JP2011038818A - Nuclear reactor control support system and nuclear reactor control support method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力発電所の原子炉の運転を停止する際にかかる原子炉の炉水の温度降下率を設定する原子炉制御支援システムおよび原子炉制御支援方法に関する。 The present invention relates to a nuclear reactor control support system and a nuclear reactor control support method for setting a temperature drop rate of nuclear reactor water when the operation of a nuclear power plant nuclear reactor is stopped.
原子力発電所では、日常の保守点検とは別に、定期的に大規模点検が行われている。具体的には、現在の法令下では、13ヶ月〜24ヶ月に一度の間隔で発電プラントの運転を停止して、停止期間中に一斉に点検が行われる。かかる点検では、原子炉が格納されている原子炉格納容器内にも作業員が出入りするため、作業員の放射線被爆量を低減し安全を確保するべく、原子炉格納容器内の雰囲気における放射線の線量率をできる限り低くする必要がある。 At nuclear power plants, apart from daily maintenance inspections, large-scale inspections are regularly conducted. Specifically, under the current laws and regulations, the operation of the power plant is stopped once every 13 to 24 months, and inspections are performed all at once during the stop period. In such inspections, workers also enter and exit the reactor containment vessel in which the reactor is stored. Therefore, in order to reduce the amount of radiation exposure of workers and ensure safety, radiation in the atmosphere inside the reactor containment vessel The dose rate should be as low as possible.
ところで、上記の原子炉は、主に、加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)と、沸騰水型原子炉(BWR:Boiling Water Reactor)に大別される。加圧水型原子炉は、核分裂反応によって生じた熱エネルギーを用いて加圧水を高温(約300℃以上)に熱し、蒸気発生器においてかかる加圧水の熱を水に与える。そして、その水を沸騰させることより生じた蒸気を用いてタービン発電機を回し、電力を生成する。沸騰水型原子炉は、核分裂反応によって生じた熱エネルギーを用いて水(炉水)を沸騰させ、これにより生じた蒸気を用いてタービン発電機を回し、電力を生成する。これらの原子炉以外にも、近年では、沸騰水型原子炉を改良した改良型沸騰水型原子炉(ABWR:Advanced Boiling Water Reactor)が導入され、原子炉の運転効率および経済性、安全性の向上が図られている。 By the way, the above-described nuclear reactors are mainly classified into a pressurized water reactor (PWR) and a boiling water reactor (BWR). A pressurized water reactor heats pressurized water to a high temperature (about 300 ° C. or higher) using thermal energy generated by a fission reaction, and gives the heat of the pressurized water to water in a steam generator. Then, the turbine generator is turned using steam generated by boiling the water to generate electric power. In a boiling water reactor, water (reactor water) is boiled using thermal energy generated by a fission reaction, and a turbine generator is turned using steam generated thereby to generate electric power. In addition to these nuclear reactors, an advanced boiling water reactor (ABWR), which is an improvement of the boiling water reactor, has been introduced in recent years. Improvements are being made.
上述した原子炉のうち、沸騰水型原子炉および改良型沸騰水型原子炉では、原子炉の炉水は、蒸気となってタービン発電機において電力の生成に用いられた後、復水器において冷却され、再度原子炉に供給される。したがって、炉水は、原子炉、タービン発電機、復水器およびこれらを接続する配管を循環することとなる。炉水が循環する設備の中でも、特に復水器および配管では、これらを構成する部材の経年劣化や損傷、腐食等により金属不純物(以下、クラッドと称する)が発生する。 Among the reactors described above, in boiling water reactors and improved boiling water reactors, the reactor water is used as steam to generate power in a turbine generator, and then in a condenser. It is cooled and supplied to the reactor again. Therefore, the reactor water circulates through the nuclear reactor, the turbine generator, the condenser, and the piping connecting them. Among the facilities in which the reactor water circulates, particularly in condensers and pipes, metal impurities (hereinafter referred to as cladding) are generated due to aging, damage, corrosion, etc. of the members constituting them.
発生したクラッドは、炉水の循環により原子炉内に持ち込まれ、かかる原子炉内の核燃料(燃料棒)表面に付着する。すると、クラッドは、核燃料の燃焼時に生じる中性子の照射を受けて放射化され、放射性物質となる。放射化されたクラッドが、核燃料から剥がれ落ちると炉水中に混入し、炉水と共に原子炉格納容器内に設置された配管を循環し、原子炉格納容器内に放射線を出すことになってしまう。 The generated clad is brought into the reactor by circulation of the reactor water, and adheres to the surface of the nuclear fuel (fuel rod) in the reactor. Then, the cladding is activated upon irradiation with neutrons generated during the burning of nuclear fuel, and becomes a radioactive material. When the activated clad peels off from the nuclear fuel, it enters the reactor water, circulates along the piping installed in the reactor containment vessel together with the reactor water, and emits radiation into the reactor containment vessel.
従来から、原子炉停止時に炉水温度を低下させる際に原子炉格納容器内の線量率が上昇することが知られている。これは、燃料棒とクラッドの熱膨張率の違いにより、温度が低下すると燃料棒からクラッドが剥離するためと考えられている。このような原子炉停止時における線量率の上昇を抑制する方法として、例えば特許文献1には、沸騰水型原子炉プラントの停止方法が開示されている。かかる方法では、炉水温度を低下させる過程において、炉水温度を金属イオンの溶出速度が大となる100℃〜150℃に到達した時点で所定時間維持することにより放射能除去を行う。これによれば、プラントの停止運転中に、大規模な付加設備を必要とせず配管等からの放射能を除去して、配管等の空間線量率を低減させることができるとされている。
Conventionally, it is known that the dose rate in the reactor containment vessel increases when the reactor water temperature is lowered when the reactor is shut down. This is considered to be because the clad peels off from the fuel rod when the temperature decreases due to the difference in thermal expansion coefficient between the fuel rod and the clad. For example,
また特許文献1にも記載されているように、原子炉の停止操作において炉水温度を急速に低下させるほど、燃料棒の表面に付着したクラッドが多く剥離し、炉水の放射能汚染が進行することが従来から知られていた。すなわち、原子炉停止操作時の炉水温度降下率によって、燃料棒の表面からのクラッドの剥離量が増減し、これに伴って、原子炉格納容器内作業場の放射線の線量率に増減するということが明らかになっていた。したがって、原子炉停止における炉水の温度降下率は、15℃/h以下とすることが推奨されており、現状では、かかる値を参照して所定の温度降下率を設定し、原子炉の停止操作を行っている。
Further, as described in
しかし、特許文献1に記載の原子炉の停止方法では、金属イオンの溶出量が、炉水温度が100℃〜150℃の範囲において最大であることはわかるが、これにより、空間線量率がどの程度低減されているかが明らかでない。したがって、実際に特許文献1に記載の停止方法を用いたとしても、どの程度の効果が得られるかを判断することが困難である。
However, in the reactor shutdown method described in
また、炉水温度降下率によって燃料棒表面からのクラッドの剥離量が変化するとしても、そもそも炉水の循環により原子炉に持ち込まれるクラッドの量(以下、持込量と称する)が異なれば、放射性物質の量も異なるはずである。すなわち、クラッドの持込量が多ければ、原子炉停止時に剥離するクラッドの量も増え、これによる原子炉格納容器内の放射能の線量率が上昇するし、反対に、持込量が少なければ、原子炉格納容器内の放射能の線量率が低下する。そして、クラッドの量は、原子炉の設備の状態や運転状況による影響を受けるため、常に一定の量になるとは限らない。 Further, even if the amount of clad peeling from the surface of the fuel rod changes due to the reactor water temperature drop rate, if the amount of clad brought into the reactor by the circulation of the reactor water (hereinafter referred to as the carry-in amount) is different, The amount of radioactive material should also be different. In other words, if the amount of clad brought in is large, the amount of clad that is peeled off when the reactor is shut down also increases the radiation dose rate in the reactor containment vessel. Conversely, if the amount of clad is small, The radiation dose rate in the reactor containment vessel is reduced. The amount of cladding is not always a constant amount because it is affected by the state of the reactor equipment and the operating conditions.
したがって、従来のように所定の温度降下率を低く(15℃/h以下など)設定して停止操作をしたとしても、線量率の低減の程度は図りがたい。このため、かかる停止操作を行ったとしても、原子炉格納容器内の放射線の線量率が必ずしも目標とした値に到達しているとは限らない。 Therefore, even if a predetermined temperature drop rate is set low (15 ° C./h or less, etc.) and the stop operation is performed as in the past, it is difficult to reduce the dose rate. For this reason, even if such a shutdown operation is performed, the radiation dose rate in the reactor containment vessel does not necessarily reach the target value.
また、温度降下率を低くするということは、冷却に時間がかかるということを意味している。運転時の炉水は300℃程度の高温であるから、温度降下率を低くするほどプラント冷温停止までに時間がかかり、検査工程に無視できない遅れを生じるおそれがある。そして、温度降下率を一定の値で低く抑えたとしても、確かに線量率は低減するかもしれないが、必要以上に温度降下率を下げてしまい、無駄に時間をかけてしまっているおそれもある。したがって、線量率を目標とした値に抑えられる限りにおいて、できるだけ温度降下率は高めに設定したい(速く冷却したい)という要請がある。 Moreover, lowering the temperature drop rate means that cooling takes time. Since the reactor water at the time of operation is as high as about 300 ° C., the lower the temperature drop rate, the longer it takes to stop the plant cold, and there is a possibility of causing a delay that cannot be ignored in the inspection process. And even if the temperature drop rate is kept low at a certain value, the dose rate may certainly decrease, but the temperature drop rate may be lowered more than necessary, and there is a possibility that it takes time to waste. is there. Therefore, as long as the dose rate can be suppressed to the target value, there is a demand for setting the temperature drop rate as high as possible (cooling quickly).
本発明は、このような課題に鑑み、原子炉の設備の状態および運転状況による影響を踏まえつつ、原子炉周辺の作業場の放射能の線量率を目標とする値まで確実に低下させることができ、且つ可能な限り迅速に冷却を行う原子炉制御支援システムおよび原子炉制御支援方法を提供することを目的としている。 In view of such problems, the present invention can reliably reduce the radiation dose rate of the work area around the reactor to a target value while taking into account the influence of the state of the reactor equipment and the operation status. An object of the present invention is to provide a reactor control support system and a reactor control support method that perform cooling as quickly as possible.
上記課題を解決するために、発明者らが様々なデータの依存関係について鋭意検討したところ、作業場の線量率は原子炉内における放射能量と相関があること、放射能の変化量は温度降下率と相関があること、および温度降下率は放射能の変化量と持込量とから求められることを見出し、さらに検討を行うことによって本件発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the inventors have intensively studied the dependence of various data, and found that the dose rate in the workplace is correlated with the amount of radioactivity in the reactor, and the amount of change in radioactivity is the temperature drop rate. And the temperature drop rate was found from the amount of change in radioactivity and the amount brought in, and the present invention was completed by further investigation.
すなわち本発明にかかる原子炉制御支援システムの代表的な構成は、原子力発電所の原子炉の運転を停止する際に原子炉の炉水の温度降下率を決定する原子炉制御支援システムであって、原子炉周辺の雰囲気における放射線の線量率の目標値である目標雰囲気線量率を入力する入力部と、線量率と原子炉内における放射能量との相関関係を格納した線量率−放射能量相関データと、放射能の変化量と温度降下率との相関関係を格納した放射能変化量−温度降下率相関データと、を記憶する記憶部と、原子炉の1サイクル中に原子炉に持ち込まれたクラッドの量を取得する持込量取得部と、温度降下率を算出する演算部と、算出された温度降下率を出力する出力部と、を備え、演算部は、目標雰囲気線量率と線量率−放射能量相関データとから放射能量を演算し、演算された放射能量とクラッドの量とから放射能の変化量を演算し、演算された放射能の変化量と放射能変化量−温度降下率相関データとから温度降下率を算出することを特徴とする。 That is, a typical configuration of the reactor control support system according to the present invention is a reactor control support system that determines the temperature drop rate of reactor water when the operation of a nuclear power plant reactor is stopped. , Dose rate-radioactivity correlation data that stores the correlation between the dose rate and the amount of radioactivity in the reactor, and the input unit for inputting the target atmosphere dose rate, which is the target value of the radiation dose rate in the atmosphere around the reactor And a storage unit that stores the correlation between the amount of change in radioactivity and the temperature drop rate, and the correlation between the change in radioactivity and the temperature drop rate, and the data was brought into the reactor during one cycle of the reactor A carry-in amount acquisition unit that acquires the amount of cladding, a calculation unit that calculates a temperature drop rate, and an output unit that outputs the calculated temperature drop rate, the calculation unit includes a target ambient dose rate and a dose rate -From radioactivity correlation data Calculate the amount of radioactivity, calculate the amount of change in radioactivity from the calculated amount of radioactivity and the amount of cladding, and calculate the rate of temperature drop from the calculated amount of change in radioactivity and the amount of change in radioactivity-temperature drop rate correlation data Is calculated.
上記構成によれば、目標雰囲気線量率を入力すると、演算部は、記憶部に格納された線量率−放射能量相関データ、および放射能変化量−温度降下率相関データを参照し、且つ持込量取得部から取得したクラッドの量を用いて、かかる目標雰囲気線量率に応じた温度降下率を算出する。したがって、算出された温度降下率に基づいて原子炉の停止作業を行うことで、原子炉周辺の作業場の放射能の線量率を目標とする値まで確実に低下させることができ、且つ迅速に原子炉の冷却を行うことが可能となる。またクラッドの量が温度降下率の算出に用いられることで、原子炉の設備の状態および運転状況による影響を温度降下率の算出に反映させることができる。 According to the above configuration, when the target atmospheric dose rate is input, the calculation unit refers to the dose rate-radioactivity amount correlation data and the radioactivity change amount-temperature drop rate correlation data stored in the storage unit, and brings them in. The temperature drop rate corresponding to the target atmospheric dose rate is calculated using the clad amount acquired from the amount acquisition unit. Therefore, by performing the reactor shutdown operation based on the calculated temperature drop rate, it is possible to reliably reduce the radiation dose rate of the work area around the reactor to the target value, and quickly The furnace can be cooled. Further, since the amount of cladding is used for calculating the temperature drop rate, the influence of the state of the reactor equipment and the operation status can be reflected in the calculation of the temperature drop rate.
上記の線量率−放射能量相関データは、原子炉周辺のエリアごとに実測された放射能量および放射線の線量率に基づいたエリアごとの相関データであるとよい。 The dose rate-radioactivity correlation data may be correlation data for each area based on the radioactivity measured for each area around the reactor and the radiation dose rate.
原子炉周辺の雰囲気における放射能の線量率は、炉水が循環する配管の配置の有無等によりエリアごとに異なる。したがって、上記構成のように線量率−放射能量相関データをエリアごとに実測された相関データとすることで、かかる配置等による影響を線量率−放射能量相関データに反映させることが可能となる。これにより、線量率−放射能量相関データの精度を向上することが可能となる。 The dose rate of radioactivity in the atmosphere around the reactor varies from area to area depending on the presence or absence of the piping through which the reactor water circulates. Therefore, by making the dose rate-activity level correlation data the correlation data actually measured for each area as in the above-described configuration, it is possible to reflect the influence of such an arrangement or the like on the dose rate-activity level correlation data. This makes it possible to improve the accuracy of the dose rate-activity level correlation data.
上記の放射能変化量−温度降下率相関データは、実測された複数の放射能の変化量および温度降下率を、所定の温度域で2以上に区分し、区分された温度域ごとに放射能の変化量および温度降下率の平均値を求めた場合の平均値における近似関数であるとよい。 The above radioactivity change-temperature drop rate correlation data is divided into a plurality of measured radioactivity change rates and temperature drop rates into two or more in a predetermined temperature range, and the radioactivity for each of the divided temperature ranges. It is preferable that this is an approximate function in the average value when the average value of the change amount and the temperature drop rate is obtained.
かかる構成のように、実測された複数の放射能の変化量および温度降下率を、所定の温度域で2以上に区分し、その平均値を求めることで、区分ごとに1つの値とすることができる。したがって温度域ごとで実測されたデータの数(サンプル数)に著しい差があったとしても、かかる差による放射能変化量−温度降下率相関データへの影響を排除することができる。また放射能変化量−温度降下率相関データをその平均値における近似関数とすることで、データの汎用性を高めることができる。 As in this configuration, the measured amount of change in radioactivity and the temperature drop rate are divided into two or more in a predetermined temperature range, and the average value is obtained to obtain one value for each division. Can do. Therefore, even if there is a significant difference in the number of data actually measured for each temperature range (number of samples), the influence on the radioactivity change amount-temperature drop rate correlation data due to such difference can be eliminated. Moreover, the versatility of data can be improved by making radioactivity change-temperature drop rate correlation data into the approximate function in the average value.
上記課題を解決するために、本発明にかかる原子炉制御支援方法の代表的な構成は、原子力発電所の原子炉の運転を停止する際に原子炉の炉水の温度降下率を決定する原子炉制御支援方法であって、原子炉周辺の雰囲気における放射線の線量率の目標値である目標雰囲気線量率を入力し、原子炉の1サイクル中に原子炉に持ち込まれたクラッドの量を取得し、目標雰囲気線量率と、線量率と原子炉内における放射能量との相関関係を格納した線量率−放射能量相関データとから放射能量を演算し、演算された放射能量とクラッドの量とから放射能の変化量を演算し、演算された放射能の変化量と、放射能の変化量と温度降下率との相関関係を格納した放射能変化量−温度降下率相関データとから温度降下率を算出することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a nuclear reactor control support method according to the present invention is an atomic unit that determines a temperature drop rate of reactor water when a nuclear power plant reactor is shut down. This is a reactor control support method that inputs the target atmospheric dose rate, which is the target value of the radiation dose rate in the atmosphere around the reactor, and obtains the amount of cladding brought into the reactor during one cycle of the reactor. Calculate the radioactivity from the target atmosphere dose rate and the dose rate-radioactivity correlation data that stores the correlation between the dose rate and the radioactivity in the reactor, and radiate from the calculated radioactivity and the clad amount. The amount of change in activity is calculated, and the rate of temperature drop is calculated from the calculated amount of change in radioactivity and the correlation between the amount of change in radioactivity and the rate of temperature drop. It is characterized by calculating.
上述した原子炉制御支援システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該原子炉制御支援方法にも適用可能である。 The component corresponding to the technical idea in the reactor control support system described above and the description thereof can be applied to the reactor control support method.
本発明によれば、原子炉の設備の状態および運転状況による影響を踏まえつつ、原子炉周辺の作業場の放射能の線量率を目標とする値まで確実に低下させることができ、且つ可能な限り迅速に冷却を行う原子炉制御支援システムおよび原子炉制御支援方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably reduce the dose rate of the radioactivity in the work area around the reactor to a target value while taking into consideration the influence of the state of the reactor equipment and the operation status, and as much as possible. A reactor control support system and a reactor control support method that perform rapid cooling can be provided.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(原子力発電所)
図1は原子力発電所の構成例を示す図である。なお、原子力発電所には、他にも、制御棒駆動系、原子炉隔離時冷却系、残留熱除去系、高圧炉心注水系、燃料プール浄化系、原子炉冷却材浄化系、ほう酸水注入系などの系統を構成する設備および配管が設けられているが、理解を容易にするために、本実施形態においてはそれらの図示および説明を省略する。
(Nuclear power plant)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a nuclear power plant. In addition, the nuclear power plant also includes a control rod drive system, a reactor isolation cooling system, a residual heat removal system, a high pressure core water injection system, a fuel pool purification system, a reactor coolant purification system, and a boric acid water injection system. However, in order to facilitate understanding, illustration and description thereof are omitted in the present embodiment.
図1に示すように、原子力発電所100は、原子炉110と、原子炉格納容器120と、蒸気配管130と、復水給水配管132と、タービン134と、発電機136と、復水器138と、海水配管140とを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
原子炉110は、本実施形態においては沸騰水型原子炉であり、ウラン等からなる燃料棒112を核分裂させ、大量の熱(熱エネルギー)を発生させる。復水給水配管132から供給された復水および給水(炉水)は、原子炉110に運ばれ原子炉110で発生した熱によって約280〜300℃、70〜80気圧程度の高温高圧の蒸気となり蒸気配管130を経由してタービン134へと送られる。
The
タービン134は、蒸気配管130によって運ばれた蒸気が有する熱エネルギーを動力に変える機械である。原子炉110にて発生した蒸気は、タービン134を構成する羽根に衝突し回転力を作出する。タービン134は発電機136と同軸でつながっており、タービン134の回転が直接発電機136に伝わり電気を発生させる。発電機136にて発生した電気は変圧器(図示せず)へと送電され、電力として様々な場所へ供給される。
The
復水器138は、タービン134を回した水蒸気を回収して冷却し、水に戻して、再度復水給水配管132を通じて原子炉110へ送る。復水器138には、常に海水配管140により海水が循環しており、水蒸気を急激に冷却し液化する。このとき、水蒸気の体積が急激に減少するので圧力が低下し、タービン134付近の水蒸気の流通がよくなり、タービン134の回転を増大させることができる。
The
上記の原子炉110は原子炉格納容器120に格納されており、本実施形態では、原子炉格納容器120内は、破線で示すように複数のエリア(地下1階、地上6階、計7フロア)に区分されている。なお、このフロア数は一例であり、これに限定するものではない。また本実施形態では原子炉110として沸騰水型原子炉を例示しているが、改良型沸騰水型原子炉においても、後述する原子炉制御支援システムを適用することが可能である。
The
上述した原子力発電所100では、所定の間隔で原子炉110の運転を停止し、停止期間中に一斉点検を行う。以下、原子炉110の運転を停止する際に原子炉110の炉水の温度降下率を決定する原子炉制御支援システムの詳細を説明する。
In the
図2は、本実施形態にかかる原子炉制御支援システムの構成を示すブロック図である。図2に示すように、本実施形態にかかる原子炉制御支援システム(以下、単に「支援システム200」と称する。)は、制御部210と、入力部220と、記憶部230と、持込量取得部240と、演算部250と、出力部260とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the reactor control support system according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the reactor control support system according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as “
制御部210は、中央処理装置(CPU)を含む半導体集積回路により当該支援システム200全体の機能を管理および制御する。
The
演算部250は、入力部220に入力された目標雰囲気線量率に応じた温度降下率を算出する。詳細には後述するように、演算部250は、目標雰囲気線量率と線量率−放射能量相関データとから放射能量を演算し、演算された放射能量とクラッドの量とから変化量を演算し、演算された変化量と放射能変化量−温度降下率相関データとから温度降下率を算出する。
The
入力部220は、当該支援システム200の使用者に情報を入力させる。本実施形態においては、入力部220には原子炉110周辺(原子炉格納容器120内)の雰囲気における放射線の線量率の目標値である目標雰囲気線量率を入力される。かかる入力部220としては、キーボードや、マウスなどのポインティングデバイスを好適に用いることができる。またインターネットなどのネットワークを介して遠隔地のクライアントコンピュータ(図示せず)から情報を入力してもよく、その場合はネットワークインターフェースが入力部220に相当する。
The
記憶部230は、ROM、RAM、EEPROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、制御部210で処理されるプログラムやデータ等を記憶する。本実施形態では、記憶部230は、線量率−放射能量相関データ232および放射能変化量−温度降下率相関データ234を記憶している。
The
図3は、線量率−放射能量相関データ232および放射能変化量−温度降下率相関データ234を示す図である。特に、図3(a)は、線量率−放射能量相関データ232を示す図であり、図3(b)は、放射能変化量−温度降下率相関データ234を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing dose rate-activity
線量率−放射能量相関データ232は、線量率と原子炉110内における放射能量との相関関係を格納したデータである。これにより、演算部250が、かかる線量率−放射能量相関データ232を参照し、且つ入力部220に入力された目標雰囲気線量率に基づいて、原子炉110周辺の雰囲気における放射線の線量率を目標雰囲気線量率とするための放射能量の値を演算することが可能となる。
The dose rate-radioactivity
本実施形態における線量率−放射能量相関データ232は、原子炉周辺のエリア(図1参照)ごとに実測された放射能量および放射線の線量率に基づいたエリアごとの相関データである。線量率は、線量率計を用いて、原子炉の停止後に測定した値である。放射能量は、停止操作中に原子炉の炉水を定期的に採取し、Ge半導体スペクトロメータで放射性物質濃度を測定し、炉水量などを乗じたうえ積算した値である。また線量率は、Co60やMn54、Fe59など発生しうる放射性物質であればいずれも測定対象とできるが、代表的にはCo60を測定対象として用いることができる。
The dose rate-
上述したように、原子炉格納容器120内は複数のエリア(階)に区分されており、放射能の線量率は、炉水が循環する配管の配置の有無等によりエリアごとに異なる。そして、エリアごとに実測された放射能量および放射線の線量率をプロットすると、線量率−放射能量相関データ232は、図3(a)に示すようになる。これにより、配管の配置等による影響を線量率−放射能量相関データに反映させることができ、線量率−放射能量相関データの精度を向上することが可能となる。
As described above, the
なお図3(a)では可視化するためにグラフとして図示しているが、線量率−放射能量相関データ232は実際にはデータ配列であってもよく、またこれを近似して得られた関数式であってもよい。線量率−放射能量相関データ232が関数式ではなくデータ配列であった場合には、与えられた目標雰囲気線量率の前後のデータを参照し、内挿や外挿(比例配分)によって求める放射能量を演算することができる。
In FIG. 3A, the graph is shown as a graph for visualization. However, the dose rate-activity
また、本実施形態ではエリアごとに線量率と放射能量の相関データを備えていることにより、エリアごとに目標雰囲気線量率を設定することができる。ただし最も線量率の高いエリアのみについて相関データを記録しておき、これを対象に演算を行ってもよい。 Further, in the present embodiment, the target atmosphere dose rate can be set for each area by providing the correlation data between the dose rate and the radioactivity amount for each area. However, correlation data may be recorded only for the area with the highest dose rate, and calculation may be performed on this.
再度図3(a)を参照すると、放射能量が1.0E+11(Bq)を超えるあたりから、放射能量に対する線量率(mSv/h)が急激に増大していることがわかる。これは、炉水の急冷によって生じるクラッドの量が、炉水からクラッドを除去するためのフィルタの能力を上回るためと考えられる。したがって、目標雰囲気線量率としては、線量率−放射能量相関データ232における変曲点を基準に、これ以下となるように設定することが好ましい。
Referring to FIG. 3 (a) again, it can be seen that the dose rate (mSv / h) with respect to the amount of radioactivity suddenly increases when the amount of radioactivity exceeds 1.0E + 11 (Bq). This is presumably because the amount of clad produced by rapid cooling of the reactor water exceeds the ability of the filter to remove the cladding from the reactor water. Therefore, it is preferable that the target atmosphere dose rate is set to be less than or equal to the inflection point in the dose rate-activity
放射能変化量−温度降下率相関データ234は、放射能の変化量と温度降下率との相関関係を格納したデータである。放射能の変化量とは、放射能量を、炉水に持ち込まれたクラッドの持込量で除した値である。これにより、演算部250が、後述する持込量取得部240が取得したクラッドの量と放射能量とから演算した変化量を用い、且つ放射能変化量−温度降下率相関データ234を参照して、目標雰囲気線量率に応じた温度降下率を算出することが可能となる。
The radioactivity change-temperature drop
すなわち、従来から温度降下率を小さくすれば放射線が減少することは知られていたものの、実測値においてこれらの間に相関性が見られず、漠然とした定性的な傾向が知られていただけであった。しかし発明者らは、放射能量を持込量で除して放射能量の変化率とすれば、温度降下率との間に高い相関があることを見出すことができた。そして、持込量はプラントにより、また運転サイクルにより異なるものであるから、持込量を1つのパラメータとして与えることにより、本発明に記載のシステムは汎用性を持つに至ったものである。 In other words, although it has been known that radiation will decrease if the temperature drop rate is reduced, there is no correlation between them in the measured values, and vague qualitative trends are only known. It was. However, the inventors were able to find that there is a high correlation between the temperature drop rate when the amount of radioactivity is divided by the amount brought in to obtain the rate of change of the amount of radioactivity. Since the carry-in amount varies depending on the plant and the operation cycle, the system described in the present invention has general versatility by giving the carry-in amount as one parameter.
さらに本実施形態における放射能変化量−温度降下率相関データ234は、図3(b)に示すように、実測された複数の放射能の変化量および温度降下率を、所定の温度域で2以上に区分し、区分された温度域ごとに放射能変化量および温度降下率の平均値を求めた場合の平均値における近似関数である。
Furthermore, as shown in FIG. 3B, the radioactivity change amount-temperature drop
例えば図3(b)では、温度域を12〜16℃、18〜22℃、23〜25℃、26〜28℃の4つに区分し、実測された複数の放射能の変化量および温度降下率の平均値を区分された温度域ごとに求め、かかる平均値を用いて近似関数を求めている。このように、実測された複数の放射能の変化量および温度降下率を区分ごとに1つの値とすることで、温度域ごとで実測されたデータの数に著しい差があったとしても、かかる差による放射能変化量−温度降下率相関データ234への影響を排除することができる。また放射能変化量−温度降下率相関データ234を平均値における近似関数とすることで、データの汎用性を高めることが可能となる。
For example, in FIG. 3 (b), the temperature range is divided into four of 12 to 16 ° C, 18 to 22 ° C, 23 to 25 ° C, and 26 to 28 ° C. An average value of the rate is obtained for each divided temperature range, and an approximate function is obtained using the average value. Thus, even if there is a significant difference in the number of actually measured data for each temperature range, the measured amount of change in radioactivity and the temperature drop rate are set to one value for each category. The influence on the radioactivity change amount-temperature drop
ただし、上記のように温度域ごとに平均をとらずに、単に放射能の変化量と温度降下率とのサンプルから相関データを求めてもよい。その場合において、放射能変化量−温度降下率相関データ234はデータ配列であってもよく、またこれを例えば最小二乗法等により近似して得られた関数式であってもよい。放射能変化量−温度降下率相関データ234が関数式ではなくデータ配列であった場合には、与えられた放射能の変化量の前後のデータを参照し、内挿や外挿(比例配分)によって求める温度降下率を演算することができる。
However, instead of taking the average for each temperature range as described above, correlation data may be obtained simply from a sample of the amount of change in radioactivity and the rate of temperature drop. In this case, the radioactivity change-temperature drop
持込量取得部240は、原子炉の1サイクル中に原子炉に持ち込まれたクラッドの量を取得する。1サイクル中のクラッドの持込量は、蛍光エックス線分析装置等のパーティクルカウンタを用いて定期的に給水中に含まれるクラッドを測定し、測定する度に給水の流量をかけて総量を算出し、これを1サイクル中について積算することによって求めることができる。これにより、演算部250が、かかるクラッドの量(持込量)を用いて、放射能の変化量を演算することが可能となる。またクラッドの量が、演算部250における温度降下率の算出に用いられることで、原子炉の設備の状態および運転状況による影響を温度降下率の算出に反映させることができる。
The carry-in amount acquisition unit 240 acquires the amount of clad brought into the reactor during one cycle of the reactor. The amount of clad brought in in one cycle is calculated periodically by measuring the clad contained in the water supply periodically using a particle counter such as a fluorescent X-ray analyzer, and multiplying the flow rate of the water supply every time it is measured, This can be obtained by integrating over one cycle. Thus, the
出力部260は、演算部250により算出された温度降下率を出力する。かかる出力部260としては、モニタやプリンタ等を好適に用いることができる。またネットワークを介して遠隔地より支援システム200にアクセスする場合には、ウェブページを用いて操作画面や情報を表示することができる。
The
次に、本実施形態にかかる支援システム200を用いた温度降下率の算出手順、すなわち原子炉制御支援方法について説明する。図4は、本実施形態にかかる支援システム200の温度降下率算出手順の概略を説明するフローチャートである。図4に示すように、支援システム200による温度降下率算出手順では、まず入力部220が当該支援システム200使用者の目標雰囲気線量率の入力を受け付ける(S302)。
Next, a temperature drop rate calculation procedure using the
目標雰囲気線量率が入力されたら、持込量取得部240は、原子炉の1サイクル中に原子炉に持ち込まれたクラッドの量を取得する(S304)。次に、演算部250は、入力部220に入力された目標雰囲気線量率を用い、且つ記憶部230に記憶された線量率−放射能量相関データ232を参照して、放射能量を演算する(S306)。続いて、演算部250は、演算した放射能量と、持込量取得部240が取得したクラッドの量とを用いて放射能の変化量(目標放射能変化量)を演算する(S308)。
When the target atmospheric dose rate is input, the carry-in amount acquisition unit 240 acquires the amount of clad brought into the nuclear reactor during one cycle of the nuclear reactor (S304). Next, the
そして、演算部250は、演算した変化量を用い、且つ記憶部230に記憶された放射能変化量−温度降下率相関データ234を参照して、入力部220に入力された目標雰囲気線量率に応じた温度降下率(目標温度降下率)を算出する(S310)。温度降下率が算出されたら、出力部はその値を、例えばモニタ表示する等により出力する(S312)。
Then, the
上記説明した如く、本実施形態にかかる原子炉制御支援システムによれば、入力部に入力された目標雰囲気線量率に基づいて、演算部が温度降下率を算出することができる。これにより、算出された温度降下率に基づいて原子炉の停止作業を行うことで、原子炉周辺の作業場の放射能の線量率を目標とする値まで確実に低下させ、且つ迅速に原子炉の冷却を行うことが可能となる。またクラッドの量が温度降下率の算出に用いられるため、原子炉の設備の状態および運転状況による影響を温度降下率の算出に反映させることができる。 As described above, according to the nuclear reactor control support system according to the present embodiment, the calculation unit can calculate the temperature drop rate based on the target atmospheric dose rate input to the input unit. As a result, the reactor shutdown operation is performed based on the calculated temperature drop rate, so that the radiation dose rate in the work area around the reactor is reliably reduced to the target value, and the reactor Cooling can be performed. In addition, since the amount of cladding is used for calculating the temperature drop rate, the influence of the state of the reactor equipment and the operating conditions can be reflected in the calculation of the temperature drop rate.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、原子力発電所の原子炉の運転を停止する際にかかる原子炉の炉水の温度降下率を設定する原子炉制御支援システムおよび原子炉制御支援方法として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a reactor control support system and a reactor control support method for setting the temperature drop rate of reactor water when the operation of a nuclear power plant reactor is stopped.
100…原子力発電所、110…原子炉、112…燃料棒、120…原子炉格納容器、130…蒸気配管、132…復水給水配管、134…タービン、136…発電機、138…復水器、140…海水配管、200…支援システム、210…制御部、220…入力部、230…記憶部、232…線量率−放射能量相関データ、234…放射能変化量−温度降下率相関データ、240…持込量取得部、250…演算部、260…出力部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記原子炉周辺の雰囲気における放射線の線量率の目標値である目標雰囲気線量率を入力する入力部と、
前記線量率と前記原子炉内における放射能量との相関関係を格納した線量率−放射能量相関データと、該放射能の変化量と前記温度降下率との相関関係を格納した放射能変化量−温度降下率相関データと、を記憶する記憶部と、
前記原子炉の1サイクル中に該原子炉に持ち込まれたクラッドの量を取得する持込量取得部と、
前記温度降下率を算出する演算部と、
前記算出された温度降下率を出力する出力部と、
を備え、
前記演算部は、
前記目標雰囲気線量率と前記線量率−放射能量相関データとから前記放射能量を演算し、
前記演算された放射能量と前記クラッドの量とから前記放射能の変化量を演算し、
前記演算された放射能の変化量と前記放射能変化量−温度降下率相関データとから前記温度降下率を算出することを特徴とする原子炉制御支援システム。 A reactor control support system for determining a temperature drop rate of reactor water when shutting down a nuclear power plant reactor,
An input unit for inputting a target atmospheric dose rate that is a target value of a radiation dose rate in the atmosphere around the reactor;
Dose rate storing the correlation between the dose rate and the amount of radioactivity in the reactor-Radioactivity amount correlation data, and the radioactivity change amount storing the correlation between the radioactivity change amount and the temperature drop rate- A storage unit for storing temperature drop rate correlation data;
A carry-in amount obtaining unit for obtaining a clad amount brought into the nuclear reactor during one cycle of the nuclear reactor;
A calculation unit for calculating the temperature drop rate;
An output unit for outputting the calculated temperature drop rate;
With
The computing unit is
Calculate the radioactivity from the target atmosphere dose rate and the dose rate-radioactivity correlation data,
From the calculated amount of radioactivity and the amount of clad, the amount of change in the radioactivity is calculated,
A reactor control support system, wherein the temperature drop rate is calculated from the calculated change in radioactivity and the radioactivity change-temperature drop rate correlation data.
前記原子炉周辺の雰囲気における放射線の線量率の目標値である目標雰囲気線量率を入力し、
前記原子炉の1サイクル中に該原子炉に持ち込まれたクラッドの量を取得し、
前記目標雰囲気線量率と、前記線量率と前記原子炉内における放射能量との相関関係を格納した線量率−放射能量相関データとから前記放射能量を演算し、
前記演算された放射能量と前記クラッドの量とから前記放射能の変化量を演算し、
前記演算された放射能の変化量と、前記放射能の変化量と前記温度降下率との相関関係を格納した放射能変化量−温度降下率相関データとから前記温度降下率を算出することを特徴とする原子炉制御支援方法。 A nuclear reactor control support method for determining a temperature drop rate of reactor water when shutting down a nuclear power plant reactor,
Enter the target atmospheric dose rate, which is the target value of the radiation dose rate in the atmosphere around the reactor,
Obtaining the amount of cladding brought into the reactor during one cycle of the reactor;
Calculate the radioactivity from the target atmosphere dose rate, and the dose rate-radioactivity correlation data storing the correlation between the radioactivity in the reactor and the dose rate,
From the calculated amount of radioactivity and the amount of clad, the amount of change in the radioactivity is calculated,
Calculating the temperature drop rate from the calculated change in radioactivity and the radioactivity change amount-temperature drop rate correlation data storing the correlation between the radioactivity change amount and the temperature drop rate. A featured nuclear reactor control support method.
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JP2015045606A (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-12 | 水ing株式会社 | Decontamination treatment method of radioactive substance adsorbent, and decontamination treatment apparatus for radioactive contaminated water |
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