JP2022019280A - Reactor core analysis method, program, and reactor core analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、炉心解析方法、プログラムおよび炉心解析装置に関する。 The present disclosure relates to a core analysis method, a program and a core analysis device.
従来、原子炉の特性を評価するための技術が知られている。例えば、特許文献1には、
炉心解析において、核種のミクロ断面積の不確かさに関するデータに基づいて、マクロ断面積の不確かさに関するマクロ共分散データを生成し、さらに、マクロ共分散データに基づいて炉心計算を行って、炉心特性の不確かさを出力値として生成する方法が開示されている。
Conventionally, a technique for evaluating the characteristics of a nuclear reactor is known. For example, in
In the core analysis, macrocovariance data on the uncertainty of the macrocross section is generated based on the data on the uncertainty of the microcross section of the nucleus, and further, the core calculation is performed based on the macrocovariance data to perform the core characteristics. A method of generating the uncertainty of is generated as an output value is disclosed.
また、特許文献2には、例えば使用済燃料ピットに含まれる燃料集合体の未臨界性評価方法が開示されている。この未臨界性評価方法では、燃料集合体の核データおよび製作公差パラメータを摂動させて組み合わせ、複数セットの入力パラメータを導出し、組み合わせた複数セットの入力パラメータに基づいて実効増倍率を複数導出し、導出された複数の実効増倍率を統計処理して、不確かさを含む実効増倍率を導出する方法が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses, for example, a method for evaluating the subcriticality of a fuel assembly contained in a spent fuel pit. In this uncertainty evaluation method, the nuclear data of the fuel assembly and the production tolerance parameters are perturbed and combined to derive multiple sets of input parameters, and multiple effective multiplication factors are derived based on the combined multiple sets of input parameters. , A method of deriving an effective multiplication factor including uncertainty by statistically processing a plurality of derived effective multiplication factors is disclosed.
ところで、炉心解析において評価すべき項目の一つとして、熱流束熱水路係数がある。熱流束熱水路係数は、炉心における局所的な出力の最大値を示すパラメータである。ここで、原子炉内に配置された複数の燃料集合体には、軸方向に直交した方向において曲がりが生じることがあり得る。そのため、隣り合う燃料集合体同士の間隔が変化し、その結果として局所出力も変化する。したがって、燃料集合体の曲がりによる不確かさの影響を考慮して熱流束熱水路係数を算出する手法が求められる。 By the way, one of the items to be evaluated in the core analysis is the heat flux hydrothermal channel coefficient. The heat flux hydrothermal channel coefficient is a parameter indicating the maximum value of the local output in the core. Here, the plurality of fuel assemblies arranged in the reactor may be bent in the direction orthogonal to the axial direction. Therefore, the distance between adjacent fuel assemblies changes, and as a result, the local output also changes. Therefore, a method for calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient in consideration of the influence of uncertainty due to the bending of the fuel assembly is required.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料集合体の曲がりによる不確かさを考慮した原子炉の熱流束熱水路係数を算出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to calculate a heat flux hydrothermal channel coefficient of a nuclear reactor in consideration of uncertainty due to bending of a fuel assembly.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる炉心解析方法は、炉心に含まれる複数の燃料集合体に関するデータである炉心パターンを、前記燃料集合体の曲がり量に関するデータである確率分布に基づいて摂動させた複数の曲がりパターンを作成するステップと、前記曲がりパターンについて、曲がり量を隣り合う前記燃料集合体同士のギャップに変換したギャップパターンを作成するステップと、前記ギャップパターンを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数を算出するステップと、算出された複数の前記熱流束熱水路係数を統計処理するステップと、前記統計処理により得られた値に基づいて、前記曲がり量による不確かさを含む前記熱流束熱水路係数を炉心特性の解析結果として算出するステップとを含む。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the core analysis method according to the present disclosure uses the core pattern, which is data on a plurality of fuel aggregates contained in the core, as the data on the bending amount of the fuel aggregates. A step of creating a plurality of bent patterns perturbated based on a certain probability distribution, a step of converting the amount of bending into a gap between adjacent fuel aggregates for the bending pattern, and a step of creating the gap pattern. As an input parameter, a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient using a calculation code, a step of statistically processing a plurality of the calculated heat flux hydrothermal channel coefficients, and a value obtained by the statistical processing. Based on this, it includes a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient including the uncertainty due to the bending amount as the analysis result of the core characteristics.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるプログラムは、炉心に含まれる複数の燃料集合体に関するデータである炉心パターンを、前記燃料集合体の曲がり量に関するデータである確率分布に基づいて摂動させた複数の曲がりパターンを作成するステップと、前記曲がりパターンについて、曲がり量を隣り合う前記燃料集合体同士のギャップに変換したギャップパターンを作成するステップと、前記ギャップパターンを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数を算出するステップと、算出された複数の前記熱流束熱水路係数を統計処理するステップと、前記統計処理により得られた値に基づいて、前記曲がり量による不確かさを含む前記熱流束熱水路係数を炉心特性の解析結果として算出するステップとをコンピュータに実行させる。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the program according to the present disclosure is a probability that the core pattern, which is data on a plurality of fuel aggregates contained in the core, is data on the bending amount of the fuel aggregates. A step of creating a plurality of bent patterns perturbed based on the distribution, a step of creating a gap pattern in which the bending amount is converted into a gap between adjacent fuel aggregates for the bent pattern, and a step of inputting the gap pattern. Based on a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient using a calculation code as a parameter, a step of statistically processing a plurality of the calculated heat flux hydrothermal channel coefficients, and a value obtained by the statistical processing. , The computer is made to perform the step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient including the uncertainty due to the bending amount as the analysis result of the core characteristics.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる炉心解析装置は、原子炉の炉心特性を解析する制御部を備え、前記制御部は、炉心に含まれる複数の燃料集合体に関するデータである炉心パターンを、前記燃料集合体の曲がり量に関するデータである確率分布に基づいて摂動させた複数の曲がりパターンを作成するステップと、前記曲がりパターンについて、曲がり量を隣り合う前記燃料集合体同士のギャップに変換したギャップパターンを作成するステップと、前記ギャップパターンを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数を算出するステップと、算出された複数の前記熱流束熱水路係数を統計処理するステップと、前記統計処理により得られた値に基づいて、前記曲がり量による不確かさを含む前記熱流束熱水路係数を炉心特性の解析結果として算出するステップとを実行する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the core analysis device according to the present disclosure includes a control unit for analyzing the core characteristics of the nuclear reactor, and the control unit is a plurality of fuel assemblies contained in the core. A step of creating a plurality of bending patterns in which the core pattern, which is the data related to the above-mentioned, is perturbed based on the probability distribution, which is the data regarding the bending amount of the fuel assembly, and the fuel assembly in which the bending amounts are adjacent to each other for the bending pattern. A step of creating a gap pattern converted into a gap between bodies, a step of calculating a heat flux hydrothermal channel coefficient using a calculation code with the gap pattern as an input parameter, and a plurality of the calculated heat flux hot water. A step of statistically processing the path coefficient and a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient including the uncertainty due to the bending amount as the analysis result of the core characteristics based on the value obtained by the statistical processing are executed. ..
本発明にかかる炉心解析方法、プログラムおよび炉心解析装置は、燃料集合体の曲がりによる不確かさを考慮した原子炉の熱流束熱水路係数を算出することができる、という効果を奏する。 The core analysis method, program, and core analysis device according to the present invention have an effect that the heat flux hydrothermal channel coefficient of the reactor can be calculated in consideration of the uncertainty due to the bending of the fuel assembly.
以下に、本発明にかかる炉心解析方法、プログラムおよび炉心解析装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the core analysis method, the program, and the embodiment of the core analysis apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
図1は、実施形態にかかる炉心解析装置を模式的に示した概略構成図である。炉心解析装置10は、原子炉の炉心特性を解析するための装置である。本実施形態において、炉心解析装置10は、炉心特性を示すパラメータの一つとして、熱流束熱水路係数FQを算出する。熱流束熱水路係数FQは、炉心における局所的な出力の最大値を示すパラメータである。以下の説明では、適宜、熱流束熱水路係数を単に「係数」と称する。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a core analysis device according to an embodiment. The core analysis device 10 is a device for analyzing the core characteristics of a nuclear reactor. In the present embodiment, the core analysis device 10 calculates the heat flux hydrothermal channel coefficient FQ as one of the parameters indicating the core characteristics. The heat flux hydrothermal channel coefficient FQ is a parameter indicating the maximum value of the local output in the core. In the following description, the heat flux hydrothermal channel coefficient is simply referred to as a "coefficient" as appropriate.
(炉心)
図2は、解析対象となる炉心を模式的に示す説明図である。図3は、解析対象となる燃料集合体を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。図2に示すように、原子炉には、炉心設計の対象となる炉心5が格納されている。この炉心5は、複数の燃料集合体6を含む。なお、燃料の交換は、燃料集合体6単位で行われる。
(Core)
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the core to be analyzed. FIG. 3 is a cross-sectional view when the fuel assembly to be analyzed is cut along a plane orthogonal to the axial direction. As shown in FIG. 2, the
(燃料集合体および燃料棒)
各燃料集合体6は、燃料ペレット30と燃料ペレット30を覆う被覆管31とを有する複数の燃料棒29と、複数の燃料棒29の被覆管31を束ねる図示しないグリッドとを含む。燃料集合体6の内部は減速材(冷却材)33で満たされると共に、複数の制御棒34および炉内核計装35が挿入可能となるように構成されている。燃料棒29は、円柱形状となる複数の燃料ペレット30を軸方向に並べて配設し、その外側が被覆管31によって覆われている。
(Fuel assembly and fuel rods)
Each
燃料集合体6は、断面方形状に形成され、例えば、17×17のセル40で構成されている。そして、17×17のセル40のうち、24個のセル40には、それぞれ制御棒34が挿入され、集合体中心のセル40には、炉内核計装35が挿入される。このとき、制御棒34が挿入されるセル40を制御棒案内管、炉内核計装35が挿入されるセル40を計装案内管という。また、その他のセル40には、燃料棒29がそれぞれ挿入される。なお、燃料集合体6が沸騰水型軽水炉(BWR)に用いられる場合、燃料集合体6は、その外側がチャンネルボックスに覆われる。一方で、燃料集合体6が加圧水型軽水炉(PWR)に用いられる場合、燃料集合体6は、その外側が開放されている。そして、BWRの場合にはチャンネルボックスの外側に、PWRの場合には燃料集合体6の外側に、集合体間ギャップ32が存在する。
The
(燃料集合体に生じる曲がりについて)
図4は、複数の燃料集合体の一部を模式的に示す説明図である。以下の説明では、適宜、燃料集合体6の軸方向を「Z方向」、軸方向と直交する一方向を「X方向」、X方向およびZ方向と直交する方向を「Y方向」と称する。図4に示すように、複数の燃料集合体6は、X方向およびY方向に沿って並んで配置されている。
(About the bending that occurs in the fuel assembly)
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a part of a plurality of fuel assemblies. In the following description, the axial direction of the
燃料集合体6には、曲がりが生じることがある。このとき、燃料集合体6は、図4に例示するように、X方向またはY方向に向けて凹凸を描くように湾曲する。その結果、隣り合う燃料集合体6同士のギャップGが変化することがある。なお、本実施形態において、燃料集合体6の曲がり量は、燃料集合体6の下端6aの位置で、X方向またはY方向における軸心からのズレ量である。そのように燃料集合体6同士のギャップが変化すると、局所的に核分裂が促進され、局所的な出力が増加することがある。そのため、係数FQは、燃料集合体6に生じる曲がり(ギャップGの変化)の影響を受けることがある。以下、本実施形態にかかる炉心解析装置および炉心解析方法として、燃料集合体6に生じる曲がりを考慮した係数FQを算出するための構成、手法を説明する。
The
(炉心解析装置の構成)
図1の説明に戻る。炉心解析装置10は、入力部12と、表示部14と、制御部16と、記憶部18とを備える。なお、炉心解析装置10は、単体の装置で構成してもよいし、他の装置と一体に構成してもよいし、演算装置及びデータサーバ等の各種装置を組み合わせたシステムとして構成してもよく、特に限定されない。
(Structure of core analyzer)
Returning to the description of FIG. The core analysis device 10 includes an input unit 12, a display unit 14, a control unit 16, and a
入力部12は、例えばキーボード等の入力デバイスであり、炉心解析装置10のユーザーにより情報を入力する。表示部14は、例えばモニタ等の表示デバイスであり、炉心解析装置10による解析結果をユーザーに表示する。制御部16は、各種プログラムを実行して各種処理を実行する。 The input unit 12 is an input device such as a keyboard, and information is input by the user of the core analysis device 10. The display unit 14 is a display device such as a monitor, and displays the analysis result by the core analysis device 10 to the user. The control unit 16 executes various programs to execute various processes.
記憶部18は、各種プログラムおよびデータを記憶する。記憶部18には、例えば、炉心解析のためのプログラムの一つとして、係数FQを算出するための計算コードを含む解析プログラムPが記憶されている。また、記憶部18には、解析対象となる炉心5に関するデータD1が記憶されている。データD1は、ユーザーにより入力される。さらに、記憶部18には、任意の炉心に配置される複数の燃料集合体6に関するデータである炉心パターンのデータD2と、複数の燃料集合体6の曲がり量の確率分布(存在割合)のデータD3と、複数の燃料棒29の製造公差の確率分布(存在割合)のデータD4とが記憶されている。
The
本実施形態において、炉心パターンのデータD2は、複数の任意の炉心に配置される複数の燃料集合体6に関するデータを含む。データD2は、ユーザーによる手動で作成されるデータであってもよいし、学習機能を備えた演算装置により自動的に作成されてもよい。複数の燃料集合体6の曲がり量の確率分布のデータD3は、実機の原子炉で発生した燃料集合体6の曲がり量をユーザーが予め取得し、取得した実機の曲がり量に基づいてユーザーが作成するデータである。図5は、曲がり量の確率分布(存在割合)の一例を示す説明図である。また、複数の燃料棒29の製造公差の確率分布のデータD4は、実機の原子炉に使用される燃料棒29の製造公差(例えば燃料棒29の径や密度に関する製造公差)をユーザーが予め取得し、取得した実機の製造公差に基づいてユーザーが作成するデータである。
In the present embodiment, the core pattern data D2 includes data on a plurality of
(炉心解析方法)
次に、実施形態にかかる炉心解析方法として、不確かさを含む係数FQを算出する処理について説明する。図6は、不確かさを含む熱流束熱水路係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図6に示す処理は、ユーザーの指示に基づいて、制御部16により実行される。以下、図6の処理により最終的な解析結果として算出される係数FQの設計値を「係数FQD」と称する。
(Core analysis method)
Next, as a core analysis method according to the embodiment, a process of calculating a coefficient FQ including uncertainty will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a process of calculating a heat flux hydrothermal channel coefficient including uncertainty. The process shown in FIG. 6 is executed by the control unit 16 based on the user's instruction. Hereinafter, the design value of the coefficient F Q calculated as the final analysis result by the processing of FIG. 6 is referred to as “coefficient F QD ”.
図6に示すように、制御部16は、解析対象となる炉心5のデータD1を取得し、データD1に基づいて、計算コードを用いて係数FQCの値を算出する(ステップS10)。ここでの係数FQCは、本実施形態で考慮する各種の不確かさを含まない値である。次に、制御部16は、計算コードの不確かさを含んだ係数ΔFQUを取得する(ステップS20)。係数ΔFQUは、予め所定の解析プログラムを用いて算出される値であり、本実施形態では、記憶部18に記憶されているものとする。なお、ステップS20において、係数ΔFQUを所定の解析プログラムを用いて算出するものとしてもよい。
As shown in FIG. 6, the control unit 16 acquires the data D1 of the
次に、制御部16は、複数の燃料集合体6の曲がり量および複数の燃料棒29の製造公差による不確かさを含む係数ΔFQEBおよび曲がり量によるバイアスf(B)を取得する(ステップS30)。以下の説明では、適宜、複数の燃料集合体6の曲がり量および複数の燃料棒29の製造公差による不確かさを含んだ係数ΔFQEBを「幾何形状不確かさを含んだ係数ΔFQEB」と称する。係数ΔFQEBの算出手法については、後述する。また、バイアスf(B)は、燃料集合体6の曲がり量を考慮することで、曲がり量を考慮しない場合に比べて、係数FQが大きくなることを考慮して付与されるバイアスである。
Next, the control unit 16 acquires the coefficient ΔF QEB including the bending amount of the plurality of
制御部16は、ステップS10からステップS30で取得した係数FQC、ΔFQU、ΔFQEBおよびバイアスf(B)に基づいて、解析結果としての係数FQDを次式(1)にしたがって算出する(ステップS40)。式(1)中の右辺に含まれる“ΔFQU/FQC”は、計算コードの不確かさを示し、“ΔFQEB/FQC”は、幾何形状不確かさを示す。 The control unit 16 calculates the coefficient F QD as an analysis result according to the following equation (1) based on the coefficients F QC , ΔF QUA , ΔF QEB , and bias f (B) acquired in steps S10 to S30 (step S10). Step S40). "ΔF QUA / F QC " included in the right side of the equation (1) indicates the uncertainty of the calculation code, and "ΔF QEB / F QC " indicates the geometric shape uncertainty.
(幾何形状不確かさを含んだ係数ΔFQEBの算出)
次に、幾何形状不確かさを含んだ係数ΔFQEBを算出する処理について説明する。図7は、幾何形状不確かさを含んだ係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図8は、幾何形状不確かさを含んだ係数を算出する処理の一例を模式的に示す概略図である。
(Calculation of coefficient ΔF QEB including geometrical shape uncertainty)
Next, the process of calculating the coefficient ΔF QEB including the geometrical shape uncertainty will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of a process of calculating a coefficient including geometric shape uncertainty. FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing an example of a process of calculating a coefficient including geometric shape uncertainty.
図7に示すように、制御部16は、まず、記憶部18に記憶された炉心パターンのデータD2を取得する(ステップS51)。図8に示すように、データD2は、複数(本実施形態では、N個)の任意の炉心パターンPAi(iは、1からNまでの整数)を含み、各炉心パターンPAiは、複数の燃料集合体6に関するデータを含んでいる。なお、炉心パターンPAiの個数Nは、ユーザーにより予め任意の数が設定される。次に、制御部16は、記憶部18に記憶された曲がり量の確率分布のデータD3および製造公差の確率分布のデータD4を取得する(ステップS52)。
As shown in FIG. 7, the control unit 16 first acquires the core pattern data D2 stored in the storage unit 18 (step S51). As shown in FIG. 8, the data D2 includes a plurality of (N in this embodiment) arbitrary core patterns PA i (i is an integer from 1 to N), and each core pattern PA i is a plurality. Contains data on the
制御部16は、ステップS51、S52で入力パラメータを取得すると、取得した曲がり量の確率分布のデータD3に基づいて、ランダムサンプリングにより、データD2に含まれる各炉心パターンPAiを摂動させ、炉心パターンPAiの一つずつについて、複数(本実施形態では、M個)の曲がりパターンPBj(jは、1からMまでの整数)を作成する(ステップS53)。なお、曲がりパターンPBjの個数Mは、ユーザーにより予め任意の数が設定される。また、曲がりパターンPBjの作成に際して、燃料集合体6の曲がり量の上限値は、任意の値に設定することができる。各曲がりパターンPBjは、炉心パターンPAiに含まれる複数の燃料集合体6に、ランダムに曲がり量を付与したデータとなる。さらに、制御部16は、所定の処理プログラムを用いて、各曲がりパターンPBjの曲がり量をギャップGに変換したギャップパターンPCjを作成する(ステップS54)。ギャップパターンPCjは、曲がりパターンPBjと同様に、炉心パターンPAiの一つずつについて、M個作成されることになる。したがって、全体としては、N×M個のギャップパターンPCjが作成される。
When the control unit 16 acquires the input parameters in steps S51 and S52, the control unit 16 perturbs each core pattern PA i included in the data D2 by random sampling based on the acquired data D3 of the probability distribution of the bending amount, and the core pattern For each PA i , a plurality of (M in this embodiment) bending patterns PB j (j is an integer from 1 to M) are created (step S53). The number M of the bending pattern PB j is set to an arbitrary number in advance by the user. Further, when creating the bending pattern PB j , the upper limit value of the bending amount of the
次に、制御部16は、ステップS52で取得した製造公差の確率分布のデータD4に基づいて、ランダムサンプリングにより、データD2に含まれる各炉心パターンPAiを摂動させ、炉心パターンPAiの一つずつについて、複数(本実施形態では、M個)の公差パターンPDj(jは、1からMまでの整数)を作成する(ステップS55)。公差パターンPDjは、ギャップパターンPCjと同じ数だけ作成される。各公差パターンPDjは、炉心パターンPAiに含まれる複数の燃料集合体6の複数の燃料棒29に、ランダムに製造公差を付与したデータとなる。
Next, the control unit 16 perturbs each core pattern PA i included in the data D2 by random sampling based on the data D4 of the probability distribution of the manufacturing tolerance acquired in step S52, and is one of the core patterns PA i . For each, a plurality of (M in this embodiment) tolerance pattern PD j (j is an integer from 1 to M) is created (step S55). Tolerance pattern PD j is created in the same number as the gap pattern PC j . Each tolerance pattern PD j is data in which manufacturing tolerances are randomly assigned to a plurality of
そして、制御部16は、炉心パターンPAiの一つずつについて、ギャップパターンPCjと公差パターンPDjとを適宜組み合わせ、複数セットの入力パラメータとする。組み合わせ方としては、いずれの組み合わせ方でもよいが、例えば、M個のギャップパターンPCjとM個の公差パターンPDjとを無作為に(ランダムに)組み合わせて、M個の入力パラメータを生成してもよいし、M個のギャップパターンPCjとM個の公差パターンPDjとを1対1で関連付けて、M個の入力パラメータを生成してもよい。 Then, the control unit 16 appropriately combines the gap pattern PC j and the tolerance pattern PD j for each of the core patterns PA i to make a plurality of sets of input parameters. Any combination method may be used. For example, M gap patterns PC j and M tolerance patterns PD j are randomly (randomly) combined to generate M input parameters. Alternatively, M gap patterns PC j and M tolerance patterns PD j may be associated with each other on a one-to-one basis to generate M input parameters.
制御部16は、炉心パターンPAiの一つずつについて、ギャップパターンPCjと公差パターンPDjとを組み合わせたM個の入力パラメータを用いて、係数FQを算出するための計算コードを実行し、M個の係数ΔFQEBj(jは、1からMまでの整数)を算出する(ステップS56)。したがって、全体としては、N×M個の係数ΔFQEBjが算出されることになる。 The control unit 16 executes a calculation code for calculating the coefficient F Q for each core pattern PA i using M input parameters in which the gap pattern PC j and the tolerance pattern PD j are combined. , M coefficients ΔF QEBj (j is an integer from 1 to M) are calculated (step S56). Therefore, as a whole, N × M coefficients ΔF QEBj are calculated.
制御部16は、算出したN×M個の係数ΔFQEBjを統計処理することで、幾何形状不確かさを含んだ係数ΔFQEBを算出する(ステップS57)。具体的には、制御部16は、算出したN×M個の係数ΔFQEBjを算術平均して平均値を算出する。続いて、制御部16は、算出したN×M個の係数ΔFQEBjに基づいて、標準偏差を算出する。そして、制御部16は、標準偏差に信頼係数を乗算し、信頼係数を乗算した標準偏差に基づいて、係数ΔFQEBを算出する。なお、信頼係数の算出については、ΔFQEBjが従う確率分布の特定が不要なブートストラップ法を適用することもできる。ブートストラップ法は、標本から母集団の性質を推定する手法であり、正規分布のみならず、任意の確率分布に適用することができる。 The control unit 16 calculates the coefficient ΔF QEB including the geometrical shape uncertainty by statistically processing the calculated N × M coefficients ΔF QEBj ( step S57). Specifically, the control unit 16 calculates the average value by arithmetically averaging the calculated N × M coefficients ΔF QEBj . Subsequently, the control unit 16 calculates the standard deviation based on the calculated N × M coefficients ΔF QEBj . Then, the control unit 16 multiplies the standard deviation by the confidence coefficient and calculates the coefficient ΔF QEB based on the standard deviation multiplied by the confidence coefficient. For the calculation of the confidence coefficient, a bootstrap method that does not require specification of the probability distribution followed by ΔF QEBj can also be applied. The bootstrap method is a method of estimating the properties of a population from a sample, and can be applied not only to a normal distribution but also to an arbitrary probability distribution.
これにより、図6のステップS30で取得される幾何形状不確かさを含んだ係数ΔFQEBが算出される。以上の処理により算出される幾何形状不確かさを含んだ係数ΔFQEBは、複数の炉心パターンPAi、曲がり量の確率分布、製造公差の確率分布に基づいて算出される。 As a result, the coefficient ΔF QEB including the geometrical shape uncertainty acquired in step S30 of FIG. 6 is calculated. The coefficient ΔF QEB including the geometrical shape uncertainty calculated by the above processing is calculated based on the plurality of core patterns PA i , the probability distribution of the bending amount, and the probability distribution of the manufacturing tolerance.
(曲がり量による不確かさの評価)
次に、曲がり量による不確かさの評価について説明する。図9は、曲がり量による不確かさの確率分布(存在割合)の一例を示す説明図である。図9の横軸は、曲がり量による局所出力の変化量である。なお、図9に示す確率分布の算出に際して、サンプル数は、ユーザーが任意に設定することができる。また、図9に示す確率分布の算出に際して、曲がり量の上限値は、ユーザーが任意に設定することができる。
(Evaluation of uncertainty based on the amount of bending)
Next, the evaluation of uncertainty based on the amount of bending will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the probability distribution (presence ratio) of uncertainty due to the amount of bending. The horizontal axis of FIG. 9 is the amount of change in the local output due to the amount of bending. When calculating the probability distribution shown in FIG. 9, the number of samples can be arbitrarily set by the user. Further, when calculating the probability distribution shown in FIG. 9, the upper limit of the bending amount can be arbitrarily set by the user.
図9に示した例では、曲がり量による不確かさの確率分布は、正規分布とはならないことがわかる。そのため、図9に例示した曲がり量による不確かさの確率分布について統計処理を行う場合には、ブートストラップ法を用いることもできる。ここでは、ブートストラップ法を用いて信頼係数を定め、定めた信頼係数を標準偏差σに乗じて不確かさを算出する。 In the example shown in FIG. 9, it can be seen that the probability distribution of uncertainty due to the amount of bending does not have a normal distribution. Therefore, the bootstrap method can also be used when statistically processing the probability distribution of uncertainty due to the amount of bending illustrated in FIG. Here, the confidence coefficient is determined using the bootstrap method, and the determined confidence coefficient is multiplied by the standard deviation σ to calculate the uncertainty.
以上説明したように、実施形態にかかる炉心解析方法は、炉心5に含まれる複数の燃料集合体6に関するデータである炉心パターンPAiを、燃料集合体6の曲がり量に関するデータである確率分布に基づいて摂動させた複数の曲がりパターンPBjを作成するステップS53と、曲がりパターンPBjについて、曲がり量を隣り合う燃料集合体6同士のギャップGに変換したギャップパターンPCjを作成するステップS54と、ギャップパターンPCjを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数ΔFQEBjを算出するステップS56と、算出された複数の熱流束熱水路係数ΔFQEBjを統計処理するステップS57と、統計処理により得られた値(熱流束熱水路係数ΔFQEB)に基づいて、曲がり量による不確かさを含む熱流束熱水路係数FQDを炉心特性の解析結果として算出するステップS40とを含む。
As described above, in the core analysis method according to the embodiment, the core pattern PA i , which is data related to a plurality of fuel aggregates 6 included in the
この構成により、燃料集合体6に生じる曲がり量のデータに基づいて、炉心5に含まれる燃料集合体6にランダムに曲がりを生じさせ、曲がり量による不確かさを含む熱流束熱水路係数FQDを得ることができる。
With this configuration, based on the data of the bending amount generated in the
また、炉心パターンPAiを、複数の燃料棒29の製造公差に関するデータである確率分布に基づいて摂動させた複数の公差パターンPDjを作成するステップS55をさらに含み、熱流束熱水路係数ΔFQEBjを算出するステップS56は、ギャップパターンPCjおよび公差パターンPDjを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数ΔFQEBjを算出する。この構成により、燃料集合体6に生じる曲がりの影響に加え、燃料棒29の製造公差による不確かさを考慮した熱流束熱水路係数FQDを算出することができる。
Further, the step S55 for creating a plurality of tolerance patterns PD j in which the core pattern PA i is perturbed based on the probability distribution which is the data regarding the manufacturing tolerances of the plurality of
また、実施形態にかかる炉心解析方法は、計算コードの不確かさを取得するステップS20をさらに含み、解析結果を算出するステップS40は、計算コードによる不確かさをさらに含む熱流束熱水路係数FQDを解析結果として算出する。この構成により、燃料集合体6に生じる曲がりの影響に加え、計算コードによる不確かさを考慮した熱流束熱水路係数FQDを算出することができる。
Further, the core analysis method according to the embodiment further includes step S20 for acquiring the uncertainty of the calculation code, and step S40 for calculating the analysis result further includes the uncertainty due to the calculation code. Is calculated as the analysis result. With this configuration, it is possible to calculate the heat flux hydrothermal channel coefficient FQD in consideration of the uncertainty due to the calculation code in addition to the influence of the bending generated in the
5 炉心
6 燃料集合体
6a 燃料集合体の下端
10 炉心解析装置
12 入力部
14 表示部
16 制御部
18 記憶部
29 燃料棒
G ギャップ
PAi 炉心パターン
PBj 曲がりパターン
PCj ギャップパターン
PDj 公差パターン
5
Claims (5)
前記曲がりパターンについて、曲がり量を隣り合う前記燃料集合体同士のギャップに変換したギャップパターンを作成するステップと、
前記ギャップパターンを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数を算出するステップと、
算出された複数の前記熱流束熱水路係数を統計処理するステップと、
前記統計処理により得られた値に基づいて、前記曲がり量による不確かさを含む前記熱流束熱水路係数を炉心特性の解析結果として算出するステップと
を含む炉心解析方法。 A step of creating a plurality of bending patterns in which a core pattern, which is data on a plurality of fuel assemblies contained in the core, is perturbed based on a probability distribution, which is data on a bending amount of the fuel assembly.
With respect to the bending pattern, a step of creating a gap pattern in which the bending amount is converted into a gap between adjacent fuel assemblies, and a step of creating a gap pattern.
A step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient using the calculation code with the gap pattern as an input parameter, and
A step of statistically processing a plurality of the calculated heat flux hydrothermal channel coefficients, and
A core analysis method including a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient including uncertainty due to the bending amount as an analysis result of core characteristics based on the value obtained by the statistical processing.
前記熱流束熱水路係数を算出するステップは、前記ギャップパターンおよび前記公差パターンを入力パラメータとし、前記計算コードを用いて前記熱流束熱水路係数を算出する請求項1に記載の炉心解析方法。 Further including the step of creating a plurality of tolerance patterns in which the core pattern is perturbed based on a probability distribution which is data on the manufacturing tolerances of a plurality of fuel rods.
The core analysis method according to claim 1, wherein the step of calculating the heat flux hot water channel coefficient uses the gap pattern and the tolerance pattern as input parameters and uses the calculation code to calculate the heat flux hot water channel coefficient. ..
前記解析結果を算出するステップは、前記計算コードによる不確かさをさらに含む前記熱流束熱水路係数を前記解析結果として算出する請求項1または請求項2に記載の炉心解析方法。 Further including the step of acquiring the uncertainty of the calculation code,
The core analysis method according to claim 1 or 2, wherein the step of calculating the analysis result is to calculate the heat flux hydrothermal channel coefficient including the uncertainty due to the calculation code as the analysis result.
前記曲がりパターンについて、曲がり量を隣り合う前記燃料集合体同士のギャップに変換したギャップパターンを作成するステップと、
前記ギャップパターンを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数を算出するステップと、
算出された複数の前記熱流束熱水路係数を統計処理するステップと、
前記統計処理により得られた値に基づいて、前記曲がり量による不確かさを含む前記熱流束熱水路係数を炉心特性の解析結果として算出するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。 A step of creating a plurality of bending patterns in which a core pattern, which is data on a plurality of fuel assemblies contained in the core, is perturbed based on a probability distribution, which is data on a bending amount of the fuel assembly.
With respect to the bending pattern, a step of creating a gap pattern in which the bending amount is converted into a gap between adjacent fuel assemblies, and a step of creating a gap pattern.
A step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient using the calculation code with the gap pattern as an input parameter, and
A step of statistically processing a plurality of the calculated heat flux hydrothermal channel coefficients, and
A program that causes a computer to perform a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient including uncertainty due to the bending amount as an analysis result of core characteristics based on the value obtained by the statistical processing.
前記制御部は、
炉心に含まれる複数の燃料集合体に関するデータである炉心パターンを、前記燃料集合体の曲がり量に関するデータである確率分布に基づいて摂動させた複数の曲がりパターンを作成するステップと、
前記曲がりパターンについて、曲がり量を隣り合う前記燃料集合体同士のギャップに変換したギャップパターンを作成するステップと、
前記ギャップパターンを入力パラメータとし、計算コードを用いて熱流束熱水路係数を算出するステップと、
算出された複数の前記熱流束熱水路係数を統計処理するステップと、
前記統計処理により得られた値に基づいて、前記曲がり量による不確かさを含む前記熱流束熱水路係数を炉心特性の解析結果として算出するステップと
を実行する炉心解析装置。 Equipped with a control unit that analyzes the core characteristics of a nuclear reactor
The control unit
A step of creating a plurality of bending patterns in which a core pattern, which is data on a plurality of fuel assemblies contained in the core, is perturbed based on a probability distribution, which is data on a bending amount of the fuel assembly.
With respect to the bending pattern, a step of creating a gap pattern in which the bending amount is converted into a gap between adjacent fuel assemblies, and a step of creating a gap pattern.
A step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient using the calculation code with the gap pattern as an input parameter, and
A step of statistically processing a plurality of the calculated heat flux hydrothermal channel coefficients, and
A core analysis device that executes a step of calculating the heat flux hydrothermal channel coefficient including uncertainty due to the bending amount as an analysis result of core characteristics based on the value obtained by the statistical processing.
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