JP2022088947A - Flow measuring device for fast reactor and piping breakage detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速炉の流量測定装置及び配管破損検出装置に関する。 The present invention relates to a flow rate measuring device for a fast reactor and a pipe breakage detecting device.
中間熱交換器、ポンプ及び一次冷却材(液体ナトリウム)等の一次系機器を主容器に収容するタンク型の原子炉が知られている(例えば、特許文献1を参照)。タンク型の原子炉では、一次系ポンプを駆動することにより一次冷却材を炉心に供給して昇温させ、中間熱交換器により、昇温された一次冷却材と、二次冷却材との熱交換を行うことにより、二次冷却材に熱エネルギーを伝達する。二次冷却材に伝達された熱は、蒸気発生器において動力に変換される。 A tank-type nuclear reactor that houses primary equipment such as an intermediate heat exchanger, a pump, and a primary coolant (liquid sodium) in a main container is known (see, for example, Patent Document 1). In a tank-type nuclear reactor, the primary coolant is supplied to the core by driving a primary system pump to raise the temperature, and the heat between the primary coolant and the secondary coolant heated by the intermediate heat exchanger is increased. By exchanging, heat energy is transferred to the secondary coolant. The heat transferred to the secondary coolant is converted to power in the steam generator.
高速炉では、一次冷却材の流量検出器として電磁流量計が一般的に用いられている。電磁流量計を一次系ポンプと炉心とを接続する炉内配管に直接設置することにより、一次系ポンプを流れる一次冷却材の流量を測定することができる。しかしながら、タンク型原子炉では、炉内配管が一次冷却材に浸っていることから、電磁流量計を交換することが困難であり、電磁流量計を設置することができないという問題があった。このため、他の手法で一次冷却材の流量を測定することが求められている。 In a fast reactor, an electromagnetic flow meter is generally used as a flow detector for the primary coolant. By installing the electromagnetic flow meter directly in the in-core piping that connects the primary system pump and the core, the flow rate of the primary coolant flowing through the primary system pump can be measured. However, in the tank type reactor, since the piping inside the furnace is immersed in the primary coolant, it is difficult to replace the electromagnetic flowmeter, and there is a problem that the electromagnetic flowmeter cannot be installed. Therefore, it is required to measure the flow rate of the primary coolant by another method.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、タンク型原子炉において一次冷却材の流量を測定することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to measure the flow rate of the primary coolant in a tank-type nuclear reactor.
本発明の第1の態様に係る高速炉の流量測定装置は、タンク型原子炉である高速炉に設けられ、前記高速炉の炉内を流通する一次冷却材を流通させる一次系ポンプによる前記一次冷却材の流量を特定する流量特定装置であって、前記高速炉の炉心を複数の熱出力のそれぞれで運転したときの、前記炉内に設けられている炉内配管の複数の管路抵抗のそれぞれに対応する前記一次冷却材の流量と、前記一次系ポンプのポンプ電動機の電流である一次電流との関係を示す特性情報を記憶する記憶部と、前記ポンプ電動機に流入する電流の電流値を測定する電流測定部と、前記炉心の熱出力を測定する熱出力測定部と、前記熱出力測定部が測定した前記熱出力に対応する前記特性情報において前記電流測定部が測定した電流に関連付けられている流量を特定することにより、前記流量を測定する流量測定部と、前記流量測定部が測定した前記流量を示す情報を出力する出力部と、を有する。 The flow measuring device for a high-speed furnace according to the first aspect of the present invention is provided in a high-speed furnace which is a tank type nuclear reactor, and the primary system pump for circulating a primary cooling material flowing in the furnace of the high-speed furnace is used. It is a flow rate specifying device that specifies the flow rate of the cooling material, and when the core of the high-speed furnace is operated at each of a plurality of heat outputs, the resistance of a plurality of pipelines of the pipes in the furnace provided in the furnace. A storage unit that stores characteristic information indicating the relationship between the flow rate of the primary cooling material corresponding to each and the primary current which is the current of the pump electric motor of the primary system pump, and the current value of the current flowing into the pump electric motor. It is associated with the current measuring unit to be measured, the heat output measuring unit for measuring the heat output of the core, and the current measured by the current measuring unit in the characteristic information corresponding to the heat output measured by the heat output measuring unit. It has a flow rate measuring unit that measures the flow rate by specifying the flow rate, and an output unit that outputs information indicating the flow rate measured by the flow rate measuring unit.
本発明の第2の態様に係る配管破損検出装置は、前記高速炉の流量測定装置を有し、前記記憶部には、前記高速炉の炉心を複数の熱出力のそれぞれで運転したときの、前記炉内配管の健全時における流量と、前記一次電流とが関連付けられて記憶されており、前記熱出力測定部が測定した前記熱出力に関連付けられている前記健全時における流量と、前記流量測定部が測定した流量とに基づいて、前記炉内配管の破損を検出する破損検出部をさらに有し、前記出力部は、前記破損検出部による検出結果を出力してもよい。 The pipe breakage detecting device according to the second aspect of the present invention has the flow rate measuring device of the high-speed furnace, and in the storage unit, when the core of the high-speed furnace is operated at each of a plurality of heat outputs, The flow rate in a healthy state of the in-furnace piping and the primary current are stored in association with each other, and the flow rate in a healthy state associated with the heat output measured by the heat output measuring unit and the flow rate measurement. The unit may further have a damage detecting unit for detecting damage to the in-furnace piping based on the flow rate measured by the unit, and the output unit may output a detection result by the damage detecting unit.
前記流量測定部は、前記電流測定部が測定した前記電流値の単位時間当たりの変化量が所定量以上である場合、所定時間にわたって直前に測定した前記流量の測定値を、前記所定時間における前記流量の測定値としてもよい。 When the amount of change of the current value measured by the current measuring unit per unit time is equal to or more than a predetermined amount, the flow measuring unit measures the flow rate measured immediately before over a predetermined time to obtain the measured value at the predetermined time. It may be a measured value of the flow rate.
本発明によれば、タンク型原子炉において一次冷却材の流量を測定することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the flow rate of the primary coolant can be measured in the tank type nuclear reactor.
[タンク型原子炉1の構造の概要]
本実施形態に係る高速炉の流量測定装置100は、タンク型原子炉1である高速炉に設けられ、高速炉の炉内を流通する一次冷却材としてのナトリウムの流量を測定する装置である。高速炉の流量測定装置100を説明するにあたり、まず、図を参照しながらタンク型原子炉1の構造について説明する。図1は、タンク型原子炉1の概略構成を示す図である。なお、図1では、冷却材としてのナトリウムの流れを矢印で示している。また、以下の説明では、高速炉の流量測定装置100を単に流量測定装置100という。
[Overview of the structure of the tank reactor 1]
The fast reactor flow rate measuring
タンク型原子炉1は、例えば高速炉である。タンク型原子炉1の主容器2の内部には、図1に示すように、炉心3と、中間熱交換器4と、一次系ポンプ5と、炉内配管6とが設けられている。また、主容器2の内部には、一次冷却材としての液体金属であるナトリウムが収容されている。また、一次系ポンプ5には、ポンプ電動機7が接続され、ポンプ電動機7には、インバータ8が接続されている。
The tank type
主容器2は、直径が15mから20m程度の容器である。炉心3は、主容器2の内部において水平方向に支持されている。炉心3には、核分裂物質を含む炉心燃料と、炉心反応度を制御するための制御棒とが設けられている。制御棒は、制御棒駆動機構により駆動される。制御棒駆動機構は、炉心燃料の間への制御棒の挿入量を制御する。これにより、炉心燃料の核分裂が制御され、炉心3における熱出力が制御される。炉心3は、一次冷却材としてのナトリウムを昇温させる。以下の説明において、昇温する前のナトリウムを低温ナトリウム、昇温して高温状態となったナトリウムを高温ナトリウムともいう。 The main container 2 is a container having a diameter of about 15 m to 20 m. The core 3 is horizontally supported inside the main container 2. The core 3 is provided with a core fuel containing fissile material and a control rod for controlling the core reactivity. The control rods are driven by the control rod drive mechanism. The control rod drive mechanism controls the amount of control rods inserted between the core fuels. As a result, the fission of the core fuel is controlled, and the heat output in the core 3 is controlled. The core 3 raises the temperature of sodium as a primary coolant. In the following description, sodium before the temperature rise is referred to as low temperature sodium, and sodium which has been heated to a high temperature state is also referred to as high temperature sodium.
中間熱交換器4は、高温ナトリウムを流入させる流入窓と、熱交換された後の低温ナトリウムを流出させる流出窓とを有している。中間熱交換器4は、流入窓から流入した高温ナトリウムと、二次冷却材として機能するナトリウムとの熱交換を行う。具体的には、一次系ポンプ5の作用により、中間熱交換器4の流入口に、炉心3において約550℃まで温度が上昇した高温ナトリウムが流入する。流入した高温ナトリウムは、二次冷却材として機能する二次系のナトリウムとの熱交換が行われることにより、約400℃にまで温度が低下した低温ナトリウムとなる。低温ナトリウムは、流出窓から主容器2の下部へと流出する。二次系のナトリウムは、蒸気発生器9に流入し、水を加熱して、タービンを駆動させるための蒸気を発生させる。
The intermediate heat exchanger 4 has an inflow window for inflowing high-temperature sodium and an outflow window for flowing out low-temperature sodium after heat exchange. The intermediate heat exchanger 4 exchanges heat between the high-temperature sodium flowing in from the inflow window and the sodium functioning as a secondary coolant. Specifically, due to the action of the
一次系ポンプ5は複数基あり、図示は省略するが、複数基の中間熱交換器4が設置されている円周上に設けられている。一次系ポンプ5は、インバータ8から供給される電流により制御されるポンプ電動機7により駆動する。一次系ポンプ5は、中間熱交換器4から流出した低温ナトリウムを炉内配管6に圧送する。炉内配管6は、一次系ポンプ5により圧送された低温ナトリウムを炉心3に案内する。
There are a plurality of
ところで、一次系ポンプ5が吐出するナトリウムの流量であるポンプ流量と、ポンプ揚程とは、以下の式(1)に示す関係を有している。ただし、Hはポンプ揚程(kPa)であり、Qはポンプ流量(kg/s)である。
H∝Q2・・・(1)
By the way, the pump flow rate, which is the flow rate of sodium discharged by the
H∝Q 2 ... (1)
図2は、ポンプ流量とポンプ揚程との関係を示す図である。炉内配管6に破損や閉塞がない場合、図2に示すように、ポンプの揚程は、ポンプ流量の二乗に比例する健全時管路抵抗曲線上を推移する。また、ポンプ流量とポンプ揚程との関係を示す特性曲線は一次系ポンプ5のポンプ回転数ごとに存在する。図2には、ポンプ回転数が定格回転数、定格の75%の回転数、定格の50%の回転数のそれぞれに対応する特性曲線である定格回転数特性、75%回転数特性、50%回転数特性が示されている。これらから、ポンプ揚程及びポンプ回転数を測定し、測定したポンプ回転数に対応する特性曲線におけるポンプ揚程とポンプ流量との関係に基づいて、ポンプ流量が求められる。また、炉内配管6に破損や閉塞が発生しておらず、炉内配管6が健全である場合、一次系ポンプ5の運転点は、健全時管路抵抗曲線と、ポンプ回転数に対応する特性曲線とが交差する点に定まる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the pump flow rate and the pump head. If the in-core pipe 6 is not damaged or blocked, as shown in FIG. 2, the pump head changes on the healthy pipeline resistance curve proportional to the square of the pump flow rate. Further, a characteristic curve showing the relationship between the pump flow rate and the pump head exists for each pump rotation speed of the
ポンプ揚程は、一次系ポンプの吐出部及び吸込部に圧力計を設けることにより測定することができる。しかしながら、圧力計の感圧部は、周囲も含めてナトリウムに浸るため、圧力計の交換が困難であり、圧力計の設置が困難となる。そこで、流量測定装置100は、ポンプ電動機7の特性のうちの電動機電流を利用して流量を測定する。ここで、ポンプ電動機7の一次トルク分電流、ポンプ電動機7のトルク及びポンプ揚程は、以下の式(2)に示す関係を有している。ただし、ITは一次トルク分電流(A)、Tはポンプ電動機7のトルク(Nm)、Hはポンプ揚程(kPa)である。
IT∝T∝H・・・(2)
The pump head can be measured by providing a pressure gauge in the discharge part and the suction part of the primary system pump. However, since the pressure-sensitive part of the pressure gauge is immersed in sodium including the surroundings, it is difficult to replace the pressure gauge, and it is difficult to install the pressure gauge. Therefore, the flow
IT ∝ T ∝ H ... (2)
インバータ8からポンプ電動機7に供給される電流であるポンプ電動機7の一次電流は、一次トルク分電流と励磁電流とをベクトル的に合算した以下の式(3)に示す関係を有している。ただし、I1はポンプ電動機7の一次電流(A)、IMはポンプ電動機7の励磁電流(A)である。
I1
2=IT
2+IM
2・・・(3)
The primary current of the pump motor 7, which is the current supplied from the inverter 8 to the pump motor 7, has the relationship shown in the following equation (3), which is the vector sum of the primary torque component current and the exciting current. However, I 1 is the primary current (A) of the pump motor 7, and IM is the exciting current (A) of the pump motor 7.
I 1 2 = IT 2 + IM 2 ... (3)
式(2)及び(3)に示す関係から、ポンプ揚程に代えてポンプ電動機7の一次電流を測定することで、ポンプ流量を測定することができる。一方、ポンプ流量とポンプ揚程との関係を示す特性曲線を特定するための一次系ポンプ5のポンプ回転数は、直接測定することにより得ることができる。しかしながら、高速炉では、機能喪失時の共通要因又は従属要因をなくすために、ポンプ回転数とポンプ流量との多様性のある測定系を独立させて多重化システムの信頼性を高める必要があり、ポンプ回転数を用いてポンプ流量を測定することができない。ポンプ回転数とは異なる情報であるポンプ電動機7の電源の周波数は、高速炉において未使用であるとともに、ポンプ回転数の近似値である。ポンプ電動機7の電源の周波数は、すべりによるずれを含むもののポンプ回転数に比例し、以下の式(4)に示す関係を有している。
N∝F×(1-s)・・・(4)
From the relationship shown in the equations (2) and (3), the pump flow rate can be measured by measuring the primary current of the pump motor 7 instead of the pump head. On the other hand, the pump rotation speed of the primary system pump 5 for specifying the characteristic curve showing the relationship between the pump flow rate and the pump head can be obtained by direct measurement. However, in a high-speed furnace, in order to eliminate common factors or dependent factors at the time of loss of function, it is necessary to improve the reliability of the multiplexing system by making the measurement system with various pump rotation speeds and pump flow rates independent. It is not possible to measure the pump flow rate using the pump speed. The frequency of the power supply of the pump motor 7, which is information different from the pump rotation speed, is an approximate value of the pump rotation speed as well as being unused in the fast reactor. The frequency of the power supply of the pump motor 7 is proportional to the pump rotation speed, including the deviation due to slippage, and has the relationship shown in the following equation (4).
N∝F × (1-s) ・ ・ ・ (4)
式(4)において、Nはポンプ回転数(min-1)、Fはポンプ電動機7の電源の周波数(Hz)、sはポンプ電動機7のすべり(次元なし)である。しかしながら、すべりによるずれの影響が大きい場合、ポンプ電動機7の電源の周波数に基づいてポンプ流量を測定することは困難となる。 In the formula (4), N is the pump rotation speed (min -1 ), F is the frequency (Hz) of the power supply of the pump motor 7, and s is the slip (no dimension) of the pump motor 7. However, when the influence of the displacement due to slippage is large, it becomes difficult to measure the pump flow rate based on the frequency of the power supply of the pump motor 7.
高速炉では、一次冷却材としてのナトリウムの流量は、部分負荷時から定格出力運転時にかけて原子炉熱出力に比例するよう設定されている。このため、図2に示す一次系ポンプ5のポンプ回転数ごとに特定されるポンプ流量とポンプ揚程との関係を示す特性曲線に代用可能な、原子炉熱出力ごとの、ポンプ流量と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を示す特性曲線が存在する。このことから、この特性曲線を予め特定しておき、原子炉熱出力及びポンプ電動機7の一次電流を測定することで、測定した原子炉熱出力及びポンプ電動機7の一次電流に基づいてポンプ流量を特定することができる。 In a fast reactor, the flow rate of sodium as a primary coolant is set to be proportional to the reactor heat output from the partial load to the rated output operation. Therefore, the pump flow rate and the pump motor for each reactor heat output can be substituted for the characteristic curve showing the relationship between the pump flow rate and the pump lift specified for each pump rotation speed of the primary system pump 5 shown in FIG. There is a characteristic curve showing the relationship with the primary current of 7. From this, by specifying this characteristic curve in advance and measuring the reactor heat output and the primary current of the pump motor 7, the pump flow rate is determined based on the measured reactor heat output and the primary current of the pump motor 7. Can be identified.
原子炉熱出力ごとの、ポンプ流量と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を示す特性曲線は、原子炉出力運転の前に、以下に示すように求めることができる。まず、一次系ポンプ5の運転を行い、0~100%のポンプ回転数を測定するとともに、ポンプ流量と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を特定する。例えば、ポンプ回転数が100%、90%、80%等である場合における、ポンプ流量と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を示す特性点を算出する。次に、ポンプ流量を原子炉熱出力に比例させて運転する際の、原子炉熱出力に対するポンプ回転数の一意の関係を用いて、算出した特性点を、原子炉熱出力における、ポンプ流量と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を示す特性点に換算する。 The characteristic curve showing the relationship between the pump flow rate and the primary current of the pump motor 7 for each reactor heat output can be obtained as shown below before the reactor output operation. First, the primary system pump 5 is operated, the pump rotation speed of 0 to 100% is measured, and the relationship between the pump flow rate and the primary current of the pump motor 7 is specified. For example, when the pump rotation speed is 100%, 90%, 80%, or the like, a characteristic point showing the relationship between the pump flow rate and the primary current of the pump motor 7 is calculated. Next, the characteristic points calculated using the unique relationship of the pump rotation speed with respect to the reactor heat output when operating the pump flow rate in proportion to the reactor heat output are the pump flow rate at the reactor heat output. , Converted to a characteristic point showing the relationship with the primary current of the pump motor 7.
原子炉熱出力が100%の時の特性曲線を算出する場合、炉内配管6に破損や閉塞が発生していない場合(健全時)のポンプ電動機7の一次電流及びポンプ流量と、健全時の炉内配管6の管路抵抗と異なる一つの管路抵抗に対応するポンプ電動機7の一次電流及びポンプ流量とを測定又は算出する。そして、健全時の一次電流及びポンプ流量の関係と、健全時とは異なる一つの一次電流及びポンプ流量との関係とに基づいて、特性曲線を算出する。 When calculating the characteristic curve when the reactor heat output is 100%, the primary current and pump flow rate of the pump motor 7 when the in-core piping 6 is not damaged or blocked (when sound), and when it is sound The primary current and pump flow rate of the pump motor 7 corresponding to one pipeline resistance different from the pipeline resistance of the in-core pipe 6 are measured or calculated. Then, the characteristic curve is calculated based on the relationship between the primary current and the pump flow rate at the time of sound and the relationship between the primary current and the pump flow rate different from those at the time of sound.
図3は、原子炉熱出力ごとのポンプ電動機7の一次電流とポンプ流量の関係を示す図である。図3では、原子炉熱出力が100%であるときの特性曲線を太い実線で示し、原子炉熱出力が90%であるときの特性曲線を細い実線で示し、原子炉熱出力が80%であるときの特性曲線を破線で示している。これらの特性曲線から、原子炉熱出力を測定して、測定した原子炉熱出力に対応する特性曲線を特定するとともに、ポンプ電動機7の一次電流を測定することにより、ポンプ流量を求めることができる。流量測定装置100は、図3に示す原子炉熱出力ごとの特性曲線に基づいてポンプ流量を特定する。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the primary current of the pump motor 7 and the pump flow rate for each reactor heat output. In FIG. 3, the characteristic curve when the reactor heat output is 100% is shown by a thick solid line, the characteristic curve when the reactor heat output is 90% is shown by a thin solid line, and the reactor heat output is 80%. The characteristic curve at a certain time is shown by a broken line. From these characteristic curves, the pump flow rate can be obtained by measuring the reactor heat output, specifying the characteristic curve corresponding to the measured reactor heat output, and measuring the primary current of the pump electric motor 7. .. The flow
また、図3では、炉内配管6が健全である時のポンプ電動機7の一次電流と、ポンプ流量との関係を示す曲線を太い破線で示している。例えば、炉内配管6が健全である時のポンプ電動機7の一次電流と、ポンプ流量との関係を示す曲線(太い破線)と、原子炉熱出力が100%であるときの特性曲線(太い実線)との交点は、炉内配管6が健全であるとともに原子炉熱出力が100%であるときのポンプ電動機7の一次電流とポンプ流量とを示している。 Further, in FIG. 3, a curve showing the relationship between the primary current of the pump motor 7 and the pump flow rate when the in-core pipe 6 is sound is shown by a thick broken line. For example, a curve (thick broken line) showing the relationship between the primary current of the pump motor 7 when the in-furnace piping 6 is sound and the pump flow rate, and a characteristic curve (thick solid line) when the reactor heat output is 100%. The intersection with) indicates the primary current and the pump flow rate of the pump motor 7 when the in-core pipe 6 is sound and the heat output of the reactor is 100%.
図3に示すように、原子炉熱出力が100%であるとともに、ポンプ電動機7の一次電流が200Aである場合、ポンプ流量は約3100kg/sに定まり、太い破線に位置することから、炉内配管6が健全であることが確認できる。一方、測定したポンプ電動機7の一次電流と、ポンプ流量との関係が、太い破線上に位置しない場合、炉内配管6に破損等の異常が発生しているおそれがある。 As shown in FIG. 3, when the reactor heat output is 100% and the primary current of the pump motor 7 is 200 A, the pump flow rate is fixed at about 3100 kg / s and is located in the thick broken line. It can be confirmed that the pipe 6 is sound. On the other hand, if the relationship between the measured primary current of the pump motor 7 and the pump flow rate is not located on the thick broken line, there is a possibility that an abnormality such as breakage has occurred in the in-core pipe 6.
例えば、原子炉熱出力が100%であるとともに、ポンプ電動機7の一次電流が150Aの場合、特性曲線に基づきポンプ流量が約3750kg/sと特定される。この場合には、ポンプ電動機7の一次電流と、ポンプ流量との関係を示す位置が、太い破線上ではないことから、炉内配管6に破損等の異常が発生していることが特定できる。流量測定装置100は、配管破損検出装置として機能し、炉内配管6の破損を検出する。
For example, when the reactor heat output is 100% and the primary current of the pump motor 7 is 150 A, the pump flow rate is specified to be about 3750 kg / s based on the characteristic curve. In this case, since the position showing the relationship between the primary current of the pump motor 7 and the pump flow rate is not on the thick broken line, it can be identified that an abnormality such as breakage has occurred in the in-core pipe 6. The flow
[流量測定装置100の構成]
続いて、流量測定装置100の構成を説明する。図4は、本実施形態に係る流量測定装置100の構成を示す図である。流量測定装置100は、例えばコンピュータであり、通信部110と、記憶部120と、制御部130とを有する。制御部130は、電流測定部131と、熱出力測定部132と、流量測定部133と、破損検出部134と、出力部135とを有する。
[Configuration of flow rate measuring device 100]
Subsequently, the configuration of the flow
通信部110は、例えば、流量測定装置100が、中性子検出器10、電流計11等の他の装置と通信するための通信インタフェースである。ここで、電流計11は、インバータ8とポンプ電動機7との間に設けられており、ポンプ電動機7の一次電流を測定する。
The
記憶部120は、例えば、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等である。記憶部120は、流量測定装置100を機能させるための各種プログラムを記憶する。例えば、記憶部120は、流量測定装置100の制御部130を、電流測定部131、熱出力測定部132、流量測定部133、破損検出部134、及び出力部135として機能させるプログラムを記憶する。
The
また、記憶部120は、高速炉の炉心を複数の熱出力のそれぞれで運転したときの、炉内配管6の複数の管路抵抗のそれぞれに対応するナトリウムの流量(ポンプ流量)と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を示す特性情報を記憶する。特性情報は、図3に示す複数の原子炉熱出力それぞれに対応する特性曲線を示す情報である。なお、記憶部120は、図3に示す3つの原子炉熱出力のそれぞれに対応する特性情報に限らず、他の原子炉熱出力に対応する特性情報を記憶しているものとする。
Further, the
また、記憶部120には、高速炉の炉心を複数の熱出力のそれぞれで運転したときの、正常なナトリウムの流量と、ポンプ電動機7の一次電流とが関連付けられて記憶されている。具体的には、記憶部120は、図3に示す、炉内配管6が健全である時のポンプ電動機7の一次電流と、ポンプ流量との関係を示す曲線を示す情報を記憶する。
Further, the
制御部130は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。制御部130は、記憶部120に記憶されている出力制御プログラムを実行することにより、電流測定部131、熱出力測定部132、流量測定部133、破損検出部134、及び出力部135として機能する。
The
電流測定部131は、ポンプ電動機7に流入する電流の電流値を測定する。例えば、電流測定部131は、ポンプ電動機7とインバータ8との間に設けられた電流計11が測定した、ポンプ電動機7に流入する電流の電流値を示す電流値情報を取得することにより、ポンプ電動機7に流れる一次電流の電流値を測定する。
The
熱出力測定部132は、タンク型原子炉1の炉心の熱出力である原子炉熱出力を測定する。例えば、熱出力測定部132は、中性子検出器10が検出した中性子の強度を示す中性子束情報を取得し、当該中性子束情報から対応する熱出力に変換することにより、原子炉熱出力を測定する。
The heat
流量測定部133は、熱出力測定部132が測定した原子炉熱出力に対応する特性情報において、電流測定部131が測定した電流に関連付けられているポンプ流量を特定することにより、ポンプ流量を測定する。具体的には、流量測定部133は、記憶部120に記憶されている複数の原子炉熱出力のそれぞれに対応する特性情報から、熱出力測定部132が測定した原子炉熱出力に対応する特性情報を特定する。流量測定部133は、選択した特性情報において電流測定部131が測定した電流に関連付けられているポンプ流量を特定することによりポンプ流量を測定する。
The flow
なお、タンク型原子炉1において、インバータ8には予備機が設けられており、常用機が故障したことに応じて予備機に切り替えられる。常用機から予備機への切替動作が行われている最中は、ポンプ電動機7の一次電流が0となる。これに対し、流量測定部133は、電流測定部131が測定した電流値の単位時間当たりの変化量が所定量以上である場合、所定時間にわたって直前に測定したポンプ流量の測定値を、当該所定時間におけるポンプ流量の測定値とする。所定時間は、例えばサブ秒である。このようにすることで、インバータ8の切替動作が発生した場合に、誤ったポンプ流量が測定されてしまうことを防止することができる。
In the
破損検出部134は、熱出力測定部132が測定した原子炉熱出力に関連付けられている炉内配管6の健全時におけるポンプ流量と、流量測定部133が測定したポンプ流量とに基づいて、炉内配管6の破損を検出する。具体的には、破損検出部134は、熱出力測定部132が測定した原子炉熱出力に関連付けられている健全時におけるポンプ流量と、流量測定部133が測定したポンプ流量との差が所定の閾値を超えた場合に、炉内配管6が破損したことを検出する。
The
出力部135は、流量測定部133が測定したポンプ流量を示す情報を出力する。例えば、出力部135は、通信部110を介して、流量測定装置100と通信可能に接続されている端末(不図示)に流量測定部133が測定したポンプ流量を示す情報を出力する。また、出力部135は、破損検出部134による検出結果を出力する。
The
[流量測定装置における処理の流れ]
続いて、流量測定装置100における処理の流れを説明する。図5は、流量測定装置100における処理の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは繰り返し実行される。
まず、熱出力測定部132は、原子炉熱出力を測定する(S1)。
続いて、電流測定部131は、ポンプ電動機7に流れる一次電流の電流値を測定する(S2)。
[Processing flow in the flow measuring device]
Subsequently, the flow of processing in the flow
First, the heat
Subsequently, the
続いて、流量測定部133は、記憶部120に記憶されている複数の原子炉熱出力のそれぞれに対応する特性情報から、熱出力測定部132が測定した原子炉熱出力に対応する特性情報を特定する(S3)。
続いて、流量測定部133は、選択した特性情報において電流測定部131が測定した一次電流に関連付けられているポンプ流量を特定することによりポンプ流量を測定する(S4)。
Subsequently, the flow
Subsequently, the flow
続いて、流量測定部133は、S2において測定された一次電流の電流値が所定量以上変化したか否かを判定する(S5)。流量測定部133は、一次電流の電流値が所定量以上変化したと判定すると、S7に処理を移し、流量測定部133は、一次電流の電流値が所定量以上変化していないと判定すると、S6に処理を移す。
Subsequently, the flow
S6において、出力部135は、流量測定部133が測定したポンプ流量を示す情報を出力する。
S7において、出力部135は、流量測定部133が直前に測定したポンプ流量を示す情報を所定時間出力する。
In S6, the
In S7, the
続いて、破損検出部134は、流量測定部133が測定したポンプ流量が、健全時におけるポンプ流量と異なるか否かを判定する(S8)。破損検出部134は、健全時におけるポンプ流量と異なると判定すると、S9に処理を移し、健全時におけるポンプ流量と同じであると判定すると、本フローチャートに係る処理を終了する。
S9において、出力部135は、炉内配管6が破損したことを示す破損検出情報を出力する。
Subsequently, the
In S9, the
[本実施形態における効果]
以上のとおり、本実施形態に係る流量測定装置100は、高速炉の炉心を複数の原子炉熱出力のそれぞれで運転したときの、炉内に設けられている炉内配管6の複数の管路抵抗のそれぞれに対応するナトリウムの流量と、ポンプ電動機7の一次電流との関係を示す特性情報を記憶部120に記憶させておき、熱出力測定部132が測定した原子炉熱出力に対応する特性情報において電流測定部131が測定した一次電流に関連付けられているポンプ流量を特定することにより、ポンプ流量を測定する。このようにすることで、タンク型原子炉におけるナトリウムの流量を測定することができる。
[Effects in this embodiment]
As described above, the
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof. All or part of the device can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment together.
1 タンク型原子炉
2 主容器
3 炉心
4 中間熱交換器
5 一次系ポンプ
6 炉内配管
7 ポンプ電動機
8 インバータ
9 蒸気発生器
10 中性子検出器
11 電流計
100 流量測定装置
110 通信部
120 記憶部
130 制御部
131 電流測定部
132 熱出力測定部
133 流量測定部
134 破損検出部
135 出力部
1 Tank type reactor 2 Main container 3 Core 4
Claims (3)
前記高速炉の炉心を複数の熱出力のそれぞれで運転したときの、前記炉内に設けられている炉内配管の複数の管路抵抗のそれぞれに対応する前記一次冷却材の流量と、前記一次系ポンプのポンプ電動機の電流である一次電流との関係を示す特性情報を記憶する記憶部と、
前記ポンプ電動機に流入する電流の電流値を測定する電流測定部と、
前記炉心の熱出力を測定する熱出力測定部と、
前記熱出力測定部が測定した前記熱出力に対応する前記特性情報において前記電流測定部が測定した電流に関連付けられている流量を特定することにより、前記流量を測定する流量測定部と、
前記流量測定部が測定した前記流量を示す情報を出力する出力部と、
を有する高速炉の流量測定装置。 It is a flow rate specifying device for a fast reactor, which is installed in a fast reactor which is a tank type nuclear reactor and specifies the flow rate of the primary coolant by a primary pump for distributing the primary coolant flowing in the reactor of the fast reactor.
The flow rate of the primary coolant corresponding to each of the plurality of pipeline resistances of the in-core piping provided in the reactor when the core of the high-speed furnace is operated at each of the plurality of heat outputs, and the primary. A storage unit that stores characteristic information indicating the relationship with the primary current, which is the current of the pump motor of the system pump, and a storage unit that stores characteristic information.
A current measuring unit that measures the current value of the current flowing into the pump motor,
A heat output measuring unit that measures the heat output of the core,
A flow rate measuring unit that measures the flow rate by specifying a flow rate associated with the current measured by the current measuring unit in the characteristic information corresponding to the heat output measured by the heat output measuring unit.
An output unit that outputs information indicating the flow rate measured by the flow rate measuring unit, and an output unit.
A flow measuring device for a fast reactor.
前記記憶部には、前記高速炉の炉心を複数の熱出力のそれぞれで運転したときの、前記炉内配管の健全時における流量と、前記一次電流とが関連付けられて記憶されており、
前記熱出力測定部が測定した前記熱出力に関連付けられている前記健全時における流量と、前記流量測定部が測定した流量とに基づいて、前記炉内配管の破損を検出する破損検出部をさらに有し、
前記出力部は、前記破損検出部による検出結果を出力する、
配管破損検出装置。 The fast reactor flow rate measuring device according to claim 1 is provided.
In the storage unit, when the core of the fast reactor is operated at each of a plurality of heat outputs, the flow rate at the time when the piping in the furnace is sound and the primary current are stored in association with each other.
Further, a damage detection unit that detects damage to the in-furnace piping based on the flow rate at the time of sound associated with the heat output measured by the heat output measuring unit and the flow rate measured by the flow rate measuring unit. Have and
The output unit outputs the detection result by the damage detection unit.
Piping breakage detector.
請求項2に記載の配管破損検出装置。
When the amount of change of the current value measured by the current measuring unit per unit time is equal to or more than a predetermined amount, the flow measuring unit measures the flow rate measured immediately before over a predetermined time to obtain the measured value at the predetermined time. Measured flow rate,
The pipe damage detection device according to claim 2.
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-
2020
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