JP2777004B2 - 原子炉内流量の測定方法およびその測定システム - Google Patents
原子炉内流量の測定方法およびその測定システムInfo
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- JP2777004B2 JP2777004B2 JP3294569A JP29456991A JP2777004B2 JP 2777004 B2 JP2777004 B2 JP 2777004B2 JP 3294569 A JP3294569 A JP 3294569A JP 29456991 A JP29456991 A JP 29456991A JP 2777004 B2 JP2777004 B2 JP 2777004B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は原子炉の炉心流量を測
定する原子炉内流量の測定技術に係り、特に沸騰水型原
子炉の炉心流量をオンラインリアルタイムで高精度に測
定する原子炉内流量の測定方法およびその測定システム
に関する。
定する原子炉内流量の測定技術に係り、特に沸騰水型原
子炉の炉心流量をオンラインリアルタイムで高精度に測
定する原子炉内流量の測定方法およびその測定システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽水炉としての沸騰水型原子炉は、原子
炉圧力容器内に炉心を収容する一方、炉心の周りのダウ
ンカマ部にジェットポンプを複数台周方向に間隔をおい
て配置している。ジェットポンプは原子炉再循環系の運
転により駆動され、周囲の原子炉冷却材（炉水）を巻き
込んで炉心下部プレナムに案内し、必要な炉心流量を確
保するようになっている。
炉圧力容器内に炉心を収容する一方、炉心の周りのダウ
ンカマ部にジェットポンプを複数台周方向に間隔をおい
て配置している。ジェットポンプは原子炉再循環系の運
転により駆動され、周囲の原子炉冷却材（炉水）を巻き
込んで炉心下部プレナムに案内し、必要な炉心流量を確
保するようになっている。
【０００３】従来の沸騰水型原子炉の炉心流量の測定
は、ジェットポンプの出入口に差圧測定手段を設け、こ
の差圧測定手段にてジェットポンプ出入口の差圧を測定
し、この差圧から各ジェットポンプを流れる原子炉冷却
材流量を測定し、原子炉炉心部に案内される炉心流量を
測定していた。
は、ジェットポンプの出入口に差圧測定手段を設け、こ
の差圧測定手段にてジェットポンプ出入口の差圧を測定
し、この差圧から各ジェットポンプを流れる原子炉冷却
材流量を測定し、原子炉炉心部に案内される炉心流量を
測定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の沸騰水型原子炉
では、ジェットポンプ出入口の差圧を計測して炉心流量
を測定するようになっているため、ジェットポンプの出
入口に差圧が発生している場合には、炉心流量を正確に
測定することができるが、自然循環型原子炉のようにジ
ェットポンプを設置しないタイプの原子炉や、ジェット
ポンプを備えていても自然循環流動状態でジェットポン
プの出入口の差圧が小さく、微小値を示す状態では、炉
心流量の流量測定誤差が大きく、流量測定を高精度に行
なうことができなかった。
では、ジェットポンプ出入口の差圧を計測して炉心流量
を測定するようになっているため、ジェットポンプの出
入口に差圧が発生している場合には、炉心流量を正確に
測定することができるが、自然循環型原子炉のようにジ
ェットポンプを設置しないタイプの原子炉や、ジェット
ポンプを備えていても自然循環流動状態でジェットポン
プの出入口の差圧が小さく、微小値を示す状態では、炉
心流量の流量測定誤差が大きく、流量測定を高精度に行
なうことができなかった。
【０００５】この発明は、上述した事情を考慮してなさ
れたもので、原子炉の炉心流量を、複雑な炉内計装装置
を増やすことなく、オンラインリアルタイムで高精度に
安定的に測定することができる原子炉内流量の測定方法
およびその測定システムを提供することを目的とする。
れたもので、原子炉の炉心流量を、複雑な炉内計装装置
を増やすことなく、オンラインリアルタイムで高精度に
安定的に測定することができる原子炉内流量の測定方法
およびその測定システムを提供することを目的とする。
【０００６】この発明の他の目的は、既設の軽水炉に対
しても既存の炉内計装設備を利用して炉心流量を高精度
かつ正確に測定し、流量測定の簡素化や、運転性および
信頼性の向上を図ることができる原子炉内流量の測定方
法およびそのシステムを提供するにある。
しても既存の炉内計装設備を利用して炉心流量を高精度
かつ正確に測定し、流量測定の簡素化や、運転性および
信頼性の向上を図ることができる原子炉内流量の測定方
法およびそのシステムを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る原子炉内
流量の測定方法は、上述した課題を解決するために、請
求項１に記載したように、中性子束の強度測定を行なう
ローカルパワーレンジモニタ（ＬＰＲＭ）からのＬＰＲ
Ｍ信号をコンピュータに入力し、このコンピュータにて
前記ＬＰＲＭ信号を、炉出力と流動様式の相関関係デー
タおよび統計数学的方法により信号処理し、ボイド率、
ボイド上昇速度および液層上昇速度を求め、上記ボイド
率、ボイド上昇速度および液層上昇速度から計測断面領
域の断面流量を求め、各断面流量を積算して炉心流量を
求め、炉心を通る炉心流量を測定する方法である。
流量の測定方法は、上述した課題を解決するために、請
求項１に記載したように、中性子束の強度測定を行なう
ローカルパワーレンジモニタ（ＬＰＲＭ）からのＬＰＲ
Ｍ信号をコンピュータに入力し、このコンピュータにて
前記ＬＰＲＭ信号を、炉出力と流動様式の相関関係デー
タおよび統計数学的方法により信号処理し、ボイド率、
ボイド上昇速度および液層上昇速度を求め、上記ボイド
率、ボイド上昇速度および液層上昇速度から計測断面領
域の断面流量を求め、各断面流量を積算して炉心流量を
求め、炉心を通る炉心流量を測定する方法である。
【０００８】また、上述した課題を解決するために、こ
の発明に係る原子炉内流量の測定システムは、原子炉の
炉心部にローカルパワーレンジモニタを設置し、このロ
ーカルパワーレンジモニタからのＬＰＲＭ信号を入力し
て信号処理するコンピュータを設け、このコンピュータ
は、ＬＰＲＭ信号からボイドの上昇速度を計算する統計
処理回路と、炉出力とこの炉出力に基づくボイド率推定
モデルからボイド率を計算する解析処理回路と、前記統
計処理回路のボイド上昇速度と解析処理回路のボイド率
とから液層上昇速度を演算する演算処理回路と、前記ボ
イド率とボイド上昇速度と液層上昇速度とから計測断面
領域の断面流量を求め、各断面流量を積算して炉心流量
を求める流量演算処理回路とを備え、炉心を通る炉心流
量を測定するようにしたものである。
の発明に係る原子炉内流量の測定システムは、原子炉の
炉心部にローカルパワーレンジモニタを設置し、このロ
ーカルパワーレンジモニタからのＬＰＲＭ信号を入力し
て信号処理するコンピュータを設け、このコンピュータ
は、ＬＰＲＭ信号からボイドの上昇速度を計算する統計
処理回路と、炉出力とこの炉出力に基づくボイド率推定
モデルからボイド率を計算する解析処理回路と、前記統
計処理回路のボイド上昇速度と解析処理回路のボイド率
とから液層上昇速度を演算する演算処理回路と、前記ボ
イド率とボイド上昇速度と液層上昇速度とから計測断面
領域の断面流量を求め、各断面流量を積算して炉心流量
を求める流量演算処理回路とを備え、炉心を通る炉心流
量を測定するようにしたものである。
【０００９】
【作用】この発明は、沸騰水型原子炉に炉出力計装用に
設けられているローカルパワーレンジモニタを積極的に
利用し、ローカルパワーレンジモニタからのＬＰＲＭ信
号をコンピュータに入力して炉出力と流動様式の相関関
係データを統計数学的方法により信号処理し、ボイド
率、ボイド（気相）上昇速度および液層上昇速度をそれ
ぞれ求め、このボイド率、ボイド上昇速度および液層上
昇速度を演算処理して原子炉炉心内を上昇する炉心流量
をオンラインリアルタイムで高精度に測定することがで
きる。
設けられているローカルパワーレンジモニタを積極的に
利用し、ローカルパワーレンジモニタからのＬＰＲＭ信
号をコンピュータに入力して炉出力と流動様式の相関関
係データを統計数学的方法により信号処理し、ボイド
率、ボイド（気相）上昇速度および液層上昇速度をそれ
ぞれ求め、このボイド率、ボイド上昇速度および液層上
昇速度を演算処理して原子炉炉心内を上昇する炉心流量
をオンラインリアルタイムで高精度に測定することがで
きる。
【００１０】この発明に係る原子炉内流量の測定システ
ムは、炉出力測定用に設けられた既存の炉内計装設備を
積極的に利用することができ、炉心流量を測定するため
に複雑な炉内計装装置を新たに追加して設置する必要が
ない。
ムは、炉出力測定用に設けられた既存の炉内計装設備を
積極的に利用することができ、炉心流量を測定するため
に複雑な炉内計装装置を新たに追加して設置する必要が
ない。
【００１１】また、この原子炉内流量の測定方法および
その測定システムはローカルパワーレンジモニタからの
ＬＰＲＭ信号をコンピュータにて信号処理することによ
り、炉心流量を精度よく正確に測定できるので、自然循
環型炉心でジェットポンプがない場合や、ジェットポン
プがあってもその出入口差圧が小さく、微小値を示す場
合でも、炉心流量を正確に測定でき、流量測定の簡素化
や、運転性および信頼性の向上を図ることができる。
その測定システムはローカルパワーレンジモニタからの
ＬＰＲＭ信号をコンピュータにて信号処理することによ
り、炉心流量を精度よく正確に測定できるので、自然循
環型炉心でジェットポンプがない場合や、ジェットポン
プがあってもその出入口差圧が小さく、微小値を示す場
合でも、炉心流量を正確に測定でき、流量測定の簡素化
や、運転性および信頼性の向上を図ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例について添付図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１３】図１はこの発明を適用した軽水炉としての
沸騰水型原子炉を示す略示的な縦断面図である。この沸
騰水型原子炉は図示しない原子炉格納容器に格納された
原子炉圧力容器１０を有し、原子炉圧力容器１０内に炉
心１１が収容される。炉心１１は周囲が炉心シュラウド
１２で囲まれる一方、炉心シュラウド１２内上部に上部
格子板１３が、その下部に炉心支持板１４が設けられ
る。炉心シュラウド１２はシュラウドヘッド１５により
覆われている。
沸騰水型原子炉を示す略示的な縦断面図である。この沸
騰水型原子炉は図示しない原子炉格納容器に格納された
原子炉圧力容器１０を有し、原子炉圧力容器１０内に炉
心１１が収容される。炉心１１は周囲が炉心シュラウド
１２で囲まれる一方、炉心シュラウド１２内上部に上部
格子板１３が、その下部に炉心支持板１４が設けられ
る。炉心シュラウド１２はシュラウドヘッド１５により
覆われている。
【００１４】また、炉心シュラウド１２と原子炉圧力容
器１０の内周壁との間に環状（スリーブ状）のダウンカ
マ部１７が形成され、このダウンカマ部１７にジェット
ポンプ１８が周方向に間隔をおいて複数台設けられる。
ジェットポンプ１８には原子炉再循環系１９を通って再
循環される冷却材が噴射されるようになっており、この
冷却材噴射によりダウンカマ部１７周辺の炉水を巻き込
んで原子炉冷却材を炉心下方の下部プレナム２０に案内
している。
器１０の内周壁との間に環状（スリーブ状）のダウンカ
マ部１７が形成され、このダウンカマ部１７にジェット
ポンプ１８が周方向に間隔をおいて複数台設けられる。
ジェットポンプ１８には原子炉再循環系１９を通って再
循環される冷却材が噴射されるようになっており、この
冷却材噴射によりダウンカマ部１７周辺の炉水を巻き込
んで原子炉冷却材を炉心下方の下部プレナム２０に案内
している。
【００１５】炉心下部プレナム２０に案内された原子炉
冷却材はここで反転して上昇し、炉心１１を通る間に加
熱作用を受けて沸騰し、気液二相流となって炉心上部プ
レナム２１に送られる。
冷却材はここで反転して上昇し、炉心１１を通る間に加
熱作用を受けて沸騰し、気液二相流となって炉心上部プ
レナム２１に送られる。
【００１６】炉心上部プレナム２１に案内された気液二
相流は炉心上方の気水分離器２２に案内され、ここで高
温水と蒸気とに分離される。分離された蒸気は続いて蒸
気乾燥器２３に送られて乾燥作用を受け、乾き蒸気とな
って主蒸気ノズル２４から図示しない蒸気タービンに送
られ、仕事をするようになっている。蒸気タービンで仕
事をした蒸気は復水器で冷却されて復水となる。
相流は炉心上方の気水分離器２２に案内され、ここで高
温水と蒸気とに分離される。分離された蒸気は続いて蒸
気乾燥器２３に送られて乾燥作用を受け、乾き蒸気とな
って主蒸気ノズル２４から図示しない蒸気タービンに送
られ、仕事をするようになっている。蒸気タービンで仕
事をした蒸気は復水器で冷却されて復水となる。
【００１７】一方、気水分離器２２で分離せしめられた
高温水は、復水器から原子炉復水給水系（図示せず）を
経て送られる給水と混合され、ダウンカマ部１７に案内
される。
高温水は、復水器から原子炉復水給水系（図示せず）を
経て送られる給水と混合され、ダウンカマ部１７に案内
される。
【００１８】また、１１００ＭＷｅ級の沸騰水型原子炉
の炉心１１は、炉心支持板１４と上部格子板１３との間
に図２に示すように４体一組の燃料集合体２５が多数組
装荷されており、４体一組の燃料集合体２５間に横断面
十字状の制御棒２６が出し入れ可能に挿入される。制御
棒２６は図示しない制御棒駆動機構により出し入れ操作
される。
の炉心１１は、炉心支持板１４と上部格子板１３との間
に図２に示すように４体一組の燃料集合体２５が多数組
装荷されており、４体一組の燃料集合体２５間に横断面
十字状の制御棒２６が出し入れ可能に挿入される。制御
棒２６は図示しない制御棒駆動機構により出し入れ操作
される。
【００１９】この沸騰水型原子炉の炉心１１では、核分
裂を始める原子炉の起動状態から全出力までを中性子源
領域モニタ（ＳＲＭ）検出器２８、中間領域モニタ（Ｉ
ＲＭ）検出器２９および出力領域モニタ（ＰＲＭ）検出
器３０に分けて計測するようになっている。ＳＲＭ検出
器３０は中性子源３１領域の中性子束監視のため４個設
けられ、ＩＲＭ検出器２９は起動状態から全出力に至る
中間領域の中性子束監視を行なっている。
裂を始める原子炉の起動状態から全出力までを中性子源
領域モニタ（ＳＲＭ）検出器２８、中間領域モニタ（Ｉ
ＲＭ）検出器２９および出力領域モニタ（ＰＲＭ）検出
器３０に分けて計測するようになっている。ＳＲＭ検出
器３０は中性子源３１領域の中性子束監視のため４個設
けられ、ＩＲＭ検出器２９は起動状態から全出力に至る
中間領域の中性子束監視を行なっている。
【００２０】また、ＰＲＭ検出器３０は１１００ＭＷｅ
級の沸騰水型原子炉の炉心１１では例えば４３箇所に設
けられ、各ＰＲＭ検出器３０は図３に示すように独立し
た４個の中性子検出器であるローカルパワーレンジモニ
タ（以下、ＬＰＲＭという。）３２Ａ〜３２Ｄが軸方向
に間隔をおいて配置される。ＰＲＭ検出器３０には各Ｌ
ＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄの較正と炉心軸方向の中性子束分
布の測定のために移動式炉心内計装（ＴＩＰ）系検出器
３３が較正用導管３４内を移動自在に設けられる。
級の沸騰水型原子炉の炉心１１では例えば４３箇所に設
けられ、各ＰＲＭ検出器３０は図３に示すように独立し
た４個の中性子検出器であるローカルパワーレンジモニ
タ（以下、ＬＰＲＭという。）３２Ａ〜３２Ｄが軸方向
に間隔をおいて配置される。ＰＲＭ検出器３０には各Ｌ
ＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄの較正と炉心軸方向の中性子束分
布の測定のために移動式炉心内計装（ＴＩＰ）系検出器
３３が較正用導管３４内を移動自在に設けられる。
【００２１】しかして、各検出器２８，２９および３０
で検出された検出信号、例えばＰＲＭ検出器３０の各Ｌ
ＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄからの検出信号であるＬＰＲＭ信
号は信号ケーブル３５から図示しない出力ケーブルを介
して図４に示すコンピュータ３７に入力され、このコン
ピュータ３７にて信号処理され、炉出力が計測されるよ
うになっている。この炉出力は制御棒２６の出し入れと
ともに炉心流量の変動によっても変化するので、炉心流
量を正確に測定することは炉出力をウォッチする上で重
要な要素となる。
で検出された検出信号、例えばＰＲＭ検出器３０の各Ｌ
ＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄからの検出信号であるＬＰＲＭ信
号は信号ケーブル３５から図示しない出力ケーブルを介
して図４に示すコンピュータ３７に入力され、このコン
ピュータ３７にて信号処理され、炉出力が計測されるよ
うになっている。この炉出力は制御棒２６の出し入れと
ともに炉心流量の変動によっても変化するので、炉心流
量を正確に測定することは炉出力をウォッチする上で重
要な要素となる。
【００２２】ところで、本発明による炉心流量を測定す
る原子炉内流量の測定システムは、既存のＬＰＲＭ３２
Ａ〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号を利用したもので、新た
な炉内計測設備の追加を必要としない。新たに炉内計測
設備を追加しなくても、各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄから
のＬＰＲＭ信号をコンピュータ３７にて信号処理するこ
とにより、原子炉の炉心１１を通る炉心流量を正確にオ
ンラインリアルタイムで精度よく測定できる。
る原子炉内流量の測定システムは、既存のＬＰＲＭ３２
Ａ〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号を利用したもので、新た
な炉内計測設備の追加を必要としない。新たに炉内計測
設備を追加しなくても、各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄから
のＬＰＲＭ信号をコンピュータ３７にて信号処理するこ
とにより、原子炉の炉心１１を通る炉心流量を正確にオ
ンラインリアルタイムで精度よく測定できる。
【００２３】コンピュータ３７は各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３
２ＤからのＬＰＲＭ信号を入力して信号処理するもの
で、入力された各ＬＰＲＭ信号からボイド（気相）の上
昇速度Ａを計算する統計処理回路３８と、炉出力に基づ
くボイド率推定モデルからボイド率Ｂを計算する解析処
理回路３９と、上記ボイドの上昇速度Ａとボイド率Ｂか
ら液層上昇速度Ｃを演算する演算処理回路４０と、上記
ボイドの上昇速度Ａとボイド率Ｂと液層上昇速度Ｃとか
ら計測断面領域の断面流量Ｄを求め、この断面流量Ｄを
積算して炉心流量Ｑを求める流量演算回路４１とを備え
ている。
２ＤからのＬＰＲＭ信号を入力して信号処理するもの
で、入力された各ＬＰＲＭ信号からボイド（気相）の上
昇速度Ａを計算する統計処理回路３８と、炉出力に基づ
くボイド率推定モデルからボイド率Ｂを計算する解析処
理回路３９と、上記ボイドの上昇速度Ａとボイド率Ｂか
ら液層上昇速度Ｃを演算する演算処理回路４０と、上記
ボイドの上昇速度Ａとボイド率Ｂと液層上昇速度Ｃとか
ら計測断面領域の断面流量Ｄを求め、この断面流量Ｄを
積算して炉心流量Ｑを求める流量演算回路４１とを備え
ている。
【００２４】コンピュータ３７は、また、沸騰水型原子
炉炉心１１用のシミュレーション回路４３を有する。シ
ミュレーション回路４３には、既知の設計データである
自然循環ＢＷＲ炉心や強制循環炉心のシミュレーション
解析用データが内蔵されている。既知のシミュレーショ
ン解析用データには炉心データやＬＰＲＭのデータ等が
ある。
炉炉心１１用のシミュレーション回路４３を有する。シ
ミュレーション回路４３には、既知の設計データである
自然循環ＢＷＲ炉心や強制循環炉心のシミュレーション
解析用データが内蔵されている。既知のシミュレーショ
ン解析用データには炉心データやＬＰＲＭのデータ等が
ある。
【００２５】シミュレーション回路４３は統計処理回路
３８や解析処理回路３９に接続され、既知のＬＰＲＭシ
ミュレーションデータを統計処理回路３８や解析処理回
路３９に出力している。
３８や解析処理回路３９に接続され、既知のＬＰＲＭシ
ミュレーションデータを統計処理回路３８や解析処理回
路３９に出力している。
【００２６】一方、統計処理回路３８は各ＰＲＭ検出器
３０のＬＰＲＭ３２Ａ〜３２ＤからＬＰＲＭ信号が入力
され、炉心１１のＬＰＲＭ位置情報や計装チャンネル周
辺の幾何学情報、炉心１１の圧力、温度等のプロセス情
報に基づきカルマンフィルタ等の統計数学的方法により
統計処理されてボイド（気相）上昇速度Ａを求めてい
る。
３０のＬＰＲＭ３２Ａ〜３２ＤからＬＰＲＭ信号が入力
され、炉心１１のＬＰＲＭ位置情報や計装チャンネル周
辺の幾何学情報、炉心１１の圧力、温度等のプロセス情
報に基づきカルマンフィルタ等の統計数学的方法により
統計処理されてボイド（気相）上昇速度Ａを求めてい
る。
【００２７】ＰＲＭ検出器３０の各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３
２Ｄは原子炉内の中性子束強度測定のために設置されて
いるが、原子炉炉心１１内に蒸気ボイド４５の発生があ
ると、発生した蒸気ボイド４５が中性子束強度に影響を
与え、各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄで検出されるＬＰＲＭ
信号は図５に示すように中性子束強度変化を受けて信号
変化が生じる。したがって、ＰＲＭ検出器３０の各ＬＰ
ＲＭ３２Ａ〜３２Ｄで検出されたＬＰＲＭ信号を信号処
理し、その信号変化とその時間遅れを測定することによ
り、ボイドの通過を測定することができる。統計処理回
路３８は各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号
の信号変化とその時間遅れ、すなわち中性子束強度の時
間遅れからカルマンフィルタ等の統計数学的方法により
統計処理してボイド上昇速度を求めるようになってい
る。
２Ｄは原子炉内の中性子束強度測定のために設置されて
いるが、原子炉炉心１１内に蒸気ボイド４５の発生があ
ると、発生した蒸気ボイド４５が中性子束強度に影響を
与え、各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２Ｄで検出されるＬＰＲＭ
信号は図５に示すように中性子束強度変化を受けて信号
変化が生じる。したがって、ＰＲＭ検出器３０の各ＬＰ
ＲＭ３２Ａ〜３２Ｄで検出されたＬＰＲＭ信号を信号処
理し、その信号変化とその時間遅れを測定することによ
り、ボイドの通過を測定することができる。統計処理回
路３８は各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号
の信号変化とその時間遅れ、すなわち中性子束強度の時
間遅れからカルマンフィルタ等の統計数学的方法により
統計処理してボイド上昇速度を求めるようになってい
る。
【００２８】また、解析処理回路３９は、各ＬＰＲＭ３
２Ａ〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号を入力して炉心核特性
情報や炉心プロセス（温度・圧力）情報を解析し、原子
炉出力や炉心の反応度変化、蒸気の重量割合であるクオ
リティを求める解析計算回路４７と、この解析計算回路
４７で解析計算されたデータを統計数学的方法によりボ
イド率統計解析推定してボイド率Ｂを推定する解析推定
回路４８とを備えており、解析計算回路４７にて解析計
算されたクオリティから既知のボイド−クオリティ相関
式４９で求めたものと、原子炉出力・反応度変化からシ
ミュレーション回路を利用して求めたものから解析推定
回路にてカルマンフィルタ等の統計解析的手法によりボ
イド率Ｂを推定し、測定している。
２Ａ〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号を入力して炉心核特性
情報や炉心プロセス（温度・圧力）情報を解析し、原子
炉出力や炉心の反応度変化、蒸気の重量割合であるクオ
リティを求める解析計算回路４７と、この解析計算回路
４７で解析計算されたデータを統計数学的方法によりボ
イド率統計解析推定してボイド率Ｂを推定する解析推定
回路４８とを備えており、解析計算回路４７にて解析計
算されたクオリティから既知のボイド−クオリティ相関
式４９で求めたものと、原子炉出力・反応度変化からシ
ミュレーション回路を利用して求めたものから解析推定
回路にてカルマンフィルタ等の統計解析的手法によりボ
イド率Ｂを推定し、測定している。
【００２９】しかして、統計処理回路３８で求められた
ボイド上昇速度Ａと解析処理回路３９で求められたボイ
ド率Ｂとが演算処理回路４０に入力され、入力されたボ
イド上昇速度Ａとボイド率Ｂとから既知のドリフトフラ
ックスモデル等に基づく流動様式のフローパターン相関
関係データおよびドリフト速度等が考慮されて液層上昇
速度Ｃが演算処理により求められ、推定される。あるい
は液層と気層（ボイド）の上昇速度差はスリップ比から
求めることができ、また、スリップ比から液相上昇速度
が推定できる。
ボイド上昇速度Ａと解析処理回路３９で求められたボイ
ド率Ｂとが演算処理回路４０に入力され、入力されたボ
イド上昇速度Ａとボイド率Ｂとから既知のドリフトフラ
ックスモデル等に基づく流動様式のフローパターン相関
関係データおよびドリフト速度等が考慮されて液層上昇
速度Ｃが演算処理により求められ、推定される。あるい
は液層と気層（ボイド）の上昇速度差はスリップ比から
求めることができ、また、スリップ比から液相上昇速度
が推定できる。
【００３０】このようにして、各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２
ＤからのＬＰＲＭ信号を統計処理回路３８で統計処理す
ることによりホイド上昇速度Ａが、また各ＬＰＲＭ信号
を解析処理回路３９で解析処理することによりボイド率
Ｂがそれぞれ求められ、これらのボイド上昇速度Ａとボ
イド率Ｂを演算処理管路４０で流動様式の相関関係デー
タやドリフト速度等を考慮して演算処理することにより
液層上昇速度Ｃが求められる。
ＤからのＬＰＲＭ信号を統計処理回路３８で統計処理す
ることによりホイド上昇速度Ａが、また各ＬＰＲＭ信号
を解析処理回路３９で解析処理することによりボイド率
Ｂがそれぞれ求められ、これらのボイド上昇速度Ａとボ
イド率Ｂを演算処理管路４０で流動様式の相関関係デー
タやドリフト速度等を考慮して演算処理することにより
液層上昇速度Ｃが求められる。
【００３１】そして、これらのボイド上昇速度Ａやボイ
ド率Ｂおよび液層上昇速度Ｃは、流量演算処理回路４１
に入力されて演算処理される。流量演算処理回路４１で
は、各ＰＲＭ検出器３０の計測領域毎の断面流量Ｑｉが
求められる。この断面流量Ｑｉは、
ド率Ｂおよび液層上昇速度Ｃは、流量演算処理回路４１
に入力されて演算処理される。流量演算処理回路４１で
は、各ＰＲＭ検出器３０の計測領域毎の断面流量Ｑｉが
求められる。この断面流量Ｑｉは、
【００３２】
【数１】
【００３３】で得ることができ、求められた断面流量Ｑ
ｉから炉心流量Ｑは次式で求められる。
ｉから炉心流量Ｑは次式で求められる。
【００３４】
【数２】
【００３５】なお、ボイド密度や液層密度は炉心のプロ
セス情報（温度、圧力等）から得られ、既知の物性値デ
ータである。
セス情報（温度、圧力等）から得られ、既知の物性値デ
ータである。
【００３６】このようにして、各ＬＰＲＭ３２Ａ〜３２
ＤからのＬＰＲＭ信号をコンピュータ３７により統計数
学的方法により信号処理することにより、炉心流量を正
確にオンラインリアルタイムで測定することができる。
ＤからのＬＰＲＭ信号をコンピュータ３７により統計数
学的方法により信号処理することにより、炉心流量を正
確にオンラインリアルタイムで測定することができる。
【００３７】次に、原子炉内流量の測定システムを用い
た炉心流量の測定原理を図６に、また炉心流量測定のた
めのブロックダイアグラムを図７にそれぞれ示す。
た炉心流量の測定原理を図６に、また炉心流量測定のた
めのブロックダイアグラムを図７にそれぞれ示す。
【００３８】この測定システムは、沸騰水型原子炉の炉
心部に内蔵されているＬＰＲＭ３２Ａ〜３２ＤからのＬ
ＰＲＭ信号を利用し、このＬＰＲＭ信号を、統計数学的
方法や炉出力と流動様式の相関関係が予め内蔵されてい
るコンピュータ３７により信号処理して炉心流量を求め
るものである。この測定システムは、各ＬＰＲＭ３２Ａ
〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号をコンピュータ３７に入力
し、複数の流量推定モデル５０，５１により流量推定を
行ない、各推定された流量から統計数学的方法による最
小誤差とする最適化理論により炉心流量を推定し、オン
ラインで計測するようにしたものである。
心部に内蔵されているＬＰＲＭ３２Ａ〜３２ＤからのＬ
ＰＲＭ信号を利用し、このＬＰＲＭ信号を、統計数学的
方法や炉出力と流動様式の相関関係が予め内蔵されてい
るコンピュータ３７により信号処理して炉心流量を求め
るものである。この測定システムは、各ＬＰＲＭ３２Ａ
〜３２ＤからのＬＰＲＭ信号をコンピュータ３７に入力
し、複数の流量推定モデル５０，５１により流量推定を
行ない、各推定された流量から統計数学的方法による最
小誤差とする最適化理論により炉心流量を推定し、オン
ラインで計測するようにしたものである。
【００３９】この測定システムは具体的には、図７に簡
略的に示すブロックダイアグラムにより信号処理され
る。
略的に示すブロックダイアグラムにより信号処理され
る。
【００４０】炉心１１に装荷された各ＬＰＲＭ３２Ａ〜
３２ＤからのＬＰＲＭ信号は、統計処理回路３８である
ブロック１により各区間分のボイド上昇速度Ａが統計数
学的方法により求められる。ブロック１には例えば蒸気
ボイド・スラグの上昇モデルを組み込んだカルマンフィ
ルタが備えられている。
３２ＤからのＬＰＲＭ信号は、統計処理回路３８である
ブロック１により各区間分のボイド上昇速度Ａが統計数
学的方法により求められる。ブロック１には例えば蒸気
ボイド・スラグの上昇モデルを組み込んだカルマンフィ
ルタが備えられている。
【００４１】また、各ＬＰＲＭ信号は解析処理回路３９
であるブロック２により各区間毎のボイド率Ｂが統計数
学的方法により推定される。ブロック２には例えば中性
子束動特性に基づくボイド率推定モデルカルマンフィル
タまたは統計的推定回路が解析推定回路４８として備え
られている。
であるブロック２により各区間毎のボイド率Ｂが統計数
学的方法により推定される。ブロック２には例えば中性
子束動特性に基づくボイド率推定モデルカルマンフィル
タまたは統計的推定回路が解析推定回路４８として備え
られている。
【００４２】ここにおいて、カルマンフィルタ５３は、
図８に示すように表わされ、逐次的に得られるＬＰＲＭ
信号等の原子炉計測データを計測精度情報を取り入れた
計測過程モデル５５によって補正した物理量推定値と、
原子炉運転・制御パラメータに関するプロセス制御情報
およびプロセス量変動情報からプラント物理モデル５６
を使って推定した物理量推定値とを、統計数学的に最小
誤差となるようにカルマンゲインＫで適切に重み付けし
て加算することによって、高精度の物理量推定値（例え
ば、ボイド率やボイド上昇速度）を得るようになってい
る。カルマンゲインＫは計測精度情報やフィルタ推定値
と計測データとのずれから、逐次算出された値である。
図８に示すように表わされ、逐次的に得られるＬＰＲＭ
信号等の原子炉計測データを計測精度情報を取り入れた
計測過程モデル５５によって補正した物理量推定値と、
原子炉運転・制御パラメータに関するプロセス制御情報
およびプロセス量変動情報からプラント物理モデル５６
を使って推定した物理量推定値とを、統計数学的に最小
誤差となるようにカルマンゲインＫで適切に重み付けし
て加算することによって、高精度の物理量推定値（例え
ば、ボイド率やボイド上昇速度）を得るようになってい
る。カルマンゲインＫは計測精度情報やフィルタ推定値
と計測データとのずれから、逐次算出された値である。
【００４３】また、上記のカルマンフィルタ５３におい
て、計測精度情報はＬＰＲＭ計測センサの仕様・性能で
資料や経験から得られる情報であり、またプロセス制御
情報は原子炉のプラント設計や運転状態に関する知識か
ら得られる情報であり、さらにプロセス量変動情報は原
子炉のプラント機器の仕様や運転モード、実測等の知識
から取得した情報である。カルマンフィルタ５３はコン
ピュータ３７の統計処理回路３８や解析推定回路４８に
用いられ、ボイド上昇速度Ａやボイド率Ｂの物理量を精
度よく推定し、測定するようになっている。カルマンフ
ィルタ５３以外の統計数学的方法による最小誤差とする
最適化理論を用いてもよい。
て、計測精度情報はＬＰＲＭ計測センサの仕様・性能で
資料や経験から得られる情報であり、またプロセス制御
情報は原子炉のプラント設計や運転状態に関する知識か
ら得られる情報であり、さらにプロセス量変動情報は原
子炉のプラント機器の仕様や運転モード、実測等の知識
から取得した情報である。カルマンフィルタ５３はコン
ピュータ３７の統計処理回路３８や解析推定回路４８に
用いられ、ボイド上昇速度Ａやボイド率Ｂの物理量を精
度よく推定し、測定するようになっている。カルマンフ
ィルタ５３以外の統計数学的方法による最小誤差とする
最適化理論を用いてもよい。
【００４４】このようにして求められたボイド上昇速度
Ａやボイド率Ｂは演算処理回路４０であるブロック３に
入力され、ここで既知のドリフトフラックスモデルから
ボイド分布定数やドリフト速度を基にして液層上昇速度
Ｃが推定され、求められる。ブロック４はボイド分布定
数やドリフト速度、ボイド−クオリティ相関式、フロー
パターンの既知のデータが物性値テーブルとして予め備
えられているもので、例えば図４のシミュレーション回
路４３に内含されている。
Ａやボイド率Ｂは演算処理回路４０であるブロック３に
入力され、ここで既知のドリフトフラックスモデルから
ボイド分布定数やドリフト速度を基にして液層上昇速度
Ｃが推定され、求められる。ブロック４はボイド分布定
数やドリフト速度、ボイド−クオリティ相関式、フロー
パターンの既知のデータが物性値テーブルとして予め備
えられているもので、例えば図４のシミュレーション回
路４３に内含されている。
【００４５】また、ブロック１〜３で推定され、求めら
れたボイド上昇速度Ａやボイド率Ｂおよび液層上昇速度
Ｃから既知のボイド密度や液相密度を考慮して流量演算
処理回路４１であるブロック５により炉心流量Ｑが精度
よく推定され、求められる。
れたボイド上昇速度Ａやボイド率Ｂおよび液層上昇速度
Ｃから既知のボイド密度や液相密度を考慮して流量演算
処理回路４１であるブロック５により炉心流量Ｑが精度
よく推定され、求められる。
【００４６】
【発明の効果】以上に述べたようにこの発明において
は、沸騰水型原子炉の炉出力計装用に設けられているロ
ーカルパワーレンジモニタを積極的に利用し、ローカル
パワーレンジモニタからのＬＰＲＭ信号をコンピュータ
に入力して炉出力と流動様式の相関関係データを統計数
学的方法により信号処理し、ボイド率やボイド上昇速
度、液層上昇速度をそれぞれ求め、このボイド率やボイ
ド上昇速度、液層上昇速度を解析・演算処理し、炉心差
圧が小さな場合や自然循環型炉心であっても、原子炉炉
心内の炉心流量を正確にオンラインリアルタイムで高精
度に測定することができる。
は、沸騰水型原子炉の炉出力計装用に設けられているロ
ーカルパワーレンジモニタを積極的に利用し、ローカル
パワーレンジモニタからのＬＰＲＭ信号をコンピュータ
に入力して炉出力と流動様式の相関関係データを統計数
学的方法により信号処理し、ボイド率やボイド上昇速
度、液層上昇速度をそれぞれ求め、このボイド率やボイ
ド上昇速度、液層上昇速度を解析・演算処理し、炉心差
圧が小さな場合や自然循環型炉心であっても、原子炉炉
心内の炉心流量を正確にオンラインリアルタイムで高精
度に測定することができる。
【００４７】この発明に係る原子炉内流量の測定方法お
よび測定システムは、炉出力計装用に設けられた既存の
炉内計装設備を積極的に利用できるので、複雑な炉内計
装装置を新たに追加する必要がない。
よび測定システムは、炉出力計装用に設けられた既存の
炉内計装設備を積極的に利用できるので、複雑な炉内計
装装置を新たに追加する必要がない。
【００４８】また、この発明は、ローカルパワーレンジ
モニタからのＬＰＲＭ信号をコンピュータにて信号処理
することにより、炉心流量を精度よく正確に測定できる
ようにしたので、自然循環炉心のようにジェットポンプ
がない場合や、ジェットポンプがあってもそのポンプ出
入口の差圧が小さく、微小値をとる場合にも、炉心流量
を正確に測定でき、流量測定の簡素化や信頼性の向上を
図ることができる。
モニタからのＬＰＲＭ信号をコンピュータにて信号処理
することにより、炉心流量を精度よく正確に測定できる
ようにしたので、自然循環炉心のようにジェットポンプ
がない場合や、ジェットポンプがあってもそのポンプ出
入口の差圧が小さく、微小値をとる場合にも、炉心流量
を正確に測定でき、流量測定の簡素化や信頼性の向上を
図ることができる。
【図１】この発明に係る原子炉内流量の測定システムを
備えた沸騰水型原子炉の縦断面図。
備えた沸騰水型原子炉の縦断面図。
【図２】上記沸騰水型原子炉の炉心構造を示す平面図。
【図３】沸騰水型原子炉の炉心に装荷されるＰＲＭ検出
器を示す縦断面図。
器を示す縦断面図。
【図４】この発明に係る原子炉内流量の測定システムの
一実施例を示す図。
一実施例を示す図。
【図５】ＰＲＭ検出器の各ＬＰＲＭからの出力信号とボ
イド通過との関係を示すグラフ。
イド通過との関係を示すグラフ。
【図６】原子炉内流量を統計数学的方法により測定する
測定原理を示す概略図。
測定原理を示す概略図。
【図７】この発明に係る原子炉内流量の測定システムで
用いられる測定方法を示すブロックダイアグラム。
用いられる測定方法を示すブロックダイアグラム。
【図８】図７のブロックダイアグラムに備えられるカル
マンフィルタを例示する図。
マンフィルタを例示する図。
１０ 原子炉圧力容器 １１ 炉心 １２ 炉心シュラウド １５ シュラウドヘッド １７ ダウンカマ部 １８ ジェットポンプ ２０ 炉心下部プレナム ２１ 炉心上部プレナム ２２ 気水分離器 ２３ 蒸気乾燥器 ２５ 燃料集合体 ２６ 制御棒 ３０ ＰＲＭ検出器（出力領域モニタ検出器） ３２Ａ〜３２Ｄ ＬＰＲＭ（ローカルパワーレンジモニ
タ） ３７ コンピュータ ３８ 統計処理回路 ３９ 解析処理回路 ４０ 演算処理回路 ４１ 流量演算処理回路 ４３ シミュレーション回路 ４５ 蒸気ボイド ４７ 解析計算回路 ４８ 解析推定回路 ５３ カルマンフィルタ Ａ ボイド上昇速度 Ｂ ボイド率 Ｃ 液層上昇速度 Ｄ 計測断面領域の断面流量（Ｑｉ） Ｑ 炉心流量
タ） ３７ コンピュータ ３８ 統計処理回路 ３９ 解析処理回路 ４０ 演算処理回路 ４１ 流量演算処理回路 ４３ シミュレーション回路 ４５ 蒸気ボイド ４７ 解析計算回路 ４８ 解析推定回路 ５３ カルマンフィルタ Ａ ボイド上昇速度 Ｂ ボイド率 Ｃ 液層上昇速度 Ｄ 計測断面領域の断面流量（Ｑｉ） Ｑ 炉心流量
Claims (2)
- 【請求項１】中性子束の強度測定を行なうローカルパワ
ーレンジモニタ（ＬＰＲＭ）からのＬＰＲＭ信号をコン
ピュータに入力し、このコンピュータにて前記ＬＰＲＭ
信号を、炉出力と流動様式の相関関係データおよび統計
数学的方法により信号処理し、ボイド率、ボイド上昇速
度および液層上昇速度を求め、上記ボイド率、ボイド上
昇速度および液層上昇速度から計測断面領域の断面流量
を求め、各断面流量を積算して炉心流量を求め、炉心を
通る炉心流量を測定することを特徴とする原子炉内流量
の測定方法。 - 【請求項２】 原子炉の炉心部にローカルパワーレンジ
モニタ（ＬＰＲＭ）を設置し、このローカルパワーレン
ジモニタからのＬＰＲＭ信号を入力して信号処理するコ
ンピュータを設け、このコンピュータは、ＬＰＲＭ信号
からボイドの上昇速度を計算する統計処理回路と、炉出
力とこの炉出力に基づくボイド率推定モデルからボイド
率を計算する解析処理回路と、前記統計処理回路のボイ
ド上昇速度と解析処理回路のボイド率とから液層上昇速
度を演算する演算処理回路と、前記ボイド率とボイド上
昇速度と液層上昇速度とから計測断面領域の断面流量を
求め、各断面流量を積算して炉心流量を求める流量演算
処理回路とを備え、炉心を通る炉心流量を測定するよう
にしたことを特徴とする原子炉内流量の測定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294569A JP2777004B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 原子炉内流量の測定方法およびその測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294569A JP2777004B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 原子炉内流量の測定方法およびその測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05134082A JPH05134082A (ja) | 1993-05-28 |
| JP2777004B2 true JP2777004B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=17809482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3294569A Expired - Fee Related JP2777004B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 原子炉内流量の測定方法およびその測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777004B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4323901B2 (ja) * | 2003-09-08 | 2009-09-02 | 白川 利久 | 沸騰水型原子炉のボイド率 |
| CN105513657A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-04-20 | 中广核工程有限公司 | 核电站一体化堆芯测量组件 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52139897A (en) * | 1976-05-18 | 1977-11-22 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | Measuring method and device for core coolant flow quantity in reactor |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP3294569A patent/JP2777004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05134082A (ja) | 1993-05-28 |
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