JP3064554B2 - 原子炉の炉心特性監視装置 - Google Patents
原子炉の炉心特性監視装置Info
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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、原子炉の炉心特性監視
装置に係り、特に沸騰水型原子炉の炉心内の燃料集合体
内の燃料棒の出力を求めるのに好適な原子炉の性能監視
装置に関する。
装置に係り、特に沸騰水型原子炉の炉心内の燃料集合体
内の燃料棒の出力を求めるのに好適な原子炉の性能監視
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉心内には、燃料棒を束ねた燃
料集合体を多数装荷した炉心を構成している。原子炉を
安全に運転するために、各燃料棒から発生する熱量を計
算し監視している。また、炉心設計あるいは、運転計画
をたてるときにも各燃料棒から発生する熱量を計算し安
全性を確認している。
料集合体を多数装荷した炉心を構成している。原子炉を
安全に運転するために、各燃料棒から発生する熱量を計
算し監視している。また、炉心設計あるいは、運転計画
をたてるときにも各燃料棒から発生する熱量を計算し安
全性を確認している。
【０００３】以下、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合を
例にとり燃料棒から発生する熱量を計算する方法につい
て説明する。
例にとり燃料棒から発生する熱量を計算する方法につい
て説明する。
【０００４】ＢＷＲプラントでは、図５に示すような燃
料棒１０，下部タイプレート１１，上部タイプレート１
２，スペーサ１３，チャンネルボックス１４等で構成さ
れた燃料集合体を図６に示すように配置し炉心を構成し
ている。ここで、図６は炉心を上からみた図である。１
１００ＭＷｅ級ＢＷＲの例では、７６４体の燃料集合体
により炉心を構成している。原子炉を安全に運転するた
めに、燃料棒１０から発生している単位長さ当たりの熱
量（線出力密度と称する）を計算し、炉心内のどの位置
の燃料棒でも運転制限値以下の熱量であることを監視し
ている。すなわち、炉心を図７に示すように水平方向
（ｉ−ｊ座標方向）には燃料集合体単位で分割、また高
さの方向（ｋ座標方向）には水平方向の分割長さと同程
度の長さで分割した各分割領域１５（セグメントと称す
る）に対して、セグメント内の最大の出力を発生してい
る燃料棒の線出力密度を数１により計算し監視してい
る。
料棒１０，下部タイプレート１１，上部タイプレート１
２，スペーサ１３，チャンネルボックス１４等で構成さ
れた燃料集合体を図６に示すように配置し炉心を構成し
ている。ここで、図６は炉心を上からみた図である。１
１００ＭＷｅ級ＢＷＲの例では、７６４体の燃料集合体
により炉心を構成している。原子炉を安全に運転するた
めに、燃料棒１０から発生している単位長さ当たりの熱
量（線出力密度と称する）を計算し、炉心内のどの位置
の燃料棒でも運転制限値以下の熱量であることを監視し
ている。すなわち、炉心を図７に示すように水平方向
（ｉ−ｊ座標方向）には燃料集合体単位で分割、また高
さの方向（ｋ座標方向）には水平方向の分割長さと同程
度の長さで分割した各分割領域１５（セグメントと称す
る）に対して、セグメント内の最大の出力を発生してい
る燃料棒の線出力密度を数１により計算し監視してい
る。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、 ＰＬ(i,j,k) ＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）内の最大線
出力密度 ＲＦ ＝燃料棒内で発生する熱量割合 Ｐ(i,j,k) ＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）の全発生熱
量 ＲＬＰ(i,j,k)＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）の局所出力
ピーキング係数 ＮＲ(i,j) ＝位置（ｉ，ｊ）の燃料集合体の燃料棒
本数 ＤＺ ＝セグメントの高さ方向分割長さ 局所出力ピーキング係数は、セグメント内の最大の熱量
を発生している燃料棒の発生熱量とセグメント内の各燃
料棒から発生する平均熱量との比率である。
出力密度 ＲＦ ＝燃料棒内で発生する熱量割合 Ｐ(i,j,k) ＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）の全発生熱
量 ＲＬＰ(i,j,k)＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）の局所出力
ピーキング係数 ＮＲ(i,j) ＝位置（ｉ，ｊ）の燃料集合体の燃料棒
本数 ＤＺ ＝セグメントの高さ方向分割長さ 局所出力ピーキング係数は、セグメント内の最大の熱量
を発生している燃料棒の発生熱量とセグメント内の各燃
料棒から発生する平均熱量との比率である。
【０００７】セグメント内の各燃料棒から発生する熱量
は、セグメント内の中性子束分布に依存するが、この中
性子束分布は、周りのセグメントの中性子束分布との相
互作用により変化する。このため、線出力密度の計算
は、図７に示した分割よりもさらに細かく、すなわち炉
心を少なくとも燃料棒の大きさ程度の分割領域に分けて
行う必要がある。しかし、この方法では計算量が膨大に
なり現実的ではない。そこで通常、局所出力ピーキング
係数は、図８に示すような体系で詳細に計算しておき、
セグメントの出力分布は図７に示す体系で計算し、数１
により線出力密度を計算している。この方法により、計
算量は飛躍的に減少する。ところが炉心は、濃縮度等が
異なる種々の燃料集合体で、また、種々の燃焼履歴を経
て燃料集合体で構成されており、核特性的に見たとき図
８のような体系の種類は、炉心内に沢山存在する。従っ
て、図８のような体系での計算方法でも、依然として多
くの計算量が必要である。そこで、同一種類，同一条件
の燃料集合体が無限に並んだ構成での計算、すなわち図
９に示すような体系での計算による局所出力ピーキング
係数、及び図９に示すような体系で境界条件が変化した
ときの局所出力ピーキング係数変化量を計算しておき、
この二さの数値を基にして、燃料集合体の周囲に異なる
燃料集合体が配置されたときの局所出力ピーキング係数
を計算する手法が、米国の原子力学会で発表されてい
る。エフ・ラーネマ エット オール，「軽水炉の燃料
出力推定のための境界摂動法」，原子炉物理及び遮蔽に
関するトピカル ミーティング，シカゴ（１９８４年）
(F．Rahnema et al.，A BoundaryCondition Perturbati
on Method for Prediction Pin Power Distributions i
nLigit Water Reactors”,Topical Meeting on Reactor
Physics and Shielding,Chicago（１９８４））この方
法は、数２により計算するものである。
は、セグメント内の中性子束分布に依存するが、この中
性子束分布は、周りのセグメントの中性子束分布との相
互作用により変化する。このため、線出力密度の計算
は、図７に示した分割よりもさらに細かく、すなわち炉
心を少なくとも燃料棒の大きさ程度の分割領域に分けて
行う必要がある。しかし、この方法では計算量が膨大に
なり現実的ではない。そこで通常、局所出力ピーキング
係数は、図８に示すような体系で詳細に計算しておき、
セグメントの出力分布は図７に示す体系で計算し、数１
により線出力密度を計算している。この方法により、計
算量は飛躍的に減少する。ところが炉心は、濃縮度等が
異なる種々の燃料集合体で、また、種々の燃焼履歴を経
て燃料集合体で構成されており、核特性的に見たとき図
８のような体系の種類は、炉心内に沢山存在する。従っ
て、図８のような体系での計算方法でも、依然として多
くの計算量が必要である。そこで、同一種類，同一条件
の燃料集合体が無限に並んだ構成での計算、すなわち図
９に示すような体系での計算による局所出力ピーキング
係数、及び図９に示すような体系で境界条件が変化した
ときの局所出力ピーキング係数変化量を計算しておき、
この二さの数値を基にして、燃料集合体の周囲に異なる
燃料集合体が配置されたときの局所出力ピーキング係数
を計算する手法が、米国の原子力学会で発表されてい
る。エフ・ラーネマ エット オール，「軽水炉の燃料
出力推定のための境界摂動法」，原子炉物理及び遮蔽に
関するトピカル ミーティング，シカゴ（１９８４年）
(F．Rahnema et al.，A BoundaryCondition Perturbati
on Method for Prediction Pin Power Distributions i
nLigit Water Reactors”,Topical Meeting on Reactor
Physics and Shielding,Chicago（１９８４））この方
法は、数２により計算するものである。
【０００８】
【数２】
【０００９】ここで、 ＲＬＰ(i,j,k）＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）の局所出力ピーキング係数 ＰＲＯＤ(l,m) ＝セグメント（ｉ，ｊ，ｋ）の燃料棒（ｌ，ｍ）の図９の 体系で計算した出力割合 max［Ｘ］ ＝燃料棒（ｌ，ｍ）に対応したＸ値の中での最大値 (l,m) ｇ ＝中性子束の群番号 Ｇ ＝中性子束の群数 ｎ ＝図９の境界面番号 Ｎ ＝図９の境界面数（＝４） Γgn ＝境界面ｎでの中性子束群ｇに対する境界条件の変化量 ＝境界面ｎでの中性子束群ｇの中性子の流れ密度／境界面 ｎでの中性子束群ｇの中性子束 Ｆgn(1,m） ＝境界面ｎでの中性子束群ｇに対する境界条件の変化に対 する燃料棒（ｌ，ｍ）の出力変化の感度係数 ＰＲＯＤ(l,m)及びＦgn(1,m)は、図９の体系で計算され
た量であり炉心状態の計算以前に用意されたものであ
る。Γgnは、その時点時点で図７の体系で計算した中性
子束分布より計算する量である。この計算により、その
時点時点での炉心状態に対応した局所出力ピーキング係
数ＲＬＰ(i,j,k）が求まり、従って線出力密度ＰＬ(i,
j,k）が求められる。
た量であり炉心状態の計算以前に用意されたものであ
る。Γgnは、その時点時点で図７の体系で計算した中性
子束分布より計算する量である。この計算により、その
時点時点での炉心状態に対応した局所出力ピーキング係
数ＲＬＰ(i,j,k）が求まり、従って線出力密度ＰＬ(i,
j,k）が求められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の局所出力ピーキ
ング係数の計算方法で精度の良い計算を行うには、図７
の体系での炉心中性子束分布の計算を、多群（例えば、
三群）計算法により行う必要がある。ところが、多群計
算法では計算時間が多くかかるため、修正一群拡散法で
高速中性子束分布を計算して行っている。この場合、一
群のみの効果、すなわちＧ＝１として数２を適用するこ
とになる。しかし、燃料棒から発生する熱出力は、熱中
性子束にも依存する。そこで、修正一群拡散法により求
めた高速中性子束分布より、多群法と同等の精度で局所
出力ピーキング係数が計算できるならば、炉心監視の即
応性及び炉心特性解析時の経済性に対して有益である。
ング係数の計算方法で精度の良い計算を行うには、図７
の体系での炉心中性子束分布の計算を、多群（例えば、
三群）計算法により行う必要がある。ところが、多群計
算法では計算時間が多くかかるため、修正一群拡散法で
高速中性子束分布を計算して行っている。この場合、一
群のみの効果、すなわちＧ＝１として数２を適用するこ
とになる。しかし、燃料棒から発生する熱出力は、熱中
性子束にも依存する。そこで、修正一群拡散法により求
めた高速中性子束分布より、多群法と同等の精度で局所
出力ピーキング係数が計算できるならば、炉心監視の即
応性及び炉心特性解析時の経済性に対して有益である。
【００１１】本発明の目的は、短時間で精度の良い局所
出力ピーキング係数を得ることができる原子炉の性能監
視装置を提供することにある。
出力ピーキング係数を得ることができる原子炉の性能監
視装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の局所出力ピーキング係数の計算手法は、単
一燃料集合体が無限に配列されていると仮定して、単一
燃料集合体体系での詳細な多群計算手法で計算して求め
た局時出力ピーキング係数（無限体系局所出力ピーキン
グ係数）ＲＬＰ∞と集合体平均の第ｇ群の中性子束φg
∞ と高速中性子束φ1∞ との比率〔φg／φ1〕∞を求
めておき、修正一群法による炉心特性解析で求めた高速
中性子束分布φ1 と〔φg／φ1〕∞とを乗算して炉心に
おける第ｇ群の中性子束分布の近似値φg を計算し、こ
の第ｇ群の中性子束分布の近似値を用いて燃料集合体境
界面での中性子束群ｇに対する境界条件の変化量を計算
し、この変化量を用いて局所出力ピーキング係数の変化
量を計算し、これと無限体系局所出力ピーキング係数よ
り炉心に対する局所出力ピーキング係数を計算すること
を特徴とする。
に、本発明の局所出力ピーキング係数の計算手法は、単
一燃料集合体が無限に配列されていると仮定して、単一
燃料集合体体系での詳細な多群計算手法で計算して求め
た局時出力ピーキング係数（無限体系局所出力ピーキン
グ係数）ＲＬＰ∞と集合体平均の第ｇ群の中性子束φg
∞ と高速中性子束φ1∞ との比率〔φg／φ1〕∞を求
めておき、修正一群法による炉心特性解析で求めた高速
中性子束分布φ1 と〔φg／φ1〕∞とを乗算して炉心に
おける第ｇ群の中性子束分布の近似値φg を計算し、こ
の第ｇ群の中性子束分布の近似値を用いて燃料集合体境
界面での中性子束群ｇに対する境界条件の変化量を計算
し、この変化量を用いて局所出力ピーキング係数の変化
量を計算し、これと無限体系局所出力ピーキング係数よ
り炉心に対する局所出力ピーキング係数を計算すること
を特徴とする。
【００１３】また、局所出力ピーキングが、燃料集合体
の周辺部の燃料棒で発生している場合には、燃料棒の近
傍の水の量が燃料集合体内部の燃料棒の近傍の水の量よ
り多いため、より中性子が減速されやすく熱中性子束は
燃料集合体の内部よりも周辺部の方が大きく、熱中性子
束群に対応した局所出力ピーキング係数の変化量は大き
くなるという効果を取り入れる目的で、熱中性子束群に
対応する局所出力ピーキング係数の変化量には補正係数
を乗じて計算することを特徴とする。
の周辺部の燃料棒で発生している場合には、燃料棒の近
傍の水の量が燃料集合体内部の燃料棒の近傍の水の量よ
り多いため、より中性子が減速されやすく熱中性子束は
燃料集合体の内部よりも周辺部の方が大きく、熱中性子
束群に対応した局所出力ピーキング係数の変化量は大き
くなるという効果を取り入れる目的で、熱中性子束群に
対応する局所出力ピーキング係数の変化量には補正係数
を乗じて計算することを特徴とする。
【００１４】なお上記の計算において、燃料集合体境界
面での中性子束群ｇに対する境界条件の変化に対する感
度係数Ｆgnが必要であるが、この感度係数は、上記の無
限体系単一燃料集合体体系で境界条件を振った計算を行
い求めておいた値を用いる。また、修正一群法による炉
心特性解析では、燃料集合体平均の反応度等の核特性を
表わす定数が必要であるが、これらの定数は上記の無限
体系局所出力ピーキング係数を求める同一の計算結果か
ら同時に得られる。
面での中性子束群ｇに対する境界条件の変化に対する感
度係数Ｆgnが必要であるが、この感度係数は、上記の無
限体系単一燃料集合体体系で境界条件を振った計算を行
い求めておいた値を用いる。また、修正一群法による炉
心特性解析では、燃料集合体平均の反応度等の核特性を
表わす定数が必要であるが、これらの定数は上記の無限
体系局所出力ピーキング係数を求める同一の計算結果か
ら同時に得られる。
【００１５】
【作用】本発明の局所出力ピーキング係数の計算手法
は、無限体系での単一燃料集合体体系で詳細に計算した
無限体系局所出力ピーキング係数と、第ｇ群中性子束と
高速群中性子束との比率とを利用し、炉心を粗分割して
修正一群計算手法により計算した炉心の高速中性子束分
布から、炉心の注目位置のその周囲の影響による局所出
力ピーキング係数の変化量を第ｇ群中性子束に対応した
変化量として捕らえ、さらに熱中性子束群に対応する変
化量には周囲の水の量の大小による効果も考慮して計算
し、その変化量を合計し、その炉心状態に対応した局所
出力ピーキング係数を精度良く計算する。この計算手法
によると、これまでの修正一群計算手法によるときより
も、本発明による無限体系局所出力ピーキング係数に対
する補正計算を行うだけですみ、したがって、炉心特性
解析を行うための計算量は、精度の低下を来すことなく
従来よりも飛躍的に減少する。
は、無限体系での単一燃料集合体体系で詳細に計算した
無限体系局所出力ピーキング係数と、第ｇ群中性子束と
高速群中性子束との比率とを利用し、炉心を粗分割して
修正一群計算手法により計算した炉心の高速中性子束分
布から、炉心の注目位置のその周囲の影響による局所出
力ピーキング係数の変化量を第ｇ群中性子束に対応した
変化量として捕らえ、さらに熱中性子束群に対応する変
化量には周囲の水の量の大小による効果も考慮して計算
し、その変化量を合計し、その炉心状態に対応した局所
出力ピーキング係数を精度良く計算する。この計算手法
によると、これまでの修正一群計算手法によるときより
も、本発明による無限体系局所出力ピーキング係数に対
する補正計算を行うだけですみ、したがって、炉心特性
解析を行うための計算量は、精度の低下を来すことなく
従来よりも飛躍的に減少する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１７】図１は本発明の計算手順を示している。単
一燃料集合体計算では、次の二種類の計算を行う。
一燃料集合体計算では、次の二種類の計算を行う。
【００１８】(１) 無限体系単一燃料集合体計算 (２) 境界条件を変えた単一燃料集合体計算 前者の計算により、修正一群炉心中性子束分布計算で用
いる反応度等の各種の核定数，各群の中性子束と高速中
性子束との比率〔φg／φ1〕∞及び燃料集合体内の燃料
棒の出力分布ＰＲＯＤ(1,m）が求まる。中性子束の群分
けとして、たとえば核反応特性からみて次のように三群
に分類することができる。
いる反応度等の各種の核定数，各群の中性子束と高速中
性子束との比率〔φg／φ1〕∞及び燃料集合体内の燃料
棒の出力分布ＰＲＯＤ(1,m）が求まる。中性子束の群分
けとして、たとえば核反応特性からみて次のように三群
に分類することができる。
【００１９】 第一群（高速群：φ1） １０ＭｅＶ〜５.５ｋｅＶ 第二群（中高速群：φ2） ５.５ｋｅＶ〜０.６２５ｅ
Ｖ 第三群（熱群：φ3） ０.６２５ｅＶ この群分けに従い、〔φ2／φ1〕∞，〔φ3／φ1〕∞が
求まる。
Ｖ 第三群（熱群：φ3） ０.６２５ｅＶ この群分けに従い、〔φ2／φ1〕∞，〔φ3／φ1〕∞が
求まる。
【００２０】後者の計算では、燃料集合体の境界面ｎで
の中性子束群ｇに対する境界条件の変化に対する燃料棒
（ｌ，ｍ）の出力変化の感度係数Ｆgn(l,m）が求まる。
単一燃料集合体計算によるこれらのデータをもとに、炉
心特性計算を行う。
の中性子束群ｇに対する境界条件の変化に対する燃料棒
（ｌ，ｍ）の出力変化の感度係数Ｆgn(l,m）が求まる。
単一燃料集合体計算によるこれらのデータをもとに、炉
心特性計算を行う。
【００２１】炉心特性計算では、修正一群拡散モデルを
用いて炉心の高速中性子束分布φ1 を計算する。このと
きの計算体系は、図７に示すように燃料集合体を高さ方
向に、たとえば２５当分程度に分割してできる柱状領域
を一つのセグメントとした体系であり、各セグメントの
平均的な核定数に基づいた中性子拡散計算を行い、中性
子束分布を求める。このとき、必要に応じて熱水力的な
フィードバック効果(セグメント出力と減速材密度)を取
り入れた計算を行う。求まった高速中性子束φ1 に各群
の中性子束と高速中性子束との比率〔φ2／φ1〕∞，
〔φ3／φ1〕∞をそれぞれ乗じ中高速群中性子束φ2 及
び熱群中性子束φ3 の近似値を求める。これら各群の中
性子束よりセグメントの境界面での境界条件の変化量
（単一燃料集合体計算時の境界条件との相違量）
用いて炉心の高速中性子束分布φ1 を計算する。このと
きの計算体系は、図７に示すように燃料集合体を高さ方
向に、たとえば２５当分程度に分割してできる柱状領域
を一つのセグメントとした体系であり、各セグメントの
平均的な核定数に基づいた中性子拡散計算を行い、中性
子束分布を求める。このとき、必要に応じて熱水力的な
フィードバック効果(セグメント出力と減速材密度)を取
り入れた計算を行う。求まった高速中性子束φ1 に各群
の中性子束と高速中性子束との比率〔φ2／φ1〕∞，
〔φ3／φ1〕∞をそれぞれ乗じ中高速群中性子束φ2 及
び熱群中性子束φ3 の近似値を求める。これら各群の中
性子束よりセグメントの境界面での境界条件の変化量
（単一燃料集合体計算時の境界条件との相違量）
【００２２】
【数３】
【００２３】を数３により計算する。ここで、Ｄg は群
ｇの拡散係数、また∇は、ハミルトン演算子である。こ
のΓgnと、前記感度係数Ｆgn(1,m）とを乗じて燃料棒
(1,m）の熱出力の変化量ΔＰgn(1,m）を求める。ここ
で、燃料集合体の周辺部の燃料棒のまわりの水（減速
材）の量は、内部の燃料棒まわりの水よりも多く、した
がって熱出力の変化量は周辺部の燃料棒のほうが大きい
という効果を考慮するために、ΔＰ3nにたとえば１.５
倍（注目燃料棒とその周囲の燃料棒本数割合）の補正係
数を乗じる。この燃料棒の熱出力の変化量ΔＰgn(1,m）
と単一燃料集合体計算で求めた燃料棒の出力分布ＰＲＯ
Ｄ(1,m）より数４によって当該セグメントの局所出力ピ
ーキング係数ＲＬＰを計算する。
ｇの拡散係数、また∇は、ハミルトン演算子である。こ
のΓgnと、前記感度係数Ｆgn(1,m）とを乗じて燃料棒
(1,m）の熱出力の変化量ΔＰgn(1,m）を求める。ここ
で、燃料集合体の周辺部の燃料棒のまわりの水（減速
材）の量は、内部の燃料棒まわりの水よりも多く、した
がって熱出力の変化量は周辺部の燃料棒のほうが大きい
という効果を考慮するために、ΔＰ3nにたとえば１.５
倍（注目燃料棒とその周囲の燃料棒本数割合）の補正係
数を乗じる。この燃料棒の熱出力の変化量ΔＰgn(1,m）
と単一燃料集合体計算で求めた燃料棒の出力分布ＰＲＯ
Ｄ(1,m）より数４によって当該セグメントの局所出力ピ
ーキング係数ＲＬＰを計算する。
【００２４】
【数４】
【００２５】この局所出力ピーキング係数を用いて数１
により線出力密度を計算することができる。
により線出力密度を計算することができる。
【００２６】図２及び図３は、本発明の定量的効果を示
すために想定した評価体系で、核的性質の異なる燃料集
合体を配置した体系を示す図である。図２の例では、燃
料集合体の平均濃縮度が１.２６ｗｔ％，２.４０ｗｔ％
及び３.００ｗｔ％ の燃料集合体を組み合わせた体系で
ある。それぞれの燃料集合体の燃焼度は、０.２２ＧＷ
ｄ／ｔであり、ボイド率は４０％を仮定した。また、図
３の例では、燃料集合体の平均濃縮度が２.４０ｗｔ
％，３.００ｗｔ％及び３.０１ｗｔ％ の燃料集合体を
組み合わせた体系である。ここで、３.００ｗｔ％の燃
料と３.０１ｗｔ％の燃料は、燃料集合体の平均濃縮度
がほぼ同じではあるが、各燃料棒の濃縮度及び配置が異
なり核的に異なる性質の燃料集合体である。また、中央
の燃料集合体の燃焼度は、０.２２ＧＷｄ／ｔ であり、
その周辺の燃料集合体の燃焼度は、１１ＧＷｄ／ｔであ
る。ボイド率は図２の例と同様に４０％を仮定した。こ
の二つの例に対して、九燃料集合体体系で多群計算法で
詳細に計算した局所出力ピーキング係数値と、単一燃料
集合体体系で計算した局所出力ピーキング係数値、及び
本発明による方法で計算した局所出力ピーキング係数値
とを比較した結果を、表１に示す。
すために想定した評価体系で、核的性質の異なる燃料集
合体を配置した体系を示す図である。図２の例では、燃
料集合体の平均濃縮度が１.２６ｗｔ％，２.４０ｗｔ％
及び３.００ｗｔ％ の燃料集合体を組み合わせた体系で
ある。それぞれの燃料集合体の燃焼度は、０.２２ＧＷ
ｄ／ｔであり、ボイド率は４０％を仮定した。また、図
３の例では、燃料集合体の平均濃縮度が２.４０ｗｔ
％，３.００ｗｔ％及び３.０１ｗｔ％ の燃料集合体を
組み合わせた体系である。ここで、３.００ｗｔ％の燃
料と３.０１ｗｔ％の燃料は、燃料集合体の平均濃縮度
がほぼ同じではあるが、各燃料棒の濃縮度及び配置が異
なり核的に異なる性質の燃料集合体である。また、中央
の燃料集合体の燃焼度は、０.２２ＧＷｄ／ｔ であり、
その周辺の燃料集合体の燃焼度は、１１ＧＷｄ／ｔであ
る。ボイド率は図２の例と同様に４０％を仮定した。こ
の二つの例に対して、九燃料集合体体系で多群計算法で
詳細に計算した局所出力ピーキング係数値と、単一燃料
集合体体系で計算した局所出力ピーキング係数値、及び
本発明による方法で計算した局所出力ピーキング係数値
とを比較した結果を、表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】なお、評価対象は、図２及び図３で示した
体系の中央の燃料集合体での局所出力ピーキング係数で
ある。表１で示すように、本発明による手法は、九燃料
集合体体系での詳細計算値を比べて１％以内の高い精度
で計算できている。
体系の中央の燃料集合体での局所出力ピーキング係数で
ある。表１で示すように、本発明による手法は、九燃料
集合体体系での詳細計算値を比べて１％以内の高い精度
で計算できている。
【００２９】前記実施例では、高速群中性子束と熱群中
性子束との比〔φ3／φ1〕∞等を用いているが、プルト
ニウムの生成量等の効果も考慮するために、数５及び数
６で定義される中性子束比の履歴データＳＨg を用いて
同様の計算を行う方法も考えられる。
性子束との比〔φ3／φ1〕∞等を用いているが、プルト
ニウムの生成量等の効果も考慮するために、数５及び数
６で定義される中性子束比の履歴データＳＨg を用いて
同様の計算を行う方法も考えられる。
【００３０】
【数５】
【００３１】
【数６】
【００３２】ここで、 ｇ＝群番号 Ｅ＝燃焼度 図４は、本発明の計算手法を用いた炉心特性評価装置の
一実施例である。装置２は、原子炉の種々の測定値（プ
ロセスデータ）を取り込む装置であり、装置４は装置２
で収集したプロセスデータを基に炉心全体の炉心熱出力
等の特性値を計算する装置であり、装置５は、装置２で
取り込んだプロセスデータ及び装置４で計算した炉心熱
出力等を基にして粗メッシュ修正一群拡散計算による炉
心の高速中性子束分布及び炉心出力分布を計算する装置
である。装置６は、本発明の計算手法を用いた局所出力
ピーキング係数計算装置であり、装置５で計算した炉心
高速中性子束分布及びデータベース記憶装置８に記憶さ
れた高速群中性子束と熱群中性子束との比のデータ等を
用いて局所出力ピーキング係数を計算する装置である。
装置７は、装置６で計算した局所出力ピーキング係数及
び装置５で計算した炉心出力分布等を用いて燃料棒の線
出力密度を計算する装置である。装置３は、装置４，装
置５，装置６及び装置７で構成された炉心特性評価装置
である。装置９は、装置３で計算した種々の炉心特性デ
ータを編集し、印字出力あるいはカラーディスプレイへ
表示出力等を行い、運転員に炉心の状態を知らせる炉心
特性表示装置である。これらの装置は、電子計算機等を
利用して実現できる。尚、本実施例と同様の装置によ
り、運転計画作成装置あるいは、炉心設計装置を実現で
きる。
一実施例である。装置２は、原子炉の種々の測定値（プ
ロセスデータ）を取り込む装置であり、装置４は装置２
で収集したプロセスデータを基に炉心全体の炉心熱出力
等の特性値を計算する装置であり、装置５は、装置２で
取り込んだプロセスデータ及び装置４で計算した炉心熱
出力等を基にして粗メッシュ修正一群拡散計算による炉
心の高速中性子束分布及び炉心出力分布を計算する装置
である。装置６は、本発明の計算手法を用いた局所出力
ピーキング係数計算装置であり、装置５で計算した炉心
高速中性子束分布及びデータベース記憶装置８に記憶さ
れた高速群中性子束と熱群中性子束との比のデータ等を
用いて局所出力ピーキング係数を計算する装置である。
装置７は、装置６で計算した局所出力ピーキング係数及
び装置５で計算した炉心出力分布等を用いて燃料棒の線
出力密度を計算する装置である。装置３は、装置４，装
置５，装置６及び装置７で構成された炉心特性評価装置
である。装置９は、装置３で計算した種々の炉心特性デ
ータを編集し、印字出力あるいはカラーディスプレイへ
表示出力等を行い、運転員に炉心の状態を知らせる炉心
特性表示装置である。これらの装置は、電子計算機等を
利用して実現できる。尚、本実施例と同様の装置によ
り、運転計画作成装置あるいは、炉心設計装置を実現で
きる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、少ない計算量で詳細に
計算した場合と同程度の計算精度で局所出力ピーキング
係数を計算することができ、短時間に高い精度で炉心の
特性評価が可能である。
計算した場合と同程度の計算精度で局所出力ピーキング
係数を計算することができ、短時間に高い精度で炉心の
特性評価が可能である。
【図１】本発明による原子炉の燃料棒出力特性計算方法
の手順を示したフローチャート。
の手順を示したフローチャート。
【図２】本発明の定量的効果を示すために想定した評価
体系例１を示す説明図。
体系例１を示す説明図。
【図３】本発明の定量的効果を示すために想定した評価
体系例２を示す説明図。
体系例２を示す説明図。
【図４】本発明による原子炉の燃料棒出力特性計算方法
を用いた炉心特性監視装置の一実施例のブロック図。
を用いた炉心特性監視装置の一実施例のブロック図。
【図５】ＢＷＲの燃料集合体の斜視図である。
【図６】ＢＷＲ炉心の径方向の横断面図で、燃料集合体
の炉心内径方向の配置位置を示す平面図。
の炉心内径方向の配置位置を示す平面図。
【図７】ＢＷＲ炉心の中性子束分布及び出力分布等の計
算体系を説明図。
算体系を説明図。
【図８】局所出力ピーキング係数の詳細計算で用いる計
算体系の一例を示す平面図。
算体系の一例を示す平面図。
【図９】局所出力ピーキング係数の計算で用いる単一燃
料集合体計算体系の一例を示す平面図。
料集合体計算体系の一例を示す平面図。
１…燃料集合体、２…原子炉プロセスデータ取り込み装
置、３…炉心特性評価装置、４…炉心熱出力計算装置。
置、３…炉心特性評価装置、４…炉心熱出力計算装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 修一 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−236397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106396（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 17/00
Claims (1)
- 【請求項１】 単一燃料集合体が無限に配置されている炉
心体系での燃料集合体内の第１局所出力ピーキング係数
を求める手段と、 前記炉心体系での燃料集合体における各群の中性子束φ
g∞ と高速中性子束φ1∞ との比であるそれぞれの中性
子束比(φg∞／φ1∞)を求める手段と、 修正一群拡散モデルを用いて高速中性子束を求める手段
と、 修正一群拡散モデルを用いて得られた高速中性子束、及
び前記各中性子束比に基づいて各群の修正中性子束を求
める手段と、 前記修正中性子束に基づいてモデルの境界面での境界条
件の変化量を求める手段と、 この境界条件の変化量に基づいて局所出力ピーキング係
数の変化量を求める手段と、 前記局所出力ピーキング係数の変化量、及び前記第１局
所出力ピーキング係数に基づいて、修正された第１局所
出力ピーキング係数を求める手段とを備えたことを特徴
とする原子炉の炉心特性監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241891A JP3064554B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 原子炉の炉心特性監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241891A JP3064554B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 原子炉の炉心特性監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580182A JPH0580182A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3064554B2 true JP3064554B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17081091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241891A Expired - Lifetime JP3064554B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 原子炉の炉心特性監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3064554B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6535568B1 (en) * | 1999-12-30 | 2003-03-18 | Global Nuclear Fuel -- Americas Llc | Method and system for generating thermal-mechanical limits for the operation of nuclear fuel rods |
| JP4813876B2 (ja) * | 2005-11-25 | 2011-11-09 | 三菱重工業株式会社 | 炉心設計支援装置及びプログラム |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3241891A patent/JP3064554B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0580182A (ja) | 1993-04-02 |
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