JP2008275358A - Device and method for detecting damage in nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉の通常運転時に、当該原子炉内の破損を検知する原子炉内破損検知装置に関する。 The present invention relates to an in-reactor damage detection apparatus that detects damage in the reactor during normal operation of the reactor.
国内の沸騰水型原子力発電プラント(以下BWRと略す)の多くは20年以上の長期に渡り運転を継続しており、その経年劣化対策として炉心シュラウドの交換工事が進められている。しかしながら、今後、出力増加運転や長期サイクル運転等が本格的に導入された場合には、炉内の熱出力、冷却材流量あるいは中性子照射量等が現状よりさらに厳しくなると予想される。 Many boiling water nuclear power plants (hereinafter abbreviated as BWRs) in Japan have been operating for a long period of more than 20 years, and replacement work for the core shroud is being promoted as a countermeasure against the deterioration over time. However, when power increase operation, long-term cycle operation, etc. are introduced in the future, it is expected that the heat output in the furnace, the coolant flow rate, the neutron irradiation amount, etc. will become more severe than the present situation.
こういった厳しい環境にさらされる炉心シュラウドの不具合、特に炉心シュラウドに応力腐食割れ(SCC)などの貫通破損が生じるという不適合事象は従来から注目されており、この応力腐食割れに対する対策の代表的なものが、以下のような特許文献1〜6に提案されている。これらの特許文献において、特許文献1〜3が炉心シュラウドの破損防止対策に関するものであり、特許文献4〜6が、点検(定期定検)の停止時における破損箇所の特定あるいは補修方法に関するものである。
炉心シュラウドの健全性については、従来、定検における各種検査作業にて確認していたが、原子炉の通常運転中においてもその健全性を監視するニーズが高まりつつある。つまり、原子炉通常運転中に貫通クラック等の破損が炉心シュラウドに発生した場合、この破損箇所を原子炉通常運転中に迅速に特定して検知することが、微小兆候保全/事後保全の観点から必要である。しかし、このような手段は現状では存在しない。 Conventionally, the soundness of the core shroud has been confirmed by various inspection operations in regular inspections, but there is an increasing need to monitor the soundness of the reactor even during normal operation of the reactor. In other words, if damage such as through cracks occurs in the core shroud during normal operation of the reactor, it is possible to quickly identify and detect this damaged part during normal operation of the reactor from the viewpoint of microsymptom maintenance / subsequent maintenance. is necessary. However, there is no such means at present.
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、原子炉の通常運転中に、原子炉内の破損を迅速に検知できる原子炉内破損検知装置及び方法を提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an in-reactor damage detection apparatus and method that can quickly detect damage in the reactor during normal operation of the reactor. is there.
本発明の他の目的は、原子炉の通常運転中に、原子炉内の破損部位を迅速に特定して検知できる原子炉内破損検知装置及び方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an in-reactor damage detection apparatus and method that can quickly identify and detect a damage site in a reactor during normal operation of the reactor.
本発明に係る原子炉内破損検知装置は、原子炉の通常運転時に当該原子炉内の破損を検知する原子炉内破損検知装置であって、前記原子炉の通常運転時に当該原子炉における物理量を測定する実測部と、前記原子炉内に破損が存在し、または存在しない場合の当該原子炉における物理量の変動パターンを予め格納するデータベース部と、前記実測部にて測定された前記原子炉における物理量の変動パターンと、前記データベース部に格納された該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無を判定する比較判定部と、を有することを特徴とするものである。 The in-reactor breakage detection apparatus according to the present invention is an in-reactor breakage detection apparatus that detects breakage in the reactor during normal operation of the reactor, and the physical quantity in the reactor is determined during normal operation of the reactor. An actual measurement unit to be measured, a database unit for preliminarily storing a fluctuation pattern of a physical quantity in the nuclear reactor when damage is present or absent in the nuclear reactor, and a physical quantity in the nuclear reactor measured by the actual measurement unit Comparison of the fluctuation pattern of the corresponding physical quantity stored in the database unit, and whether or not these fluctuation patterns match to determine whether or not there is damage in the reactor And a determination unit.
また、本発明に係る原子炉内破損検知装置は、原子炉の通常運転時に当該原子炉内の破損を検知する原子炉内破損検知装置であって、前記原子炉の通常運転時に当該原子炉における物理量を測定する実測部と、この実測部にて測定された物理量について、前記原子炉内に破損が存在しないと仮定した場合の変動パターンを数値解析により求める数値解析部と、前記実測部にて測定された前記原子炉における物理量の変動パターンと、前記数値解析部により得られた該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無を判定する比較判定部と、を有することを特徴とするものである。 Further, the in-reactor breakage detection apparatus according to the present invention is an in-reactor breakage detection apparatus that detects breakage in the reactor during normal operation of the reactor, and is in the reactor during normal operation of the reactor. An actual measurement unit for measuring a physical quantity, a numerical analysis unit for obtaining a fluctuation pattern by a numerical analysis when the physical quantity measured by the actual measurement unit is assumed to be free from damage in the nuclear reactor, and the actual measurement unit The measured fluctuation pattern of the physical quantity in the reactor is compared with the fluctuation pattern of the corresponding physical quantity obtained by the numerical analysis unit, and it is determined whether or not these fluctuation patterns match, And a comparison / determination unit for determining whether or not there is damage.
更に、本発明に係る原子炉内破損検知方法は、原子炉の通常運転時に当該原子炉内の破損を検知する原子炉内破損検知方法であって、前記原子炉内に破損が存在し、または存在しない場合の当該原子炉における物理量の変動パターンをデータベース部に予め格納し、前記原子炉の通常運転時に当該原子炉において測定した物理量の変動パターンと、前記データベース部に格納された該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して当該原子炉内の破損の有無を判定し、当該原子炉内の破損を検知することを特徴とするものである。 Furthermore, the in-reactor breakage detection method according to the present invention is an in-reactor breakage detection method for detecting breakage in the reactor during normal operation of the reactor, wherein there is breakage in the reactor, or The fluctuation pattern of the physical quantity in the reactor when it does not exist is stored in the database unit in advance, the fluctuation pattern of the physical quantity measured in the reactor during the normal operation of the reactor, and the corresponding physical quantity stored in the database unit It is characterized by comparing the fluctuation patterns, judging whether or not these fluctuation patterns match, determining the presence or absence of damage in the reactor, and detecting the damage in the reactor .
また、本発明に係る原子炉内破損検知方法は、原子炉の通常運転時に当該原子炉内の破損を検知する原子炉内破損検知方法であって、前記原子炉の通常運転時に当該原子炉における物理量を測定し、この測定した物理量について、前記原子炉内に破損が存在しないと仮定した場合の変動パターンを数値解析により求め、前述の測定した物理量の変動パターンと、数値解析により得た該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して当該原子炉内の破損の有無を判定し、当該原子炉内の破損を検知することを特徴とするものである。 Further, the in-reactor damage detection method according to the present invention is an in-reactor damage detection method for detecting damage in the reactor at the time of normal operation of the reactor, and in the reactor at the time of normal operation of the reactor. The physical quantity is measured, and the fluctuation pattern when the measured physical quantity is assumed to be free of damage in the nuclear reactor is obtained by numerical analysis, and the fluctuation pattern of the measured physical quantity described above and the corresponding obtained from the numerical analysis are obtained. Comparing with fluctuation patterns of physical quantities, judging whether these fluctuation patterns match, determining whether there is damage in the reactor, and detecting damage in the reactor It is.
本発明に係る原子炉内破損検知装置及び方法によれば、原子炉の通常運転時に当該原子炉内で測定された物理量の変動パターンと、データベース部に予め格納された、原子炉内に破損が存在し、または存在しない場合の当該原子炉における物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して当該原子炉内の破損の有無を判定することから、原子炉の通常運転時に、当該原子炉内の破損を迅速に検知することができる。 According to the in-reactor damage detection apparatus and method according to the present invention, the fluctuation pattern of the physical quantity measured in the reactor during normal operation of the reactor, and the damage in the reactor stored in advance in the database unit are detected. Compare the fluctuation pattern of the physical quantity in the reactor when it exists or does not exist, determine whether these fluctuation patterns match, and determine whether there is damage in the reactor. During normal operation of the reactor, damage in the reactor can be detected quickly.
また、本発明に係る原子炉内破損検知装置及び方法によれば、原子炉の通常運転時に当該原子炉において測定した物理量の変動パターンと、この測定した物理量について、原子炉内に破損が存在しないと仮定した場合の数値解析により得た変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無を判定することから、原子炉の通常運転時に、当該原子炉内の破損を迅速に検知することができる。 Further, according to the in-reactor damage detection apparatus and method according to the present invention, there is no damage in the reactor with respect to the fluctuation pattern of the physical quantity measured in the reactor during normal operation of the reactor and the measured physical quantity. Comparison of fluctuation patterns obtained by numerical analysis with the assumption that the fluctuation patterns match, and whether these fluctuation patterns match, and whether or not there is damage in the reactor, During operation, damage in the reactor can be detected quickly.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[A]第1の実施の形態(図1〜図4)
図1は、本発明に係る原子炉内破損検知装置の第1の実施の形態を示すブロック図である。図2は、図1の原子炉内破損検知装置において測定する物理量を説明するための沸騰水型原子炉を示す断面図である。
[A] First embodiment (FIGS. 1 to 4)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an in-reactor damage detection apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a boiling water reactor for explaining physical quantities to be measured in the in-reactor damage detection apparatus of FIG.
本実施の形態における原子炉内破損検知装置10は、原子炉通常運転中に、原子炉内構造物としての炉心シュラウド11の破損を検知し、更に炉心シュラウド11の破損部位を特定して検知するものであり、実測部12、データベース部13、比較判定部14及び表示部15を有して構成される。
The in-reactor
実測部12は、原子炉の通常運転時に原子炉における物理量を測定するものである。原子炉が図2に示す沸騰水型原子炉16の場合、実測部12は物理量として、LPRM(局所中性子束)、APRM(炉心平均中性子束)、炉心流量、炉心差圧、JP(ジェットポンプ)流量、PLR(再循環)ポンプ流量、PLRポンプ速度、原子炉ドーム圧力、炉内冷却材のボトムドレン温度、シュラウド内外差圧、炉内冷却材温度差のうちの少なくとも一つを測定する。
The
ここで、沸騰水型原子炉16は、原子炉圧力容器17内に炉心18を収容し、この炉心18を構成する多数の燃料集合体(不図示)は炉心シュラウド11に囲まれると共に、炉心支持板20及び上部格子板21により支持される。炉心シュラウド11の上部はシュラウドヘッド23により閉塞され、このシュラウドヘッド22にスタンドパイプ23を経て気水分離器24が設置される。原子炉圧力容器17内には、気水分離器24の上方に蒸気乾燥器25が配置される。
Here, the boiling water reactor 16 accommodates a
炉心18にて発生した蒸気は、気水分離器24にて水分が分離され、蒸気乾燥器25にて乾燥されて上部ドーム26内に至り、主蒸気ノズル27から主蒸気系を経てタービン系(共に図示せず)へ至る。タービン系で仕事をした蒸気は復水となり、給水系(不図示)を経て原子炉圧力容器17内へ冷却材として供給される。この冷却材は、原子炉再循環系28の再循環ポンプ29により昇圧され、原子炉圧力容器17と炉心シュラウド11との間のダウンカマ部32に複数本設置されたジェットポンプ30によって、炉心18の下方の炉心下部プレナム31へ導かれる。
The steam generated in the
尚、ダウンカマ部32は、原子炉圧力容器17と炉心シュラウド11との間の環状部分から、原子炉圧力容器17とスタンドパイプ23及び気水分離器24との間の部分に至る範囲を指す。
Note that the downcomer portion 32 indicates a range from the annular portion between the reactor pressure vessel 17 and the core shroud 11 to the portion between the reactor pressure vessel 17, the stand pipe 23 and the steam /
前記LPRMは、炉心18の軸方向及び周方向に複数設置された中性子束モニタのそれぞれにより計測された値であり、APRMは、これら複数のLPRMの値の平均値である。また、炉心流量は、炉心18内の各燃料集合体のチャンネルボックス内を流れる冷却材の流量である。更に、炉心差圧は、炉心18と炉心下部プレナム31との圧力差であり、通常、炉心流量の自乗に比例する。
The LPRM is a value measured by a plurality of neutron flux monitors installed in the axial direction and the circumferential direction of the
JP流量は、ジェットポンプ30の吐出流量である。また、PLRポンプ流量は、再循環ポンプ29により原子炉再循環系28を流れる冷却材流量であり、PLRポンプ速度は、再循環ポンプ29の回転速度である。また、原子炉ドーム圧力は、原子炉圧力容器17の上部ドーム26内の圧力であり、炉内冷却材のボトムドレン温度は、炉心下部プレナム31の冷却材温度である。更に、シュラウド内外差圧は、炉心18とのダウンカマ部32との圧力差であり、炉内冷却材温度差は、炉心18とダウンカマ部32との間の冷却材の温度差である。
The JP flow rate is the discharge flow rate of the
図1に示すデータベース部13は、原子炉、例えば図2の沸騰水型原子炉16内に破損が存在した場合の当該原子炉における物理量の変動パターン(変動傾向)を、破損部位毎に整理して予め格納したものである。例えば、図3には、原子炉圧力容器17内の炉心シュラウド11に破損が生じた場合の主要な物理量(APRM、炉心流量、炉心差圧、原子炉ドーム圧力、PLRポンプ速度、PLRポンプ流量)の変動パターンを、破損部位毎に整理して示す。この場合、炉心シュラウド11の破損部位としては、上部シュラウド部分(主に溶接線H1部分)、中部シュラウド部分(主に溶接線H4部分)、下部シュラウド部分(主に溶接線H7部分)である。
The
炉心シュラウド11の破損部位毎の主要な物理量の変動パターンを、次に説明する。 Next, the fluctuation pattern of the main physical quantity for each damaged part of the core shroud 11 will be described.
上部シュラウド部分(主に溶接線H1部分)が破損した場合には、シュラウドヘッド22に囲まれた炉心上部プレナム33内の冷却材の一部が、炉心シュラウド11の当該破損箇所(例えば亀裂)からスタンドパイプ23及び気水分離器24の外側のダウンカマ部32の上部に流出する。しかし、この流出する冷却材は、蒸気と水の二相状態であり、このうち蒸気が70%を占めるので、圧力損失が大きくなって、このときの流出量は微少となる。
When the upper shroud portion (mainly the weld line H1 portion) is damaged, a part of the coolant in the core upper plenum 33 surrounded by the
このとき、冷却材の破損箇所からの流出によって炉心上部プレナム33の圧力が若干低下するため、冷却材は、炉心18の燃料集合体内を流れやすくなり、炉心流量及び炉心差圧が微増して、燃料集合体のチャンネルボックス内の流量(インチャンネル流量)も若干増大する。このように、冷却材のインチャンネル流量が増大することで、熱中性子束が増加し、APRMが上昇する。
At this time, since the pressure of the core upper plenum 33 slightly decreases due to the outflow from the damaged portion of the coolant, the coolant easily flows in the fuel assembly of the
一方、炉心上部プレナム33内における二相状態の冷却材の一部は、炉心シュラウド11の当該破損箇所からスタンドパイプ23の外側へ流出してしまうため、気水分離器24内を上昇する二相状態の冷却材が減少し、この気水分離器24から蒸気乾燥器25へ流入する蒸気量が減少する。このため、原子炉圧力容器17における上部ドーム26の原子炉ドーム圧力が低下傾向となる。また、原子炉再循環系28が手動モードで運転されている場合には、PLRポンプ速度及びPLRポンプ流量は変化しない。
On the other hand, a part of the coolant in the two-phase state in the core upper plenum 33 flows out from the damaged portion of the core shroud 11 to the outside of the stand pipe 23, so that the two-phase rising in the steam /
中部シュラウド部分(主に溶接線H4部分)が破損した場合には、炉心18の燃料集合体間の隙間(燃料バイパス部)からの冷却材の一部が、炉心シュラウド11の当該破損箇所からダウンカマ部32へ流出する。しかし、この流出する冷却材は、蒸気と水の二相状態であり、このうち蒸気が70%を占めるので、圧力損失が大きくなって、このときの流出量は微少となる。
When the middle shroud portion (mainly the weld line H4 portion) is damaged, a part of the coolant from the gap (fuel bypass portion) between the fuel assemblies of the
このとき、冷却材の破損箇所からの流出によって、中部シュラウド部分に対応する燃料バイパス内の圧力が若干低下するため、冷却材は、燃料集合体間の隙間及び燃料集合体内を流れやすくなり、炉心流量及び炉心差圧が微増する。燃料集合体内を冷却材が流れるインチャンネル流量が増大することで、熱中性子束が増加し、APRMが上昇する。 At this time, since the pressure in the fuel bypass corresponding to the middle shroud portion is slightly reduced due to the outflow from the damaged portion of the coolant, the coolant easily flows in the gaps between the fuel assemblies and in the fuel assemblies. The flow rate and core differential pressure increase slightly. As the in-channel flow rate through which the coolant flows through the fuel assembly increases, the thermal neutron flux increases and APRM increases.
熱中性子束が増加し、燃料集合体における核分裂反応が促進されることで、蒸気発生量が上昇する。この蒸気が、スタンドパイプ23、気水分離器24及び蒸気乾燥器25を経て原子炉圧力容器17の上部ドーム26へ導入されることで、原子炉ドーム圧力が微増する。また、原子炉再循環系28が手動モードで運転されている場合には、PLRポンプ速度及びPLRポンプ流量は変化しない。
As the thermal neutron flux increases and the fission reaction in the fuel assembly is promoted, the amount of steam generated increases. The steam is introduced into the upper dome 26 of the reactor pressure vessel 17 through the stand pipe 23, the
下部シュラウド部分(主に溶接線H7部分)が破損した場合には、炉心下部プレナム31の冷却材(液相)の一部が炉心シュラウド11の当該破損箇所からダウンカマ部32の下部へ直接流出する。このため、炉心下部プレナム31から炉心18へ至る冷却材が減少するので、この炉心18の燃料集合体内を冷却材が流れるインチャンネル流量が減少し、この結果、熱中性子束が減少して、APRMが低下する。この熱中性子束の減少によって燃料集合体の核分裂反応が低下するので、蒸気発生量が減少して、原子炉圧力容器17の上部ドーム26における原子炉ドーム圧力が低下する。
When the lower shroud portion (mainly the weld line H7 portion) is damaged, a part of the coolant (liquid phase) of the core
また、炉心下部プレナム31の冷却材の一部が流出することで、この炉心下部プレナム31の圧力が低下し、従って炉心差圧が低下する。但し、炉心流量は、複数台のジェットポンプ30の吐出流量の合計値、または図示しない複数台の再循環インターナルポンプ(RIP)の吐出流量の合計値として計測されているため、実際には低下しているが、見かけ上増加して計測される。また、原子炉再循環系28が手動モードで運転されている場合には、PLRポンプ速度及びPLRポンプ流量は変化しない。
Further, when a part of the coolant in the
前記データベース部13には、沸騰水型原子炉16における物理量の上述のような短期的な変動パターンのほか、日、月または年単位の長期的な変動パターンが、ある期間における上記物理量の平均値、ばらつき範囲、標準偏差の少なくとも一つの統計量として格納されている。これによって、例えば炉心シュラウド11の破損(例えば貫通孔)が微々たるものから徐々に大きくなった場合における物理量の変動傾向が、データベース部13に格納される。
In the
このように、データベース部13に格納される沸騰水型原子炉16における物理量の変動パターンは、本実施の形態では、実測部12にて測定された物理量が蓄積されたものである。従って、沸騰水型原子炉16で新たな破損が実際に発生した場合における物理量の変動パターンがデータベース部13に格納されることになり、このデータベース部13は学習機能を具備する。
Thus, the physical quantity fluctuation pattern in the boiling water reactor 16 stored in the
前記比較判定部14は、実測部12にて測定された原子炉、例えば沸騰水型原子炉16における物理量の変動パターンと、データベース部13に格納された該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該沸騰水型原子炉16内における破損の有無を検知し、更に破損部位を特定して検知する。
The comparison /
つまり、比較判定部14は、実測部12にて測定された物理量の変動パターンと、データベース部13から得た該当する物理量の変動パターンとを、予め設定された判定基準(例えば物理量の変化率や、変化量等)を用いて比較し、両変動パターンが合致していれば、原子炉内(例えば炉心シュラウド11)に破損が存在していると判断する。この比較の際には、データベース部13に物理量の変動パターンが破損部位毎に格納されていることから、比較判定部14は、どの破損部位における変動パターンと合致するかを判断することで、破損部位を特定して把握することが可能となる。
That is, the comparison /
例えば、炉心シュラウド11の破損の軸方向部位は、前述の各種物理量のうち、特にLPRM、APRM、炉心差圧、JP流量(計測された炉心流量)などの変動パターンにより基本的に特定可能である。また、炉心シュラウド11の破損の径方向部位は、破損部位近傍における中性子束モニタが計測するLPRMと、この中性子束モニタに対向する位置に設置された中性子束モニタが計測するLPRMとを比較することで基本的に特定可能である。 For example, the axial portion of the core shroud 11 in the axial direction of damage can be basically specified by a variation pattern such as LPRM, APRM, core differential pressure, JP flow rate (measured core flow rate) among the above-described various physical quantities. . Moreover, the radial direction site | part of the fracture | rupture of the core shroud 11 compares LPRM which the neutron flux monitor in the vicinity of a failure site measures, and LPRM which the neutron flux monitor installed in the position facing this neutron flux monitor compares. Is basically identifiable.
更に、比較判定部14は、上述の変動パターンの比較に際し、両変動パターンのずれの範囲を明確化するために、変動パターンの合致の程度を数値化して出力する。例えば、比較判定部14は、両変動パターンの合致の程度を百分率を用いて数値化し、あるいは両変動パターンの差を数値化して直接表示する。比較判定部14は、検知した破損の有無、破損部位及び上述の数値化された合致の程度などの破損に関する情報を表示部15へ出力する。
Further, when comparing the above-described variation patterns, the comparison /
表示部15は、比較判定部14に接続され、この比較判定部14にて出力された破損の有無及び破損部位などの破損に関する情報を表示する。例えば、表示部15は、原子炉圧力容器17内の炉心シュラウド11に破損が発生したことを告知する警報を出力し、その破損部位を表示画面上に表示する。
The
次に、図4を用いて作用を説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIG.
実測部12が、沸騰水型原子炉16における各種物理量を測定し、この測定された物理量の変動パターンを実測部12から比較判定部14が取得する(S1)。
The
比較判定部14は、実測部12から取得した物理量の変動パターンをデータベース部13へ出力し、類似のまたは略一致する変動パターンについてデータベース部13に照会する(S2)。
The comparison /
データベース部13は、実測部12にて測定された物理量に該当する物理量について、類似のまたは略一致する変動パターンを比較判定部14へ出力する(S3)。
The
比較判定部14は、実測部12にて測定された物理量の変動パターンと、データベース部13から出力された該当する物理量の変動パターンとを、予め設定された判定基準を用いて比較する(S4)。そして、この比較判定部14は、沸騰水型原子炉16における原子炉圧力容器17内の、例えば炉心シュラウド11の破損の有無を検知し、破損部位を特定して検知して表示部15へ出力する(S5)。
The comparison /
従って、本実施の形態によれば、次の効果(1)を奏する。 Therefore, according to the present embodiment, the following effect (1) is obtained.
(1)比較判定部14は、沸騰水型原子炉16の通常運転時に、当該原子炉16において実測部12により上記通常運転時に測定された物理量の変動パターンと、データベース部13に予め格納された、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が発生した場合の当該原子炉16における物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11の破損の有無を判定し、その破損部位を特定する。このことから、沸騰水型原子炉16の通常運転時に、当該沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11の破損を、その破損部位と共に迅速に検知することができる。この結果、微小兆候保全において、沸騰水型原子炉16の停止または運転継続を迅速且つ適確に判断できる。また、事後保全においては、破損部位が予め判明しているため、速やかな事後保全を実施できる。
(1) The comparison /
[B]第2の実施の形態(図5)
図5は、本発明に係る原子炉内破損検知装置の第2の実施の形態を示すブロック図である。この第2の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
[B] Second embodiment (FIG. 5)
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the in-reactor damage detection apparatus according to the present invention. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified or omitted.
本実施の形態の原子炉内破損検知装置40が、前記第1の実施の形態の原子炉内破損検知装置10と異なる点は、データベース部13に格納される物理量の変動パターンが、数値解析部41による数値解析によって求められた物理量のデータである点である。
The in-reactor
つまり、この数値解析部41は、炉内流動解析や炉心動特性解析によって、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が生じた場合の各種物理量の変動パターンを演算して解析し、この解析結果をデータベース部13に格納する。
In other words, the
その他の点に関しては前記第1の実施の形態と同様であるため、本実施の形態においても、前記第1の実施の形態の効果(1)と同様な効果を奏する。 Since the other points are the same as those of the first embodiment, the present embodiment also has the same effects as the effect (1) of the first embodiment.
[C]第3の実施の形態(図6)
図6は、本発明に係る原子炉内破損検知装置の第3の実施の形態を示すブロック図である。この第3の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
[C] Third embodiment (FIG. 6)
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the in-reactor damage detection apparatus according to the present invention. In the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified or omitted.
本実施の形態の原子炉内破損検知装置43が前記第1の実施の形態の原子炉内破損検知装置10と異なる点は、データベース部13に格納される物理量の変動パターンが、例えば実験測定値記憶部44に記憶された、予め実施した実験により測定された物理量のデータである点である。上記実験は、例えばモップアップ試験などによって実施される。
The in-reactor
その他の点に関しては前記第1の実施の形態と同様であるため、本実施の形態においても、前記第1の実施の形態の効果(1)と同様な効果を奏する。 Since the other points are the same as those of the first embodiment, the present embodiment also has the same effects as the effect (1) of the first embodiment.
[D]第4の実施の形態(図7、図8)
図7は、本発明に係る原子炉内破損検知装置の第4の実施の形態を示すブロック図である。この第4の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
[D] Fourth embodiment (FIGS. 7 and 8)
FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the in-reactor damage detection apparatus according to the present invention. In the fourth embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified or omitted.
本実施の形態の原子炉内破損検知装置46が前記第1の実施の形態の原子炉内破損検知装置10と異なる点は、原子炉内破損検知装置10のデータベース部13に代えて数値解析部47を有する点である。
The in-reactor
この数値解析部47は、実測部12にて測定された物理量について、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が存在しないと仮定した場合の変動パターンを数値解析により求める。つまり、数値解析部47は、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が存在しないと仮定した場合の現象を数値解析(炉内流動解析や炉心動特性解析等)することで、実測部12が測定した物理量に該当する物理量の変動パターンを求めて出力する。
The
比較判定部14は、実測部12にて測定された沸騰水型原子炉16における物理量の変動パターンと、数値解析部47にて得られた該当する物理量の変動パターンとを、予め設定された判定基準(例えば物理量の変化率や変化量など)を用いて比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11における破損の有無を検知し、その旨を表示部15へ出力する。更に、比較判定部14は、上述の変動パターンの比較に際し、両変動パターンのずれの範囲を明確化するため、変動パターンの合致の程度を数値化して表示部15へ出力する。
The comparison /
本実施の形態の作用を、図8を用いて説明する。 The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.
実測部12が沸騰水型原子炉16における各種物理量を測定し、この測定された物理量の変動パターンを比較判定部14が実測部12から取得する(S11)。
The
比較判定部14は、実測部12にて測定された物理量の変動パターンを数値解析部47へ出力し、この物理量について数値解析部47に照会する(S12)。
The comparison /
数値解析部47は、実測部12が測定した物理量に該当する物理量について、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が存在しなかったと仮定した場合における変動パターンを数値解析により求め、比較判定部14へ出力する(S13)。
The
比較判定部14は、実測部12にて測定された物理量の変動パターンと、数値解析部42から得られた該当する物理量の変動パターンとを、予め設定された判定基準を用いて比較する(S14)。そして、この比較判定部14は、沸騰水型原子炉16の破損、例えば炉心シュラウド11の破損の有無を検知して、表示部15へ出力する(S15)。
The comparison /
従って、本実施の形態によれば、次の効果(2)を奏する。 Therefore, according to the present embodiment, the following effect (2) is obtained.
(2)比較判定部14は、沸騰水型原子炉16の通常運転時に、当該原子炉16において実測部12により上記通常運転時に測定された物理量の変動パターンと、この測定された物理量について、数値解析部47による数値解析によって得られた、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が存在しないと仮定した場合の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11の破損の有無を判定する。このことから、沸騰水型原子炉16の通常運転時に、当該沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11の破損を迅速に検知することができる。
(2) The comparison /
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to this.
例えば、各実施の形態においては、沸騰水型原子炉16の炉心シュラウド11に破損が生じた場合を述べたが、炉心シュラウド11以外の他の部分、例えばシュラウドヘッド22、スタンドパイプ23、気水分離器24、または炉心シュラウド11の下端部を原子炉圧力容器17に支持するために当該原子炉圧力容器17に設けられたシュラウドレグ34のそれぞれに破損が生じた場合にも、同様に本発明を適用できる。
For example, in each embodiment, the case where the core shroud 11 of the boiling water reactor 16 is damaged has been described. However, other parts other than the core shroud 11, such as the
また、第1〜第3の各実施の形態において、データベース部13には、沸騰水型原子炉16の例えば炉心シュラウド11に破損が存在する場合の物理量の変動パターンが格納されるものを述べたが、第4の実施の形態の場合と同様に、沸騰水型原子炉16に破損が存在しない場合の物理量の変動パターンが格納されていてもよい。
Further, in each of the first to third embodiments, the
更に、各実施の形態では、沸騰水型原子炉16の場合を述べたが、加圧水型原子炉の場合にも本発明を適用できる。 Furthermore, in each embodiment, although the case of the boiling water reactor 16 was described, this invention is applicable also to the case of a pressurized water reactor.
10 原子炉内破損検知装置
11 炉心シュラウド
12 実測部
13 データベース部
14 比較判定部
15 表示部
16 沸騰水型原子炉
17 原子炉圧力容器
40 原子炉内破損検知装置
41 数値解析部
43 原子炉内破損検知装置
44 実験測定値記憶部
46 原子炉内破損部位検知装置
47 数値解析部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記原子炉の通常運転時に当該原子炉における物理量を測定する実測部と、
前記原子炉内に破損が存在し、または存在しない場合の当該原子炉における物理量の変動パターンを予め格納するデータベース部と、
前記実測部にて測定された前記原子炉における物理量の変動パターンと、前記データベース部に格納された該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無を判定する比較判定部と、を有することを特徴とする原子炉内破損検知装置。 An in-reactor damage detection device that detects damage in the reactor during normal operation of the reactor,
An actual measurement unit for measuring a physical quantity in the reactor during normal operation of the reactor;
A database unit for preliminarily storing a fluctuation pattern of a physical quantity in the nuclear reactor when the nuclear reactor is damaged or does not exist;
Compare the fluctuation pattern of the physical quantity in the nuclear reactor measured by the actual measurement section with the fluctuation pattern of the corresponding physical quantity stored in the database section, and determine whether or not these fluctuation patterns match. And a comparison / determination unit for determining whether or not there is damage in the nuclear reactor.
比較判定部は、実測部にて測定された物理量の変動パターンと、前記データベース部に格納された該当する物理量の変動パターンとが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無と共に、破損部位を特定すること特徴とする請求項1に記載の原子炉内破損検知装置。 In the database unit, the fluctuation pattern of the physical quantity in the nuclear reactor when there is damage in the nuclear reactor is stored in advance for each damaged portion,
The comparison / determination unit determines whether or not the variation pattern of the physical quantity measured by the actual measurement unit matches the variation pattern of the corresponding physical quantity stored in the database unit. The in-reactor damage detection apparatus according to claim 1, wherein a damage site is specified together with presence or absence.
前記原子炉の通常運転時に当該原子炉における物理量を測定する実測部と、
この実測部にて測定された物理量について、前記原子炉内に破損が存在しないと仮定した場合の変動パターンを数値解析により求める数値解析部と、
前記実測部にて測定された前記原子炉における物理量の変動パターンと、前記数値解析部により得られた該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無を判定する比較判定部と、を有することを特徴とする原子炉内破損検知装置。 An in-reactor damage detection device that detects damage in the reactor during normal operation of the reactor,
An actual measurement unit for measuring a physical quantity in the reactor during normal operation of the reactor;
For the physical quantity measured in this actual measurement unit, a numerical analysis unit for obtaining a fluctuation pattern by numerical analysis when it is assumed that no damage exists in the nuclear reactor,
Compare the fluctuation pattern of the physical quantity in the reactor measured by the actual measurement section with the fluctuation pattern of the corresponding physical quantity obtained by the numerical analysis section, and determine whether or not these fluctuation patterns match. And a comparison / determination unit for determining whether or not there is damage in the reactor.
前記原子炉内に破損が存在し、または存在しない場合の当該原子炉における物理量の変動パターンをデータベース部に予め格納し、
前記原子炉の通常運転時に当該原子炉において測定した物理量の変動パターンと、前記データベース部に格納された該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して当該原子炉内の破損の有無を判定し、当該原子炉内の破損を検知することを特徴とする原子炉内破損検知方法。 A method for detecting damage in a reactor that detects damage in the reactor during normal operation of the reactor,
Preliminarily storing the fluctuation pattern of the physical quantity in the reactor when the reactor is damaged or not present in the database unit,
Compare the fluctuation pattern of the physical quantity measured in the reactor during normal operation of the nuclear reactor with the fluctuation pattern of the corresponding physical quantity stored in the database unit, and determine whether these fluctuation patterns match. And determining whether there is damage in the reactor and detecting the damage in the reactor.
原子炉において測定した物理量の変動パターンと、前記データベース部に格納された該当する物理量の変動パターンとが合致するか否かを判断して、当該原子炉内の破損の有無と共に破損部位を特定し、当該原子炉内の破損を検知すること特徴とする請求項11に記載の原子炉内破損検知方法。 In the database unit, the fluctuation pattern of the physical quantity in the nuclear reactor when there is damage in the nuclear reactor is stored in advance for each damaged portion,
Judgment is made whether the fluctuation pattern of the physical quantity measured in the nuclear reactor matches the fluctuation pattern of the corresponding physical quantity stored in the database section, and the damaged portion is identified along with the presence or absence of the damage in the nuclear reactor. The in-reactor damage detection method according to claim 11, wherein damage in the reactor is detected.
前記原子炉の通常運転時に当該原子炉における物理量を測定し、
この測定した物理量について、前記原子炉内に破損が存在しないと仮定した場合の変動パターンを数値解析により求め、
前述の測定した物理量の変動パターンと、数値解析により得た該当する物理量の変動パターンとを比較し、これらの変動パターンが合致するか否かを判断して当該原子炉内の破損の有無を判定し、当該原子炉内の破損を検知することを特徴とする原子炉内破損検知方法。 A method for detecting damage in a reactor that detects damage in the reactor during normal operation of the reactor,
Measure physical quantities in the reactor during normal operation of the reactor,
About this measured physical quantity, the fluctuation pattern when assuming that there is no damage in the reactor is obtained by numerical analysis,
Compare the measured physical quantity fluctuation pattern described above with the corresponding physical quantity fluctuation pattern obtained by numerical analysis, determine whether these fluctuation patterns match, and determine whether there is damage in the reactor. And detecting a damage in the nuclear reactor.
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CN106024078A (en) * | 2016-06-24 | 2016-10-12 | 西安交通大学 | Failure diagnosis method for neutron detectors of reactors |
CN113409971A (en) * | 2021-05-28 | 2021-09-17 | 中国原子能科学研究院 | Method, device, medium, and electronic apparatus for monitoring damage to core of nuclear reactor |
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