JP2007212439A - 原子炉保護システム、原子炉用センサ、及び原子炉を監視する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原子炉保護システムは、ガンマ線センサ16,18,20及び対応する中性子センサ22,24,26,28,30,32を有する炉心内計測器集合体10を有する。ガンマ線センサ及び中性子センサはどちらも、炉心内の出力分布を直接監視して、ガンマ線センサは中性子センサの応答に関連する時間遅延を補償し、中性子センサは反応自体の他に反応の廃棄物によって生じるガンマ線に対するガンマ線センサの感度を補償する。
【選択図】図1
Description
本発明は、原子炉保護システム、原子炉用センサ、及び原子炉を監視する方法に関する。より具体的には、本発明は、原子炉の炉心内で生じる出力レベル及び三次元出力分布の連続的な監視を提供する。
原子炉は、複数の燃料集合体を有する炉心を備え、燃料集合体のそれぞれは、燃料棒の配列から構成されている。燃料棒は、ペレット形状の核分裂性物質を収容している。燃料棒は一般に、四方枠内に配列されて細長い燃料集合体を形成しており、各燃料集合体は通常、200〜300本の燃料棒を含んでいる。原子炉のほぼ円筒状の炉心は通常、約100〜200本のこれらの燃料集合体から形成されている。核分裂反応が進むにつれ、核分裂反応を受けている原子によって放出された中性子が他の原子内での核分裂反応に触媒作用を及ぼして、炉心内での発熱連鎖反応が維持される。この熱は、炉心全体を循環する冷媒によって吸収され、次いで、タービン内で利用されて電力を生成する。
本発明は、炉心内にガンマ線センサ及び中性子センサを有する原子炉保護システムを提供する。ガンマ線センサ及び中性子センサの一部又はすべての位置及び長さは、炉心内計測器集合体の内側の複数の軸方向位置で互いに直接対応し、各炉心内計測器集合体の、炉心内の各検出器集合体(detector assembly)の位置で、各ガンマ線センサと中性子センサの1つとの間で直接重なり合う。本発明は、ガンマ線センサから連続的に得られる情報を用いて、原子炉内における出力分布及び出力レベルを計算する。原子炉の出力レベル及び出力分布を局部出力密度及びDNBの限界値内に維持するために、出力レベル及び出力分布の情報を用いて、原子炉を即座に停止(トリップ)させる必要があるかどうかを決定することによって、原子炉の損傷を連続的に保護する。
本発明は、ガンマ線センサ及び中性子センサの双方が炉心内の出力分布のリアルタイムな監視を行う炉心内計測器集合体を備える原子炉保護システムを提供する。
Claims (19)
- 炉心内の複数の細長いガンマ線センサと、
前記ガンマ線センサのそれぞれに対応する、炉心内の少なくとも1つの中性子センサと、
基準出力分布を調整するために、前記ガンマ線センサ及び前記中性子センサによってそれぞれ生成される信号から、前記炉心にわたる出力分布を直接計算する手段と
を備える原子炉保護システム。 - 炉心入口温度測定装置と、
炉心出口温度測定装置と、
前記炉心を通過する冷媒の流量を決定する手段と、
前記炉心の入口及び出口間の冷媒のエンタルピー変化を計算する手段と
をさらに備える、請求項1に記載の原子炉保護システム。 - 前記炉心の入口及び出口間の冷媒の前記エンタルピー変化に基づき、前記炉心の総出力レベルを計算する手段をさらに備える、請求項2に記載の原子炉保護システム。
- 複数の保護チャンネルをさらに備える、請求項1に記載の原子炉保護システム。
- 前記センサからの信号を受け取る複数のアナログ/デジタルコンバータであって、前記炉心全体にわたってほぼ均一に配置された前記センサのほぼ同一部分から信号をそれぞれが受け取る複数のアナログ/デジタルコンバータをさらに備え、
前記アナログ/デジタルコンバータはそれぞれ、前記複数の原子炉保護チャンネルのそれぞれに出力信号を供給する、請求項4に記載の原子炉保護システム。 - 所定数の保護チャンネルがトリップ信号を生成する場合に原子炉をトリップさせるようになっている原子炉保護作動モジュールをさらに備える、請求項4に記載の原子炉保護システム。
- 現測定出力レベルと、平均容器入口温度及び平均容器出口温度とに基づき、予測ノード出力分布及び前記中性子センサの対応する予測信号を生成し、
すべての測定中性子センサ信号と予測中性子センサ信号との比を決定し、
前記予測ノード出力分布を調整するために、前記測定中性子センサ信号と予測中性子センサ信号との比を使用し、
前記ガンマ線センサからの現信号を測定し、
前記現信号と対応する基準値との比を計算し、
前記現信号と前記対応する基準値との比に基づき、前記基準出力分布を調整し、及び、
DNB及びKw./ft.分布を得るために、前記調整されたノード出力分布から詳細な基準三次元出力分布を生成する
ための手段をさらに備える、請求項1に記載の原子炉保護システム。 - 前記基準出力分布は、第1の時間間隔が過ぎると、前記ガンマ線センサによって調整されると共に、第2の時間間隔が過ぎると、前記中性子センサによって調整され、
前記第2の時間間隔は前記第1の時間間隔よりも長い、請求項1に記載の原子炉保護システム。 - 前記第1の時間間隔は約1秒以下であり、
前記第2の時間間隔は約15分である、請求項8に記載の原子炉保護システム。 - 炉心内の異なる長さの複数の細長いガンマ線センサの検知素子と、
炉心内の異なる長さの複数の細長い中性子センサの検知素子と
を備え、
現在利用可能なロジウムセンサと同じ場所及び方法で原子炉の前記炉心内に取り付けるように構成される原子炉用のセンサ。 - 前記ガンマ線センサは、白金及びコバルトから成る群から選択される検知素子を有する、請求項10に記載の原子炉用のセンサ。
- 前記中性子センサは、バナジウムから成る検知素子を有する、請求項10に記載の原子炉用のセンサ。
- 各ガンマ線センサ及び各中性子センサは検知素子を有し、
前記検知素子及び該検知素子用の電気接続部はそれぞれ、金属外装内の酸化アルミナに封入される、請求項10に記載の原子炉用のセンサ。 - 前記中性子センサと前記ガンマ線センサとの比は約2対1である、請求項10に記載の原子炉用のセンサ。
- 炉心内に複数の細長いガンマ線センサを準備する工程と、
炉心内に、前記ガンマ線センサのそれぞれに対応する少なくとも1つの中性子センサを準備する工程と、
炉心入口及び炉心出口の冷媒温度を測定する工程と、
前記炉心を通過する冷媒の流量を測定する工程と、
前記炉心入口から前記炉心出口までの前記冷媒のエンタルピー変化を計算する工程と、
前記中性子センサから電気信号を受け取る工程と、
前記冷媒のエンタルピーに基づき、前記中性子センサからの前記電気信号を出力レベルに変換する工程と、
予測ノード出力分布及び前記中性子センサの対応する予測信号を生成する工程と、
すべての測定中性子センサ信号と予測中性子センサ信号との比を決定する工程と、
前記予測ノード出力分布を調整するために、前記測定中性子センサ信号と前記予測中性子センサ信号との前記比を用いる工程と、
前記ガンマ線センサから電気信号を受け取る工程と、
前記冷媒のエンタルピーに基づき、前記ガンマ線センサからの前記電気信号を出力レベルに変換する工程と、
現ガンマ線センサ信号と対応する基準値との比を計算する工程と、
前記現ガンマ線信号と前記対応する基準値との前記比に基づき、前記基準出力分布を調整する工程と、
DNB及びKw./ft.分布を得るために、前記調整されたノード出力分布から詳細な基準三次元出力分布を生成する工程と
を含む、原子炉を監視する方法。 - 前記ガンマ線センサから電気信号を受け取る工程と、
前記冷媒のエンタルピーに基づき、前記ガンマ線センサからの前記電気信号を出力レベルに変換する工程と、
前記現ガンマ線センサ信号と前記対応する基準値との前記比を計算する工程と、
前記現ガンマ線信号と前記対応する基準値との前記比に基づき、前記基準出力分布を調整する工程と
は、約1秒未満の時間間隔で行われる、請求項15に記載の原子炉を監視する方法。 - 前記中性子センサから電気信号を受け取る工程と、
前記冷媒のエンタルピーに基づき、前記中性子センサからの前記電気信号を出力レベルに変換する工程と、
予測ノード出力分布及び前記中性子センサの対応する予測信号を生成する工程と、
測定中性子センサ信号と予測中性子センサ信号との比を決定する工程と、
前記予測ノード出力分布を調整するために、前記測定中性子センサ信号と前記予測中性子センサ信号との前記比を用いる工程と
は、約15分の時間間隔で行われる、請求項15に記載の原子炉を監視する方法。 - 過度のDNB及びKw./ft.値を有する可能性のある場所の前記DNB及びKw./ft.分布を探す工程と、
これらの場所の前記DNB及びKw./ft.値を所定の最大値と比較する工程と、
前記過度のDNB又はKw./ft.値を見つけた場合に前記原子炉をトリップさせる工程と
をさらに含む、請求項15に記載の原子炉を監視する方法。 - 複数のチャンネルによって同時に行われ、
所定数のチャンネルが過度のDNB又はKw./ft.値を見つけた場合に前記原子炉をトリップさせる工程をさらに含む、請求項18に記載の原子炉を監視する方法。
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