JP2801814B2 - 原子炉出力監視装置 - Google Patents
原子炉出力監視装置Info
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- JP2801814B2 JP2801814B2 JP4152309A JP15230992A JP2801814B2 JP 2801814 B2 JP2801814 B2 JP 2801814B2 JP 4152309 A JP4152309 A JP 4152309A JP 15230992 A JP15230992 A JP 15230992A JP 2801814 B2 JP2801814 B2 JP 2801814B2
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- 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】本発明は、沸騰水型原子炉の炉心
出力監視に利用される原子炉出力監視装置に関する。
出力監視に利用される原子炉出力監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）運転（運転モ
ード）時の出力監視は、炉心内に百数十体配置された局
部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）信号を数チャンネルに
平均化した平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）信号を用
いて行なっている。平均出力領域モニター系に対して
は、燃料被覆管損傷防止の観点からその上限値が与えら
れており、上限値を越えた場合、原子炉は制御棒を同時
に全て炉心内に挿入することによりスクラムされる。こ
の上限値は、通常定格運転時においては、例えば定格値
の１２０％が設定され、また、出力上昇過渡時において
は、流量制御曲線に沿って熱流束に対応する平均中性子
束が自動的に設定され、平均出力領域モニター信号がそ
の設定値を越えたときにスクラム信号を出すように、ス
クラム設定点を変更しているプラントもある。通常、複
数チャンネル（例えば４チャンネル）ある平均出力領域
モニター系の内、２系統以上でこの上限値を越えた場
合、炉心はスクラムされる。
ード）時の出力監視は、炉心内に百数十体配置された局
部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）信号を数チャンネルに
平均化した平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）信号を用
いて行なっている。平均出力領域モニター系に対して
は、燃料被覆管損傷防止の観点からその上限値が与えら
れており、上限値を越えた場合、原子炉は制御棒を同時
に全て炉心内に挿入することによりスクラムされる。こ
の上限値は、通常定格運転時においては、例えば定格値
の１２０％が設定され、また、出力上昇過渡時において
は、流量制御曲線に沿って熱流束に対応する平均中性子
束が自動的に設定され、平均出力領域モニター信号がそ
の設定値を越えたときにスクラム信号を出すように、ス
クラム設定点を変更しているプラントもある。通常、複
数チャンネル（例えば４チャンネル）ある平均出力領域
モニター系の内、２系統以上でこの上限値を越えた場
合、炉心はスクラムされる。
【０００３】平均出力領域モニター高スクラムは、単独
で作動される場合においては、事象の種類には関係な
く、平均出力領域モニター信号レベルでのみ作動され
る。例えば、事象が炉心不安定性に基づく出力振動現象
である場合、その振動現象は出力上昇スクラム設定点に
達するかなり以前より生じていると推測される。すなわ
ち、出力信号がスクラム設定点に達する前に検出されて
いれば、スクラムではなく、出力信号抑制措置を採るこ
とにより、不用意なスクラムが回避可能である。この様
な観点から、出力振動抑制措置として、予め選択された
少数抑制棒を挿入することにより出力を部分的に減少さ
せる、選択制御棒挿入（ＳＲＩ）という操作も考えられ
ている。しかし、この場合は炉心が不安定になる運転領
域を回避するという立場であり、例えば改良型ＢＷＲで
は、再循環ポンプが２台以上同時にトリップした場合、
そのような不安定領域に運転点が入るとして、ＳＲＩを
作動させるシステムになっている。したがって、この立
場以外に炉心の不安定度、出力振動を検出して、対処す
るシステムも考えられる訳である。
で作動される場合においては、事象の種類には関係な
く、平均出力領域モニター信号レベルでのみ作動され
る。例えば、事象が炉心不安定性に基づく出力振動現象
である場合、その振動現象は出力上昇スクラム設定点に
達するかなり以前より生じていると推測される。すなわ
ち、出力信号がスクラム設定点に達する前に検出されて
いれば、スクラムではなく、出力信号抑制措置を採るこ
とにより、不用意なスクラムが回避可能である。この様
な観点から、出力振動抑制措置として、予め選択された
少数抑制棒を挿入することにより出力を部分的に減少さ
せる、選択制御棒挿入（ＳＲＩ）という操作も考えられ
ている。しかし、この場合は炉心が不安定になる運転領
域を回避するという立場であり、例えば改良型ＢＷＲで
は、再循環ポンプが２台以上同時にトリップした場合、
そのような不安定領域に運転点が入るとして、ＳＲＩを
作動させるシステムになっている。したがって、この立
場以外に炉心の不安定度、出力振動を検出して、対処す
るシステムも考えられる訳である。
【０００４】このようなアプローチとしては、オンライ
ンで時系列データを統計処理し、スペクトルあるいはイ
ンパルス応答を求めることにより、炉心の安定度を監視
する手法、中性子束応答を炉心内で領域的に（その領域
内にある局部出力領域モニター信号を平均化することに
より）求め、その応答を予め設定したレベルと比較する
といったような監視法が提案されている。ただ、これら
のアプローチは安定性対策に基づくものであり、それ以
外の出力変動現象に関しては対象とされていない。
ンで時系列データを統計処理し、スペクトルあるいはイ
ンパルス応答を求めることにより、炉心の安定度を監視
する手法、中性子束応答を炉心内で領域的に（その領域
内にある局部出力領域モニター信号を平均化することに
より）求め、その応答を予め設定したレベルと比較する
といったような監視法が提案されている。ただ、これら
のアプローチは安定性対策に基づくものであり、それ以
外の出力変動現象に関しては対象とされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように平均出力領
域モニター信号を監視して、異常出力上昇時においてス
クラム信号を作動させる監視装置においては、現状では
出力がスクラム設定レベルに達する以前にスクラム以外
の措置を採ることができず、また誤信号等によるスクラ
ム誤作動が避けられない等の問題がある。
域モニター信号を監視して、異常出力上昇時においてス
クラム信号を作動させる監視装置においては、現状では
出力がスクラム設定レベルに達する以前にスクラム以外
の措置を採ることができず、また誤信号等によるスクラ
ム誤作動が避けられない等の問題がある。
【０００６】本発明は、このような点に鑑み、出力振動
現象等を確実に監視することができ、安全性と稼働率の
向上を計ることのできる原子炉出力監視装置を得ること
を目的とする。
現象等を確実に監視することができ、安全性と稼働率の
向上を計ることのできる原子炉出力監視装置を得ること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】低流量／高出力運転時或
いは定格出力運転時等の炉心状態に対応して設定される
関数により選択され、平滑化するサンプリング信号の個
数からなる平滑化長さＮと、 の条件を満し、上記炉心状態に対応して設定され、応答
の遅速を選定するため上記平滑化するサンプリング信号
にそれぞれ重み付けを行う重み係数Ｗｉと、時間ｔにお
ける中性子検出信号Ｘ（ｔ）より、サンプリング間隔Δ
ｔでデジタル化し、離散化時間ｔｎ＝ｎΔｔにおいて求
められた中性子検出信号Ｘ（ｎ）から により平滑化信号Ｓ（ｎ）を求める演算器と、運転状態
に最適な判定基準を保存するデータベースと、上記平滑
化信号と判定基準とを比較して判定信号を出力する判定
手段とを有し出力変動を監視することを特徴とする。
いは定格出力運転時等の炉心状態に対応して設定される
関数により選択され、平滑化するサンプリング信号の個
数からなる平滑化長さＮと、 の条件を満し、上記炉心状態に対応して設定され、応答
の遅速を選定するため上記平滑化するサンプリング信号
にそれぞれ重み付けを行う重み係数Ｗｉと、時間ｔにお
ける中性子検出信号Ｘ（ｔ）より、サンプリング間隔Δ
ｔでデジタル化し、離散化時間ｔｎ＝ｎΔｔにおいて求
められた中性子検出信号Ｘ（ｎ）から により平滑化信号Ｓ（ｎ）を求める演算器と、運転状態
に最適な判定基準を保存するデータベースと、上記平滑
化信号と判定基準とを比較して判定信号を出力する判定
手段とを有し出力変動を監視することを特徴とする。
【０００８】
【作用】出力振動現象が生じやすい低流量／高出力運転
状態時或いは出力振動現象が殆ど生じない定格運転時等
に対応して、その時点に最適な重み係数、平滑化長さを
自動的に設定して中性子束の平滑化信号を求め、これに
よって出力変動を監視するので、不必要なスクラムを回
避することができ、安定性と稼働率の向上が図られる。
状態時或いは出力振動現象が殆ど生じない定格運転時等
に対応して、その時点に最適な重み係数、平滑化長さを
自動的に設定して中性子束の平滑化信号を求め、これに
よって出力変動を監視するので、不必要なスクラムを回
避することができ、安定性と稼働率の向上が図られる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明による原子炉出力監視装置の
構成図である。炉心１の中には多数本の中性子検出器２
が存在しており、そこから各局部出力領域モニター信号
３がアナログ信号として採り出される。それらは、加算
器４に集められ、約２０信号毎に均等に平均化され平均
出力領域モニター信号５となる。通常はこの平均出力領
域モニター信号を監視することにより、この信号が平均
出力領域モニター高スクラムの判定に用いられる。平均
出力領域モニター信号５はＡ／Ｄ変換器６を用いて、離
散（ディジタル）化される。ディジタル化された平均出
力領域モニター信号は演算器７において、平滑化信号に
変換される。平滑化するには、重み係数及び１ステップ
前の情報が必要であるが、それらはメモリ８に記憶、逐
次更新される。更に、平滑化には振動周期、平滑化長さ
が必要であるが、これらの設定は状態監視装置９の情報
を用いて、メモリ８より情報を引き出すことにより行な
われる。但し、平滑長さ、振動周期の更新は運転点の変
更、ポンプトリップ等の過渡事象発生時にのみ行なう。
構成図である。炉心１の中には多数本の中性子検出器２
が存在しており、そこから各局部出力領域モニター信号
３がアナログ信号として採り出される。それらは、加算
器４に集められ、約２０信号毎に均等に平均化され平均
出力領域モニター信号５となる。通常はこの平均出力領
域モニター信号を監視することにより、この信号が平均
出力領域モニター高スクラムの判定に用いられる。平均
出力領域モニター信号５はＡ／Ｄ変換器６を用いて、離
散（ディジタル）化される。ディジタル化された平均出
力領域モニター信号は演算器７において、平滑化信号に
変換される。平滑化するには、重み係数及び１ステップ
前の情報が必要であるが、それらはメモリ８に記憶、逐
次更新される。更に、平滑化には振動周期、平滑化長さ
が必要であるが、これらの設定は状態監視装置９の情報
を用いて、メモリ８より情報を引き出すことにより行な
われる。但し、平滑長さ、振動周期の更新は運転点の変
更、ポンプトリップ等の過渡事象発生時にのみ行なう。
【００１０】演算器７で求められた平滑化信号は、６の
Ａ／Ｄ変換器のみを通過した平均出力領域モニター実信
号と共に比較演算器１０に入力され、出力監視が行なわ
れる。この際、判定基準はデータベース１１に保存され
ており、状態監視器９の情報を基に運転状態に最適な判
定基準が設定され、その判定基準と平滑化信号の比較に
よって判定信号１２が出される。
Ａ／Ｄ変換器のみを通過した平均出力領域モニター実信
号と共に比較演算器１０に入力され、出力監視が行なわ
れる。この際、判定基準はデータベース１１に保存され
ており、状態監視器９の情報を基に運転状態に最適な判
定基準が設定され、その判定基準と平滑化信号の比較に
よって判定信号１２が出される。
【００１１】ところで、上記平滑化信号Ｓ（ｎ）は平均
出力領域モニター信号から次の様な操作で求められる。
すなわち、時間ｔにおける平均出力領域モニター信号ｘ
（ｔ）より、サンプリング間隔Δｔでデジタル化し、離
散化時間ｔｎ＝ｎΔｔにおける平均出力領域モニター信
号ｘ（ｎ）を求める。そしてこのようにデジタル化され
た平均出力領域モニター信号ｘ（ｎ）から、以下の新た
な信号Ｓ（ｎ）を求める。
出力領域モニター信号から次の様な操作で求められる。
すなわち、時間ｔにおける平均出力領域モニター信号ｘ
（ｔ）より、サンプリング間隔Δｔでデジタル化し、離
散化時間ｔｎ＝ｎΔｔにおける平均出力領域モニター信
号ｘ（ｎ）を求める。そしてこのようにデジタル化され
た平均出力領域モニター信号ｘ（ｎ）から、以下の新た
な信号Ｓ（ｎ）を求める。
【００１２】 ここで、Ｗｉは重み係数であり、以下の条件を満たす。
【００１３】 すなわち、（１）式はＮ個の離散信号を平滑化（フィル
タリング）することを示す。平滑化信号Ｓ（ｎ）はサン
プリング間隔Δｔ毎に逐次的に計算される。すなわち、
Ｓ（ｎ＋１）＝Ｓ（ｎ）−Ｗｉｘ（ｎ−Ｎ＋１）＋ＷＮ
ｘ（ｎ＋１） （３）であり、１ステップ前の平滑化信
号Ｓ（ｎ）と、Ｎステップ前の離散化信号ｘ（ｎ−Ｎ＋
１）だけをメモリに保存すれば、新たなステップでの平
滑化信号Ｓ（ｎ＋１）が計算される。
タリング）することを示す。平滑化信号Ｓ（ｎ）はサン
プリング間隔Δｔ毎に逐次的に計算される。すなわち、
Ｓ（ｎ＋１）＝Ｓ（ｎ）−Ｗｉｘ（ｎ−Ｎ＋１）＋ＷＮ
ｘ（ｎ＋１） （３）であり、１ステップ前の平滑化信
号Ｓ（ｎ）と、Ｎステップ前の離散化信号ｘ（ｎ−Ｎ＋
１）だけをメモリに保存すれば、新たなステップでの平
滑化信号Ｓ（ｎ＋１）が計算される。
【００１４】ここで問題となるのは平滑化長さＮと重み
係数ｗｉの設定法である。そこで出力信号現象監視を主
な目的とすると、重要な振動パラメータは振動周期であ
り、周期の典型的な値は２〜３秒である。したがって、
ここで振動周期をＴＯ（秒）とすると、この間にサンプ
リングされる時系列信号の個数Ｍｓは、 Ｍｓ＝ＴＯ／Δｔ (4) と与えられるので、平滑化長さＮの目安は、 １≦Ｎ≦ＭS (5) と考えられる。したがって、振動周期ＴＯを与える必要
がある。出力振動周期は主に、炉心流量と炉心熱出力に
依存するので、良い精度で運転点に関する関数として与
えることが可能である。すなわち、 ＴＯ＝関数（熱出力、流量） (6) として与えられる。特に安定性が問題となるのは、ポン
プトリップ後に整定する自然循環最大出力点近傍である
ので、ポンプトリップ信号に同期してポンプトリップ後
整定予測運転点を用いて振動周期を（６）式より求め、
設定する。
係数ｗｉの設定法である。そこで出力信号現象監視を主
な目的とすると、重要な振動パラメータは振動周期であ
り、周期の典型的な値は２〜３秒である。したがって、
ここで振動周期をＴＯ（秒）とすると、この間にサンプ
リングされる時系列信号の個数Ｍｓは、 Ｍｓ＝ＴＯ／Δｔ (4) と与えられるので、平滑化長さＮの目安は、 １≦Ｎ≦ＭS (5) と考えられる。したがって、振動周期ＴＯを与える必要
がある。出力振動周期は主に、炉心流量と炉心熱出力に
依存するので、良い精度で運転点に関する関数として与
えることが可能である。すなわち、 ＴＯ＝関数（熱出力、流量） (6) として与えられる。特に安定性が問題となるのは、ポン
プトリップ後に整定する自然循環最大出力点近傍である
ので、ポンプトリップ信号に同期してポンプトリップ後
整定予測運転点を用いて振動周期を（６）式より求め、
設定する。
【００１５】振動周期が与えられ、振動周期内の時系列
データ個数Ｍｓが設定されたら、平滑化長さＮを以下の
ように設定する。
データ個数Ｍｓが設定されたら、平滑化長さＮを以下の
ように設定する。
【００１６】 Ｎ＝Ｍｓ／Ｎｐ （７） ここで、Ｎｐは平滑化長さを決定する振動周期分割数で
ある。
ある。
【００１７】次に、重み係数Ｗｉの設定法は次のような
基準に従う。すなわち、（２）式の制限から“ＷＮ＝
１”は従来の平均出力領域モニター信号と同様であり、
ＷＮ周辺の重み係数を大きくすることにより、速い応答
が監視しやすくなる。逆に、平滑化長さを大きく採り、
重み係数を平均的に設定することにより、振動現象の様
な比較的ゆっくりした応答が監視しやすくなる。したが
って、運転点においてより問題となる過渡応答を監視し
やすいように、重み係数を設定する。
基準に従う。すなわち、（２）式の制限から“ＷＮ＝
１”は従来の平均出力領域モニター信号と同様であり、
ＷＮ周辺の重み係数を大きくすることにより、速い応答
が監視しやすくなる。逆に、平滑化長さを大きく採り、
重み係数を平均的に設定することにより、振動現象の様
な比較的ゆっくりした応答が監視しやすくなる。したが
って、運転点においてより問題となる過渡応答を監視し
やすいように、重み係数を設定する。
【００１８】まず、本出力監視装置の主要な目的は、出
力振動現象の検出と抑制であるので、出力振動現象の観
点からの監視例を述べる。出力振動現象は低流量／高出
力状態で生じやすく、定格状態で生じる可能性はほとん
ど無く、無視できる。低流量／高出力状態の中でも、最
も振動が生じやすいと考えられるのが、自然循環最大出
力点であり、再循環ポンプ全数トリップ時の整定レベル
に相当する。このような状態では、線出力密度の制限値
に対する余裕は大きく、むしろ流動振動に伴う沸騰遷移
現象による除熱能力低下が問題となる。従って、この状
態ではスパイク的な出力上昇と出力振動現象を区別し、
前者に関しては線出力密度に余裕がある限りにおいて無
視、通常の平均出力領域モニター高スクラム設定点レベ
ルでスクラムする。後者に関しては沸騰遷移の生じる前
に振動現象抑制操作、すなわち選択制御棒挿入を行な
う。
力振動現象の検出と抑制であるので、出力振動現象の観
点からの監視例を述べる。出力振動現象は低流量／高出
力状態で生じやすく、定格状態で生じる可能性はほとん
ど無く、無視できる。低流量／高出力状態の中でも、最
も振動が生じやすいと考えられるのが、自然循環最大出
力点であり、再循環ポンプ全数トリップ時の整定レベル
に相当する。このような状態では、線出力密度の制限値
に対する余裕は大きく、むしろ流動振動に伴う沸騰遷移
現象による除熱能力低下が問題となる。従って、この状
態ではスパイク的な出力上昇と出力振動現象を区別し、
前者に関しては線出力密度に余裕がある限りにおいて無
視、通常の平均出力領域モニター高スクラム設定点レベ
ルでスクラムする。後者に関しては沸騰遷移の生じる前
に振動現象抑制操作、すなわち選択制御棒挿入を行な
う。
【００１９】出力振動を検出し、逆に平均出力領域モニ
ター高スクラム設定点レベル如何のスパイク状出力上昇
（誤信号）を無視するため、重み係数及び平滑化長さを
以下の様に設定する。重み係数は出力振動を積分量によ
り判定するので、全て等しい値を設定する。すなわち、
Ｗｉ＝１／Ｎである。また、平滑化長さの採り方である
が、短すぎると振動とスパイク状変動の区別が難しくな
る。逆に、長すぎると振動にせよ、スパイク状変動にせ
よ鈍化され過ぎて検出が困難になる。スパイク状変動
は、誤信号に因るもの以外は、地震時の応答の様に振動
として持続はしないものの、数秒間程度は変動が続くた
め、出力振動現象と同じ範疇で考慮する。従って、誤信
号であれば高々数ステップ持続するだけと考えられる。
そこで、誤信号の持続ステップをＭ、スクラム設定レベ
ルＰＳ、ＳＲＩ設定レベルをＰＲ、運転出力をＰ０とす
れば、スパイク変動がスクラムレベル如何で、平滑化信
号がＳＲＩ設定点に到達しない条件は、
ター高スクラム設定点レベル如何のスパイク状出力上昇
（誤信号）を無視するため、重み係数及び平滑化長さを
以下の様に設定する。重み係数は出力振動を積分量によ
り判定するので、全て等しい値を設定する。すなわち、
Ｗｉ＝１／Ｎである。また、平滑化長さの採り方である
が、短すぎると振動とスパイク状変動の区別が難しくな
る。逆に、長すぎると振動にせよ、スパイク状変動にせ
よ鈍化され過ぎて検出が困難になる。スパイク状変動
は、誤信号に因るもの以外は、地震時の応答の様に振動
として持続はしないものの、数秒間程度は変動が続くた
め、出力振動現象と同じ範疇で考慮する。従って、誤信
号であれば高々数ステップ持続するだけと考えられる。
そこで、誤信号の持続ステップをＭ、スクラム設定レベ
ルＰＳ、ＳＲＩ設定レベルをＰＲ、運転出力をＰ０とす
れば、スパイク変動がスクラムレベル如何で、平滑化信
号がＳＲＩ設定点に到達しない条件は、
【００２０】 {(Ｎ−Ｍ）ＰO ＋ＭＰS ｝／ＮP ＝１＋Ｍ／Ｎ（ＰS ／ＰO −１）≦ＰR ／ＰO (8) となる。スクラムレベルと自然環境最大出力レベルの比
が２〜３程度、ＳＲＩ設定点を運転出力の（１＋ａ）倍
とすれば、（８）式より（Ｍ／Ｎ）の関係は、 （１〜２）Ｍ／Ｎ≦ａ (9) となるので、平滑化長さの最低限は、（１／ａ）〜（２
／ａ）となる。従って、平滑化長さを設定するために
は、ＳＲＩ設定点を決めなければならない。
が２〜３程度、ＳＲＩ設定点を運転出力の（１＋ａ）倍
とすれば、（８）式より（Ｍ／Ｎ）の関係は、 （１〜２）Ｍ／Ｎ≦ａ (9) となるので、平滑化長さの最低限は、（１／ａ）〜（２
／ａ）となる。従って、平滑化長さを設定するために
は、ＳＲＩ設定点を決めなければならない。
【００２１】ＳＲＩ設定点は以下のような手順で設定す
る。出力振動を周期Ｔ、振幅ｆのサイン関数で近似すれ
ば、平滑化信号は次式で与えられる。
る。出力振動を周期Ｔ、振幅ｆのサイン関数で近似すれ
ば、平滑化信号は次式で与えられる。
【００２２】 ＰO （１＋ｆＮP ／π・ｓｉｎπ／ＮP ・ｓｉｎ（ｔ)) (10) 従って、振幅ｆの振動を平滑化した信号の最大値は、
（１０）式より、 ｆＮp ／π・ｓｉｎπ／ＮP (11) このことから、平滑化信号の最大値が（１１）式を越え
た場合、実信号は振幅ｆ以上の振動現象であると考えら
れる。故に、（９）式のａとして、（１１）式を採用す
る。（９）式に（１１）式を代入すると、 ２πＭ／ｆＭS ≦sin （π／ＮP ） (12) 振動周期は２〜３秒程度であるので、サンプリング間隔
を数１０ミリ秒に設定すれば、Ｍs は１００程度が典型
的な値である。ｆは出力振動による熱的余裕を考慮して
０．１程度の値をとる。またＭを１〜２とすれば、（１
２）式の左辺は０．６３程度の値をとる。これから、Ｎ
p の最大値は約４．６である。ところが（１１）式よ
り、平滑化信号の感度はＮp の単調増加関数であるた
め、ＮP としてあまり小さな値を選ぶと、検出感度が低
下してしまう。従って、ＮP の値としては４程度が最適
と考えられる。すなわち、振動の１／４周期程度で平滑
化するのが最適である。
（１０）式より、 ｆＮp ／π・ｓｉｎπ／ＮP (11) このことから、平滑化信号の最大値が（１１）式を越え
た場合、実信号は振幅ｆ以上の振動現象であると考えら
れる。故に、（９）式のａとして、（１１）式を採用す
る。（９）式に（１１）式を代入すると、 ２πＭ／ｆＭS ≦sin （π／ＮP ） (12) 振動周期は２〜３秒程度であるので、サンプリング間隔
を数１０ミリ秒に設定すれば、Ｍs は１００程度が典型
的な値である。ｆは出力振動による熱的余裕を考慮して
０．１程度の値をとる。またＭを１〜２とすれば、（１
２）式の左辺は０．６３程度の値をとる。これから、Ｎ
p の最大値は約４．６である。ところが（１１）式よ
り、平滑化信号の感度はＮp の単調増加関数であるた
め、ＮP としてあまり小さな値を選ぶと、検出感度が低
下してしまう。従って、ＮP の値としては４程度が最適
と考えられる。すなわち、振動の１／４周期程度で平滑
化するのが最適である。
【００２３】以下、平滑化長さを振動周期の１／４と設
定する。
定する。
【００２４】図２に、出力振動監視の実例を示す。出力
５０％定格で、周期２秒、最大振幅約８％／定格（１６
％／初期値）の振動現象を、本発明で監視した例であ
る。平滑化長さ１／４周期（０．５秒）、振動検出振幅
１０％／初期値として、（１１）式よりＳＲＩ設定点は
５４．５％定格となる。図２から、本発明による平滑化
信号は約１８秒付近で、ＳＲＩ設定点を越えており、こ
の時点でＳＲＩを作動することにより、振動は抑制され
る。図３に、スパイク状の誤信号が発生したときの監視
例を示す。誤信号自体はＳＲＩ設定点を遥かに越えてい
るが、平均出力領域高スクラムまでは達しておらず、ま
た平滑化信号はＳＲＩ設定点以下であるので、スクラム
もＳＲＩも作動されない。
５０％定格で、周期２秒、最大振幅約８％／定格（１６
％／初期値）の振動現象を、本発明で監視した例であ
る。平滑化長さ１／４周期（０．５秒）、振動検出振幅
１０％／初期値として、（１１）式よりＳＲＩ設定点は
５４．５％定格となる。図２から、本発明による平滑化
信号は約１８秒付近で、ＳＲＩ設定点を越えており、こ
の時点でＳＲＩを作動することにより、振動は抑制され
る。図３に、スパイク状の誤信号が発生したときの監視
例を示す。誤信号自体はＳＲＩ設定点を遥かに越えてい
るが、平均出力領域高スクラムまでは達しておらず、ま
た平滑化信号はＳＲＩ設定点以下であるので、スクラム
もＳＲＩも作動されない。
【００２５】次に、定格運転時の監視例を示す。定格運
転時には、炉心流量が十分確保されているため、出力振
動現象は生じないと考えられる。定格運転時での過渡異
常事象はほとんどの場合中性子束高スクラム以外でスク
ラムされる。従って、定格時には本発明の平滑化信号を
従来の中性子束高スクラムレベルに設定し、通常の中性
子束高スクラムレベルを従来レベルより高めに設定する
ことにより、誤信号及びスクラムレベル以下の強度の地
震時に中性子束高スクラムをなるべく回避する。
転時には、炉心流量が十分確保されているため、出力振
動現象は生じないと考えられる。定格運転時での過渡異
常事象はほとんどの場合中性子束高スクラム以外でスク
ラムされる。従って、定格時には本発明の平滑化信号を
従来の中性子束高スクラムレベルに設定し、通常の中性
子束高スクラムレベルを従来レベルより高めに設定する
ことにより、誤信号及びスクラムレベル以下の強度の地
震時に中性子束高スクラムをなるべく回避する。
【００２６】定格運転時には熱的余裕が自然循環時に比
べて小さく、また出力振動の検出は考慮しなくてよいか
ら、重み係数の設定を変えることにより、上述した目的
に合った信号を用いる。すなわち、定格運転時には積分
的な信号より、瞬間的な信号の検出に重きをおく。具体
的には、（２）式で定義される重み係数を、観測実時間
に近い程大きく設定する。例えば、（２）式においてＷ
Ｎ＝０．５とおけば、（８）式においてＰＲを平滑化信
号スクラム設定点、ＰＳを中性子束高スクラム設定点と
すれば、 （ＰＳ−Ｐ０）≦２（ＰＲ−Ｐ０） （１３） となり、中性子束高スクラム設定点を、平滑化信号スク
ラム設定点の２倍の高さに設定できる。すなわち、平滑
化信号スクラムレベルを従来の中性子束高スクラム設定
点と同じ定格の１２０％にとれば、本発明の中性子束高
スクラム設定点を１４０％にとることができ、この間の
不必要な中性子束高スクラムを避けることができる。こ
の時の監視例を図４に示す。平均出力領域モニター信号
は従来の２倍に設定されたスクラムレベルよりは低く、
従来スクラムレベルよりは高いが、平滑化信号は従来ス
クラムレベル（平滑化信号スクラムレベル）よりは低い
ため、この場合は誤信号と見なされ、スクラムは作動さ
れない。給水加熱喪失時には中性子束高スクラムにより
出力上昇抑制が行なわれるが、同事象時には出力上昇が
ゆっくりしているので、平滑化信号は実信号とほぼ同様
の応答であり、平滑化信号高スクラムは従来の中性子束
高スクラムとほぼ同じ様に作動される。
べて小さく、また出力振動の検出は考慮しなくてよいか
ら、重み係数の設定を変えることにより、上述した目的
に合った信号を用いる。すなわち、定格運転時には積分
的な信号より、瞬間的な信号の検出に重きをおく。具体
的には、（２）式で定義される重み係数を、観測実時間
に近い程大きく設定する。例えば、（２）式においてＷ
Ｎ＝０．５とおけば、（８）式においてＰＲを平滑化信
号スクラム設定点、ＰＳを中性子束高スクラム設定点と
すれば、 （ＰＳ−Ｐ０）≦２（ＰＲ−Ｐ０） （１３） となり、中性子束高スクラム設定点を、平滑化信号スク
ラム設定点の２倍の高さに設定できる。すなわち、平滑
化信号スクラムレベルを従来の中性子束高スクラム設定
点と同じ定格の１２０％にとれば、本発明の中性子束高
スクラム設定点を１４０％にとることができ、この間の
不必要な中性子束高スクラムを避けることができる。こ
の時の監視例を図４に示す。平均出力領域モニター信号
は従来の２倍に設定されたスクラムレベルよりは低く、
従来スクラムレベルよりは高いが、平滑化信号は従来ス
クラムレベル（平滑化信号スクラムレベル）よりは低い
ため、この場合は誤信号と見なされ、スクラムは作動さ
れない。給水加熱喪失時には中性子束高スクラムにより
出力上昇抑制が行なわれるが、同事象時には出力上昇が
ゆっくりしているので、平滑化信号は実信号とほぼ同様
の応答であり、平滑化信号高スクラムは従来の中性子束
高スクラムとほぼ同じ様に作動される。
【００２７】次に地震時における検出法について述べ
る。地震時には、加速度が設定値以上の場合スクラムさ
れるが、設定値以下で平均出力領域モニター応答が中性
子束高スクラムレベル以上になるような場合のスクラム
を以下の様に回避する。まず、図５に地震時の平均出力
領域モニター実信号及び平滑化信号の応答例を示す。出
力応答は地震発生後数秒〜１０数秒で最大応答を示し、
しかもピーク巾は比較的大きいため、実信号応答と平滑
化信号応答に差があまり現われない。そこで、加速度計
がスクラムレベル以下の地震を検知した時点で、平滑化
信号高スクラムレベルを実信号スクラムレベルまで引き
上げ、数十秒間そのレベルに保持する。新たに地震が検
知されなければ、平滑化信号高スクラムレベルを基の値
に戻す。このような操作を行なうことにより、誤信号時
同様に平滑化信号高スクラムレベルと中性子束高スクラ
ムレベル間（例えば１２０〜１４０％／定格）での地震
スクラムを回避することが可能である。
る。地震時には、加速度が設定値以上の場合スクラムさ
れるが、設定値以下で平均出力領域モニター応答が中性
子束高スクラムレベル以上になるような場合のスクラム
を以下の様に回避する。まず、図５に地震時の平均出力
領域モニター実信号及び平滑化信号の応答例を示す。出
力応答は地震発生後数秒〜１０数秒で最大応答を示し、
しかもピーク巾は比較的大きいため、実信号応答と平滑
化信号応答に差があまり現われない。そこで、加速度計
がスクラムレベル以下の地震を検知した時点で、平滑化
信号高スクラムレベルを実信号スクラムレベルまで引き
上げ、数十秒間そのレベルに保持する。新たに地震が検
知されなければ、平滑化信号高スクラムレベルを基の値
に戻す。このような操作を行なうことにより、誤信号時
同様に平滑化信号高スクラムレベルと中性子束高スクラ
ムレベル間（例えば１２０〜１４０％／定格）での地震
スクラムを回避することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は出力振動
現象が生じやすい低流量／高出力運転状態時或いは出力
振動現象が殆ど生じない定格運転時等に対応して、その
時点に最適な重み係数、平滑化長さを自動的に設定して
中性子束の平滑化信号を求め、これによって出力変動を
監視するので、線出力密度に余裕がある限りにおいてス
パイク的な出力上昇を無視し、或いは出力振動現象につ
いては沸騰遷移が生じる前に選択制御棒挿入等の振動現
象抑制操作等を行なうことができ不必要なスクラムの発
生を防止することができ、不必要なスクラムの発生を防
止することができ、原子炉の安全性の向上と稼働率の向
上を図ることができる。
現象が生じやすい低流量／高出力運転状態時或いは出力
振動現象が殆ど生じない定格運転時等に対応して、その
時点に最適な重み係数、平滑化長さを自動的に設定して
中性子束の平滑化信号を求め、これによって出力変動を
監視するので、線出力密度に余裕がある限りにおいてス
パイク的な出力上昇を無視し、或いは出力振動現象につ
いては沸騰遷移が生じる前に選択制御棒挿入等の振動現
象抑制操作等を行なうことができ不必要なスクラムの発
生を防止することができ、不必要なスクラムの発生を防
止することができ、原子炉の安全性の向上と稼働率の向
上を図ることができる。
【図１】本発明の原子炉出力監視装置の構成を示す図。
【図２】出力振動時の監視例を示す図。
【図３】自然循環状態での誤信号回避例を示す図。
【図４】定格運転時の誤信号回避例を示す図。
【図５】地震時の炉心出力応答例を示す図。
１ 炉心 ２ 中性子検出器 ３ 局部出力領域モニター ４ 加算器 ５ 平均出力領域モニター ７ 演算器 ８ メモリ ９ 状態監視装置 １０ 比較演算器 １１ データベース １２ 判定信号
Claims (1)
- 【請求項１】低流量／高出力運転時或いは定格出力運転
時等の炉心状態に対応して設定される関数により選択さ
れ、平滑化するサンプリング信号の個数からなる平滑化
長さＮと、 の条件を満し、上記炉心状態に対応して設定され、応答
の遅速を選定するため上記平滑化するサンプリング信号
にそれぞれ重み付けを行う重み係数Ｗｉと、時間ｔにお
ける中性子検出信号Ｘ（ｔ）より、サンプリング間隔Δ
ｔでデジタル化し、離散化時間ｔｎ＝ｎΔｔにおいて求
められた中性子検出信号Ｘ（ｎ）から により平滑化信号Ｓ（ｎ）を求める演算器と、 運転状態に最適な判定基準を保存するデータベースと、 上記平滑化信号と判定基準とを比較して判定信号を出力
する判定手段とを有し出力変動を監視することを特徴と
する原子炉出力監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4152309A JP2801814B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 原子炉出力監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4152309A JP2801814B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 原子炉出力監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05341083A JPH05341083A (ja) | 1993-12-24 |
| JP2801814B2 true JP2801814B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=15537715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4152309A Expired - Fee Related JP2801814B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 原子炉出力監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801814B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4594819B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2010-12-08 | 株式会社東芝 | 制御棒引抜監視装置 |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP4152309A patent/JP2801814B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05341083A (ja) | 1993-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |