, which is an example of the equipment pressure, is controlled based on the detected value of the reactor dome pressure or the turbine inlet pressure. When the reactor pressure rises abnormally, in order to mitigate the rise in the reactor pressure, the reactor 15 is controlled so that the output of the reactor 15 is reduced by an emergency stop, that is, a reactor scram. The Thus, the reactor scram facility is configured to operate when the reactor pressure exceeds a preset value.

また、主蒸気系12において、主蒸気管20の圧力が上昇し、タービントリップによりタービン主蒸気止め弁23が閉鎖した場合あるいは負荷遮断によりタービン主蒸気加減弁24が閉鎖した際には、タービンバイパス弁25が開放して主蒸気を復水器19に逃がすことにより主蒸気管20の圧力あるいは原子炉系11における原子炉圧力が低減される。   Further, in the main steam system 12, when the pressure of the main steam pipe 20 increases and the turbine main steam stop valve 23 is closed due to a turbine trip or when the turbine main steam control valve 24 is closed due to load interruption, the turbine bypass By opening the valve 25 and allowing the main steam to escape to the condenser 19, the pressure of the main steam pipe 20 or the reactor pressure in the reactor system 11 is reduced.

さらに、原子炉系11ないし主蒸気系12の圧力が上昇した際には、逃がし安全弁26が開放して排気管27を介して蒸気をサプレッションプール28の水面下に逃がす。逃がし安全弁26は、主蒸気管20の圧力あるいは原子炉系11の圧力が予め設定された値を超えた際には開放できるように構成される。そして、逃がし安全弁26の開閉により原子炉系11における原子炉圧力が規定値を超えないように圧力の上昇が抑制される。   Further, when the pressure in the reactor system 11 or the main steam system 12 rises, the relief safety valve 26 is opened and the steam is released under the surface of the suppression pool 28 through the exhaust pipe 27. The relief safety valve 26 is configured to be opened when the pressure of the main steam pipe 20 or the pressure of the reactor system 11 exceeds a preset value. And by the opening and closing of the relief safety valve 26, the pressure rise is suppressed so that the reactor pressure in the reactor system 11 does not exceed the specified value.

このため、沸騰水型原子力発電所10に用いられる逃がし安全弁26は、何らかの異常により沸騰水型原子力発電所10に過渡変化が生じた場合あるいは事故が発生した場合であっても原子炉圧力の上昇が確実に抑制されるように、所要の設計基準に基づき必要な弁数及び弁容量となるように設計される。   For this reason, the relief valve 26 used in the boiling water nuclear power plant 10 increases the reactor pressure even when a transient change or an accident occurs in the boiling water nuclear power plant 10 due to some abnormality. In order to reliably suppress the valve, the valve is designed to have the required number of valves and valve capacity based on the required design criteria.

図3は、図2に示す逃がし安全弁26の構造図である。   FIG. 3 is a structural diagram of the relief safety valve 26 shown in FIG.

逃がし安全弁26は、アクチュエータ30と弁本体31で構成される。弁本体31は、ボディ32、スプリング33、端部に弁体34を設けた弁棒35および弁座36を備える。弁体34と弁座36とはボディ32の内部に設けられる。スプリング33はボディ32の外部に設けられ、弁棒35の弁体34が設けられない側は、ボディ32外部に貫通してスプリング33と接続される。   The relief safety valve 26 includes an actuator 30 and a valve body 31. The valve body 31 includes a body 32, a spring 33, a valve rod 35 provided with a valve body 34 at the end, and a valve seat 36. The valve body 34 and the valve seat 36 are provided inside the body 32. The spring 33 is provided outside the body 32, and the side of the valve rod 35 where the valve body 34 is not provided penetrates the body 32 and is connected to the spring 33.

また、弁本体31のボディ32には、入口37と出口38が設けられる。ボディ32内部には入口37から出口38に向かう蒸気Yの流路39が形成され、スプリング33の作用により弁棒35とともに弁体34が弁座36側に駆動して、弁体34と弁座36とが互いに接触することにより蒸気Yの流路39が遮断される。そして、弁体34に加わる弁入口圧力によりスプリング33が圧縮すると、弁体34と弁座36との間に隙間が生じて、蒸気Yが通過可能となる。   In addition, the body 32 of the valve body 31 is provided with an inlet 37 and an outlet 38. A steam Y flow path 39 from the inlet 37 to the outlet 38 is formed inside the body 32, and the valve body 34 is driven to the valve seat 36 side together with the valve rod 35 by the action of the spring 33. As a result, the steam Y flow path 39 is blocked. When the spring 33 is compressed by the valve inlet pressure applied to the valve body 34, a gap is generated between the valve body 34 and the valve seat 36, and the steam Y can pass therethrough.

さらに、必要に応じてアクチュエータ30に外部信号を与えて制御することにより、弁体34を弁棒35とともに強制的に弁座36から引き離して蒸気Yを通過可能にできるように構成される。アクチュエータ30は、図示しない蒸気Yの圧力センサの計測値に基づいて遠隔操作スイッチあるいは圧力スイッチ信号により作動するように構成される。   Furthermore, the valve body 34 is forcibly separated from the valve seat 36 together with the valve rod 35 to allow the steam Y to pass through by controlling the actuator 30 by giving an external signal to the actuator 30 as necessary. The actuator 30 is configured to be actuated by a remote operation switch or a pressure switch signal based on a measured value of a steam Y pressure sensor (not shown).

すなわち、逃がし安全弁26は、スプリング33作動による安全弁としての機能と、ボディ32内部の蒸気Yの圧力がスプリング33作動に必要な蒸気Yの吹出圧力以下であっても一定の設定圧力に達すれば補助作動装置であるアクチュエータ30により強制的に弁を開くことのできる逃がし弁機能とを有する。   That is, the relief safety valve 26 functions as a safety valve by the operation of the spring 33, and assists if the pressure of the steam Y inside the body 32 reaches a predetermined set pressure even when the pressure of the steam Y required for the operation of the spring 33 is equal to or less. It has a relief valve function capable of forcibly opening the valve by the actuator 30 which is an actuating device.

このような逃がし安全弁26の弁数及び弁容量あるいはスプリング33作動に必要な設定圧力の設計の際には、原子炉圧力の上昇が厳しくなる事象が生じた場合であっても、設計された逃がし安全弁26の弁数及び弁容量並びに蒸気Yが吹出すための設定圧力で原子炉圧力の上昇を適切に抑制できるか否かが解析されて評価される。   When designing the number and the valve capacity of the relief valves 26 or the set pressure required for operating the spring 33, even if an event that causes a severe rise in the reactor pressure occurs, the designed relief is used. It is analyzed and evaluated whether or not the rise in the reactor pressure can be appropriately suppressed by the number and the valve capacity of the safety valve 26 and the set pressure for blowing out the steam Y.

原子炉圧力の上昇が厳しくなる事象としては、例えば「発電機負荷遮断・タービンバイパス弁不作動」や「主蒸気隔離弁の誤閉止」と呼ばれる事象が挙げられる。   Examples of events in which the increase in the reactor pressure becomes severe include events called “generator load shut-off / turbine bypass valve malfunction” and “main steam isolation valve misclose”.

「発電機負荷遮断・タービンバイパス弁不作動」は、原子炉15の出力運転中に電力系統事故等の要因により発電機21の負荷遮断が生じて、図示しない出力負荷アンバランス検出回路からの信号でタービン主蒸気加減弁24が急速に閉止することにより、原子炉圧力が上昇する事象である。   “Generator load cut-off / turbine bypass valve non-operation” is a signal from an output load imbalance detection circuit (not shown) due to a load cut-off of the generator 21 caused by a power system fault or the like during the output operation of the reactor 15. This is an event in which the reactor pressure rises due to the rapid closing of the turbine main steam control valve 24.

「発電機負荷遮断・タービンバイパス弁不作動」の状態となると、原子炉15はスクラムされて原子炉圧力が低下せしめられ、原子炉圧力が逃がし安全弁26の設定圧力に達すると逃がし安全弁26が作動して弁体34が弁座36から離れることにより開放される。   When the “generator load shut-off / turbine bypass valve inactive” state is reached, the reactor 15 is scrammed to lower the reactor pressure, and when the reactor pressure reaches the set pressure of the relief valve 26, the relief valve 26 is activated. Then, the valve body 34 is released by moving away from the valve seat 36.

「主蒸気隔離弁の誤閉止」は原子炉15の出力運転中に原子炉水位低等の誤信号や誤動作等の要因により主蒸気隔離弁22が閉止し、原子炉圧力が上昇する事象である。   “Accidental shut-off of main steam isolation valve” is an event in which the main steam isolation valve 22 closes due to an error signal such as a low reactor water level or a malfunction during the output operation of the reactor 15 and the reactor pressure rises. .

「主蒸気隔離弁の誤閉止」の状態においても、原子炉圧力が逃がし安全弁26の設定圧力に達すると原子炉圧力の上昇を防止するために、逃がし安全弁26が作動して弁体34が弁座36から離れることにより開放される。   Even in the “main steam isolation valve erroneously closed” state, when the reactor pressure is released and reaches the set pressure of the safety valve 26, the relief valve 26 is activated and the valve element 34 is moved to prevent the reactor pressure from rising. It is opened by leaving the seat 36.

このため、逃がし安全弁26の弁数及び弁容量並びに蒸気Yを逃がす際の設定圧力の設計基準は、例えば「発電機負荷遮断・タービンバイパス弁不作動」および「主蒸気隔離弁の誤閉止」の2つの状態のうち、より原子炉圧力上昇の厳しい事象について沸騰水型原子力発電所10が動特性解析され、いずれの事象で原子炉圧力が増加しても原子炉圧力を安全に低下できるように決定される。   For this reason, the design criteria for the number and valve capacity of the relief safety valve 26 and the set pressure when the steam Y is allowed to escape are, for example, “generator load shut-off / turbine bypass valve non-operation” and “main steam isolation valve erroneous closure”. Of the two conditions, the boiling water nuclear power plant 10 has been analyzed for dynamic events for severer reactor pressure rise events so that the reactor pressure can be safely reduced no matter which reactor pressure increases. It is determined.

沸騰水型原子力発電所10を動特性解析するためには、燃料、炉心、原子炉内部構造物の形状データを含む原子炉系11、主要な弁特性を含む主蒸気系12、再循環ポンプ17特性を含む再循環系13、原子力発電所の運転を制御する主要な制御系等の構成要素の設定値を解析パラメータとする解析コードにより計算する必要がある。このため、原子炉系11、主蒸気系12、再循環系13および制御系等の構成要素の設計データに基づいて、動特性解析用の解析コードに入力する解析パラメータが設定される。   In order to analyze the dynamic characteristics of the boiling water nuclear power plant 10, the reactor system 11 including the shape data of the fuel, the core and the reactor internal structure, the main steam system 12 including the main valve characteristics, the recirculation pump 17 It is necessary to calculate with the analysis code using the set values of components such as the recirculation system 13 including the characteristics and the main control system for controlling the operation of the nuclear power plant as analysis parameters. For this reason, analysis parameters to be input to the analysis code for dynamic characteristic analysis are set based on design data of components such as the reactor system 11, the main steam system 12, the recirculation system 13, and the control system.

逃がし安全弁容量評価システム1のプラント最適評価手段2は、解析コードの一例であるプラント最適評価コードをコンピュータに読み込ませて構築され、沸騰水型原子力発電所10における構成要素の設定値を解析パラメータとして動特性解析するための解析コードを実行する手段としての機能を有する。すなわち、プラント最適評価手段2は、設定された解析パラメータを入力して沸騰水型原子力発電所10の動特性解析を模擬する機能を有する。   The plant optimum evaluation means 2 of the relief safety valve capacity evaluation system 1 is constructed by reading a plant optimum evaluation code, which is an example of an analysis code, into a computer and uses the set values of the components in the boiling water nuclear power plant 10 as analysis parameters. It has a function as means for executing an analysis code for analyzing dynamic characteristics. That is, the plant optimum evaluation means 2 has a function of simulating the dynamic characteristic analysis of the boiling water nuclear power plant 10 by inputting the set analysis parameters.

プラント最適評価手段2を構成するプラント最適評価コードでは炉心の核熱水力体系が3次元モデルとされ、炉心やベッセルは多数のノードに分割される。そして、プラント最適評価コードでは、分割された各ノードにおける2相流体の各相について、質量、エネルギ、運動量の保存式を組合せて計算することにより、現実的に原子炉15の過渡変化が解析される。   In the plant optimal evaluation code constituting the plant optimal evaluation means 2, the nuclear thermal hydraulic system of the core is a three-dimensional model, and the core and vessel are divided into a number of nodes. In the plant optimum evaluation code, transient changes in the reactor 15 are realistically analyzed by calculating combinations of mass, energy, and momentum conservation formulas for each phase of the two-phase fluid at each divided node. The

プラント最適評価コードについては、例えば(1)J.A. Borkowski, et. al., TRAC-BF1/MOD1: An Advanced Best Estimate Program for BWR Accident Analysis, NUREG/CR-4356, Idaho National Engineering Laboratory, August 1992、(2)D.D. Taylor et. al., TRAC-BD1/MOD1: An Advanced Best Estimate Computer Program for Boiling Water Reactor Transient Analysis, Volume 1:Model Description, NUREG/CR-3633, EGG-2294, April 1984、(3)R.J. Pryor et. al., TRAC-PIA, An Advanced Best Estimate Computer Program for PWR LOCA Analysis, Los Alamos Scientific Laboratory, NUREG/CRA-0665, May 1979、(4)S. Kawamura et. al., Best Estimate Methods for Licensing Analysis, International Meeting on “Best-Estimate” Methods in Nuclear Installation Safety Analysis, Washington DC, November, 2000等の文献に記載されている。   For example, (1) JA Borkowski, et. Al., TRAC-BF1 / MOD1: An Advanced Best Estimate Program for BWR Accident Analysis, NUREG / CR-4356, Idaho National Engineering Laboratory, August 1992 ( 2) DD Taylor et. Al., TRAC-BD1 / MOD1: An Advanced Best Estimate Computer Program for Boiling Water Reactor Transient Analysis, Volume 1: Model Description, NUREG / CR-3633, EGG-2294, April 1984, (3) RJ Pryor et. Al., TRAC-PIA, An Advanced Best Estimate Computer Program for PWR LOCA Analysis, Los Alamos Scientific Laboratory, NUREG / CRA-0665, May 1979, (4) S. Kawamura et. Al., Best Estimate Methods for Licensing Analysis, International Meeting on “Best-Estimate” Methods in Nuclear Installation Safety Analysis, Washington DC, November, 2000, etc.

このような、プラント最適評価コードに解析パラメータを入力して得られた解析結果により、原子炉圧力のピーク値が得られ、この原子炉圧力のピーク値に基づいて逃がし安全弁26の弁数及び弁容量並びに蒸気Yが吹出すための設定圧力等の逃がし安全弁26の設計値を設定することができる。   The peak value of the reactor pressure is obtained from the analysis result obtained by inputting the analysis parameter to the plant optimum evaluation code, and the number of relief valves 26 and the valve of the relief safety valve 26 are obtained based on the peak value of the reactor pressure. The design value of the relief valve 26 such as the capacity and the set pressure for the steam Y to blow out can be set.

ここで、プラント最適評価コードによる動特性解析の解析誤差、すなわち原子炉圧力のピーク値の誤差分を考慮して、これら逃がし安全弁26の設計値には、安全余裕が設けられる。すなわち、プラント最適評価コードの解析結果により必要とされる逃がし安全弁26の設計値に加えて、安全余裕としてさらに逃がし安全弁26の容量が追加される。   Here, in consideration of the analysis error of the dynamic characteristic analysis by the plant optimum evaluation code, that is, the error of the peak value of the reactor pressure, a safety margin is provided in the design value of these relief valves 26. That is, in addition to the design value of the relief safety valve 26 required by the analysis result of the plant optimum evaluation code, the capacity of the relief safety valve 26 is further added as a safety margin.

この安全余裕は、プラント最適評価コードの解析結果の不確かさを定量化することにより設定される。プラント最適評価コードの解析結果の不確かさは、プラント最適評価コードに入力される解析パラメータの不確かさから、統計的手法を用いて数学的に得ることができる。   This safety margin is set by quantifying the uncertainty of the analysis result of the plant optimum evaluation code. The uncertainty of the analysis result of the plant optimum evaluation code can be mathematically obtained by using a statistical method from the uncertainty of the analysis parameter input to the plant optimum evaluation code.

なお、プラント最適評価コードの動特性解析に用いられる解析パラメータの不確かさの原因は、プラント最適評価コードに用いられる要素モデルと実際の機器の設定値との誤差や解析パラメータと設計値との誤差等の要因である。つまりプラントの定常運転時であっても、機器の圧力や出力等の設定値は、計器誤差等の要因により完全には一定に制御できないため、時間によりある程度のバラツキが生じる。そして、そのような機器の設定値のバラツキにより解析パラメータには不確かさが生じる。   The cause of the uncertainty of the analysis parameters used for the dynamic characteristic analysis of the plant optimum evaluation code is the error between the element model used for the plant optimum evaluation code and the set value of the actual device, and the error between the analysis parameter and the design value. Etc. That is, even during steady operation of the plant, the set values such as the pressure and output of the equipment cannot be controlled completely constant due to factors such as instrument errors, and thus vary to some extent with time. And the uncertainty in an analysis parameter arises by the dispersion | variation in the setting value of such an apparatus.

そこで、逃がし安全弁容量評価システム1では、実験計画法により各解析パラメータを変化させたときの原子炉圧力のピーク値の統計的分布を求めて、求められた原子炉圧力のピーク値の統計的分布から各解析パラメータと原子炉圧力のピーク値との関係を示す伝達関数を導いて計算するという統計的な方法によりプラント最適評価コードの解析結果の不確かさ、すなわち原子炉圧力のピーク値のばらつきが求められる。   Therefore, the relief safety valve capacity evaluation system 1 obtains the statistical distribution of the peak value of the reactor pressure when each analysis parameter is changed by the experimental design method, and the statistical distribution of the obtained peak value of the reactor pressure. The statistical method of deriving a transfer function that shows the relationship between each analysis parameter and the peak value of the reactor pressure from the calculation results in the uncertainty of the analysis result of the plant optimum evaluation code, that is, the variation in the peak value of the reactor pressure. Desired.

すなわち、逃がし安全弁容量評価システム1では、プラント最適評価コードの解析結果に影響を与える全ての解析パラメータの不確かさを確率変数として取扱い、個々の解析パラメータの不確かさ(バラツキ)に基づいて統計的手法によって変化させた解析パラメータの組合せを多数ケース作成して過渡変化解析が行われる。そして、過渡変化解析結果の統計的分布から、標準偏差や平均値等の統計量が求められることにより、プラント最適評価コードの解析結果の不確かさが定量化されて安全余裕が設定される。   That is, the relief safety valve capacity evaluation system 1 treats the uncertainties of all analysis parameters that affect the analysis results of the plant optimum evaluation code as random variables, and uses a statistical method based on the uncertainties (variations) of individual analysis parameters. Transient change analysis is performed by creating a large number of cases of combinations of analysis parameters changed by. Then, a statistical quantity such as a standard deviation or an average value is obtained from the statistical distribution of the transient change analysis result, whereby the uncertainty of the analysis result of the plant optimum evaluation code is quantified and a safety margin is set.

換言すれば、逃がし安全弁容量評価システム1では、各解析パラメータを用いたときのプラント最適評価コードの解析結果のばらつきから原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求め、この統計的上限値に基づいて安全余裕が評価される。ここで、統計的上限値とは、一定の確率以内で、ある信頼度で起こり得る値のうち最も厳しい値をいう。   In other words, in the relief safety valve capacity evaluation system 1, the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is obtained from the variation in the analysis result of the plant optimum evaluation code when each analysis parameter is used, and this statistical upper limit value is obtained. Safety margin is evaluated based on this. Here, the statistical upper limit value is the strictest value among values that can occur with a certain degree of reliability within a certain probability.

ところで、原子炉圧力のピーク値に影響を及ぼす解析パラメータは比較的多く、全ての解析パラメータを用いて原子炉圧力のピーク値を解析すると計算が煩雑となる。このため、原子炉圧力のピーク値の変動に対して支配的な解析パラメータのみを用いてより簡易に原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を解析することが有効である。   By the way, there are a relatively large number of analysis parameters that affect the peak value of the reactor pressure, and the calculation of the peak value of the reactor pressure using all the analysis parameters becomes complicated. For this reason, it is effective to analyze the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure more simply by using only the analysis parameter dominant to the fluctuation of the peak value of the reactor pressure.

そこで、原子炉圧力のピーク値に対する感度が十分に高い解析パラメータ、すなわち解析パラメータを変化させてプラント最適評価コードを実行させることにより過渡変化解析を行った結果、過渡変化解析結果である原子炉圧力のピーク値の変化の大きさが一定の大きさとなるような解析パラメータを抽出することが必要となる。このように、解析パラメータを感度が十分に高いものに絞り込むことにより、限られた計算機環境であっても効率的に精度よい結果を得ることができる。   Therefore, as a result of the transient change analysis performed by changing the analysis parameter and executing the plant optimum evaluation code with sufficiently high sensitivity to the peak value of the reactor pressure, the reactor pressure that is the transient change analysis result It is necessary to extract an analysis parameter such that the magnitude of the change in the peak value is constant. In this way, by narrowing down the analysis parameters to those having sufficiently high sensitivity, it is possible to obtain an efficient and accurate result even in a limited computer environment.

ここで、現実には各解析パラメータは相互に依存して変化するため、ある解析パラメータが他の解析パラメータに依存しないと仮定して原子炉圧力のピーク値に対する各解析パラメータの不確かさの個別の感度解析を行うことにより、統計的上限値の解析に含めるべき解析パラメータをより容易に抽出することができる。   Here, in reality, each analysis parameter varies depending on each other. Therefore, assuming that one analysis parameter does not depend on other analysis parameters, the uncertainty of each analysis parameter with respect to the peak value of the reactor pressure By performing sensitivity analysis, analysis parameters to be included in the analysis of the statistical upper limit value can be extracted more easily.

逃がし安全弁容量評価システム1の個別感度解析手段3、実験計画法サンプリング手段4、伝達関数作成手段5、モンテカルロ計算手段6、正規性判定手段7および統計的上限値計算手段8には、上述した手法により原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求めるための各種機能が備えられる。   The individual sensitivity analysis means 3, the experimental design sampling means 4, the transfer function creation means 5, the Monte Carlo calculation means 6, the normality determination means 7, and the statistical upper limit value calculation means 8 of the relief safety valve capacity evaluation system 1 include the methods described above. Provides various functions for determining the statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure.

すなわち、個別感度解析手段3は、各解析パラメータが互いに依存しないと仮定して各解析パラメータを個別にそれぞれ摂動させてプラント最適評価手段2に与えて動特性解析を実行させることにより、解析パラメータごとの原子炉圧力のピーク値に対する感度解析(以下、「個別感度解析」という)を行う機能と、個別感度解析の結果に基づいて比較的感度の高い解析パラメータを抽出して不確かさパラメータとして定義する機能を有する。   That is, the individual sensitivity analysis means 3 assumes that each analysis parameter does not depend on each other, perturbs each analysis parameter individually, gives it to the plant optimum evaluation means 2, and executes dynamic characteristic analysis for each analysis parameter. A function that performs sensitivity analysis for the peak value of reactor pressure (hereinafter referred to as "individual sensitivity analysis") and extracts analysis parameters with relatively high sensitivity based on the results of individual sensitivity analysis and defines them as uncertainty parameters It has a function.

実験計画法サンプリング手段4は、実験計画法によるサンプリングを行って個別感度解析手段3により定義された不確かさパラメータをそれぞれの摂動条件に従って同時に変化させた組合せの解析ケースを複数通り設定する機能と、設定した解析ケースをプラント最適評価手段2に与えて動特性解析を実行させることにより、各不確かさパラメータを同時に変化させたときの原子炉圧力のピーク値に対する各不確かさパラメータの感度解析(以下、「同時変化感度解析」という)を行う機能とを有する。   The experimental design sampling means 4 has a function to set a plurality of analysis cases of combinations in which the uncertainty parameters defined by the individual sensitivity analysis means 3 are simultaneously changed according to the respective perturbation conditions by performing sampling by the experimental design. By giving the set analysis case to the plant optimum evaluation means 2 and executing the dynamic characteristic analysis, sensitivity analysis of each uncertainty parameter with respect to the peak value of the reactor pressure when each uncertainty parameter is changed simultaneously (hereinafter, "Simultaneous change sensitivity analysis").

この結果、実験計画法サンプリング手段4により不確かさパラメータをそれぞれ同時に変化させたときの原子炉圧力のピーク値の分布である同時変化分布が得られる。このため、不確かさパラメータと原子炉圧力のピーク値との定量的な関係を得ることができる。   As a result, a simultaneous change distribution which is the distribution of the peak value of the reactor pressure when the uncertainty parameters are simultaneously changed by the experimental design sampling means 4 is obtained. For this reason, a quantitative relationship between the uncertainty parameter and the peak value of the reactor pressure can be obtained.

また、実験計画法サンプリング手段4は、原子炉圧力のピーク値の同時変化分布を伝達関数作成手段5に与える機能を有する。   The experimental design sampling means 4 has a function of providing the transfer function creating means 5 with the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure.

伝達関数作成手段5は、実験計画法サンプリング手段4による同時変化感度解析の結果得られた原子炉圧力のピーク値の同時変化分布に基づいて、不確かさパラメータと原子炉圧力のピーク値の上昇量についての伝達関数を最小二乗フィッティング等のフィッティングにより定式化する機能を有する。   Based on the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure obtained as a result of the simultaneous change sensitivity analysis by the experimental design sampling means 4, the transfer function creating means 5 is based on the uncertainty parameter and the increase amount of the peak value of the reactor pressure. Has a function of formulating a transfer function for the above by fitting such as least square fitting.

モンテカルロ計算手段6は、伝達関数作成手段5により導かれた伝達関数のモンテカルロ計算により原子炉圧力のピーク値の分布を求める機能を有する。   The Monte Carlo calculation means 6 has a function of obtaining the distribution of the peak value of the reactor pressure by the Monte Carlo calculation of the transfer function derived by the transfer function creating means 5.

また、以上の構成により、実験計画法サンプリング手段4、伝達関数作成手段5およびモンテカルロ計算手段6は、原子炉の圧力のピーク値の分布を求める手段として機能する。   With the above configuration, the experimental design sampling means 4, the transfer function creating means 5, and the Monte Carlo calculation means 6 function as means for obtaining the distribution of the peak values of the reactor pressure.

正規性判定手段7は、モンテカルロ計算手段6により得られた原子炉圧力のピーク値の分布が正規分布とみなせるか否か、すなわち正規性を検定する機能を有する。   The normality determination means 7 has a function of testing whether or not the distribution of the peak value of the reactor pressure obtained by the Monte Carlo calculation means 6 can be regarded as a normal distribution, that is, the normality.

統計的上限値計算手段8は、モンテカルロ計算手段6により得られた原子炉圧力のピーク値の分布に基づいて、原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求める機能を有する。この際、統計的上限値計算手段8は、正規性判定手段7により、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められると検定された場合には、区間推定により原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求める一方、正規性が認められないと検定された場合には、順序統計により原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求めるようにされる。   The statistical upper limit calculation means 8 has a function of obtaining the statistical upper limit value of the reactor pressure peak value based on the distribution of the peak value of the reactor pressure obtained by the Monte Carlo calculation means 6. At this time, if the statistical upper limit calculation means 8 determines that the distribution of the peak value of the reactor pressure is normal by the normality determination means 7, the peak value of the reactor pressure is estimated by the interval estimation. If it is determined that the normality is not recognized, the statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure is obtained by order statistics.

次に、逃がし安全弁容量評価システム1の作用について説明する。   Next, the operation of the relief safety valve capacity evaluation system 1 will be described.

図4は、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により、実験計画法により得られた伝達関数を計算する方法で原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を計算する際の流れを示すフローチャートを示す。また、図中Sに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。   FIG. 4 is a flowchart showing a flow when calculating the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure by the method of calculating the transfer function obtained by the experimental design method by the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. Indicates. Moreover, the code | symbol which attached | subjected the number to S in the figure shows each step of a flowchart.

まず、ステップS1において、個別感度解析手段3は、沸騰水型原子力発電所10のベースケースにおけるプラントデータD1、例えば構成要素や部品のノミナル設計値等のプラントデータD1を基本的なベース条件における解析パラメータとしてプラント最適評価手段2に与えて動特性解析を実行させる。この結果、プラント最適評価手段2は、ベースケースの解析パラメータを用いてプラント最適評価コードを実行することにより原子炉圧力のピーク値のノミナル値を求め、個別感度解析手段3はプラント最適評価手段2から原子炉圧力のピーク値のノミナル値を受け取る。   First, in step S1, the individual sensitivity analysis means 3 analyzes plant data D1 in the base case of the boiling water nuclear power plant 10, for example, plant data D1 such as nominal design values of components and parts under basic base conditions. The parameters are given to the plant optimum evaluation means 2 to execute the dynamic characteristic analysis. As a result, the plant optimum evaluation means 2 obtains a nominal value of the peak value of the reactor pressure by executing the plant optimum evaluation code using the base case analysis parameters, and the individual sensitivity analysis means 3 obtains the plant optimum evaluation means 2. Receives the nominal value of the reactor pressure peak.

ここで、プラント最適評価コードの解析パラメータには、実際には不確かさが存在し、解析結果である原子炉圧力のピーク値にも不確かさが存在する。このため、解析パラメータの不確かさから統計的手法を用いて原子炉圧力のピーク値の不確かさを数学的に定量的に得る必要があるが、解析パラメータは非常に多いため、全ての解析パラメータを用いて原子炉圧力のピーク値の不確かさを求めようとすると計算が煩雑となる。   Here, there are uncertainties in the analysis parameters of the plant optimum evaluation code, and there are also uncertainties in the peak value of the reactor pressure as the analysis result. For this reason, it is necessary to mathematically obtain the uncertainty of the peak value of the reactor pressure mathematically from the uncertainty of the analysis parameters, but since there are so many analysis parameters, all the analysis parameters If it is used to find the uncertainty of the peak value of the reactor pressure, the calculation becomes complicated.

そこで、原子炉圧力のピーク値に対する各解析パラメータが互いに依存しないと仮定した個別感度解析を行って感度の高い解析パラメータが抽出される。   Therefore, an individual sensitivity analysis is performed assuming that each analysis parameter for the peak value of the reactor pressure does not depend on each other, and an analysis parameter with high sensitivity is extracted.

まず、ステップS2において、解析パラメータの個別感度解析を実行する際における入力パラメータとなる解析パラメータの分布が図示しない入力手段により入力されて個別感度解析手段3に与えられる。解析パラメータの分布は、沸騰水型原子力発電所10における構成要素や部品の製造公差並びに検証試験データのばらつき等の分布データを用いることができる。   First, in step S 2, an analysis parameter distribution, which is an input parameter when performing individual sensitivity analysis of analysis parameters, is input by an input unit (not shown) and given to the individual sensitivity analysis unit 3. As the distribution of the analysis parameters, distribution data such as manufacturing tolerances of components and parts in the boiling water nuclear power plant 10 and variations in verification test data can be used.

次に、ステップS3において、個別感度解析手段3は、解析パラメータの分布に基づいて、解析パラメータのノミナル値から変化させた解析パラメータを個別感度解析の入力データとして作成する。個別感度解析の入力データの求め方としては、解析パラメータが一様分布であると仮定する方法と、正規分布であると仮定する方法とで異なる。   Next, in step S3, the individual sensitivity analysis means 3 creates an analysis parameter changed from the nominal value of the analysis parameter based on the distribution of the analysis parameter as input data for the individual sensitivity analysis. The method of obtaining the input data for the individual sensitivity analysis differs between a method that assumes that the analysis parameter has a uniform distribution and a method that assumes that the analysis parameter has a normal distribution.

解析パラメータが、計器類により直接計測できる出力値等の解析パラメータである場合には、一様分布と仮定することができる。この場合、解析パラメータの上下限値を個別感度解析の入力データとすることができる。解析パラメータの上下限値としては、例えば各プラントの設定値根拠書に記載された計器類の計器誤差を用いることができる。   When the analysis parameter is an analysis parameter such as an output value that can be directly measured by instruments, a uniform distribution can be assumed. In this case, the upper and lower limit values of the analysis parameter can be used as input data for the individual sensitivity analysis. As the upper and lower limit values of the analysis parameters, for example, the instrument errors of the instruments described in the set value rationale for each plant can be used.

また、解析パラメータが、機械的に直接制御できない解析パラメータである場合には、正規分布と仮定することができる。この場合、標準偏差から個別感度解析の入力データを求めることができる。   Further, when the analysis parameter is an analysis parameter that cannot be directly controlled mechanically, it can be assumed to be a normal distribution. In this case, input data for individual sensitivity analysis can be obtained from the standard deviation.

この際、解析パラメータの標準偏差は、プラント起動試験や小スケール試験等の各種試験による実験データから求めることができる。例えば、解析パラメータが熱流束である場合には、圧力、流量、温度等の条件を変化させて繰り返し試験が実施される。そして、試験により得られた実験データと、試験と同じ条件を模擬した動特性解析コードによる解析結果とを比較して実験値と解析値との差の分布を求めることにより、動特性解析コードの誤差を含んだ解析パラメータの不確かさを求めることができる。   At this time, the standard deviation of the analysis parameter can be obtained from experimental data obtained by various tests such as a plant start-up test and a small scale test. For example, when the analysis parameter is heat flux, the test is repeatedly performed by changing conditions such as pressure, flow rate, and temperature. Then, by comparing the experimental data obtained by the test with the analysis result by the dynamic characteristic analysis code simulating the same conditions as the test, the distribution of the difference between the experimental value and the analytical value is obtained, Uncertainty of analysis parameters including errors can be obtained.

ここで、解析パラメータの実験値と解析値との差は統計的に分布するため、その分布の指標である標準偏差は式(1)で示す一般の定義式で求めることができる。   Here, since the difference between the experimental value of the analysis parameter and the analysis value is statistically distributed, the standard deviation, which is an index of the distribution, can be obtained by a general definition equation represented by Equation (1).

Figure 2005283439
Figure 2005283439

なお、解析パラメータを正規分布と仮定する場合に、解析パラメータの不確かさを求めるための試験の詳細については、Boyak et al., “Quantifying Reactor Safety Margins: Application of Code Scaling, Applicability, and Uncertainty Evaluation Methodology to a Large-Break, Loss-of-Coolant Accident,” NUREG/CR-5249,(1989).に記載されている。   Assuming that the analysis parameters are assumed to be normally distributed, the details of the test for determining the uncertainty of the analysis parameters are described in Boyak et al., “Quantifying Reactor Safety Margins: Application of Code Scaling, Applicability, and Uncertainty Evaluation Methodology. to a Large-Break, Loss-of-Coolant Accident, ”NUREG / CR-5249, (1989).

次にステップS4において、個別感度解析手段3は、作成した個別感度解析の入力データを解析パラメータとしてプラント最適評価手段2に与えて動特性解析を実行させる。すなわち、個別感度解析手段3は、不確かさを有する解析パラメータを摂動させてプラント最適評価コードにより動特性解析を実行することにより、解析パラメータ不確かさの原子炉圧力のピーク値に対する個別感度解析を実行する。   Next, in step S4, the individual sensitivity analysis unit 3 gives the created input data of the individual sensitivity analysis as an analysis parameter to the plant optimum evaluation unit 2 to perform dynamic characteristic analysis. That is, the individual sensitivity analysis means 3 performs the individual sensitivity analysis on the peak value of the reactor pressure of the analysis parameter uncertainty by perturbing the analysis parameter having uncertainty and executing the dynamic characteristic analysis by the plant optimum evaluation code. To do.

この結果、プラント最適評価手段2は、解析パラメータの標準偏差や上下限値等の摂動条件に応じた原子炉圧力のピーク値を求め、個別感度解析手段3はプラント最適評価手段2から動特性解析結果である原子炉圧力のピーク値を受け取る。   As a result, the plant optimum evaluation means 2 obtains the peak value of the reactor pressure according to the perturbation conditions such as the standard deviation and upper and lower limit values of the analysis parameters, and the individual sensitivity analysis means 3 receives the dynamic characteristic analysis from the plant optimum evaluation means 2. The peak value of the resulting reactor pressure is received.

次にステップS5において、個別感度解析手段3は、解析パラメータの摂動による原子炉圧力のピーク値の変化量すなわち解析パラメータを摂動させて得られた原子炉圧力のピーク値とベースケースにおける原子炉圧力のピーク値のノミナル値との差を求め、求めた差が予め定められた基準値よりも大きいか否かを判定する。   Next, in step S5, the individual sensitivity analysis means 3 changes the peak value of the reactor pressure due to the perturbation of the analysis parameter, that is, the peak value of the reactor pressure obtained by perturbing the analysis parameter and the reactor pressure in the base case. A difference between the peak value and the nominal value is obtained, and it is determined whether or not the obtained difference is larger than a predetermined reference value.

そして、個別感度解析手段3は、解析パラメータを摂動させて得られた原子炉圧力のピーク値と原子炉圧力のピーク値のノミナル値との差が基準値よりも大きいと判定した場合には、ステップS6において、その解析パラメータを不確かさパラメータとして定義する一方、基準値よりも大きいと判定しなかった場合には、その解析パラメータを不確かさパラメータとしては定義しない。   When the individual sensitivity analysis unit 3 determines that the difference between the peak value of the reactor pressure obtained by perturbing the analysis parameter and the nominal value of the peak value of the reactor pressure is larger than the reference value, In step S6, the analysis parameter is defined as an uncertainty parameter. On the other hand, if it is not determined that the analysis parameter is larger than the reference value, the analysis parameter is not defined as an uncertainty parameter.

次にステップS7において、別の解析パラメータiが選択され、解析パラメータiについて再びステップS2からステップS6において、摂動による原子炉圧力のピーク値の変化量が大きい場合には、不確かさパラメータとして定義される。さらに同様な処理が各解析パラメータについて実施される。   Next, in step S7, another analysis parameter i is selected, and in step S2 to step S6 again for the analysis parameter i, if the amount of change in the peak value of the reactor pressure due to perturbation is large, it is defined as an uncertainty parameter. The Further, similar processing is performed for each analysis parameter.

この結果、各解析パラメータの原子炉圧力のピーク値に対する感度が得られ、感度が高い解析パラメータが抽出されて不確かさパラメータとして定義される。   As a result, the sensitivity of each analysis parameter to the peak value of the reactor pressure is obtained, and an analysis parameter with high sensitivity is extracted and defined as an uncertainty parameter.

図5は図1に示す個別感度解析手段3により得られた、解析パラメータの原子炉圧力のピーク値に対する個別感度解析結果の一例を表す図である。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the individual sensitivity analysis result for the peak value of the reactor pressure as the analysis parameter obtained by the individual sensitivity analysis means 3 shown in FIG.

図5において、縦軸は、解析パラメータのIDを示し、横軸は各解析パラメータを摂動条件に基づいて変化させた場合における原子炉圧力のピーク値の変化量、すなわち原子炉圧力のピーク値のノミナル値との差を示す。   In FIG. 5, the vertical axis indicates the ID of the analysis parameter, and the horizontal axis indicates the amount of change in the peak value of the reactor pressure when each analysis parameter is changed based on the perturbation condition, that is, the peak value of the reactor pressure. The difference from the nominal value is shown.

図5に示すように感度解析の対象となる解析パラメータは、例えばパラメータAからパラメータXまである。各解析パラメータの原子炉圧力のピーク値に対する感度すなわち原子炉圧力のピーク値の変化量を比較すると、パラメータSやパラメータXは比較的感度が高く、パラメータMやパラメータOは比較的感度が低いことが分かる。   As shown in FIG. 5, the analysis parameters to be subjected to sensitivity analysis are, for example, from parameter A to parameter X. Comparing the sensitivity of each analysis parameter to the peak value of the reactor pressure, that is, the amount of change in the peak value of the reactor pressure, the parameter S and the parameter X are relatively high in sensitivity, and the parameter M and the parameter O are relatively insensitive. I understand.

すなわち個別感度解析手段3は、解析パラメータを摂動させて変化させた場合におけるベースケースからの原子炉圧力のピーク値の変化量の大きさに基づいて解析パラメータの感度を評価し、比較的感度の高い解析パラメータを抽出して不確かさパラメータとして定義する。このため、不確かさパラメータを確率変数として取り扱うことにより原子炉圧力のピーク値の分布を統計的手法により求めることができる。   That is, the individual sensitivity analysis means 3 evaluates the sensitivity of the analysis parameter based on the magnitude of the change amount of the peak value of the reactor pressure from the base case when the analysis parameter is changed by perturbation, and the sensitivity is relatively high. High analysis parameters are extracted and defined as uncertainty parameters. Therefore, the distribution of the peak value of the reactor pressure can be obtained by a statistical method by treating the uncertainty parameter as a random variable.

ここで、統計的手法により原子炉圧力のピーク値の分布を求める場合、計算簡略化のために実験計画法を利用して不確かさパラメータの同時変化感度解析を実施することが有効である。そこで、個別感度解析手段3は、定義した不確かさパラメータを実験計画法サンプリング手段4に与える。   Here, when the distribution of the peak value of the reactor pressure is obtained by a statistical method, it is effective to perform the simultaneous change sensitivity analysis of the uncertainty parameter by using the experimental design method for simplifying the calculation. Therefore, the individual sensitivity analysis means 3 gives the defined uncertainty parameter to the experimental design sampling means 4.

そして、ステップS8において、実験計画法サンプリング手段4は、実験計画法によるサンプリングを行って個別感度解析手段3により定義された不確かさパラメータをそれぞれの摂動条件に従って同時に変化させた組合せの解析ケースを同時変化感度解析に用いる入力パラメータとして複数通り設定する。   In step S8, the experiment design method sampling means 4 simultaneously performs the analysis cases of the combinations in which the uncertainty parameters defined by the individual sensitivity analysis means 3 are simultaneously changed according to the respective perturbation conditions by performing sampling by the experiment design method. Multiple input parameters are used for change sensitivity analysis.

図6は、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により、実験計画法によるサンプリングにおいて設定される解析ケースの例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an example of an analysis case set in sampling by the experimental design method by the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG.

図6に示すように、各不確かさパラメータ(パラメータ1、パラメータ2、・・・)に、−1と+1とを割り当てて組み合わせることにより、複数の解析ケース(ケース1、ケース2、・・・)が作成される。そして、+1が割り当てられた解析パラメータを正側に摂動させる一方、−1が割り当てられた解析パラメータを負側に摂動させることにより、同時変化感度解析の入力パラメータを設定することができる。   As shown in FIG. 6, a plurality of analysis cases (case 1, case 2,...) Are assigned by assigning −1 and +1 to each uncertainty parameter (parameter 1, parameter 2,...). ) Is created. The input parameter for the simultaneous change sensitivity analysis can be set by perturbing the analysis parameter assigned +1 to the positive side while perturbing the analysis parameter assigned −1 to the negative side.

ここで、不確かさパラメータが一様分布であり、確率が100%であると仮定される場合には、個別感度解析と同一の上下限値をそのまま同時変化感度解析の摂動条件とすることができる。すなわち、+1が割り当てられた解析パラメータについては上限値が、−1が割り当てられた解析パラメータについては下限値が同時変化感度解析の入力パラメータとして用いられる。   Here, when it is assumed that the uncertainty parameter has a uniform distribution and the probability is 100%, the same upper and lower limit values as in the individual sensitivity analysis can be used as the perturbation conditions for the simultaneous change sensitivity analysis as they are. . That is, the upper limit value is used as an input parameter for the simultaneous change sensitivity analysis for the analysis parameter to which +1 is assigned, and the lower limit value is used for the analysis parameter to which -1 is assigned.

一方、不確かさパラメータが正規分布と仮定される場合には、不確かさパラメータが一定の値を超える確率が目標値以内となるような値を上限値および下限値として使用することができる。つまり、動特性解析結果の分布が適当な確率範囲に入るように適切な摂動条件を見積もることができる。   On the other hand, when the uncertainty parameter is assumed to be a normal distribution, values such that the probability that the uncertainty parameter exceeds a certain value is within the target value can be used as the upper limit value and the lower limit value. That is, an appropriate perturbation condition can be estimated so that the distribution of the dynamic characteristic analysis result falls within an appropriate probability range.

なお、動特性解析結果の分布が適当な確率範囲に入るように適切な摂動条件を見積もる方法については、例えば「確率・統計 薩摩順吉 岩波書店」等の一般的な確率統計の教科書に記載されている。すなわち、摂動条件は、標準偏差と正規分布の数表から求めることができる。   The method for estimating the appropriate perturbation conditions so that the distribution of the dynamic characteristic analysis results falls within the appropriate probability range is described in general probability statistics textbooks such as “Probability and Statistics Junkichi Satsuma Iwanami Shoten”. Yes. That is, the perturbation condition can be obtained from a standard deviation and a numerical table of normal distribution.

正規分布において、標準偏差をσとして、ある値μ±zσよりも外側の確率をαとした場合、正規分布の数表からz値に対する確率αを求めることができる。例えば、z値が1.65の場合には、正規分布の数表によれば確率αは、0.0495であるため、μ±1.65σよりも外側の確率は約5%となる。従って、片側確率95%(α≒0.05)をカバーする範囲は、μ+1.65σとなる。   In the normal distribution, when the standard deviation is σ and the probability outside a certain value μ ± zσ is α, the probability α for the z value can be obtained from the numerical table of the normal distribution. For example, when the z value is 1.65, the probability α is 0.0495 according to the numerical table of the normal distribution, so the probability outside of μ ± 1.65σ is about 5%. Therefore, the range covering the one-sided probability of 95% (α≈0.05) is μ + 1.65σ.

ここで、確率範囲である片側確率95%は両側確率90%に相当するが、動特性解析結果が原子炉圧力のピーク値の分布であり上限値のみを検討するため、確率範囲は片側として設定した。   Here, the one-sided probability of 95%, which is the probability range, corresponds to a two-sided probability of 90%, but the probability range is set as one-sided because the dynamic characteristic analysis result is the distribution of the peak value of reactor pressure and only the upper limit value is examined. did.

また、同時変化感度解析の結果である原子炉圧力のピーク値は複数の不確かさパラメータの摂動により得られるため、正確には原子炉圧力のピーク値の確率と不確かさパラメータの確率とは一致しない。そこで、例えば正規分布の数表を利用して原子炉圧力のピーク値の確率がおおよそ何%確率に相当するのかを見積もることができる。   In addition, since the peak value of reactor pressure, which is the result of simultaneous change sensitivity analysis, is obtained by perturbation of multiple uncertainty parameters, the probability of the peak value of reactor pressure does not exactly match the probability of the uncertainty parameter. . Therefore, for example, by using a normal distribution number table, it is possible to estimate what percentage of the probability of the peak value of the reactor pressure corresponds to the probability.

例えば、原子炉圧力のピーク値の同時変化分布を片側確率95%(両側確率90%、およそμ+1.65σに相当)としたい場合には、正規分布と仮定した不確かさパラメータでχ±2σ(χはノミナル値)の範囲に入るのは正規分布の数表より両側確率97.7%(片側確率98.8%)であるため、不確かさパラメータの摂動条件をχ±2σとすれば、原子炉圧力のピーク値は少なくとも片側確率95%の範囲に入る程度であろうことを見積もることができる。このため、原子炉圧力のピーク値の同時変化分布を片側確率95%(両側確率90%)としたい場合には、χ±2σが不確かさパラメータの適切な摂動条件と考えられる。   For example, if the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure is to be 95% one-sided probability (90% two-sided probability, corresponding to approximately μ + 1.65σ), the uncertainty parameter assumed to be a normal distribution is χ ± 2σ (χ Is in the range of the normal distribution from the numerical table of the normal distribution with a two-sided probability of 97.7% (one-sided probability of 98.8%), so if the perturbation condition of the uncertainty parameter is χ ± 2σ, the reactor It can be estimated that the peak value of the pressure will be at least within the range of 95% probability on one side. For this reason, when the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure is to be 95% one-sided probability (two-sided probability 90%), χ ± 2σ is considered to be an appropriate perturbation condition for the uncertainty parameter.

次に、ステップS9において、実験計画法サンプリング手段4は、摂動条件に応じた不確かさパラメータの組合せとして設定した解析ケースをプラント最適評価手段2に与えてプラント最適評価コードによる動特性解析を実行させることにより、各解析パラメータの同時変化感度解析を実行する。   Next, in step S9, the experimental design sampling means 4 gives the analysis case set as the combination of the uncertainty parameters according to the perturbation condition to the plant optimum evaluation means 2 to execute the dynamic characteristic analysis by the plant optimum evaluation code. Thus, the simultaneous change sensitivity analysis of each analysis parameter is executed.

次に、ステップS10において、別の解析ケースnがプラント最適評価手段2に与えられて、再びステップS9において、解析ケースnについての同時変化感度解析が実行される。そして、各解析ケースn(1≦n≦解析ケースの総数)について繰り返し同時変化感度解析が実行され、不確かさパラメータをそれぞれ同時に変化させたときの原子炉圧力のピーク値の分布である同時変化分布が得られる。   Next, in step S10, another analysis case n is given to the plant optimum evaluation means 2, and in step S9, the simultaneous change sensitivity analysis for the analysis case n is executed again. Then, the simultaneous change sensitivity analysis is repeatedly performed for each analysis case n (1 ≦ n ≦ the total number of analysis cases), and the simultaneous change distribution which is the distribution of the peak value of the reactor pressure when the uncertainty parameters are changed simultaneously. Is obtained.

そして、実験計画法サンプリング手段4は、原子炉圧力のピーク値の同時変化分布を伝達関数作成手段5に与える。   Then, the experimental design sampling means 4 provides the transfer function creation means 5 with the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure.

次に、ステップS11において、伝達関数作成手段5が、実験計画法サンプリング手段4から受けた原子炉圧力のピーク値の同時変化分布に基づいて、不確かさパラメータと原子炉圧力のピーク値の上昇量との定量的な関係を示す伝達関数を導出する。伝達関数の導出方法としては、例えば式(2)に示すように伝達関数を2次式として最小二乗フィッティングによりフィッティング係数を求めて定式化する方法がある。

Figure 2005283439
Next, in step S11, the transfer function creating means 5 is based on the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure received from the experimental design sampling means 4, and the amount of increase in the uncertainty parameter and the peak value of the reactor pressure. A transfer function showing a quantitative relationship with is derived. As a method of deriving the transfer function, for example, there is a method of formulating the transfer function as a quadratic expression by obtaining a fitting coefficient by least square fitting as shown in Expression (2).
Figure 2005283439

但し、
Y:原子炉圧力のピーク値の上昇量
f:伝達関数
、X、…、X:不確かさパラメータ
N:不確かさパラメータの数(個)
,c,cij:フィッティング係数
である。
However,
Y: Amount of increase in peak value of reactor pressure f: Transfer function X 1 , X 2 ,..., X N : Uncertainty parameter N: Number of uncertainty parameters (pieces)
c 0 , c i , c ij : fitting coefficients

すなわち、式(2)において、フィッティング係数が原子炉圧力のピーク値の同時変化分布からフィッティングにより求められる。   That is, in Equation (2), the fitting coefficient is obtained by fitting from the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure.

図7は、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により、最小二乗フィッティングにより求められた伝達関数の一例をプロットした図である。   FIG. 7 is a diagram in which an example of a transfer function obtained by least square fitting by the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. 1 is plotted.

図7は、伝達関数Y=f(X、X、・・・、X)において、2つの不確かさパラメータX、Xをパラメータとして3次元的にプロットした図である。図7に示すように2つの不確かさパラメータをパラメータとしてプロットすると、原子炉圧力のピーク値Yは曲面で表される。 FIG. 7 is a diagram in which two uncertainty parameters X 1 and X 2 are plotted three-dimensionally as parameters in the transfer function Y = f (X 1 , X 2 ,..., X N ). When plotting two uncertainty parameters as parameters as shown in FIG. 7, the peak value Y of the reactor pressure is expressed by a curved surface.

伝達関数作成手段5は、このようにして導出した伝達関数をモンテカルロ計算手段6に与える。   The transfer function creation means 5 gives the transfer function derived in this way to the Monte Carlo calculation means 6.

次に、ステップS12において、モンテカルロ計算手段6は、乱数を作成して伝達関数のモンテカルロ計算を実施する。モンテカルロ計算における乱数の作成方法は公知の方法を利用することができる。   Next, in step S12, the Monte Carlo calculation means 6 creates a random number and performs a Monte Carlo calculation of the transfer function. A known method can be used as a method for generating random numbers in the Monte Carlo calculation.

一様分布に従う乱数は、公知の適切なアルゴリズムにより作成することができる。一様分布の乱数作成方法としては、例えば線型合同法が挙げられる。すなわち、式(3−1),式(3−2)により一様分布の乱数を作成することができる。   Random numbers according to the uniform distribution can be created by a known appropriate algorithm. As a method for generating random numbers with uniform distribution, for example, a linear congruential method can be cited. That is, random numbers with a uniform distribution can be created using the equations (3-1) and (3-2).

[数3]
i+1=ax+b(mod m) ……(3−1)
η=(β−α)ξ+α ……(3−2)
[Equation 3]
z i + 1 = ax i + b (mod m) (3-1)
η = (β−α) ξ + α (3-2)

すなわち、式(3−1)により0≦ξ<mのランダムな整数の並びxが作成され、この整数の並びxをmで割ることにより0≦ξ<1の範囲で一様分布する乱数ξが得られる。さらに、式(3−2)により式(3−1)において得られた乱数ξを変数変換することによりα≦η<βの範囲で一様分布する乱数ηが得られる。 That is sequence x i a random integer creation of 0 ≦ xi] <m by the equation (3-1), uniformly distributed 0 ≦ ξ <1 range by dividing the sequence x i of the integers m A random number ξ is obtained. Furthermore, the random number η uniformly distributed in the range of α ≦ η <β is obtained by performing variable transformation on the random number ξ obtained in the equation (3-1) by the equation (3-2).

また、正規分布に従う乱数を作成する場合には、まず標準正規分布に従う標準正規乱数が生成される。ここで、標準正規乱数とは、平均がゼロ、分散が1で正規分布する乱数である。標準正規乱数の作成方法は様々な方法があるが、頻繁に用いられる方法として、Box−Muller法が挙げられる。Box−Muller法では、まず2つの一様分布に従う乱数ξ1、ξ2(0≦ξ1、ξ2<1)を作成し、これらを用いて式(4−1)、式(4−2)により2つの標準正規乱数X1、X2を生成する。   When creating a random number according to the normal distribution, first, a standard normal random number according to the standard normal distribution is generated. Here, the standard normal random number is a random number normally distributed with an average of zero and a variance of one. There are various methods for generating a standard normal random number, and a frequently used method is the Box-Muller method. In the Box-Muller method, first, random numbers ξ1, ξ2 (0 ≦ ξ1, ξ2 <1) according to two uniform distributions are created, and using these, two equations are obtained by equations (4-1) and (4-2). Standard normal random numbers X1 and X2 are generated.

[数4]
X1=(−2logξ1)(1/2)sin(2πξ2) ……(4−1)
X2=(−2logξ1)(1/2)cos(2πξ2) ……(4−2)
[Equation 4]
X1 = (− 2 logξ1) (1/2) sin (2πξ2) (4-1)
X2 = (− 2 logξ1) (1/2) cos (2πξ2) (4-2)

さらに、標準正規乱数X1、X2を式(5−1)、式(5−2)で変数変換することにより、平均μ、標準偏差σで正規分布する乱数ηを作成することができる。   Furthermore, by performing variable conversion of the standard normal random numbers X1 and X2 using the equations (5-1) and (5-2), it is possible to create a random number η that is normally distributed with an average μ and a standard deviation σ.

[数5]
η=σX1+μ ……(5−1)
η=σX2+μ ……(5−2)
[Equation 5]
η = σX1 + μ (5-1)
η = σX2 + μ (5-2)

そして、このような乱数を用いて伝達関数のモンテカルロ計算を実施することにより原子炉圧力のピーク値の分布が得られる。   Then, the distribution of the peak value of the reactor pressure can be obtained by performing the Monte Carlo calculation of the transfer function using such random numbers.

図8は、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により、不確かさパラメータと原子炉圧力のピーク値の上昇量についての伝達関数をモンテカルロ計算することにより得られた原子炉圧力のピーク値の分布図の一例を示す図である。   FIG. 8 shows the distribution of the peak value of the reactor pressure obtained by Monte Carlo calculation of the transfer function for the increase amount of the uncertainty parameter and the peak value of the reactor pressure by the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. It is a figure which shows an example of a figure.

図8において、横軸は原子炉圧力のピーク値を示し、縦軸は原子炉圧力のピーク値の度数を示す。図8に示すように、原子炉圧力のピーク値の分布を得ることができる。   In FIG. 8, the horizontal axis indicates the peak value of the reactor pressure, and the vertical axis indicates the frequency of the peak value of the reactor pressure. As shown in FIG. 8, the distribution of the peak value of the reactor pressure can be obtained.

そして、モンテカルロ計算手段6は、原子炉圧力のピーク値の分布を正規性判定手段7に与える。   Then, the Monte Carlo calculation means 6 gives the distribution of the peak value of the reactor pressure to the normality determination means 7.

次に、ステップS13において、正規性判定手段7は、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められるか否か、すなわち正規分布とみなせるか否かを判定する。そして、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められる場合には、正規性が認められる旨の情報とともに原子炉圧力のピーク値の確率分布が統計的上限値計算手段8に与えられる一方、正規性が認められない場合には、正規性が認められない旨の情報とともに原子炉圧力のピーク値の分布が統計的上限値計算手段8に与えられる。   Next, in step S13, the normality determining means 7 determines whether or not normality is recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure, that is, whether or not it can be regarded as a normal distribution. When the normality is recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure, the probability distribution of the peak value of the reactor pressure is given to the statistical upper limit calculating means 8 together with the information that the normality is recognized. When the normality is not recognized, the distribution of the peak value of the reactor pressure is given to the statistical upper limit calculating means 8 together with the information that the normality is not recognized.

そして、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められる場合には、ステップS14において、統計的上限値計算手段8は、原子炉圧力のピーク値の分布から区間推定により原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求める。   If normality is recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure, in step S14, the statistical upper limit calculating means 8 determines the peak of the reactor pressure by estimating the section from the distribution of the peak value of the reactor pressure. Find the statistical upper limit of the value.

統計的上限値を求める際の確率p%は、実験計画法に基づいた同時変化感度解析で不確かさパラメータのバラツキの上下限値を定義する際に、不確かさパラメータの確率の上限値をどの程度まで網羅している値を用いるかで決定することができる。   The probability p% when calculating the statistical upper limit is the extent to which the upper limit of the uncertainty parameter probability is defined when defining the upper and lower limits of the uncertainty parameter variation in the simultaneous change sensitivity analysis based on the experimental design method. It can be determined by using values that are covered up to.

また、原子炉圧力のピーク値の分布は、実験計画法によりプラント最適評価コードによる解析ケースが少なく設定されて得られたものであるが、これは実際の母集団から無作為抽出された標本と考えることができる。つまり、原子炉圧力のピーク値の統計的上限値は、母集団から標本を無作為抽出されたケースで過渡変化解析を行って得られた値であるため、統計的分布を持っている。   In addition, the distribution of the peak value of the reactor pressure was obtained by setting a small number of analysis cases using the plant optimum evaluation code according to the experimental design method, and this is a sample randomly sampled from the actual population. Can think. In other words, the statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure has a statistical distribution because it is a value obtained by performing a transient change analysis in a case where a sample is randomly selected from the population.

さらに、モンテカルロ計算の試行回数が十分に大きい場合には、原子炉圧力のピーク値の分布は正規分布の適合性が認められることが多い。そこで、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められる場合には、区間推定を用いて、ある信頼度q%で、その確率p%となる最も厳しい値を求め、この値を統計的上限値として評価を行うことができる。すなわち、正規分布の数表と、標準偏差、平均値等の統計値からある信頼度における統計的上限値を求めることができる。例えば、95%信頼度の統計的上限値の場合には、Pmax=μ+1.96σとなる。   In addition, when the number of trials of Monte Carlo calculation is sufficiently large, the distribution of the peak value of the reactor pressure is often recognized as being compatible with the normal distribution. Therefore, when normality is recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure, the most severe value with the probability p% is obtained with a certain reliability q% using interval estimation, and this value is statistically calculated. Evaluation can be performed as an upper limit. That is, a statistical upper limit value at a certain reliability can be obtained from a numerical table of normal distribution and statistical values such as standard deviation and average value. For example, in the case of the statistical upper limit value of 95% reliability, Pmax = μ + 1.96σ.

一方、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められない場合には、ステップS15において、統計的上限値計算手段8は、原子炉圧力のピーク値の分布から順序統計により原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求める。   On the other hand, when normality is not recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure, in step S15, the statistical upper limit calculating means 8 determines the reactor pressure by the order statistics from the distribution of the peak value of the reactor pressure. Find the statistical upper limit of the peak value.

順序統計による方法について説明する。任意の分布(distribution free)に従う母集団の、無作為抽出統計量Xが100α%点以内の分布領域に属する確率はα、100α%を超える確率は1−αで表される。このため、標本数をNとすると、r個の標本が100α%点以内であり、N−r個の標本が100α%を超える確率Pは、式(6)で表される。   A method based on order statistics will be described. The probability that a random sampled statistic X belongs to a distribution region within 100 α% points of a population according to an arbitrary distribution (distribution free) is represented by α, and the probability exceeding 100 α% is represented by 1-α. Therefore, when the number of samples is N, the probability P that r samples are within 100 α% points and N−r samples exceed 100 α% is expressed by Expression (6).

[数6]
P=α(1−α)N−r ……(6)
ここで、N個の標本からr個の標本を選ぶ場合の組合せの数は、通りであるため、標本数Nのうちr個の標本、換言すればr番目に大きい標本が少なくとも100α%確率点以内の分布領域に属する確率Prは式(7)で表され、二項分布に従う。

Figure 2005283439
[Equation 6]
P = α r (1−α) N−r (6)
Here, since the number of combinations when selecting r samples from N samples is N C r, r samples out of the number N of samples, in other words, the r-th largest sample is at least 100α. The probability Pr belonging to the distribution region within the% probability point is expressed by Equation (7) and follows a binomial distribution.
Figure 2005283439

従って、信頼度をβとすると、確率Prは信頼度β以上であればよいことになるため、式(8)の不等式が成立する。

Figure 2005283439
Therefore, if the reliability is β, the probability Pr only needs to be equal to or higher than the reliability β, and therefore the inequality of Expression (8) is established.
Figure 2005283439

ここで式(8)において、r=N、r=N−1、r=N−2とすると、式(9−1),式(9−2)、式(9−3)がそれぞれ導かれる。

Figure 2005283439
Here, in equation (8), when r = N, r = N-1, and r = N-2, equations (9-1), (9-2), and (9-3) are derived, respectively. .
Figure 2005283439

さらに式(9−1),式(9−2)、式(9−3)において、例えば95%確率95%信頼度の場合には、α=β=0.95となる。このとき式(9−1),式(9−2)、式(9−3)をそれぞれ満たす最大のNは59、93、124となる。これらの結果は、rが統計量の大きさの順位を示し、95%確率95%信頼度の場合、上限値は59≦N≦92のときr=N、93≦N≦123のときr=N−1となることを意味する。   Further, in the formulas (9-1), (9-2), and (9-3), for example, in the case of 95% probability and 95% reliability, α = β = 0.95. At this time, the maximum Ns that satisfy the expressions (9-1), (9-2), and (9-3) are 59, 93, and 124, respectively. These results show that r is the rank of the magnitude of the statistic, and in the case of 95% probability and 95% reliability, the upper limit is r = N when 59 ≦ N ≦ 92, and r = 93 when 93 ≦ N ≦ 123. It means N-1.

すなわち、標本数である原子炉圧力のピーク値の数(同時変化感度解析の解析ケースの数)が59から92個である場合には、全ての原子炉圧力のピーク値が少なくとも95%確率95%信頼度を満たすため、一番大きい原子炉圧力のピーク値を統計的上限値とすることができる。また、原子炉圧力のピーク値の数が93から123個である場合には、1つのデータを除く全ての原子炉圧力のピーク値が少なくとも95%確率95%信頼度を満たすため、2番目に大きい値を統計的上限値とすることができる。   That is, when the number of reactor pressure peak values (number of analysis cases of simultaneous change sensitivity analysis), which is the number of samples, is 59 to 92, the probability that all the reactor pressure peak values are at least 95% 95 In order to satisfy the% reliability, the peak value of the largest reactor pressure can be set as the statistical upper limit value. Also, when the number of peak values of reactor pressure is 93 to 123, the peak values of all reactor pressures except for one data satisfy at least 95% probability and 95% reliability. A large value can be used as the statistical upper limit value.

このため、例えば同時変化感度解析の解析ケースの数が100ケースの場合において、原子炉圧力のピーク値の分布に正規性が認められない場合には、2番目に大きい原子炉圧力のピーク値を統計的上限値とすることができる。   For this reason, for example, in the case where the number of analysis cases of the simultaneous change sensitivity analysis is 100, if normality is not recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure, the peak value of the second largest reactor pressure is It can be a statistical upper limit.

さらに、ステップS16において、このようにして求められた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値が、統計的上限値計算手段8により図示しない出力装置に与えられて出力される。   Further, in step S16, the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure obtained in this way is given to an output device (not shown) by the statistical upper limit value calculation means 8 and outputted.

ここで、逃がし安全弁26の数や容量等の設計値もプラント最適評価コードの解析パラメータの1つであるため、逃がし安全弁26の設計値を変化させて、逃がし安全弁26の設計値ごとに、同様の手順でそれぞれ伝達関数が導かれて原子炉圧力のピーク値の分布が得られる。   Here, since the design values such as the number and capacity of the relief safety valves 26 are also one of the analysis parameters of the plant optimum evaluation code, the design values of the relief safety valves 26 are changed, and the design values of the relief safety valves 26 are the same. The transfer function is derived by the above procedure, and the distribution of the peak value of the reactor pressure is obtained.

そして、逃がし安全弁26の設計値ごとに原子炉圧力のピーク値の分布から例えば95%確率95%信頼度となる場合における原子炉圧力のピーク値の統計的上限値が求められ、原子炉圧力のピーク値の統計的上限値となっても逃がし安全弁26の各設計値により十分に原子炉圧力の過剰な増加を回避できるか否かにより逃がし安全弁26の各設計値が評価される。   Then, for each design value of the relief safety valve 26, a statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is obtained from the distribution of the peak value of the reactor pressure, for example, when the 95% probability is 95% reliability. Even if the statistical upper limit value of the peak value is reached, each design value of the relief valve 26 is evaluated depending on whether or not an excessive increase in the reactor pressure can be sufficiently avoided by each design value of the relief valve 26.

換言すれば、逃がし安全弁容量評価システム1によれば、逃がし安全弁26の弁数及び容量における適正な安全余裕を統計的手法により求めた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値から求めることができる。そして、逃がし安全弁容量評価システム1によれば、従来よりも精度よく原子力発電所等の設備の動特性解析を実行することにより安全余裕を小さく設定し、より適切な逃がし安全弁26の弁数及び容量を設計することができる。   In other words, according to the relief safety valve capacity evaluation system 1, the appropriate safety margin in the number and capacity of the relief safety valve 26 can be obtained from the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure obtained by the statistical method. . According to the relief safety valve capacity evaluation system 1, the safety margin is set small by executing the dynamic characteristic analysis of the facility such as the nuclear power plant with higher accuracy than before, and the valve number and capacity of the relief safety valve 26 are more appropriate. Can be designed.

図9は図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により統計的手法を用いて得られた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値と従来の逃がし安全弁容量評価手法により得られた原子炉圧力のピーク値の一例を比較した図である。   FIG. 9 shows the statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure obtained using the statistical method by the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. 1 and the reactor pressure obtained by the conventional relief safety valve capacity evaluation method. It is the figure which compared an example of the peak value.

図9において横軸は、逃がし安全弁26の弁数を示し、縦軸は、原子炉圧力のピーク値を示す。また、図9中の実線は、逃がし安全弁容量評価システム1により統計的手法を用いて得られた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を示すデータAであり、点線は従来の逃がし安全弁容量評価手法により得られた原子炉圧力のピーク値を示すデータBである。   In FIG. 9, the horizontal axis indicates the number of relief safety valves 26, and the vertical axis indicates the peak value of the reactor pressure. Further, the solid line in FIG. 9 is data A indicating the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure obtained by the statistical method using the relief safety valve capacity evaluation system 1, and the dotted line is the conventional relief safety valve capacity. It is the data B which shows the peak value of the reactor pressure obtained by the evaluation method.

さらに、図9中の一点鎖線は、沸騰水型原子力発電所10に必要な逃がし安全弁26の容量となる原子炉圧力のピーク値の判断基準Cを示す。沸騰水型原子力発電所10における原子炉圧力のピーク値の判断基準Cは、例えば、沸騰水型原子力発電所10の最高使用圧力の1.1倍に設定される。   Further, the alternate long and short dash line in FIG. 9 indicates the criterion C for determining the peak value of the reactor pressure that is the capacity of the relief valve 26 required for the boiling water nuclear power plant 10. The criterion C for determining the peak value of the reactor pressure in the boiling water nuclear power plant 10 is set to 1.1 times the maximum operating pressure of the boiling water nuclear power plant 10, for example.

図9の従来の逃がし安全弁容量評価手法により得られた原子炉圧力のピーク値を示すデータBによれば、原子炉圧力のピーク値は、ベースとなる逃がし安全弁26の弁数において、既に逃がし安全弁26の弁数を減少させると原子炉圧力のピーク値のデータBが増加して原子炉圧力のピーク値の判断基準Cを超過することが分かる。   According to the data B indicating the peak value of the reactor pressure obtained by the conventional relief safety valve capacity evaluation method of FIG. 9, the peak value of the reactor pressure is already the relief valve in the number of the relief valves 26 serving as a base. It can be seen that when the number of valves 26 is decreased, the data B of the peak value of the reactor pressure increases and exceeds the judgment standard C of the peak value of the reactor pressure.

一方、図9の逃がし安全弁容量評価システム1により統計的手法を用いて得られた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を示すデータAによれば、原子炉圧力のピーク値の統計的上限値は、ベースとなる逃がし安全弁26の弁数において原子炉圧力のピーク値の判断基準Cよりも十分に小さいことがわかる。   On the other hand, according to the data A indicating the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure obtained by the statistical method by the relief safety valve capacity evaluation system 1 of FIG. 9, the statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure is obtained. It can be seen that the value is sufficiently smaller than the criterion C for the peak value of the reactor pressure in the number of relief relief valves 26 serving as a base.

さらに、逃がし安全弁容量評価システム1による原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を示すデータAによれば、逃がし安全弁26の弁数を減少させると次第に、原子炉圧力のピーク値の統計的上限値が増加し、逃がし安全弁26の弁数をベースとなる逃がし安全弁26の弁数よりも4つ少なくしたときの原子炉圧力のピーク値の統計的上限値が原子炉圧力のピーク値の判断基準Cの値とおおよそ一致することが分かる。このため、逃がし安全弁容量評価システム1を用いて逃がし安全弁26の弁数あるいは容量を評価すれば、逃がし安全弁26の弁数をベースとなる逃がし安全弁26の弁数よりも少なくできるということが分かる。   Further, according to the data A indicating the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure obtained by the relief safety valve capacity evaluation system 1, the statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure is gradually increased as the number of the relief safety valves 26 is decreased. The statistical upper limit of the peak value of the reactor pressure when the value increases and the number of the relief safety valve 26 is four times less than the number of the relief relief valve 26 as a base is a criterion for determining the peak value of the reactor pressure It can be seen that the value of C roughly matches. Therefore, if the number or capacity of the relief safety valve 26 is evaluated using the relief safety valve capacity evaluation system 1, it can be understood that the number of the relief safety valve 26 can be smaller than the number of the relief safety valve 26 as a base.

すなわち、逃がし安全弁容量評価システム1を用いれば、より正確に沸騰水型原子力発電所10における原子炉圧力のピーク値を解析できるため、過大な安全余裕を回避させて、より適切で少ない逃がし安全弁26の弁数あるいは容量を設計することが可能となる。   That is, if the relief safety valve capacity evaluation system 1 is used, the peak value of the reactor pressure in the boiling water nuclear power plant 10 can be analyzed more accurately, so that an excessive safety margin is avoided and a more appropriate and less relief valve 26 is provided. It is possible to design the number of valves or the capacity.

図10は、本発明に係る逃がし安全弁容量評価システムの第2の実施形態を示す構成図である。   FIG. 10 is a block diagram showing a second embodiment of the relief safety valve capacity evaluation system according to the present invention.

図10に示された逃がし安全弁容量評価システム1Aは、実験計画法サンプリング手段4、伝達関数作成手段5およびモンテカルロ計算手段6をモンテカルロサンプリング手段40に置換した点が、図1に示す逃がし安全弁容量評価システムと相違する。他の構成および作用については、図1に示す逃がし安全弁容量評価システムと実質的に同等であるため、同等な構成には同符号を付して説明を省略する。   The relief safety valve capacity evaluation system 1A shown in FIG. 10 replaces the experiment design sampling means 4, the transfer function creation means 5 and the Monte Carlo calculation means 6 with the Monte Carlo sampling means 40, and the relief safety valve capacity evaluation shown in FIG. Different from the system. Other configurations and operations are substantially the same as those of the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG.

逃がし安全弁容量評価システム1Aは、個別感度解析手段3により定義された不確かさパラメータを用いてモンテカルロサンプリング手段40により同時変化感度解析を実行することにより、原子炉圧力のピーク値の分布を求める機能を有する。すなわち、モンテカルロサンプリング手段40は、不確かさパラメータの摂動条件の組合せをランダムに複数の解析ケースとして設定し、設定した解析ケースをプラント最適評価手段2に与えて動特性解析を実行させることにより、原子炉圧力のピーク値に対する各不確かさパラメータの同時変化感度解析を行う機能を有する。   The relief safety valve capacity evaluation system 1A has a function of obtaining the distribution of the peak value of the reactor pressure by executing the simultaneous change sensitivity analysis by the Monte Carlo sampling means 40 using the uncertainty parameter defined by the individual sensitivity analysis means 3. Have. That is, the Monte Carlo sampling means 40 randomly sets a combination of perturbation conditions of uncertainty parameters as a plurality of analysis cases, and gives the set analysis cases to the plant optimum evaluation means 2 to perform dynamic characteristic analysis. It has a function to perform simultaneous change sensitivity analysis of each uncertainty parameter with respect to the peak value of the furnace pressure.

つまり、モンテカルロサンプリング手段40は、原子炉の圧力のピーク値の分布を求める手段として機能する。   That is, the Monte Carlo sampling means 40 functions as a means for obtaining the distribution of the peak value of the reactor pressure.

そして、正規性判定手段7は、モンテカルロサンプリング手段40により得られた原子炉圧力のピーク値の分布に対して正規性を検定するようにされる。   Then, the normality determining means 7 is adapted to test the normality with respect to the distribution of the peak value of the reactor pressure obtained by the Monte Carlo sampling means 40.

次に逃がし安全弁容量評価システム1Aの作用について説明する。   Next, the operation of the relief valve capacity evaluation system 1A will be described.

図11は、図10に示す逃がし安全弁容量評価システム1Aにより、直接モンテカルロ法で原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を計算する際の流れを示すフローチャートを示す。また、図中Sに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示し、図4と同等なステップについては同符号を付して説明を省略する。   FIG. 11 is a flowchart showing a flow when the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is calculated by the direct Monte Carlo method by the relief safety valve capacity evaluation system 1A shown in FIG. Moreover, the code | symbol which attached | subjected the number to S in the figure shows each step of a flowchart, attaches | subjects the same code | symbol about the step equivalent to FIG. 4, and abbreviate | omits description.

まず図4に示すフローチャートと同様に、ステップS1からステップS7において不確かさパラメータが定義される。   First, similarly to the flowchart shown in FIG. 4, an uncertainty parameter is defined in steps S1 to S7.

次に、ステップS20において、モンテカルロサンプリング手段40が、モンテカルロサンプリングによって、すなわちモンテカルロ法により各不確かさパラメータの統計的分布に基づいた乱数を発生させて、ランダムに不確かさパラメータの同時変化感度解析における摂動条件の複数の組合せを解析ケースとして設定する。   Next, in step S20, the Monte Carlo sampling means 40 generates random numbers based on the statistical distribution of each uncertainty parameter by Monte Carlo sampling, that is, the Monte Carlo method, and randomly perturbs in the simultaneous change sensitivity analysis of the uncertainty parameters. Multiple combinations of conditions are set as analysis cases.

次に、ステップS21において、モンテカルロサンプリング手段40は、設定した解析ケースをプラント最適評価手段2に与えて動特性解析を実行させることにより、原子炉圧力のピーク値に対する各不確かさパラメータの同時変化感度解析を行う。   Next, in step S21, the Monte Carlo sampling unit 40 gives the set analysis case to the plant optimum evaluation unit 2 to perform dynamic characteristic analysis, thereby simultaneously changing the sensitivity of each uncertainty parameter to the peak value of the reactor pressure. Perform analysis.

次に、ステップS22において、別の解析ケースnがプラント最適評価手段2に与えられて、再びステップS21において、解析ケースnについての同時変化感度解析が実行される。そして、各解析ケースn(1≦n≦解析ケースの総数)について繰り返し同時変化感度解析が実行され、不確かさパラメータをそれぞれ同時に摂動させて変化させたときの原子炉圧力のピーク値の分布が得られる。   Next, in step S22, another analysis case n is given to the plant optimum evaluation means 2, and in step S21, the simultaneous change sensitivity analysis for the analysis case n is executed again. Then, the simultaneous change sensitivity analysis is repeatedly performed for each analysis case n (1 ≦ n ≦ the total number of analysis cases), and the distribution of the peak value of the reactor pressure when the uncertainty parameters are simultaneously perturbed and changed is obtained. It is done.

そして、モンテカルロサンプリング手段40は、原子炉圧力のピーク値の分布を正規性判定手段7に与え、図4のフローチャートと同様にステップS13からステップS16において、原子炉圧力のピーク値の分布の正規性が検定され、さらに正規性の有無により区間推定あるいは順序統計に基づいて原子炉圧力のピーク値の統計的上限値が求められて出力される。   Then, the Monte Carlo sampling unit 40 gives the distribution of the peak value of the reactor pressure to the normality determining unit 7, and the normality of the distribution of the peak value of the reactor pressure in steps S13 to S16 as in the flowchart of FIG. Then, the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is obtained and output based on the interval estimation or order statistics depending on the presence or absence of normality.

なお、原子炉圧力のピーク値の同時変化分布が確率分布形とならない場合には、ノンパラメトリック法が適用され、順序統計に基づいて原子炉圧力のピーク値の統計的上限値が求められる。   When the simultaneous change distribution of the peak value of the reactor pressure does not become a probability distribution type, a non-parametric method is applied, and a statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is obtained based on order statistics.

図12は、図10に示す逃がし安全弁容量評価システム1Aにより、直接モンテカルロ法を用いて得られた各解析ケースにおける原子炉圧力のピーク値の分布と統計的上限値の一例を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing an example of the distribution of the peak value of the reactor pressure and the statistical upper limit value in each analysis case obtained by using the direct Monte Carlo method by the relief safety valve capacity evaluation system 1A shown in FIG.

図12において、横軸は解析ケースを示し、縦軸は原子炉圧力のピーク値を示す。また、図12中の丸印は、各解析ケースで動特性解析を実行して得られた原子炉圧力のピーク値を示す。さらに図12中の実線は、原子炉圧力のピーク値の平均値Dを示し、点線は原子炉圧力のピーク値のノミナル値Eを示す。   In FIG. 12, the horizontal axis indicates the analysis case, and the vertical axis indicates the peak value of the reactor pressure. Further, the circles in FIG. 12 indicate the peak values of the reactor pressure obtained by executing the dynamic characteristic analysis in each analysis case. Further, the solid line in FIG. 12 indicates the average value D of the peak value of the reactor pressure, and the dotted line indicates the nominal value E of the peak value of the reactor pressure.

図12に示すように、各解析ケースにおける原子炉圧力のピーク値が、原子炉圧力のピーク値の平均値Dあるいはノミナル値Eをおおよそ中心として、プラス領域およびマイナス領域の双方においてランダムな値となる場合は、原子炉圧力のピーク値の分布には正規性が認められず、ノンパラメトリック法を用いる。   As shown in FIG. 12, the peak value of the reactor pressure in each analysis case is a random value in both the plus region and the minus region, with the average value D or the nominal value E of the reactor pressure peak value being approximately the center. In this case, the distribution of the peak value of the reactor pressure is not normal, and the nonparametric method is used.

そこで、順序統計に基づいて、例えば解析ケースの数が100で、95%確率95%信頼度とする場合には、式(8)において、N=100、α=β=0.95として2番目に大きな原子炉圧力のピーク値が統計的上限値として求められる。   Therefore, based on the order statistics, for example, when the number of analysis cases is 100 and the 95% probability is 95% reliability, in Equation (8), N = 100 and α = β = 0.95. The peak value of the reactor pressure is very large as the statistical upper limit value.

図12において2番目に大きな原子炉圧力のピーク値は、曲線Fで囲んだ丸印で示す原子炉圧力のピーク値Gであるため、この曲線Fで囲んだ丸印で示す原子炉圧力のピーク値Gを、原子炉圧力の統計的上限値とすることができる。   In FIG. 12, the second largest reactor pressure peak value is the reactor pressure peak value G indicated by the circle surrounded by the curve F. Therefore, the reactor pressure peak indicated by the circle surrounded by the curve F is shown in FIG. The value G can be the statistical upper limit of the reactor pressure.

なお、95%確率95%信頼度の場合に、逃がし安全弁容量評価システム1Aにより直接モンテカルロ法で得られた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値Gは、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により、実験計画法により得られた伝達関数を計算する方法で得られた原子炉圧力のピーク値とほぼ同等の値となる。   When the 95% probability is 95% reliability, the statistical upper limit G of the peak value of the reactor pressure obtained by the direct Monte Carlo method by the relief safety valve capacity evaluation system 1A is the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG. According to 1, the peak value of the reactor pressure obtained by the method of calculating the transfer function obtained by the experimental design method becomes substantially the same value.

以上のような、逃がし安全弁容量評価システム1Aは、モンテカルロサンプリングによってランダムに設定した不確かさパラメータの解析ケースを用いて原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を求めるものである。   The relief valve capacity evaluation system 1A as described above obtains the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure using the analysis case of the uncertainty parameter set at random by Monte Carlo sampling.

このため、逃がし安全弁容量評価システム1Aによれば、原子炉圧力のピーク値の統計的上限値をより精度よく求めることができるため、図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1と同様な効果を得ることができる。   For this reason, according to the relief safety valve capacity evaluation system 1A, since the statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure can be obtained with higher accuracy, the same effect as the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. 1 is obtained. be able to.

本発明に係る逃がし安全弁容量評価システムの第1の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the relief safety valve capacity | capacitance evaluation system which concerns on this invention. 図1に示す逃がし安全弁容量評価システムの適用対象の一例である沸騰水型原子力発電所の概略構成図。The schematic block diagram of the boiling water nuclear power plant which is an example of the application object of the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG. 図2に示す逃がし安全弁の構造図。FIG. 3 is a structural diagram of the relief safety valve shown in FIG. 2. 図1に示す逃がし安全弁容量評価システムにより、実験計画法により得られた伝達関数を計算する方法で原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を計算する際の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow at the time of calculating the statistical upper limit of the peak value of a reactor pressure by the method of calculating the transfer function obtained by the design of experiment by the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG. 図1に示す個別感度解析手段により得られた、解析パラメータの原子炉圧力のピーク値に対する個別感度解析結果の一例を表す図。The figure showing an example of the individual sensitivity analysis result with respect to the peak value of the reactor pressure of the analysis parameter obtained by the individual sensitivity analysis means shown in FIG. 図1に示す逃がし安全弁容量評価システムにより、実験計画法によるサンプリングにおいて設定される解析ケースの例を示す図。The figure which shows the example of the analysis case set in the sampling by an experiment design method by the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG. 図1に示す逃がし安全弁容量評価システムにより、最小二乗フィッティングにより求められた伝達関数の一例をプロットした図。The figure which plotted an example of the transfer function calculated | required by least square fitting by the relief safety valve capacity | capacitance evaluation system shown in FIG. 図1に示すモンテカルロ計算手段により、解析パラメータと原子炉圧力のピーク値の上昇量についての伝達関数をモンテカルロ計算することにより得られた原子炉圧力のピーク値の確率分布図の一例を示す図。The figure which shows an example of the probability distribution figure of the peak value of the reactor pressure obtained by carrying out the Monte Carlo calculation of the transfer function about the increase amount of the analysis parameter and the peak value of the reactor pressure by the Monte Carlo calculation means shown in FIG. 図1に示す逃がし安全弁容量評価システム1により統計的手法を用いて得られた原子炉圧力のピーク値の統計的上限値と従来の逃がし安全弁容量評価手法により得られた原子炉圧力のピーク値の一例を比較した図。The statistical upper limit value of the reactor pressure peak value obtained by the statistical method by the relief safety valve capacity evaluation system 1 shown in FIG. 1 and the peak value of the reactor pressure obtained by the conventional relief safety valve capacity evaluation method. The figure which compared an example. 本発明に係る逃がし安全弁容量評価システムの第2の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the relief safety valve capacity | capacitance evaluation system which concerns on this invention. 図10に示す逃がし安全弁容量評価システムにより、直接モンテカルロ法で原子炉圧力のピーク値の統計的上限値を計算する際の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow at the time of calculating the statistical upper limit of the peak value of a reactor pressure by the direct Monte Carlo method by the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG. 図10に示す逃がし安全弁容量評価システムにより、直接モンテカルロ法を用いて得られた各解析ケースにおける原子炉圧力のピーク値の分布と統計的上限値の一例を示す図。The figure which shows an example of distribution of the peak value of a reactor pressure, and a statistical upper limit in each analysis case obtained using the direct Monte Carlo method by the relief safety valve capacity evaluation system shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A 逃がし安全弁容量評価システム
2 プラント最適評価手段
3 個別感度解析手段
4 実験計画法サンプリング手段
5 伝達関数作成手段
6 モンテカルロ計算手段
7 正規性判定手段
8 統計的上限値計算手段
10 沸騰水型原子力発電所
11 原子炉系
12 主蒸気系
13 再循環系
14 原子炉格納容器
15 原子炉
16 循環路
17 再循環ポンプ
18 タービン
19 復水器
20 主蒸気管
21 発電機
22 主蒸気隔離弁
23 タービン主蒸気止め弁
24 タービン主蒸気加減弁
25 タービンバイパス弁
26 逃がし安全弁
27 排気管
28 サプレッションプール
30 アクチュエータ
31 弁本体
32 ボディ
33 スプリング
34 弁体
35 弁棒
36 弁座
37 入口
38 出口
39 流路
40 モンテカルロサンプリング手段
A 統計的手法を用いて得られた原子炉圧力のピーク値を示すデータ
B 従来の逃がし安全弁容量評価手法により得られた原子炉圧力のピーク値を示すデータ
C 原子炉圧力のピーク値の判断基準
D 原子炉圧力のピーク値の平均値
E 原子炉圧力のピーク値のノミナル値
F 曲線
G 2番目に大きな原子炉圧力のピーク値
Y 蒸気
1,1A Relief Safety Valve Capacity Evaluation System 2 Plant Optimal Evaluation Unit 3 Individual Sensitivity Analysis Unit 4 Experimental Design Sampling Unit 5 Transfer Function Creation Unit 6 Monte Carlo Calculation Unit 7 Normality Judgment Unit 8 Statistical Upper Limit Calculation Unit 10 Boiling Water Nuclear Power plant 11 Reactor system 12 Main steam system 13 Recirculation system 14 Reactor containment vessel 15 Reactor 16 Circulation path 17 Recirculation pump 18 Turbine 19 Condenser 20 Main steam pipe 21 Generator 22 Main steam isolation valve 23 Turbine main Steam stop valve 24 Turbine main steam control valve 25 Turbine bypass valve 26 Relief safety valve 27 Exhaust pipe 28 Suppression pool 30 Actuator 31 Valve body 32 Body 33 Spring 34 Valve body 35 Valve rod 36 Valve seat 37 Inlet 38 Outlet 39 Flow path 40 Monte Carlo sampling Mean A Atom obtained using statistical methods Data indicating the peak value of pressure B Data indicating the peak value of reactor pressure obtained by the conventional relief valve capacity evaluation method C Criteria for determining the peak value of reactor pressure D Average value of the peak value of reactor pressure E Atom Nominal value F of peak value of reactor pressure Curve G Second peak value of reactor pressure Y Steam

Claims (8)

原子炉の動特性解析を実行するための解析コードに入力される解析パラメータを摂動させて前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求めるステップと、前記原子炉の圧力のピーク値の分布の統計的上限値を求めるステップとを有することを特徴とする逃がし安全弁容量評価方法。 Perturbing the analysis parameters input to the analysis code for executing the dynamic characteristics analysis of the reactor to obtain the distribution of the peak value of the reactor pressure, and statistics of the distribution of the peak value of the reactor pressure A relief valve capacity evaluation method comprising: a step of obtaining a dynamic upper limit value. 前記解析パラメータの摂動条件を同時に変化させた組合せを実験計画法によるサンプリングを行って複数の解析ケースとして設定し、設定した解析ケースを用いた動特性解析結果から求めた伝達関数のモンテカルロ計算を行うことにより前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求めることを特徴とする請求項1記載の逃がし安全弁容量評価方法。 Sampling by experimental design to set a combination of simultaneous changes in the perturbation conditions of the analysis parameters and setting them as multiple analysis cases, and performing a Monte Carlo calculation of the transfer function obtained from the dynamic characteristic analysis results using the set analysis cases 2. The relief valve capacity evaluation method according to claim 1, wherein the distribution of the peak value of the pressure of the nuclear reactor is obtained by this. 前記解析パラメータの摂動条件を同時に変化させた組合せをモンテカルロ法によるサンプリングを行って複数のランダムな解析ケースとして設定し、設定した解析ケースを用いて動特性解析を実行することにより前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求めることを特徴とする請求項1記載の逃がし安全弁容量評価方法。 The combination of simultaneously changing the perturbation conditions of the analysis parameters is set as a plurality of random analysis cases by performing sampling by the Monte Carlo method, and the dynamic pressure analysis is performed using the set analysis cases, whereby the pressure of the reactor 2. The relief valve capacity evaluation method according to claim 1, wherein a distribution of peak values of the relief valve is obtained. 前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求めるために用いる前記解析パラメータを前記原子炉の圧力のピーク値に対する個別の感度が一定の基準値を超える不確かさパラメータとすることを特徴とする請求項1記載の逃がし安全弁容量評価方法。 The analysis parameter used for obtaining the distribution of the peak value of the reactor pressure is an uncertainty parameter whose individual sensitivity to the peak value of the reactor pressure exceeds a certain reference value. The relief valve capacity evaluation method according to 1, wherein 前記原子炉の圧力のピーク値の分布に正規性が認められる場合には、区間推定に基づいて前記原子炉の圧力のピーク値の統計的上限値を求めることを特徴とする請求項1記載の逃がし安全弁容量評価方法。 2. The statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is obtained based on the interval estimation when normality is found in the distribution of the peak value of the reactor pressure. Relief safety valve capacity evaluation method. 前記原子炉の圧力のピーク値の分布に正規性が認められない場合には、順序統計に基づいて前記原子炉の圧力のピーク値の統計的上限値を求めることを特徴とする請求項1記載の逃がし安全弁容量評価方法。 The statistical upper limit value of the peak value of the reactor pressure is obtained based on order statistics when normality is not recognized in the distribution of the peak value of the reactor pressure. Evaluation method for safety valve relief. 前記解析コードを、前記原子炉の炉心の核熱水力体系を3次元モデルとするとともに、前記炉心やベッセルを多数のノードに分割し、分割された各ノードにおける2相流体の各相について、質量、エネルギ、運動量の保存式を組合せて計算することにより原子炉の過渡変化を解析するプラント最適評価コードとしたことを特徴とする請求項1記載の逃がし安全弁容量評価方法。 The analysis code is a three-dimensional model of the nuclear thermal hydraulic system of the core of the reactor, and the core and vessel are divided into a number of nodes, and each phase of the two-phase fluid at each divided node is 2. The relief safety valve capacity evaluation method according to claim 1, wherein a plant optimum evaluation code for analyzing a transient change of a nuclear reactor is calculated by combining a conservation formula of mass, energy, and momentum. コンピュータを、原子炉の動特性解析を実行するための解析コードに入力される解析パラメータを摂動させて前記原子炉の圧力のピーク値の分布を求める手段および前記原子炉の圧力のピーク値の分布の統計的上限値を求める統計的上限値計算手段として機能させることを特徴とする逃がし安全弁容量評価プログラム。 Means for obtaining a distribution of the peak value of the reactor pressure by perturbing an analysis parameter input to an analysis code for executing a dynamic characteristic analysis of the reactor, and a distribution of the peak value of the reactor pressure A relief valve capacity evaluation program for allowing relief to function as a statistical upper limit calculation means for obtaining a statistical upper limit of
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101146908B1 (en) 2010-03-22 2012-05-22 한국원자력안전기술원 Safety Margin Analysis Methodology on Ageing Effect of Components in the Nuclear Power Plants
CN107998520A (en) * 2018-01-04 2018-05-08 北京新核医疗科技有限公司 A kind of channel design of MNSR Reactor neutron therapy device
KR20200052637A (en) * 2018-11-07 2020-05-15 한국수력원자력 주식회사 Main steam safety valve modeling method
KR20210136395A (en) * 2020-05-07 2021-11-17 한국수력원자력 주식회사 Fuel rod performance evaluation method using monte carlo method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101146908B1 (en) 2010-03-22 2012-05-22 한국원자력안전기술원 Safety Margin Analysis Methodology on Ageing Effect of Components in the Nuclear Power Plants
CN107998520A (en) * 2018-01-04 2018-05-08 北京新核医疗科技有限公司 A kind of channel design of MNSR Reactor neutron therapy device
CN107998520B (en) * 2018-01-04 2023-08-11 北京新核核工程科技有限公司 Channel structure of miniature reactor neutron therapeutic device
KR20200052637A (en) * 2018-11-07 2020-05-15 한국수력원자력 주식회사 Main steam safety valve modeling method
KR102136366B1 (en) 2018-11-07 2020-07-21 한국수력원자력 주식회사 Main steam safety valve modeling method
KR20210136395A (en) * 2020-05-07 2021-11-17 한국수력원자력 주식회사 Fuel rod performance evaluation method using monte carlo method
KR102397422B1 (en) 2020-05-07 2022-05-11 한국수력원자력 주식회사 Fuel rod performance evaluation method using monte carlo method

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