JP3441178B2 - Method and apparatus for calculating core performance of nuclear reactor - Google Patents

Method and apparatus for calculating core performance of nuclear reactor

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JP3441178B2
JP3441178B2 JP21024394A JP21024394A JP3441178B2 JP 3441178 B2 JP3441178 B2 JP 3441178B2 JP 21024394 A JP21024394 A JP 21024394A JP 21024394 A JP21024394 A JP 21024394A JP 3441178 B2 JP3441178 B2 JP 3441178B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の炉心性能計算
方法およびその炉心性能計算装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactor core performance calculation method and a reactor core performance calculation apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子炉における炉心性能計算では、炉心
の3次元物理モデルに基づく中性子拡散方程式あるいは
輸送方程式を計算により解いて、炉心内の実効増倍率、
中性子束分布および出力分布を計算する。集合体内断面
で規格化した燃料棒出力を局所出力と称し、炉心の熱的
制限値は集合体断面平均出力と、燃料棒局所出力により
計算される。
2. Description of the Related Art In the calculation of core performance in a nuclear reactor, a neutron diffusion equation or a transport equation based on a three-dimensional physical model of the core is solved by calculation to obtain an effective multiplication factor in the core,
Calculate neutron flux distribution and power distribution. The fuel rod power normalized by the cross section of the assembly is called the local power, and the thermal limit of the core is calculated by the average power of the cross section of the assembly and the local power of the fuel rod.

【0003】炉心内の中性子束分布計算は通常、炉心を
燃料集合体の径方向のピッチを一辺とする立方体を単位
とする多数の小体積(燃料ノード)に分割し、燃料ノー
ド内では燃料の組成が均質であると近似して、拡散方程
式あるいは輸送方程式を解く。この場合、燃料ノードの
核定数は集合体への中性子の漏れ込みあるいは漏れ出し
がないと仮定した径方向の2次元無限体系の単一集合体
燃焼計算により与えられることが一般的である。集合体
の核特性は、集合体内の中性子スペクトル分布、すなわ
ち高速中性子束に対する熱中性子束の比の分布に大きく
依存する。ここで、単一集合体燃焼計算の場合の中性子
スペクトルを漸近スペクトルという。
The calculation of the neutron flux distribution in the core is usually performed by dividing the core into a large number of small volumes (fuel nodes) each of which is a cube whose one side is the radial pitch of the fuel assembly. Solve the diffusion equation or the transport equation by approximating that the composition is homogeneous. In this case, the nuclear constant of the fuel node is generally given by a single-aggregate combustion calculation of a radial two-dimensional infinite system assuming that no neutron leaks into or leaks into the aggregate. The nuclear characteristics of the aggregate depend largely on the neutron spectrum distribution in the aggregate, that is, the distribution of the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux. Here, the neutron spectrum in the case of single-aggregate combustion calculation is called an asymptotic spectrum.

【0004】ところが、集合体が炉心内で中性子スペク
トルの異なる他の集合体と隣接すると、隣接集合体との
間にスペクトル干渉効果による中性子の移動が生じ、燃
料ノード内の中性子スペクトルは漸近スペクトルから変
化する。スペクトル干渉を受けて燃焼すると、燃料ノー
ド内の物質組成が単一集合体計算の場合から変化するた
めに、燃料ノードの核定数も変化することになる。これ
をスペクトル干渉履歴効果と呼ぶ。
However, when the assembly adjoins another assembly having a different neutron spectrum in the core, neutrons move due to the spectrum interference effect with the adjacent assembly, and the neutron spectrum in the fuel node changes from the asymptotic spectrum. Change. When burned due to spectral interference, the nuclear constant of the fuel node also changes because the material composition in the fuel node changes from the case of single-assembly calculation. This is called the spectrum interference history effect.

【0005】また、隣接集合体との中性子のやりとりに
より中性子束分布が単一集合体燃焼計算に比べて歪むこ
とから、集合体内が不均一に燃焼することに起因する核
定数の変化も生じる。不均一燃焼に起因する核定数変化
を集合体内の燃焼度分布効果と呼ぶ。また、スペクトル
干渉履歴効果および燃焼度分布効果を総称して燃焼履歴
効果と呼ぶ。なお、燃料集合体の軸方向の燃料組成の変
化は緩やかなため、軸方向ノード間のスペクトル干渉効
果は径方向のスペクトル干渉効果に比べて小さい。した
がって、以下のスペクトル干渉効果の議論では径方向に
限定して説明する。
Further, since the neutron flux distribution is distorted by the exchange of neutrons with the adjacent aggregates as compared with the single aggregate combustion calculation, the nuclear constant changes due to nonuniform combustion in the aggregates. The change in the nuclear constant due to non-uniform combustion is called the burnup distribution effect within the assembly. Further, the spectrum interference history effect and the burnup distribution effect are collectively referred to as the combustion history effect. Since the change in the axial fuel composition of the fuel assembly is gradual, the spectral interference effect between the axial nodes is smaller than the radial spectral interference effect. Therefore, the discussion of the spectrum interference effect below will be limited to the radial direction.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】燃焼履歴効果を取り入
れる1つの方法は、多数の集合体を組み合せた燃焼計算
を行なって、核定数を求めることであるが、特に沸騰水
型原子炉(BWR)の場合は、集合体間のボイドミスマ
ッチのために組み合せ数は膨大なものとなり、計算コス
トがかかるという問題があるるこの問題に対して、単一
集合体燃焼計算のみを用いて、スペクトル干渉の履歴効
果を評価する方法がレンペ他により提案されている(K.
Rempe,K.Smith and A.Henry,“SIMULATE-3 Pin Power R
econstruction Methodology and Benchmarking, ” Pro
ceedings of International Reactor Physics Conferen
ce,JacksonHole,USA,III-19,1988) 。
One method of incorporating the combustion history effect is to calculate a nuclear constant by performing a combustion calculation in which a large number of aggregates are combined, and particularly in a boiling water reactor (BWR). In the case of, there is a problem that the number of combinations becomes enormous due to the void mismatch between the aggregates and the calculation cost is high. A method for assessing the history effect has been proposed by Lempe et al. (K.
Rempe, K.Smith and A.Henry, “SIMULATE-3 Pin Power R
econstruction Methodology and Benchmarking, ”Pro
ceedings of International Reactor Physics Conferen
ce, JacksonHole, USA, III-19, 1988).

【0007】この評価方法では、スペクトル干渉履歴効
果を取り入れるために、燃料ノードの中性子スペクトル
の漸近スペクトルの比に対する燃焼度平均値(スペクト
ル履歴)をパラメータとして加え、その燃焼度平均値の
ずれに対して均質化核定数を変化させている。例えば、
燃料ノード内位置rにおける熱群核分裂断面積の変化δ
Σf2(r)は、次式で与えられる。
In this evaluation method, in order to incorporate the spectrum interference history effect, the burnup average value (spectrum history) to the ratio of the asymptotic spectrum of the neutron spectrum of the fuel node is added as a parameter, and the deviation of the burnup average value is added. To change the homogenization nuclear constant. For example,
Change in thermal group fission cross section at fuel node position r δ
Σ f2 (r) is given by the following equation.

【0008】[0008]

【数9】 スペクトル履歴SH(r)は燃料ノード内位置rにおけ
る中性子スペクトルfの漸近スペクトルf∞との比の燃
焼度Eに対する平均値であり、次式で定義する。
[Equation 9] The spectrum history SH (r) is an average value of the ratio of the neutron spectrum f at the position r in the fuel node to the asymptotic spectrum f∞ with respect to the burnup E, and is defined by the following equation.

【0009】[0009]

【数10】 [Equation 10]

【0010】[0010]

【外1】 [Outer 1]

【0011】しかしながら、レンペらの評価手法では燃
料ノード内の中性子スペクトル分布は、中性子エネルギ
ー2群の全炉心拡散計算より得られる熱群と高速群の中
性子束の比により求めるため、計算時間がかかるという
問題がある。
However, in the evaluation method by Lempe et al., The neutron spectrum distribution in the fuel node is calculated by the ratio of the neutron flux of the heat group and the neutron flux of the high speed group obtained by the total core diffusion calculation of the neutron energy 2 group, so that calculation time is required. There is a problem.

【0012】さらに、燃料ノードのスペクトル履歴は燃
料ノードの径方向の4辺に対する値のみを記憶し、燃料
ノード内のスペクトル履歴の分布は、燃料ノードの辺で
の値をexp(−κx)倍することにより求めている。
ここで、κは燃料ノードの熱群拡散距離の逆数であり、
xは燃料ノードのある辺から燃料ノード内の着目点まで
の距離である。しかしながら、この評価方法は1次元モ
デルに基づいているため、燃料ノード内の2次元的なス
ペクトル分布を正確に考慮できないという問題がある。
Further, the spectrum history of the fuel node stores only the values for the four radial sides of the fuel node, and the distribution of the spectrum history in the fuel node is exp (-κx) times the value at the side of the fuel node. By asking.
Where κ is the reciprocal of the heat group diffusion distance of the fuel node,
x is the distance from one side of the fuel node to the point of interest in the fuel node. However, since this evaluation method is based on the one-dimensional model, there is a problem that the two-dimensional spectral distribution in the fuel node cannot be accurately considered.

【0013】また、スペクトル干渉履歴効果を取り入れ
る方法として、燃料ノードの中性子スペクトルの漸近ス
ペクトルに対する比の燃焼度平均値をパラメータとして
追加するのではなく、燃料ノードの中性子スペクトルの
燃焼度平均値そのものを従来の履歴ボイド率に代わるパ
ラメータとして導入し、このパラメータにより核定数を
整理する運転計画方法が特開平4−320996号公報
(原子力発電所と原子炉の運転計画方法およびその計画
装置)に開示されている。
As a method of incorporating the spectrum interference history effect, instead of adding the burnup average value of the ratio of the neutron spectrum of the fuel node to the asymptotic spectrum as a parameter, the burnup average value of the neutron spectrum of the fuel node itself is used. An operation planning method which is introduced as a parameter in place of the conventional hysteresis void fraction and arranges the nuclear constants by this parameter is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-320996 (operation planning method for nuclear power plant and reactor and its planning device). ing.

【0014】しかしながら、この運転計画方法は核定数
の整理方法のみが異なるだけで、本質的にはレンペらの
評価手法と同一である。また、特開平4−320996
号公報には、燃料ノードの平均中性子スペクトルを2群
(熱群と高速群)計算によらないで評価する方法とし
て、着目している燃料ノードと隣接している燃料ノード
の集合体平均の漸近スペクトルの荷重平均値をとること
が記載されているが、この荷重因子は経験的に定めるも
のであり、精度的に問題がある。さらに、この運転計画
方法では燃料ノード平均の中性子スペクトルは評価でき
たとしても、燃料ノード内の中性子スペクトル分布は評
価し得ないという問題がある。
However, this operation planning method is essentially the same as the evaluation method of Lempe et al., Only in the method of organizing the nuclear constants. In addition, JP-A-4-320996
As a method for evaluating the average neutron spectrum of a fuel node without calculating two groups (heat group and high-speed group), the publication discloses an asymptotic approach to the aggregate average of fuel nodes adjacent to a fuel node of interest. Although it is described that the weighted average value of the spectrum is taken, this weighting factor is empirically determined and there is a problem in accuracy. Further, this operation planning method has a problem that even if the neutron spectrum of the fuel node average can be evaluated, the neutron spectrum distribution in the fuel node cannot be evaluated.

【0015】また、隣接集合体との中性子のやりとり
(スペクトル干渉効果)により中性子束分布が単一集合
体燃焼計算に比べて歪み、その結果集合体内が不均一に
燃焼することに起因する核定数の変化については、レン
ペらの評価手法では、燃料ノードの辺における燃焼度の
平均値および燃料ノードの体積平均値を記憶し、燃料ノ
ード内の燃焼度分布はこれらの値をもとに双2次式展開
により求めている。
Further, the neutron flux distribution is distorted by neutron exchange with adjacent aggregates (spectral interference effect) as compared with the single aggregate combustion calculation, and as a result, the nuclear constants are caused by nonuniform combustion in the aggregates. As for the change of, in the evaluation method of Lempe et al., The average value of the burnup on the sides of the fuel node and the volume average value of the fuel node are stored, and the burnup distribution in the fuel node is calculated based on these values. It is calculated by the following formula expansion.

【0016】しかしながら、後述する実施例で示すよう
に、高速群の傾きに起因する燃焼度分布とスペクトル干
渉に起因する燃焼度分布では空間分布が大きく異なるこ
とから、これらの燃焼度分布の区別せずに、2次式展開
を行なうことは精度上問題がある。
However, as shown in the examples described later, since the spatial distributions of the burnup distribution due to the inclination of the high speed group and the burnup distribution due to the spectral interference are greatly different, these burnup distributions can be distinguished from each other. However, there is a problem in accuracy when the quadratic expansion is performed.

【0017】また、燃料ノードの核定数を評価るするた
めの単一集合体燃焼計算は、通常、集合体に制御棒が挿
入されない状態で行なわれる。これは燃料ノード毎に制
御棒の挿入される期間を予め特定することが困難なため
である。集合体に制御棒が挿入されると、熱中性子が制
御棒に吸収されてスペクトルの硬化が生じる。
Further, the single-assembly combustion calculation for evaluating the nuclear constant of the fuel node is usually performed in a state where no control rod is inserted in the assembly. This is because it is difficult to previously specify the period in which the control rod is inserted for each fuel node. When control rods are inserted into the assembly, thermal neutrons are absorbed by the control rods, causing spectral hardening.

【0018】したがって、制御棒が挿入されたままで燃
焼した場合と、通常の燃焼を行なって瞬時に制御棒が挿
入された場合とでは、スペクトル履歴の差による核定数
の差が生じる。スペクトル履歴の差による核定数の差を
制御棒履歴効果と呼ぶ。制御棒履歴効果は、スペクトル
履歴効果の一種であるが、制御棒は集合体内に局在して
いるために、集合体内での局所的なスペクトル履歴の変
化が大きい(片燃え)という特徴がある。片燃えの効果
は特に燃料棒局所出力に対して顕著となるが、レンペの
評価方法および特開平4−320996号公報記載の運
転計画方法では制御棒履歴効果については記述されてい
ない。
Therefore, a difference in nuclear constant occurs due to a difference in spectrum history between when the control rod is burned with the control rod inserted and when the control rod is instantly inserted by performing normal combustion. The difference in the nuclear constant due to the difference in the spectrum history is called the control rod history effect. The control rod history effect is a kind of spectrum history effect, but since the control rod is localized in the assembly, there is a large change in the local spectrum history within the assembly (single burn). . The effect of one-sided combustion becomes particularly remarkable with respect to the fuel rod local output, but the control rod history effect is not described in the Lempe evaluation method and the operation planning method described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-320996.

【0019】BWRの燃料棒局所出力に対する制御棒履
歴効果の補正方法として、特公平2−11120号公報
(原子炉監視装置)で提案されたものがある。この補正
方法では、片燃えのない時の通常の局所出力ピーキング
と、片燃え効果を考慮した十字型制御棒に最も近い制御
棒の局所出力ピーキングを比較して大きい方を燃料ノー
ドの最大局所出力ピーキングとするものである。片燃え
効果は、燃料ノードの制御棒が挿入されて燃焼した期間
と制御棒が抜けてからの燃焼期間との関数として与えら
れる。
As a method of correcting the control rod history effect for the local output of the BWR fuel rods, there is a method proposed in Japanese Patent Publication No. 2-11120 (reactor monitoring device). In this correction method, the normal local output peaking when there is no single burn is compared with the local output peaking of the control rod that is closest to the cross control rod considering the single burn effect, and the larger one is the maximum local output of the fuel node. It is the peaking. The one-sided combustion effect is given as a function of the period in which the control rod of the fuel node is inserted and burned, and the burning period after the control rod is pulled out.

【0020】しかしながら、特公平2−11120号公
報記載の補正方法では、燃料ノード内の他の核定数に対
する効果が考慮されておらず、また、局所出力について
も、十字型制御棒の中心に最も近い燃料棒に対してしか
効果が考慮されていないという問題がある。さらに、隣
接集合体との中性子のやりとりに起因するスペクトル干
渉履歴効果との関係についても考慮されていないという
問題がある。なお、シターマンらが燃料ノードの核定数
の1つである無限増倍率に対する制御棒履歴効果の補正
方法を提案している(S. Sitarman and F.Rahnema,“Co
ntrol BladeHistory Reactivity Model for Criticalit
y Calculations,”Proceedings ofJoint International
Conference on Mathematics and Supercomputing inNu
clear Applications, p222, Karlsruhe,1993)。
However, the correction method described in Japanese Patent Publication No. 2-11120 does not take into consideration the effect on other nuclear constants in the fuel node, and the local output is the most centered on the cross control rod. There is a problem that the effect is considered only for the nearby fuel rods. Furthermore, there is a problem that the relationship with the spectrum interference history effect due to the exchange of neutrons with the adjacent aggregate is not taken into consideration. Incidentally, Sitterman et al. Have proposed a method of correcting the control rod hysteresis effect for infinite multiplication, which is one of the nuclear constants of fuel nodes (S. Sitarman and F. Rahnema, “Co.
ntrol BladeHistory Reactivity Model for Criticalit
y Calculations, ”Proceedings of Joint International
Conference on Mathematics and Supercomputing in Nu
clear Applications, p222, Karlsruhe, 1993).

【0021】シターマンらの制御棒履歴効果の補正方法
では、制御棒を挿入して燃焼させた場合の核定数と、制
御棒なしの通常の燃焼計算による核定数の荷重平均によ
り、ノードの無限増倍率を求めるものである。しかしな
がら、この手法では、片燃え効果の大きい燃料棒出力に
対する補正は考慮されておらず、また、隣接集合体との
中性子のやりとりに起因するスペクトル干渉履歴効果に
ついても考慮されていないという問題がある。
In the method of correcting the control rod hysteresis effect by Sitterman et al., The infinite number of nodes is increased by the weighted average of the nuclear constants when the control rods are inserted and burned, and by the normal combustion calculation without the control rods. It is to obtain the magnification. However, in this method, there is a problem that the correction for the fuel rod output having a large one-sided combustion effect is not considered, and the spectral interference history effect due to the exchange of neutrons with the adjacent assembly is not considered. .

【0022】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、単一集合体燃焼計算より与えられる核定数を
用いて燃焼履歴効果を補正し、炉心内の出力分布および
ノード内の燃焼出力分布を精度よく短時間で計算できる
原子炉の炉心性能計算方法およびその炉心性能計算装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and corrects the combustion history effect by using the nuclear constant given by the single-assembly combustion calculation, and the power distribution in the core and the combustion in the nodes are corrected. An object of the present invention is to provide a core performance calculation method for a nuclear reactor and a core performance calculation device for the power distribution, which can accurately calculate the power distribution in a short time.

【0023】本発明の他の目的は、単一集合体燃焼計算
により与えられる核定数を用い、隣接集合体間のスペク
トル干渉履歴効果、燃焼度分布効果、および制御棒履歴
効果による炉心内の出力分布と集合体内の燃料棒出力分
布に対する補正を、統一的に短時間で精度良く計算でき
る原子炉の炉心性能計算方法およびその炉心性能計算装
置を提供するものである。
Another object of the present invention is to use a nuclear constant given by a single assembly combustion calculation, and output in the core by a spectrum interference history effect between adjacent assemblies, a burnup distribution effect, and a control rod history effect. The present invention provides a core performance calculation method for a nuclear reactor and a core performance calculation device capable of uniformly and accurately calculating distribution and correction of fuel rod power distribution in an assembly.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明に係る原子炉の炉
心性能計算装置は、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、炉心からの炉心状態パラメー
タを取り入れて燃料ノード内の核定数を算出し炉心内の
高速中性子束分布と燃料ノードの漸近スペクトルを計算
する炉心3次元中性子拡散計算装置と、この炉心3次元
中性子拡散計算装置からの高速中性子束分布と漸近スペ
クトルを入力して燃料ノード内のスペクトル分布を求め
るスペクトル分布計算装置と、このスペクトル分布計算
装置からのスペクトル分布と前記漸近スペクトルを用い
て燃料ノード内におけるスペクトル分布の漸近スペクト
ルとの比の燃焼度Eに対する平均値、すなわち、
In order to solve the above-mentioned problems, a nuclear reactor core performance calculation apparatus according to the present invention, as set forth in claim 1, incorporates a core state parameter from the core for fuel consumption. Core 3D neutron diffusion calculation device for calculating nuclear constants in nodes and calculation of fast neutron flux distribution in the core and asymptotic spectrum of fuel node, and fast neutron flux distribution and asymptotic spectrum from the core 3D neutron diffusion calculation device And a burnup E of the ratio of the spectral distribution from the spectral distribution calculation device to the asymptotic spectrum of the spectral distribution in the fuel node using the asymptotic spectrum. The mean value for, ie

【数11】 であるスペクトル履歴SH(r)と燃焼度分布を計算す
る積算装置と、この積算装置からのスペクトル履歴と燃
焼度分布を用いて燃料ノード内の単一集合体燃焼計算の
核定数からの隣接する燃料ノードとの中性子のやりとり
に起因する核定数の変化を補正するスペクトル履歴補正
量と燃料ノード内の単一集合体燃焼計算の核定数からの
不均一燃焼に起因する核定数の変化を補正する燃焼度分
布補正量を算出する補正計算装置と、このスペクトル履
歴補正量および燃焼度分布補正量を入力し燃料ノード内
の局所出力に対する補正を求めて局所出力分布を計算す
る局所出力分布計算装置とを備え、前記炉心3次元中性
子拡散計算装置は前記補正計算装置からのスペクトル履
歴補正量および燃焼度分布補正量をフィードバックして
収束計算により炉心内の中性子束分布を算出するように
したものである。
[Equation 11] And an integrator that calculates the spectrum history SH (r) and the burnup distribution, and the spectrum history and burnup distribution from this integrator are used to determine the adjacency from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node. Spectral history correction amount to correct the change of the nuclear constant due to neutron exchange with the fuel node and the change of the nuclear constant due to the non-uniform combustion from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node A correction calculation device for calculating a burnup distribution correction amount, and a local output distribution calculation device for inputting the spectrum history correction amount and the burnup distribution correction amount to obtain a correction for a local output in the fuel node and calculating a local output distribution And the core three-dimensional neutron diffusion calculation device feeds back the spectrum history correction amount and the burnup distribution correction amount from the correction calculation device to perform a convergence calculation on the reactor. It is obtained to calculate the neutron flux distribution of the inner.

【0025】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉の炉心性能計算装置は、請求項2に記載した
ように、前記積算装置は、燃料ノード内におけるスペク
トル分布と前記漸近スペクトルを入力して、燃料ノード
内のスペクトル履歴を算出するスペクトル履歴計算装置
と燃焼度分布を算出する燃焼度分布計算装置とを備える
一方、前記補正計算装置は、積算装置からの出力によ
り、燃料ノード核定数に対するスペクトル履歴補正量を
計算するスペクトル履歴計算補正装置と燃焼度分布補正
量を算出する燃焼度分布補正計算装置とを備えたもので
ある。
In order to solve the above-mentioned problems, the reactor core performance calculation device according to the present invention is characterized in that, as described in claim 2, the integration device calculates the spectral distribution in the fuel node and the asymptotic spectrum. The correction calculation device includes a spectrum history calculation device that inputs and calculates a spectrum history in the fuel node and a burnup distribution calculation device that calculates a burnup distribution. It is provided with a spectrum history calculation correction device for calculating a spectrum history correction amount for a number and a burnup distribution correction calculation device for calculating a burnup distribution correction amount.

【0026】また、本発明に係る原子炉の炉心性能計算
装置は、上述した課題を解決するために、請求項3に記
載したように、炉心からの炉心状態パラメータを取り入
れて燃料ノード内の核定数を算出し炉心内の高速中性子
束分布と燃料ノードの漸近スペクトルを計算する炉心3
次元中性子拡散計算装置と、この炉心3次元中性子拡散
計算装置からの高速中性子束分布と漸近スペクトルを入
力して燃料ノード内におけるスペクトル分布を求めるス
ペクトル分布計算装置と、このスペクトル分布計算装置
からのスペクトル分布を用いて燃料ノード内におけるス
ペクトル分布の漸近スペクトルに対する比の燃焼度Eに
対する平均値、すなわち、
In order to solve the above-mentioned problems, the reactor core performance calculation apparatus according to the present invention, as set forth in claim 3, incorporates the core state parameter from the core to determine the core in the fuel node. Reactor 3 which calculates the number and calculates fast neutron flux distribution in the core and asymptotic spectrum of fuel node 3
-Dimensional neutron diffusion calculation device, spectrum distribution calculation device for obtaining the spectrum distribution in the fuel node by inputting fast neutron flux distribution and asymptotic spectrum from this core three-dimensional neutron diffusion calculation device, and spectrum from this spectrum distribution calculation device Using the distribution, the average value for the burnup E of the ratio of the spectral distribution to the asymptotic spectrum in the fuel node, that is,

【数12】 であるスペクトル履歴SH(r)と燃焼度分布を計算す
る積算装置と、この積算装置からのスペクトル履歴と燃
焼度分布を用いて燃料ノード内の単一集合体燃焼計算の
核定数からの隣接する燃料ノードとの中性子のやりとり
に起因する核定数の変化を補正するスペクトル履歴補正
量と燃料ノード内の単一集合体燃焼計算の核定数からの
不均一燃焼に起因する核定数の変化を補正する燃焼度分
布補正量を算出する補正計算装置と、制御棒の挿入期間
およびその引抜期間の燃料ノード内におけるスペクトル
分布を求めこのスペクトル分布から求められる燃料ノー
ド内のスペクトル履歴である燃料ノード内の制御棒履歴
を計算する制御棒履歴計算装置と、この制御棒履歴計算
装置からの制御棒履歴を入力して燃料ノードの核定数に
対する補正量を計算する制御棒履歴補正計算装置と、前
記補正計算装置からのスペクトル履歴補正量および燃焼
度分布補正量ならびに制御棒履歴補正計算装置からの制
御棒履歴補正量を入力して燃料ノード内の局所出力に対
する補正を求めて局所出力分布を計算する局所出力分布
計算装置とを備え、前記炉心3次元中性子拡散計算装置
は前記補正計算装置からのスペクトル履歴補正量および
燃焼度分布補正量ならびに制御棒履歴補正計算装置から
の制御棒履歴補正量をフィードバックさせて収束計算に
より炉心内の中性子束分布を算出するようにしたもので
ある。
[Equation 12] And an integrator that calculates the spectrum history SH (r) and the burnup distribution, and the spectrum history and burnup distribution from this integrator are used to determine the adjacency from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node. Spectral history correction amount to correct the change of the nuclear constant due to neutron exchange with the fuel node and the change of the nuclear constant due to the non-uniform combustion from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node A correction calculation device that calculates the burnup distribution correction amount, and a control within the fuel node that is the spectrum history within the fuel node obtained from the spectral distribution within the fuel node during the control rod insertion period and its withdrawal period A control rod history calculator that calculates rod history and a control rod history from this control rod history calculator are input to calculate the correction amount for the nuclear constant of the fuel node. And a control rod history correction amount from the correction calculation device and a control rod history correction amount from the control rod history correction calculation device are input to the local output in the fuel node. And a local power distribution calculation device for calculating a local power distribution by obtaining a correction, wherein the core three-dimensional neutron diffusion calculation device is configured to calculate the spectrum history correction amount and burnup distribution correction amount and control rod history correction calculation from the correction calculation device. The control rod history correction amount from the device is fed back to calculate the neutron flux distribution in the core by convergence calculation.

【0027】一方、本発明に係る原子炉の炉心性能計算
方法は、上述した課題を解決するために、請求項4に記
載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集
合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定
数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解
くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃
料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法にお
いて、前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束
の比の分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそれ
を囲む隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方
程式を解くことにより求め、このスペクトル分布を用い
て前記小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対す
る比の燃焼度Eに対する平均値、すなわち、
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes and sets it into a single set, as described in claim 4. Reactor core performance calculation method for calculating the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by body burning calculation In, the spectral distribution, which is the distribution of the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, is obtained by solving the diffusion equation for the small area in the core consisting of the small volume and the adjacent area surrounding it, The average value for the burnup E of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum using the spectral distribution, that is,

【数13】 であるスペクトル履SH(r)を求め、このスペクトル
履歴を用いて前記小体積が隣接する小体積との中性子の
やりとりを受けて燃焼したことに起因する前記核定数の
単一集合体燃焼計算からの変化を求める方法である。
[Equation 13] From the single-unit combustion calculation of the nuclear constants due to the fact that the small volume burns in response to neutron exchange with the adjacent small volume using this spectrum history Is a method of obtaining the change of.

【0028】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉の炉心性能計算方法は、請求項5に記載した
ように、小体積内の高速中性子に対する熱中性子の比の
分布を、前記小体積の辺上での比の値を境界値として中
性子拡散方程式を解析的に解いて得られる解析解による
非分離型の展開により求める方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention is, as described in claim 5, the distribution of the ratio of thermal neutrons to fast neutrons in a small volume, It is a method to obtain non-separable type expansion by an analytical solution obtained by analytically solving the neutron diffusion equation with the boundary value being the ratio value on the side of a small volume.

【0029】さらに、本発明に係る原子炉の炉心性能計
算方法は、上述した課題を解決するために、請求項6に
記載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子
束の比の分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそ
れを囲む隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散
方程式を解くことにより求め、このスペクトル分布を用
いて前記小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対
する比の燃焼度Eに対する平均値、すなわち、
Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, the method for calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes to form a single set as described in claim 6. Reactor core performance calculation method for calculating the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by body burning calculation In, the spectral distribution, which is the distribution of the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, is obtained by solving the diffusion equation for the small area in the core consisting of the small volume and the adjacent area surrounding it, The average value for the burnup E of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum using the spectral distribution, that is,

【数14】 であるスペクトル履歴SH(r)を、前記小体積の辺上
での値を境界値とする中性子拡散方程式の解析解による
非分離型の展開により求め、このスペクトル履歴を用い
て前記小体積が隣接する小体積との中性子のやりとりを
受けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一集合体
燃焼計算からの変化を求める方法である。
[Equation 14] The spectrum history SH (r) is obtained by non-separable expansion by an analytical solution of the neutron diffusion equation whose boundary value is a value on the side of the small volume, and the small volume is adjacent to the small volume by using this spectrum history. It is a method of obtaining the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the combustion due to the interaction of neutrons with the small volume.

【0030】また、本発明に係る原子炉の炉心性能計算
方法は、上述した課題を解決するために、請求項7に記
載したように、原子炉の炉心の小体積に分割し、単一集
合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定
数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解
くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃
料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法にお
いて、前記小体積が隣接する小体積との中性子のやりと
りを受けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一集
合体燃焼計算からの変化を求め、隣接する小体積との中
性子のやりとりに基づく前記小体積内の燃焼度の分布
を、高速中性子束の傾きに基づく成分とスペクトルの歪
みに基づく成分に分け、高速中性子束の傾きに基づく成
分は前記小体積の辺上における値を境界値とする双多段
項式展開により求め、スペクトルの歪みに基づく成分は
前記小体積の辺上での値を境界値とする中性子拡散方程
式の解析解による非分離型の展開により求める方法であ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the reactor into small volumes of the core of the nuclear reactor to form a single set. Reactor core performance calculation method for calculating the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by body burning calculation In, in the interaction of neutrons with the adjacent small volume, the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the fact that the small volume burned by receiving the interaction of neutrons with the adjacent small volume, Based on the distribution of burnup within the small volume, it is divided into a component based on the gradient of the fast neutron flux and a component based on the distortion of the spectrum, and the component based on the gradient of the fast neutron flux is the side of the small volume. Is obtained by the bi-multistage polynomial expansion whose boundary value is the value at, and the component based on the distortion of the spectrum is obtained by the non-separable expansion of the neutron diffusion equation whose boundary value is the value on the side of the small volume. Is the way.

【0031】またさらに、本発明に係る原子炉の炉心性
能計算方法は、上述した課題を解決するために、請求項
8に記載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、
単一集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対す
る核定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程
式を解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体
内の燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方
法において、前記小体積内の高速中性子束に対する熱中
性子束の比であるスペクトルを、前記小体積とそれを囲
む隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方程式
を解くことにより求め、このスペクトルを用いて前記小
体積のスペクトルの漸近スペクトルに対する比の燃焼度
Eに対する平均値、すなわち、
Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes as described in claim 8,
Reactor core that calculates the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single-assembly combustion calculation In the performance calculation method, the spectrum which is the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume is obtained by solving the diffusion equation for the small area in the core consisting of the small volume and the adjacent area surrounding it, Using the spectrum, the average value of the ratio of the small volume spectrum to the asymptotic spectrum to the burnup E, that is,

【数15】 であるスペクトル履歴を求め、前記小体積が隣接する小
体積との中性子のやりとりを受けて燃焼したことに起因
する前記核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、前
記小体積内のスペクトル履歴を用いて求め、前記スペク
トル履歴に対する感度係数は、前記小体積の燃焼度およ
び水密度の燃焼度に対する平均値の関数であることを特
徴とする方法である。
[Equation 15] Is obtained, the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the small volume burned by receiving neutron interaction with the adjacent small volume, the spectrum within the small volume The method is characterized in that the sensitivity coefficient for the spectral history is obtained by using a history and is a function of an average value for the burnup of the small volume and the burnup of the water density.

【0032】他方、本発明に係る原子炉の炉心性能計算
方法は、上述した課題を解決するために、請求項9に記
載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集
合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定
数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解
くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃
料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法にお
いて、前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束
の比であるスペクトルを、前記小体積とそれを囲む隣接
領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方程式を解く
ことにより求め、このスペクトルを用いて前記小体積の
スペクトルの漸近スペクトルに対する比の燃焼度Eに対
する平均値、すなわち、
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes to form a single set as described in claim 9. Reactor core performance calculation method for calculating the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by body burning calculation In, a spectrum that is the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, obtained by solving the diffusion equation for the small region in the core consisting of the small volume and adjacent regions surrounding it, using this spectrum The average value of the ratio of the small volume spectrum to the asymptotic spectrum to the burnup E, that is,

【数16】 であるスペクトル履歴を求め、前記小体積が隣接する小
体積との中性子のやりとりを受けて燃焼したことに起因
する前記核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、前
記小体積内のスペクトル履歴を用いて求め、前記スペク
トル履歴に対する感度係数は、前記小体積に対して中性
子の漏れ出しあるいは漏れ込みを考慮した集合体計算に
より求める方法である。
[Equation 16] Is obtained, the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the small volume burned by receiving neutron interaction with the adjacent small volume, the spectrum within the small volume The sensitivity coefficient for the spectrum history is obtained by using a history, and is a method for obtaining the sensitivity coefficient for the small volume by an aggregate calculation in consideration of leakage or leakage of neutrons.

【0033】また、本発明に係る原子炉の炉心性能計算
方法は、上述した課題を解決するために、請求項10に
記載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、前記小体積が隣接する小体積との中性子のやり
とりを受けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一
集合体燃焼計算からの変化を求め、この変化を求めると
きに用いる核定数の燃焼度に対する感度係数は、燃料棒
1本のみからなる単位セル燃焼計算により求めるか、あ
るいは、集合体平均核定数に対する燃焼度の進んだ点の
燃焼度依存性から、燃焼度に関する多項式近似により求
める方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes to form a single assembly. Reactor core performance calculation method for calculating the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by body burning calculation In the above, the small volume is obtained by calculating the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the burning due to the interaction of neutrons with the adjacent small volume, and the nuclear constant used when obtaining this change. The sensitivity coefficient for burnup is obtained by unit cell burnup calculation consisting of only one fuel rod, or from the burnup dependence of the advanced burnup point with respect to the aggregate mean nuclear constant. A method of obtaining the polynomial approximation for burnup.

【0034】さらに、本発明に係る原子炉の炉心性能計
算方法は、上述した課題を解決するために、請求項11
に記載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、単
一集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する
核定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式
を解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内
の燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法
において、前記小体積が隣接する小体積との中性子のや
りとりを受けて燃焼したことに起因する前記核定数の単
一集合体燃焼計算からの変化を求め、この変化を求める
ときに用いる核定数の燃焼度および高速中性子束に対す
る熱中性子束の比の燃焼度平均値に対する感度係数は、
可燃性毒物を含まない燃料棒と可燃性毒物を含む燃料棒
に対して別個に与える方法である。
Further, a method for calculating core performance of a nuclear reactor according to the present invention is intended to solve the above-mentioned problems.
, The nuclear core of the reactor is divided into small volumes, and the neutron diffusion equation or transport equation is solved by using the nuclear constant for the small volume given by the single assembly combustion calculation to solve the neutrons in the core. In a reactor core performance calculation method for calculating a bundle distribution and a fuel rod power distribution in an assembly, a single nuclear constant resulting from the fact that the small volume burns in response to neutron exchange with an adjacent small volume. Obtaining the change from the aggregate burnup calculation, the burnup coefficient of the nuclear constant and the sensitivity coefficient for the burnup average value of the ratio of the thermal neutron flux to the fast neutron flux used when determining this change are:
This is a method of separately providing a fuel rod containing no burnable poison and a fuel rod containing burnable poison.

【0035】さらにまた、本発明に係る原子炉の炉心性
能計算方法は、上述した課題を解決するために、請求項
12に記載したように、原子炉の炉心を小体積に分割
し、単一集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に
対する核定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送
方程式を解くことにより炉心内の中性子束分布および集
合体内の燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計
算方法において、前記小体積に制御棒が挿入されて燃焼
したことに起因する核定数の単一集合体燃焼計算からの
変化を、前記小体積に制御棒が挿入された場合の集合体
非均質計算により与えられる前記小体積内の高速中性子
束に対する熱中性子束の比の分布であるスペクトル分布
を求め、このスペクトル分布を用いて前記小体積のスペ
クトルの漸近スペクトルに対する比の燃焼度Eに対する
平均値、すなわち、
Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes to achieve Calculation of the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the assembly combustion calculation. In the method, a change in nuclear constant due to burning of a control rod inserted in the small volume from a single-aggregate combustion calculation is calculated as a non-homogeneous calculation of the aggregate when the control rod is inserted in the small volume. The spectral distribution, which is the distribution of the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume given by, is obtained, and using this spectral distribution, the asymptotic spectrum of the spectrum of the small volume is calculated. Mean values for burnup E a ratio le, i.e.,

【数17】 であるスペクトル履歴SH(r)を求め、このスペクト
ル履歴を用いて補正する方法である。
[Equation 17] This is a method of obtaining a spectrum history SH (r) that is and correcting using this spectrum history.

【0036】[0036]

【0037】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉の炉心性能計算方法は、請求項13に記載し
たように、前記小体積に制御棒が挿入されたことに起因
する前記小体積内における核定数の単一集合体燃焼計算
からの変化量を、制御棒からの距離に応じた補正係数を
用いて求める方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the core performance calculation method for a nuclear reactor according to the present invention is, as described in claim 13, characterized in that the small volume resulting from the insertion of the control rod into the small volume is reduced. This is a method of obtaining the amount of change in the nuclear constant within the volume from the single aggregate combustion calculation using a correction coefficient according to the distance from the control rod.

【0038】[0038]

【0039】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉の炉心性能計算方法は、請求項14に記載し
たように、前記炉心の小領域のなかで熱的に厳しい数個
の燃料棒を候補者として選択し、この候補者に対して、
核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を考慮した燃料
棒出力を計算する方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention, as set forth in claim 14, has several fuels which are thermally severe in a small region of the core. Select the bar as a candidate and for this candidate,
This is a method of calculating the fuel rod power in consideration of the change in the nuclear constant from the single-assembly burnup calculation.

【0040】また、本発明に係る原子炉の炉心性能計算
方法は、上述した課題を解決するために、請求項15に
記載したように、原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子
束の比の分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそ
れを囲む隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散
方程式を解くことにより求め、このスペクトル分布を用
いて前記小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対
する比の燃焼度Eに対する平均値、すなわち、
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention divides the core of the nuclear reactor into small volumes to form a single set, as described in claim 15. Reactor core performance calculation method for calculating the neutron flux distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly by solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by body burning calculation In, the spectral distribution, which is the distribution of the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, is obtained by solving the diffusion equation for the small area in the core consisting of the small volume and the adjacent area surrounding it, The average value for the burnup E of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum using the spectral distribution, that is,

【数18】 であるスペクトル履歴SH(r)を求め、このスペクト
ル履歴を用いて前記小体積が隣接する小体積との中性子
のやりとりを受けて燃焼したことに起因する前記核定数
の単一集合体燃焼計算からの変化を求め、この変化を考
慮した燃料棒出力を用いて、燃料棒の焼損の監視指標で
ある限界出力比を計算する方法である。
[Equation 18] From the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the fact that the small volume burns in response to the exchange of neutrons with the adjacent small volume using this spectrum history SH (r) Is calculated, and the limit output ratio, which is a monitoring index for burnout of the fuel rod, is calculated by using the fuel rod output in consideration of this change.

【0041】さらに、本発明に係る原子炉の炉心性能計
算方法は、上述した課題を解決するために、請求項16
に記載したように、前記小体積が隣接する小体積との中
性子のやりとりを受けて燃焼したことに起因する前記核
定数の単一集合体燃焼計算からの変化に加えて前記小体
積に制御棒が挿入されて燃焼したことに起因する前記核
定数の単一集合体燃焼計算からの変化を考慮した燃料棒
出力を用いて、燃料棒の焼損の監視指標である限界出力
比を計算する方法である。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the method of calculating the core performance of a nuclear reactor according to the present invention sets forth a claim 16.
In addition to the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the small volume burned in response to the interaction of neutrons with the adjacent small volume, By using the fuel rod output that takes into account the change from the single-assembly combustion calculation of the nuclear constant due to the burning and insertion of is there.

【0042】[0042]

【作用】本発明に係る原子炉の炉心性能計算方法および
装置によれば、上述した構成により、(1)燃料ノード
内のスペクトルの空間分布を、既知の修正1群モデルを
用いて着目ノードの近傍のみで決定し、計算時間の短縮
を図ることができ、(2)着目ノード内のスペクトル分
布とスペクトル履歴分布に対して、拡散方程式の解析解
による非分離型の展開を行なうことによりスペクトル履
歴効果の計算精度を向上させることができ、(3)燃料
ノード内の燃焼度分布は、高速群の傾きの寄与とスペク
トルの歪みの寄与に分離して展開することにより燃焼度
分布効果の精度を向上させることができ、(4)核定数
の燃焼度分布およびスペクトル履歴分布に対する感度計
数の計算精度を向上させることができ、(5)スペクト
ル干渉履歴の効果と制御棒履歴の効果を組み合せること
ができる。
According to the reactor core performance calculation method and apparatus according to the present invention, with the above-described configuration, (1) the spatial distribution of the spectrum in the fuel node is calculated by using a known modified first group model. The calculation time can be shortened by deciding only in the neighborhood. (2) Spectral history can be obtained by performing non-separable type expansion by the analytical solution of the diffusion equation for the spectral distribution and spectral history distribution in the node of interest. The accuracy of the burnup distribution effect can be improved. (3) The burnup distribution in the fuel node can be separated into the contribution of the inclination of the high speed group and the contribution of the distortion of the spectrum to expand the accuracy of the burnup distribution effect. (4) It is possible to improve the calculation accuracy of the sensitivity coefficient for the burnup distribution of the nuclear constant and the spectrum history distribution, and (5) the effect of the spectrum interference history. It is possible to combine the effect of the control rod history.

【0043】これにより精度よく炉心内の出力分布(中
性子束分布)および燃料ノード内の燃料棒出力分布を計
算することができる。
As a result, it is possible to accurately calculate the power distribution (neutron flux distribution) in the core and the fuel rod power distribution in the fuel node.

【0044】請求項1記載の原子炉の炉心性能計算装置
においては、集合体が炉心内でスペクトルの異なる他の
集合体との間の中性子のやりとりを受けて燃焼した場合
でも、単一集合体燃焼計算より与えられる核定数のみを
用いて燃焼履歴効果を補正し、十分短かい計算時間で、
精度良く炉心内の出力分布および集合体内の燃料棒出力
分布を計算できる。
In the reactor core performance calculation device according to the first aspect of the present invention, even if the assembly burns due to neutron exchange with another assembly having a different spectrum in the core, the single assembly is burned. Correct the combustion history effect using only the nuclear constant given by the combustion calculation, and in a sufficiently short calculation time,
It is possible to accurately calculate the power distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly.

【0045】請求項2に記載の原子炉の炉心性能計算装
置においては、積算装置を用いて燃料ノード内のスペク
トル分布と燃焼度分布を求め、このスペクトル分布と燃
焼度分布を補正計算装置により補正したので燃料ノード
内のスペクトル分布と燃焼度分布を精度よく求めること
ができ、炉心内の出力分布および燃料ノード内の燃料棒
出力分布を迅速かつ正確に求めることかできる。
In the reactor core performance calculation device according to the second aspect, the spectral distribution and burnup distribution in the fuel node are obtained using an integrating device, and the spectral distribution and burnup distribution are corrected by the correction calculation device. Therefore, the spectral distribution and burnup distribution in the fuel node can be accurately obtained, and the power distribution in the core and the fuel rod power distribution in the fuel node can be quickly and accurately obtained.

【0046】請求項3に記載の原子炉の炉心性能計算装
置によれば、集合体が炉心内でスペクトルの異なる他の
集合体との間の中性子のやりとりを受けて燃焼したり、
集合体に制御棒が挿入されて燃焼した場合でも、単一集
合体燃焼計算より与えられる核定数のみを用いて燃焼履
歴効果を補正し、十分短かい計算時間で、精度良く炉心
内の出力分布および集合体内の燃料棒出力分布を計算で
きる。
According to the reactor core performance calculation device of the third aspect, the assembly burns by receiving neutron exchange with another assembly having a different spectrum in the core,
Even if a control rod is inserted into the assembly and burns, the combustion history effect is corrected using only the nuclear constants given by the single assembly combustion calculation, and the power distribution in the core is accurately calculated in a sufficiently short calculation time. And the fuel rod power distribution in the assembly can be calculated.

【0047】請求項4に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、集合体サイズの燃料ノード(小体積)の
中心では、中性子スペクトルは単一集合体燃焼計算にお
ける漸近値に近付く性質を利用して、スペクトル分布計
算装置により、着目ノード内の中性子スペクトルを炉心
内の小領域において拡散方程式を解くことにより計算す
ることができ、これにより、熱中性子に対する全炉心計
算を行なうことなく、燃料ノード内のスペクトル履歴を
精度よく求めることができ、計算時間を大幅に短縮でき
る。
In the method for calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 4, the neutron spectrum is close to the asymptotic value in the single-assembly combustion calculation at the center of the fuel node (small volume) of the assembly size. Then, the neutron spectrum in the node of interest can be calculated by solving the diffusion equation in a small region in the core by the spectrum distribution calculation device, which enables the fuel node to be calculated without performing the total core calculation for thermal neutrons. The spectrum history inside can be obtained accurately, and the calculation time can be shortened significantly.

【0048】請求項5に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、スペクトル分布計算装置を用いて、燃料
ノード(小体積)内のスペクトル分布を、燃料ノードの
辺上の点での中性子スペクトルの値を境界値として拡散
方程式を解析的に解いて非分解型の展開により求めるこ
とにより、拡散方程式を解く時間をさらに短縮してスペ
クトル履歴を計算することができる。
In the method of calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 5, the spectral distribution calculation device is used to calculate the spectral distribution in the fuel node (small volume) by the neutron spectrum at a point on the side of the fuel node. By analytically solving the diffusion equation with the value of as the boundary value and obtaining it by the non-decomposition type expansion, it is possible to further reduce the time for solving the diffusion equation and calculate the spectrum history.

【0049】請求項6に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、燃料ノード(小体積)内のスペクトル分
布に対する展開式をスペクトル履歴分布についても適用
し、スペクトル履歴計算装置により、燃料ノードの辺上
の値により、非分離型の展開によりスペクトル履歴を求
め、スペクトル履歴分布の精度を向上させたものであ
る。
In the reactor core performance calculation method according to the sixth aspect, the expansion formula for the spectrum distribution in the fuel node (small volume) is applied to the spectrum history distribution, and the spectrum history calculation device is used to The spectrum history is obtained by the non-separable expansion based on the values on the sides, and the accuracy of the spectrum history distribution is improved.

【0050】請求項7に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、隣接ノードとの中性子のやりとりによる
燃料ノード内の燃焼度分布に対する高速群の傾きの寄与
とスペクトル干渉の寄与とを分離することにより、燃料
ノード内の燃焼度分布を、燃焼度分布計算装置により精
度よく計算し、燃料ノード内の燃焼度分布に起因する核
定数の補正精度の向上を図ることができるようにしたも
のである。
In the reactor core performance calculation method according to the seventh aspect, the contribution of the inclination of the high speed group and the contribution of the spectrum interference to the burnup distribution in the fuel node due to the exchange of neutrons with the adjacent node are separated. By doing so, the burnup distribution in the fuel node can be accurately calculated by the burnup distribution calculation device, and the correction accuracy of the nuclear constant due to the burnup distribution in the fuel node can be improved. is there.

【0051】請求項8に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、隣接ノードとの中性子のやりとりに起因
するスペクトル干渉履歴の補正に用いる核定数のスペク
トル履歴に対する感度係数に、履歴水密度への依存性を
考慮し、スペクトル履歴補正計算装置により、感度係数
を燃焼度と履歴水密度ないし履歴ボイド率の関数として
表わして感度係数を向上させたものである。
In the reactor core performance calculation method according to claim 8, the sensitivity coefficient for the spectral history of the nuclear constant used to correct the spectral interference history due to the exchange of neutrons with the adjacent node, and the historical water density The sensitivity coefficient is improved by expressing the sensitivity coefficient as a function of the burnup and the history water density or the history void ratio by the spectral history correction calculation device in consideration of the dependency of the above.

【0052】請求項9に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、スペクトル履歴補正計算装置により感度
係数を中性子の漏出、あるいは漏れ込みを考慮した集合
体燃焼計算により求め(隣接ノードとの中性子のやりと
りに起因するスペクトル干渉履歴の補正に用いる)核定
数のスペクトル履歴に対する感度係数の精度を向上させ
たものである。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 9, the sensitivity coefficient is calculated by a spectrum history correction calculation device by an aggregate combustion calculation considering leakage or leakage of neutrons (neutrons with adjacent nodes). It is used to correct the spectrum interference history due to the exchange of)) and the accuracy of the sensitivity coefficient for the spectrum history of the nuclear constant is improved.

【0053】請求項10に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、隣接リードとの中性子のやりとりに起
因する燃料ノード内の燃焼度分布の核定数の燃焼度依存
性を、燃焼度分布補正計算装置を用いて単位セル燃焼計
算により求めるか、あるいは集合体平均定数に対して燃
焼度の進んだ点での燃焼度依存性から燃焼度に関する多
項式近似(2次式フィット)により求め、核定数の変化
の補正に用いる核定数の燃焼度依存性の精度を向上させ
たものである。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 10, the burnup distribution correction of the burnup dependence of the nuclear constant of the burnup distribution in the fuel node due to the exchange of neutrons with the adjacent leads is performed. Calculated by unit cell combustion calculation using a calculation device, or by polynomial approximation (quadratic fit) regarding burnup from burnup dependency at the point where burnup progressed with respect to the aggregate constant The accuracy of the burnup dependency of the nuclear constant used to correct the change of is improved.

【0054】請求項11に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、補正に用いる核定数の燃焼度や燃焼度
平均値に対する感度係数を燃焼度分布補正計算装置を用
いて通常の燃料棒と可燃性毒物を含む燃料棒で別個に与
え、隣接ノードとの中性子のやりとりに起因する燃料ノ
ード内のスペクトル履歴および燃焼度分布による補正に
用いる核定数の精度の向上を図るようにしたものであ
る。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 11, the sensitivity coefficient for the burnup of the nuclear constant used for correction and the average value of the burnup is calculated by using a burnup distribution correction calculation device as an ordinary fuel rod. It is given separately with fuel rods containing burnable poisons to improve the accuracy of the nuclear constant used for correction by the spectrum history and burnup distribution in the fuel node due to the exchange of neutrons with adjacent nodes. .

【0055】請求項12に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、制御棒挿入によるスペクトル履歴の空
間分布を正しく評価するために、非均質詳細計算により
与えられる、制御棒が挿入された場合の集合体内の高速
中性子束に対する熱中性子束の比の分布を用いて、制御
棒履歴計算装置により、制御棒挿入ノード内のスペクト
ル履歴を計算することにより、制御棒履歴効果をスペク
トル履歴感度係数を用いて計算し、これにより制御棒履
歴効果をスペクトル履歴効果として統一的に扱い得るよ
うにしたものである。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 12, when the control rod is inserted, which is given by non-homogeneous detailed calculation, in order to correctly evaluate the spatial distribution of the spectrum history due to the control rod insertion. By using the distribution of the ratio of the thermal neutron flux to the fast neutron flux in the assembly of, the control rod history calculation device calculates the spectrum history in the control rod insertion node to determine the control rod history effect as the spectrum history sensitivity coefficient. The control rod hysteresis effect can be treated as a spectrum hysteresis effect in a unified manner.

【0056】[0056]

【0057】請求項13に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、制御棒履歴効果の空間的分布を考慮
し、制御棒履歴補正計算装置を用いて、制御棒履歴効果
による核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、予め
計算しておいて制御棒からの距離の関数として補正し、
制御棒履歴効果を直接補正するようにしたものである。
In the reactor core performance calculation method according to the thirteenth aspect, the spatial distribution of the control rod hysteresis effect is taken into consideration, and the control rod hysteresis correction calculation device is used to calculate the nuclear constant based on the control rod hysteresis effect. The change from the one-bundle combustion calculation is calculated in advance and corrected as a function of the distance from the control rod,
The control rod history effect is directly corrected.

【0058】[0058]

【0059】請求項14に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、隣接するノードとの中性子のやりとり
を受けて燃焼したことに起因するノード内の燃料棒出力
の変化を補正する場合、局所出力分布計算装置を用いて
熱的に最も厳しくなるであろうと予測される数個の燃料
棒を候補者として選択し、この候補者に対して核定数の
単一集合体計算からの変化を考慮した局所出力ピーキン
グを計算することにより、燃料棒出力計算に要する時間
を大幅に短縮することができる。このことは、オンライ
ンでの炉心性能監視に好適に適用できる。
In the method of calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 14, when correcting a change in fuel rod output in a node caused by burning due to exchange of neutrons with an adjacent node, local correction is performed. Using the power distribution calculator, select a few fuel rods that are predicted to be the most thermally demanding, and consider the change from the single-assembly calculation of nuclear constants for this candidate. By calculating the local power peaking described above, the time required to calculate the fuel rod power can be significantly shortened. This can be suitably applied to online core performance monitoring.

【0060】請求項15に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、隣接するノードとの中性子のやりとり
を受けて燃焼したことに起因する燃料ノード内の核定数
の変化を考慮した燃料棒出力を用いて、燃料棒の焼損
(バーンアウト)の監視指標である限界出力比を局所出
力分布計算装置を用いて計算することにより、限界出力
比の計算精度を向上させることができる。
In the reactor core performance calculation method according to the fifteenth aspect, the fuel rod output in consideration of the change in the nuclear constant in the fuel node due to the combustion due to the exchange of neutrons with the adjacent node. The calculation accuracy of the limit output ratio can be improved by calculating the limit output ratio, which is a monitoring index of burnout of the fuel rods, by using the local output distribution calculation device.

【0061】請求項16に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、集合体に制御棒が挿入されて燃焼した
ことに起因する燃料ノード内の核定数の変化を考慮した
燃料棒出力を用いて、局所出力分布計算装置によりR因
子を計算することにより、燃料棒のバーンアウトの監視
指標である限界出力比を精度良く計算することができ
る。
In the reactor core performance calculation method according to the sixteenth aspect, the fuel rod output is used in consideration of the change in the nuclear constant in the fuel node due to the combustion of the control rod inserted in the assembly. Then, by calculating the R factor with the local power distribution calculation device, it is possible to accurately calculate the limit power ratio, which is a fuel rod burnout monitoring index.

【0062】このように、本発明の炉心性能計算方法お
よび装置によれば、 (1)燃料ノード内のスペクトル履歴分布を着目ノード
の近傍のみで、拡散方程式の解析解による非分離型展開
を用いて精度良く求めることができるために、スペクト
ル履歴効果の精度が向上する。 (2)燃焼度分布効果については、燃料ノード内の燃焼
度分布を高速群の傾きの寄与とスペクトル干渉の寄与に
分けて計算でき、燃料ノード内燃焼度分布の計算精度が
向上する。 (3)制御棒履歴効果については、その効果の局所性を
考慮して、スペクトル履歴効果を計算する。
As described above, according to the core performance calculation method and apparatus of the present invention, (1) the spectral history distribution in the fuel node is used only in the vicinity of the node of interest, and the non-separable expansion by the analytical solution of the diffusion equation is used. Therefore, the accuracy of the spectrum history effect is improved. (2) Regarding the burnup distribution effect, the burnup distribution in the fuel node can be calculated separately for the contribution of the inclination of the high speed group and the contribution of the spectrum interference, and the calculation accuracy of the burnup distribution in the fuel node is improved. (3) Regarding the control rod history effect, the spectrum history effect is calculated in consideration of the locality of the effect.

【0063】したがって、短時間で精度良く炉心内の出
力分布および燃料ノード内の燃料棒出力分布に対するス
ペクトル干渉履歴効果、燃焼度分布効果および制御棒履
歴効果を補正することが可能となる。
Therefore, it is possible to correct the spectrum interference history effect, burnup distribution effect, and control rod history effect with respect to the power distribution in the core and the fuel rod power distribution in the fuel node accurately in a short time.

【0064】[0064]

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0065】本発明に係る原子炉の炉心性能計算を説明
するに当り、この原子炉の炉心性能計算の基本的な考え
方を説明する。
In explaining the core performance calculation of the reactor according to the present invention, the basic concept of the core performance calculation of this reactor will be described.

【0066】この原子炉の炉心性能計算においては、原
子炉の炉心を小体積(燃料ノード)に分割し、この燃料
ノード内の中性子スペクトルの空間分布の決定に、既知
の修正1群モデルを使用する。そして、この修正1群モ
デルに基づき、着目ノードの近傍のみで拡散方程式を解
いて燃料ノード内の中性子スペクトル(熱群中性子束の
高速群中性子束に対する比)の分布を求めることによ
り、燃料ノード内のスペクトル履歴分布および燃焼度分
布を計算する。スペクトル履歴分布および燃焼度分布は
数値計算によってもよいが、さらに計算時間を短縮する
ために、スペクトル分布を拡散方程式の解析解を用いた
非分離型の展開により表す。
In the core performance calculation of this reactor, the core of the reactor is divided into small volumes (fuel nodes), and a known modified one group model is used to determine the spatial distribution of the neutron spectrum in this fuel node. To do. Then, based on this modified 1-group model, the diffusion equation is solved only in the vicinity of the node of interest to obtain the distribution of the neutron spectrum (ratio of the thermal group neutron flux to the fast group neutron flux) in the fuel node. Compute the spectral history distribution and burnup distribution of. The spectral history distribution and burnup distribution may be calculated numerically, but in order to further shorten the calculation time, the spectral distribution is represented by a non-separable expansion using an analytical solution of the diffusion equation.

【0067】燃料ノード内の中性子スペクトルの空間分
布の決定方法の詳細については、岩本らの文献(T.Iwam
oto and M.Tsuiki, “New Nodal Diffusion and Pin Po
werCalculationd Method Based on Modified One Group
Scheme, ”Proceedings ofthe Topical Meeting on Ad
vance in Reactor Physics, Charleston, USA,pl-476,1
992)に記述されている。燃料ノード内の位置rおける中
性子スペクトルf(r)は、次式で表わされる。
For details of the method for determining the spatial distribution of the neutron spectrum in the fuel node, see Iwamoto et al. (T. Iwam
oto and M. Tsuki, “New Nodal Diffusion and Pin Po
werCalculationd Method Based on Modified One Group
Scheme, ”Proceedings of the Topical Meeting on Ad
vance in Reactor Physics, Charleston, USA, pl-476,1
992). The neutron spectrum f (r) at the position r in the fuel node is expressed by the following equation.

【0068】[0068]

【数19】 なお、添え字jは、燃料ノードの4辺を表わし(図2参
照)、kは燃料ノードの4頂点を表わし、j1,j2は
頂点kを挟む2辺をそれぞれ表わしている。展開係数C
j(C1〜4),Ck(C5〜8)は燃料ノードの辺上
の点(図2に白丸で示す。)における中性子スペクトル
により決定される。
[Formula 19] The subscript j represents the four sides of the fuel node (see FIG. 2), k represents the four vertices of the fuel node, and j1 and j2 represent the two sides sandwiching the vertex k. Expansion coefficient C
j (C1 to 4) and Ck (C5 to 8) are determined by the neutron spectrum at points (indicated by white circles in FIG. 2) on the sides of the fuel node.

【0069】スペクトル履歴の分布は燃料ノード内の中
性子スペクトル分布と漸近スペクトルの比を燃焼度平均
することにより得られるが、この場合も、燃料ノードの
辺上のスペクトル履歴のみを記憶し、燃料ノード内の中
性子スペクトル分布は、(3)式と同様の解析解による
非分離型との展開により表わすことが可能である。さら
に、燃料ノード内のスペクトル履歴分布をもとに、燃料
ノード内の燃焼度分布のうち、隣接ノードとの中性子の
やりとり(スペクトル干渉効果)による中性子スペクト
ルの歪に基づく成分を計算できる。
The distribution of the spectrum history is obtained by averaging the burnup ratio of the neutron spectrum distribution in the fuel node and the asymptotic spectrum. In this case as well, only the spectrum history on the sides of the fuel node is stored and the fuel node is stored. The neutron spectrum distribution in can be expressed by expansion with the non-separable type by the analytical solution similar to equation (3). Furthermore, based on the spectrum history distribution in the fuel node, the component based on the distortion of the neutron spectrum due to the exchange of neutrons (spectral interference effect) with the adjacent node in the burnup distribution in the fuel node can be calculated.

【0070】制御棒履歴効果は、スペクトル履歴効果の
一種ではあるが、燃料ノード内でのスペクトル履歴効果
の局所性が大きいために、そのスペクトル履歴効果を考
慮して、スペクトル干渉履歴効果と組み合せる。
The control rod history effect is a kind of spectrum history effect, but since the spectrum history effect has a large locality in the fuel node, the spectrum history effect is taken into consideration and combined with the spectrum interference history effect. .

【0071】図1は本発明に係る原子炉の炉心性能計算
の第1実施例に示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of core performance calculation of a nuclear reactor according to the present invention.

【0072】この炉心性能計算装置10は、原子炉の炉
心11からの出力データである炉心状態パラメータを入
力する炉心3次元中性子拡散計算装置12と、この炉心
3次元中性子拡散計算装置12で演算された高速中性子
束分布および漸近スペクトルを入力する燃料ノード内ス
ペクトル分布計算装置13と、このスペクトル分布計算
装置13で計算された燃料ノード内スペクトル分布を入
力する積算装置14と、この積算装置14で計算された
スペクトル履歴と燃焼度分布を入力する補正計算装置1
5と、燃料ノード内局所出力分布計算装置16から構成
される。
The core performance calculation device 10 is operated by the core three-dimensional neutron diffusion calculation device 12 for inputting core state parameters which are output data from the core 11 of the nuclear reactor, and the core three-dimensional neutron diffusion calculation device 12. The fuel node spectral distribution calculation device 13 for inputting the fast neutron flux distribution and the asymptotic spectrum, the integrating device 14 for inputting the fuel node spectral distribution calculated by the spectral distribution calculating device 13, and the integrating device 14 for calculation Correction calculator 1 for inputting the recorded spectrum history and burnup distribution
5 and a fuel node local power distribution calculation device 16.

【0073】このうち、炉心3次元中性子拡散計算装置
12は炉心11から炉心状態パラメータを取り入れて、
燃料ノード内の核定数を算出し、既知の修正一群拡散計
算に基づいて炉心内の高速中性子束分布と燃料ノードの
漸近スペクトルを計算する。
Of these, the core three-dimensional neutron diffusion calculation device 12 takes in core state parameters from the core 11,
The nuclear constant in the fuel node is calculated, and the fast neutron flux distribution in the core and the asymptotic spectrum of the fuel node are calculated based on the known modified one-group diffusion calculation.

【0074】また、燃料ノード内スペクトル計算装置1
3は、炉心3次元中性子拡散計算装置12から高速中性
子束分布と漸近スペクトルを入力され、燃料ノード内の
スペクトル分布を解析的に求める。
In addition, the fuel node spectrum calculation apparatus 1
3 receives the fast neutron flux distribution and asymptotic spectrum from the core three-dimensional neutron diffusion calculation device 12, and analytically obtains the spectral distribution in the fuel node.

【0075】求められた燃料ノード内スペクトル分布を
積算装置14に入力している。この積算装置14は燃料
ノード内スペクトル履歴計算装置18と燃料ノード内燃
焼度分布計算装置19とを備えており、燃料ノード内の
スペクトル分布を入力して演算し、燃料ノード内のスペ
クトル履歴と燃焼度分布を計算するようになっている。
The obtained fuel node spectral distribution is input to the integrating device 14. The integrating device 14 includes a fuel node spectrum history calculation device 18 and a fuel node burnup distribution calculation device 19, which inputs and calculates the spectrum distribution in the fuel node to calculate the spectrum history and combustion in the fuel node. It is designed to calculate the degree distribution.

【0076】一方、補正計算装置16は燃料ノード内核
定数スペクトル履歴補正計算装置20と燃料ノード内核
定数燃焼度分布補正計算装置21とを備えており、これ
らの補正計算装置20,21はスペクトル履歴と燃焼度
分布を入力して燃料ノード核定数に対するスペクトル履
歴補正量および燃焼度分布補正量を出力するようになっ
ている。
On the other hand, the correction calculation device 16 includes a nuclear constant spectrum history correction calculation device 20 in the fuel node and a nuclear constant burnup distribution correction calculation device 21 in the fuel node. The burnup distribution is input and the spectrum history correction amount and the burnup distribution correction amount for the fuel node core constant are output.

【0077】スペクトル履歴補正量および燃焼度分布補
正量の計算結果は3次元中性子拡散計算装置11にフィ
ードバックされ、収束計算により炉心10内の中性子束
分布を算出する。
The calculation results of the spectrum history correction amount and the burnup distribution correction amount are fed back to the three-dimensional neutron diffusion calculation device 11 and the neutron flux distribution in the core 10 is calculated by the convergence calculation.

【0078】また、燃料ノード内局所出力分布計算装置
16は、スペクトル履歴補正装置15により燃料ノード
内核定数に対するスペクトル履歴補正量および燃焼度分
布補正量を入力して、燃料ノード内の局所出力分布を計
算するようになっている。
Further, the fuel node local output distribution calculation device 16 inputs the spectrum history correction amount and burnup distribution correction amount with respect to the fuel node core constant by the spectrum history correction device 15 to determine the local output distribution in the fuel node. It is supposed to calculate.

【0079】ところで、原子炉の炉心性能計算装置10
に備えられる燃料ノード内スペクトル分布計算装置13
は、着目する燃料ノード(以下、着目ノードという。)
23内の中性子スペクトルを、図2に示されるような着
目ノード23を囲む8つの燃料ノード24よりなる炉心
11内の小領域において拡散方程式を解くことにより計
算する。これは、熱中性子の拡散距離が燃料ノード幅に
比べて小さく、集合体サイズの燃料ノードの中心では、
中性子スペクトルは単一集合体燃焼計算における漸近値
に近付くという性質を利用したものであり、各燃料ノー
ドの中心において、中性子スペクトルの漸近値を境界条
件として与えることにより数値計算により解くことがで
きる。これにより、熱中性子に対する全炉心計算を行な
うことなく、燃料ノード内スペクトル履歴を精度良く求
めることが可能となり、計算時間を大幅に短縮できる。
By the way, the reactor core performance calculation device 10
In-fuel-node spectral distribution calculation device 13
Is the fuel node of interest (hereinafter referred to as the node of interest)
The neutron spectrum within 23 is calculated by solving the diffusion equation in a small region within the core 11 consisting of eight fuel nodes 24 surrounding the node of interest 23 as shown in FIG. This is because the diffusion distance of thermal neutrons is smaller than the fuel node width, and at the center of the fuel node of the assembly size,
The neutron spectrum takes advantage of the property of approaching the asymptotic value in the single-assembly combustion calculation, and can be solved by numerical calculation by giving the asymptotic value of the neutron spectrum as a boundary condition at the center of each fuel node. As a result, the spectrum history in the fuel node can be accurately obtained without performing the whole core calculation for thermal neutrons, and the calculation time can be greatly shortened.

【0080】次に、燃料ノード内スペクトル分布計算装
置13の変形例を説明する。
Next, a modification of the intra-fuel node spectral distribution calculation device 13 will be described.

【0081】この変形例に示された燃料ノード内はスペ
クトル分布計算装置13は、拡散方程式を解く時間をさ
らに短縮し、燃料ノード内の中性子スペクトル分布を、
図2の白丸で示される燃料ノード24の辺上の点での中
性子スペクトルの値を境界値として、(3)式で表わさ
れる拡散方程式の解析解による非分離型の展開により表
わし、燃料ノード24内のスペクトル履歴を計算する。
白丸の点における中性子スペクトルは前述した岩本氏ら
の文献に示されるように既知の修正1群モデルにより解
析的に与えられる。
The spectral distribution calculation device 13 in the fuel node shown in this modification further shortens the time for solving the diffusion equation, and calculates the neutron spectral distribution in the fuel node as
The neutron spectrum value at a point on the side of the fuel node 24 indicated by the white circle in FIG. 2 is used as a boundary value, and is expressed by a non-separable expansion based on the analytical solution of the diffusion equation expressed by the equation (3). Compute the spectral history in.
The neutron spectrum at the white circles is analytically given by the known modified one-group model as shown in the above-mentioned reference by Iwamoto et al.

【0082】また、燃料ノード内スペクトル分布を入力
して演算する燃料ノード内スペクトル履歴計算装置18
は、燃料ノード内のスペクトル履歴の精度を向上するも
のである。従来のレンペらの評価手法では、燃料ノード
の辺でのスペクトル履歴の値から、燃料ノード内のスペ
クトル履歴を1次元的に展開していたために精度が不十
分であった。しかし、このスペクトル履歴計算装置18
では、燃料ノード内スペクトル分布に対する展開式
(3)をスペクトル履歴についても適用し、燃料ノード
の辺上の値より、非分離型の展開により求める。
The fuel-node spectrum history calculation device 18 for inputting and calculating the fuel-node spectrum distribution
Improves the accuracy of the spectral history within the fuel node. In the conventional evaluation method of Lempe et al., The accuracy is insufficient because the spectrum history inside the fuel node is developed one-dimensionally from the value of the spectrum history around the fuel node. However, this spectrum history calculation device 18
Then, the expansion formula (3) for the spectral distribution in the fuel node is also applied to the spectrum history, and the value is obtained by the non-separable expansion from the values on the sides of the fuel node.

【0083】燃料ノード内の位置rにおけるスペクトル
履歴SH(r)は、
The spectral history SH (r) at position r in the fuel node is

【数20】 1〜8 は図2の白丸で示される燃料ノード24の辺上
の点におけるスペクトル履歴により定めることができる
履歴係数である。この履歴係数d1〜8により、燃料ノー
ド内のスペクトル履歴の2次元分布に対して計算精度の
向上を図ることができる。このスペクトル分布計算装置
13の効果を示す例として、低濃縮燃料に囲まれた高濃
縮燃料内のスペクトル履歴の1からのズレについて、こ
のスペクトル履歴計算装置18による計算例(黒丸印)
と詳細計算(白丸印)との比較を図3に示す。
[Equation 20] d 1 to 8 are on the sides of the fuel node 24 shown by the white circles in FIG.
Can be determined by the spectrum history at
It is a history coefficient. With this history coefficient d1 to 8,
Calculation accuracy for the two-dimensional distribution of the spectrum history in
It is possible to improve. This spectral distribution calculator
As an example showing the effect of No. 13, high concentration surrounded by low enriched fuel
About the deviation from 1 of the spectrum history in condensed fuel,
Example of calculation by the spectrum history calculation device 18 (black circle)
Fig. 3 shows a comparison between and the detailed calculation (white circles).

【0084】次に、燃料ノード内のスペクトル分布を受
けて演算する燃料ノード内燃焼度分布計算装置19につ
いて説明する。
Next, the in-fuel node burnup distribution calculation device 19 for receiving and calculating the spectral distribution in the fuel node will be described.

【0085】この燃焼度分布計算装置19は、隣接ノー
ドとの中性子のやりとりによるノード内の燃焼度の分布
に起因する核定数の補正精度の向上方法を付与するもの
である。
The burnup distribution calculation device 19 provides a method for improving the correction accuracy of the nuclear constant due to the burnup distribution in the node due to the exchange of neutrons with the adjacent node.

【0086】レンペらの評価手法では、燃料ノードの辺
における燃焼度の平均値および燃料ノードの体積平均値
のみを記憶し、燃料ノード内の燃焼度分布は燃焼度の平
均値およびノードの体積平均値をもとに双2次式展開に
より求めている。このために、スペクトルの空間的歪み
に基づく成分を正しく表わすことができない。
In the evaluation method of Lempe et al., Only the average value of the burnup on the sides of the fuel node and the volume average value of the fuel nodes are stored. It is calculated by biquadratic expansion based on the value. Because of this, the component due to the spatial distortion of the spectrum cannot be represented correctly.

【0087】例として、ある燃料ノードにおける瞬時的
なスペクトル干渉による燃料棒局所出力分布の単一集合
体燃焼計算からの変化と、その変化のうちのスペクトル
干渉の寄与および高速中性子束の傾きの寄与を図4に示
す。これからわかるように、スペクトル干渉の寄与は燃
料ノードの表面付近で指数関数的に大きな変化をしてい
るのに対して、高速群の寄与は燃料ノード全体でなだら
かに変化している。
As an example, the change in the fuel rod local power distribution due to the instantaneous spectrum interference at a certain fuel node from the single-assembly combustion calculation, and the contribution of the spectrum interference and the slope of the fast neutron flux in the change. Is shown in FIG. As can be seen, the contribution of the spectral interference changes exponentially near the surface of the fuel node, while the contribution of the fast group changes gently throughout the fuel node.

【0088】本実施例では、燃焼度分布に対する高速群
の傾きの寄与とスペクトル干渉の寄与を分離することに
より、燃料ノード内の燃焼度分布を精度良く計算でき
る。すなわち、高速中性子束の傾きに基づく成分は燃料
ノードの辺上における燃焼度から双多項式展開により求
め、スペクトルの歪みに基づく成分は燃料ノードの辺上
の値からスペクトル履歴と同様の解析関数による非分離
型の展開により表わす。
In this embodiment, the burnup distribution in the fuel node can be accurately calculated by separating the contribution of the inclination of the high speed group and the contribution of the spectrum interference to the burnup distribution. That is, the component based on the gradient of the fast neutron flux is obtained from the burnup on the side of the fuel node by bi-polynomial expansion, and the component based on the distortion of the spectrum is calculated from the value on the side of the fuel node by the analysis function similar to the spectrum history. It is represented by the separation type expansion.

【0089】燃料ノード内燃焼度分布のノード平均燃焼
度Eからのズレ8(r)は、スペクトル干渉に基づく成
分δESH(r)と高速中性子束の傾きに基づく成分δE
FG(r)の和で与えられる。スペクトル干渉に基づく成
分による燃料ノード内燃焼度分布のノード平均燃焼度E
からのズレδESH(r)は、次式で表わされる。
The deviation 8 (r) of the burnup distribution in the fuel node from the node average burnup E is the component δE SH (r) based on the spectral interference and the component δE based on the slope of the fast neutron flux.
It is given by the sum of FG (r). Node average burnup E of burnup distribution in fuel node due to components based on spectral interference
The deviation δE SH (r) from is expressed by the following equation.

【0090】[0090]

【数21】 燃料ノード内燃焼度分布のノード平均燃焼度Eからのス
ペクトル干渉成分のズレδESH(r)は(2)式より
求めることができ、また、(5)式の右辺第2項の積分
は燃料集合体のインチャンネル領域での積分を示し、し
たがって、右辺第2項は集合体の燃料棒部分の平均のス
ペクトル履歴の1からのズレを表わしている。
[Equation 21] The deviation δE SH (r) of the spectrum interference component from the node average burnup E of the burnup distribution in the fuel node can be obtained from the equation (2), and the integral of the second term on the right side of the equation (5) is the fuel. The integration in the in-channel region of the assembly is shown, and thus the second term on the right side represents the deviation from 1 of the average spectral history of the fuel rod portion of the assembly.

【0091】[0091]

【数22】 展開係数gは図2に示す燃料ノードの4中点の値より計
算される。
[Equation 22] The expansion coefficient g is calculated from the value at the four midpoints of the fuel node shown in FIG.

【0092】原子炉の炉心性能計算装置10に備えられ
る補正計算装置15としての燃料ノード内核定数スペク
トル履歴補正計算装置20を説明する。このスペクトル
履歴補正計算装置20は、隣接ノードとの中性子のやり
とり(スペクトル干渉効果)に起因するスペクトル干渉
履歴の補正に用いる核定数のスペクトル履歴に対する感
度係数の精度の向上に関するものである。
The fuel node nuclear constant spectrum history correction calculation device 20 as the correction calculation device 15 provided in the reactor core performance calculation device 10 will be described. The spectrum history correction calculation device 20 relates to improvement of the accuracy of the sensitivity coefficient for the spectrum history of the nuclear constant used for correcting the spectrum interference history due to the exchange of neutrons (spectral interference effect) with the adjacent node.

【0093】このスペクトル履歴補正計算装置20は、
感度係数を燃焼度と履歴水密度ないし履歴ボイド率の関
数とするものである。図5および図6は、それぞれ無限
増倍率および熱群核分裂断面積のスペクトル履歴に対す
る感度係数の燃焼変化を示したものである。これより、
感度係数には履歴ボイド率、すなわち履歴水密度に対す
る依存性があることがわかる。
This spectrum history correction calculation device 20 is
The sensitivity coefficient is a function of burnup and hysteresis water density or hysteresis void ratio. FIG. 5 and FIG. 6 show burning changes of the sensitivity coefficient with respect to the spectrum history of the infinite multiplication factor and the thermal group fission cross section, respectively. Than this,
It can be seen that the sensitivity coefficient has a dependency on the hysteresis void ratio, that is, the hysteresis water density.

【0094】[0094]

【外2】 [Outside 2]

【0095】[0095]

【数23】 [Equation 23]

【0096】また、燃料ノード内核定数スペクトル履歴
補正装置20として次の変形例も考えられる。この変形
例のスペクトル履歴補正装置20は、隣接ノードとの中
性子のやりとり(スペクトル干渉効果)に起因するスペ
クトル干渉履歴の補正に用いる核定数のスペクトル履歴
に対する感度係数の精度の向上に関するものであり、感
度係数は中性子の漏れ出しあるいは漏れ込みを考慮した
集合体燃焼計算により求めるものである。
Further, the following modification is also conceivable as the nuclear constant spectrum history correction device 20 in the fuel node. The spectrum history correction apparatus 20 of this modified example relates to improvement of accuracy of sensitivity coefficient with respect to spectrum history of nuclear constant used for correction of spectrum interference history due to interaction of neutrons with adjacent node (spectral interference effect), The sensitivity coefficient is obtained by an aggregate combustion calculation that considers the leakage or leakage of neutrons.

【0097】レンペらの評価手法では、感度係数は履歴
ボイド率を変えることで中性子スペクトルを変化させた
単一集合体燃焼計算より抽出している。しかしながら、
ボイド率が変化することによる中性子のスペクトル変化
は集合体内でほぼ均一であるのに対して、隣接集合体と
の中性子のやりとり(スペクトル干渉効果)によるスペ
クトル変化は、図3に示したようにノード表面で大きい
という大きな違いがある。
In the evaluation method of Lempe et al., The sensitivity coefficient is extracted from the single-assembly combustion calculation in which the neutron spectrum is changed by changing the hysteresis void ratio. However,
The spectral change of neutrons due to the change of void fraction is almost uniform in the aggregate, while the spectral change due to the exchange of neutrons with adjacent aggregates (spectral interference effect) is as shown in FIG. There is a big difference that it is large on the surface.

【0098】したがって、集合体内に濃縮度分布や可燃
性毒物の濃度分布のある通常の集合体では、スペクトル
変化を与えるやり方により、感度係数に差が生じる。例
として、より現実に近いと考えられる中性子の漏れ込み
をアルベト境界条件により与えた単一集合体燃焼計算に
よる感度係数と、ボイド履歴を変えた燃焼計算により抽
出した感度係数の比較を、図5に示す。ここで三角印が
アルベト計算による感度係数である。これより、ホイド
履歴により抽出した感度係数にはかなりの誤差のあるこ
とがわかる。
Therefore, in a normal aggregate having an enrichment distribution or a concentration distribution of burnable poisons in the aggregate, a difference in sensitivity coefficient occurs depending on the method of changing the spectrum. As an example, a comparison between the sensitivity coefficient obtained by the single-assembly combustion calculation in which the neutron leakage, which is considered to be closer to reality, is given by the Albet boundary condition, and the sensitivity coefficient extracted by the combustion calculation in which the void history is changed is shown in FIG. Shown in. Here, the triangle mark is the sensitivity coefficient by the albeto calculation. From this, it can be seen that there is a considerable error in the sensitivity coefficient extracted by the whid history.

【0099】また、原子炉の炉心性能計算装置10に備
えられる補正計算装置15は燃料ノード内核定数燃焼度
分布補正計算装置21を有する。この燃焼度分布補正計
算装置21は、隣接ノードとの中性子のやりとりに起因
する燃料ノード内の燃焼度分布による核定数の変化の補
正に用いる核定数の燃焼度依存性の精度の向上に関する
ものである。この実施例では核定数の燃焼度依存性を、
燃料棒1本よりなる単位セル燃焼計算により求めるか、
あるいは集合体平均定数に対して燃焼度の進んだ点での
燃焼度依存性より、燃焼度に関する2次式フィットによ
り求めるものである。
Further, the correction calculation device 15 provided in the reactor core performance calculation device 10 has a nuclear constant burnup distribution correction calculation device 21 in the fuel node. This burnup distribution correction calculation device 21 relates to improvement in accuracy of burnup dependency of a nuclear constant used for correction of change in nuclear constant due to burnup distribution in a fuel node due to exchange of neutrons with an adjacent node. is there. In this example, the burnup dependence of the nuclear constant is
Whether to obtain by unit cell combustion calculation consisting of one fuel rod,
Alternatively, it is obtained by a quadratic fit regarding the burnup from the burnup dependency at the point where the burnup progresses with respect to the aggregate average constant.

【0100】図8の白丸は、ある燃料集合体について、
集合体平均の熱群核分離断面積の燃焼度依存性を履歴ボ
イド率(VH)を0%,40%,70%について示した
ものである。これに対して、燃焼度10GWd/st以
上の燃焼度で2次式フィットさせた熱群核分裂断面積を
併せて示してある。
The white circles in FIG. 8 indicate a fuel assembly.
The burn-up dependency of the cross-sectional area of the heat group nucleus separation of the aggregate average is shown for the hysteresis void fraction (VH) of 0%, 40%, and 70%. On the other hand, the heat group nuclear fission cross section fitted with a quadratic equation at a burnup of 10 GWd / st or more is also shown.

【0101】ある燃料棒についての熱群核分裂断面積は
本来は燃焼度に関する単調減少関数であるにも拘らず、
白丸の集合体平均値がそうなっていないのは、集合体内
の濃縮度分布および可燃性毒物の分布によるものであ
る。このように平均核定数を用いた場合は、燃料棒出力
に対する燃焼度分布効果を正しく補正できないが、本実
施例の方法を用いれば正しく評価できる。
Although the heat group fission cross section for a fuel rod is originally a monotonically decreasing function of burnup,
The reason why the aggregated average value of white circles is not so is due to the distribution of concentration and burnable poison in the aggregate. When the average nuclear constant is used as described above, the burnup distribution effect on the fuel rod output cannot be corrected correctly, but can be correctly evaluated by using the method of this embodiment.

【0102】次に、原子炉の炉心性能計算装置10に備
えられる燃焼ノード内燃焼度分布補正計算装置21の変
形例について説明する。
Next, a modification of the burnup distribution correction calculation device 21 in the combustion node provided in the reactor core performance calculation device 10 will be described.

【0103】この燃焼度分布補正計算装置21は、隣接
ノードとの中性子のやりとりに起因するノード内のスペ
クトル履歴および燃焼度分布による補正に用いる核定数
の精度の向上に関するものである。この実施例では補正
に用いる核定数を可燃性毒物を有さない通常の燃料棒と
可燃性毒物を含む燃料棒で別個に与えるものである。補
正に用いる核定数を別個に与えるのは、可燃性毒物を含
む燃料棒では核定数の燃焼特性が通常の燃料棒と大きく
異なるためである。これにより、特に燃料棒出力分布の
精度が向上する。
The burnup distribution correction calculation device 21 relates to the improvement of the accuracy of the nuclear constant used for the correction by the spectrum history in the node and the burnup distribution due to the exchange of neutrons with the adjacent node. In this embodiment, the nuclear constants used for correction are separately provided for a normal fuel rod having no burnable poison and a fuel rod containing burnable poison. The reason why the nuclear constants used for correction are given separately is that the burning characteristics of the nuclear constants of fuel rods containing burnable poisons are significantly different from those of ordinary fuel rods. This improves the accuracy of the fuel rod power distribution in particular.

【0104】また、炉心性能計算装置10には燃料ノー
ド内局所出力分布計算装置16が組み込まれている。こ
の局所出力分布計算装置16は隣接する燃料ノードとの
中性子のやりとりを受けて燃焼したことに起因する燃料
ノード内の燃料棒出力の変化を補正する方法において、
燃料棒の局所出力に対する補正を各燃料棒の局所出力の
燃焼度およびスペクトル履歴に対する感度係数を用いて
行なうものである。この実施例では熱群核分裂断面積等
の核定数に対する感度係数を用いることなく、簡便に局
所出力分布を直接補正することができる。
Further, the core performance calculation device 10 incorporates a fuel node local power distribution calculation device 16. This local power distribution calculation device 16 is a method for correcting a change in fuel rod power in a fuel node due to combustion caused by neutron exchange with an adjacent fuel node,
The correction for the local output of the fuel rod is performed by using the sensitivity coefficient for the burnup and spectrum history of the local output of each fuel rod. In this embodiment, the local output distribution can be directly corrected easily without using the sensitivity coefficient for the nuclear constant such as the thermal group fission cross section.

【0105】燃料ノード内局所分布計算装置16は次の
ように構成してもよい。
The fuel node local distribution calculation device 16 may be configured as follows.

【0106】この局所出力分布計算装置16は、隣接す
る燃料ノードとの中性子のやりとりを受けて燃焼したこ
とに起因する燃料ノード内の燃料棒出力の変化を補正す
る際に、熱的に最も厳しくなるであろうと予測される数
個の燃料棒を候補者として選択し、この候補者に対して
核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を考慮した局所
出力ピーキングを計算するものである。
This local power distribution calculation device 16 is the most thermally strict in correcting the change in the fuel rod output in the fuel node due to the burning due to the exchange of neutrons with the adjacent fuel node. Several fuel rods that are expected to be selected are selected as candidates, and local power peaking is calculated for these candidates in consideration of the change from the single-assembly combustion calculation of the nuclear constant.

【0107】燃焼履歴効果を受けたことにより着目燃料
棒rの熱群の核分裂断面積Σf2が変化した場合の局所
出力ピーキング係数p(r)は、
The local output peaking coefficient p (r) when the nuclear fission cross section Σ f2 of the heat group of the fuel rod r of interest changes due to the effect of the combustion history is:

【数24】 式(8)の分母の積分は集合体のインチャンネル(燃料
棒)部分での積分を表わしたものであり、式(8)の分
母は、燃焼履歴を受けた燃料棒領域平均の局所出力を表
わし、局所出力分布の再規格化を示している。局所出力
分布は燃料ノード内全燃料棒の出力の平均値を1.0に
規格化した相対出力であるので、p(r)の平均値は
1.0である。
[Equation 24] The integral of the denominator of equation (8) represents the integral in the in-channel (fuel rod) portion of the assembly, and the denominator of equation (8) represents the local output of the fuel rod area average that has undergone the combustion history. And shows the renormalization of the local output distribution. Since the local output distribution is a relative output obtained by normalizing the average value of the outputs of all the fuel rods in the fuel node to 1.0, the average value of p (r) is 1.0.

【0108】式(8)において、熱群核分裂断面積の変
化が燃料ノード内スペクトル履歴および燃料ノード内燃
焼度分布によりもたらされるとすると、候補者に対する
局所出力ピーキングの燃焼履歴補正δp(r)は以下の
式で表わすことができる。
In equation (8), assuming that the change in the heat group fission cross section is caused by the spectral history within the fuel node and the burnup distribution within the fuel node, the combustion history correction δp (r) for local power peaking for the candidate is It can be expressed by the following formula.

【0109】[0109]

【数25】 右辺第1項の積分の意味は、式(5)と同じであり、集
合体の燃料棒部分の平均のスペクトル履歴の1からのズ
レを表わしている。
[Equation 25] The meaning of the integration of the first term on the right side is the same as in equation (5), and represents the deviation from 1 of the average spectral history of the fuel rod portion of the assembly.

【0110】右辺の[ ]内の第1項は、スペクトル履
歴の1からのズレに起因する局所出力ピーキングの単一
集合体燃焼計算からのズレが、燃料棒rにおけるスペク
トル履歴の1からのズレと燃料棒部分平均のスペクトル
履歴の1からのズレの差分に比例することを表わしてい
る。局所出力ピーキングは燃料ノード内全燃料棒の平均
値を1.0に規格化した相対出力であるから、燃料ノー
ド内のスペクトル履歴が一様であれば、スペクトル履歴
の効果は各燃料棒に対して同一であり、これによる局所
出力の変化は生じないことを意味している。
The first term in [] on the right side is that the deviation from the single-assembly combustion calculation of the local output peaking due to the deviation from 1 of the spectrum history is different from the deviation of the spectrum history from 1 in the fuel rod r. Is proportional to the difference in deviation from 1 in the spectral history of the fuel rod partial average. The local output peaking is a relative output in which the average value of all fuel rods in the fuel node is normalized to 1.0. Therefore, if the spectrum history in the fuel node is uniform, the effect of the spectrum history is for each fuel rod. , Which means that the local output does not change due to this.

【0111】候補者としては、単一集合体燃焼計算にお
いて、集合体を数個の領域に分割し、各領域での最大局
所出力ピーキングを持つ燃料棒とすることが適当であ
る。このように、候補者について補正を行なうことによ
り、燃料棒出力計算に要する時間を大幅に短縮すること
が可能となる。このことは、本発明をオンラインでの炉
心性能監視に適用する場合において特に重要である。
As a candidate, it is appropriate to divide the assembly into several regions in the single-assembly combustion calculation and use the fuel rods having the maximum local power peaking in each region. In this way, by correcting the candidates, the time required for the fuel rod output calculation can be significantly shortened. This is particularly important when applying the present invention to online core performance monitoring.

【0112】燃料ノード内局所出力分布計算装置16の
さらに他の変形例を説明する。
Still another modification of the fuel node local power distribution calculation device 16 will be described.

【0113】この変形例に示される局所出力分布装置1
6は、隣接する燃料ノードとの中性子のやりとり(スペ
クトル干渉効果)を受けて燃焼したことに起因する燃料
ノード内の核定数の変化を考慮した燃料棒出力を用い
て、燃料棒の焼損(バーンアウト)の監視指標である限
界出力比を計算するというものである。ここで、限界出
力比とは、燃料棒が沸騰遷移を起こす集合体出力(限界
出力)と現在の集合体出力の比として定義される。限界
出力比は、例えば、「株式会社東芝:沸騰水型原子力発
電所GETABの概要、TLR−009(改訂1)、1
981年6月」に示されているように炉心圧力、沸騰長
さ、冷却水質量流束、加熱長さ、熱的等価直径、および
燃料集合体内の局所出力分布を特徴付けるR因子の関数
である「限界クオリティ相関式」を用いて計算される。
Local output distribution apparatus 1 shown in this modification
No. 6 uses the fuel rod output that takes into account the change in the nuclear constant in the fuel node due to the combustion due to the neutron exchange (spectral interference effect) with the adjacent fuel node, and burns the fuel rod (burn). It is to calculate the critical output ratio, which is a monitoring index for (out). Here, the limit power ratio is defined as the ratio of the assembly output (limit output) at which the fuel rod undergoes a boiling transition and the current assembly output. The limit output ratio is, for example, “Toshiba Corporation: Outline of Boiling Water Nuclear Power Plant GETAB, TLR-009 (Revision 1), 1
As described in "June 981", is a function of the core pressure, boiling length, cooling water mass flux, heating length, thermal equivalent diameter, and the R-factor that characterizes the local power distribution in the fuel assembly. It is calculated using the "marginal quality correlation equation".

【0114】本実施例では、隣接する燃料ノードとの中
性子のやりとり(スペクトル干渉効果)を受けて燃焼し
たことに起因する燃料ノード内の核定数の変化を考慮し
た燃料棒出力を用いて、R因子を計算することにより限
界出力比の計算精度を向上することが可能となる。
In the present embodiment, the fuel rod output in consideration of the change in the nuclear constant in the fuel node due to the combustion due to the exchange of neutrons (spectral interference effect) with the adjacent fuel node, By calculating the factors, it becomes possible to improve the calculation accuracy of the limiting output ratio.

【0115】燃料ノード内局所出力分布計算装置16の
さらに他の変形例では、後述するように、集合体に制御
棒が挿入されて燃焼したことに起因する燃料ノード内の
核定数の変化を考慮した燃料棒出力を用いて、R因子を
計算することにより、燃料棒のバーンアウトの監視指標
である限界出力比を精度良く計算することができる。
In yet another modification of the local power distribution calculating device 16 in the fuel node, as will be described later, the change of the nuclear constant in the fuel node due to the combustion of the control rod inserted in the assembly is considered. By calculating the R factor using the above-mentioned fuel rod output, it is possible to accurately calculate the limit output ratio, which is a fuel rod burnout monitoring index.

【0116】次に本発明に係る原子炉の炉心性能計算装
置の他の実施例を説明する。
Next, another embodiment of the reactor core performance calculation apparatus according to the present invention will be described.

【0117】図9は本発明に係る原子炉の炉心性能計算
装置の他の実施例をブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of another embodiment of the reactor core performance calculation apparatus according to the present invention.

【0118】この実施例に示された炉心性能計算装置1
0Aは図1に示す炉心性能計算装置10に燃料ノード内
制御棒履歴計算装置25と燃料ノード内核定数制御棒履
歴補正計算装置26を備えたものである。
Core performance calculation apparatus 1 shown in this embodiment
OA is the core performance calculation device 10 shown in FIG. 1 provided with a control rod history calculation device 25 in the fuel node and a nuclear constant control rod history correction calculation device 26 in the fuel node.

【0119】図9に示された炉心性能計算装置10A
は、図1に示した炉心性能計算装置10に加えて、燃料
ノード内制御棒履歴計算装置25を設け、この制御棒履
歴計算装置25は制御棒の挿入された期間および引き抜
き後の期間の積算を行ない、その計算結果を燃料ノード
内核定数制御棒履歴補正計算装置26に入力させる。こ
の制御棒履歴補正装置26は制御棒履歴計算装置25よ
り制御棒履歴を取り込んで燃料ノードの核定数に対する
補正量を計算する。これら補正結果は炉心3次元中性子
拡散計算装置11にフィードバックされ、収束計算によ
り炉心10内の中性子束分布を算出する。
Core performance calculator 10A shown in FIG.
In addition to the core performance calculation device 10 shown in FIG. 1, a control rod history calculation device 25 in the fuel node is provided, and this control rod history calculation device 25 integrates the period in which control rods are inserted and the period after withdrawal. The calculation result is input to the fuel node core constant control rod history correction calculation device 26. The control rod history correction device 26 takes in the control rod history from the control rod history calculation device 25 and calculates the correction amount for the nuclear constant of the fuel node. These correction results are fed back to the core three-dimensional neutron diffusion calculation device 11, and the neutron flux distribution in the core 10 is calculated by convergence calculation.

【0120】また、この炉心性能計算装置10Aに備え
られる燃料ノード内局所出力分布計算装置16は、スペ
クトル履歴補正計算装置15より、燃料ノード内のスペ
クトル履歴と燃焼度分布による核定数補正量を、燃料ノ
ード内核定数制御棒履歴補正装置26から核定数制御棒
履歴補正量をそれぞれ入力して、燃料ノード内の局所出
力分布を計算するようになっている。
In addition, the fuel node local power distribution calculation device 16 provided in the core performance calculation device 10A uses the spectrum history correction calculation device 15 to calculate the nuclear constant correction amount based on the spectrum history in the fuel node and the burnup distribution. The nuclear constant control rod history correction amount is input from the nuclear constant control rod history correction device 26 in the fuel node, and the local output distribution in the fuel node is calculated.

【0121】さらに、炉心性能計算装置10Aに備えら
れる燃料ノード内制御棒履歴計算装置25は、制御棒挿
入後の期間および引抜後の期間を積算して制御棒履歴が
計算される。この制御棒計算装置26は制御棒履歴の計
算に関するものである。
Further, the control rod history calculating device 25 in the fuel node provided in the core performance calculating device 10A integrates the period after inserting the control rod and the period after withdrawing the control rod to calculate the control rod history. The control rod calculator 26 is related to the calculation of the control rod history.

【0122】集合体に制御棒が挿入されて燃焼したこと
に伴う履歴効果はスペクトル履歴効果の一種ではある
が、制御棒が空間的に局在していることにより、制御棒
周辺でのプルトニウムの蓄積とウランの燃焼の遅れが大
きい。この一例を図10に示す。
The hysteresis effect associated with the burning of the control rods inserted in the assembly is a kind of spectral hysteresis effect, but the spatial localization of the control rods causes the plutonium in the periphery of the control rods. There is a large delay in the accumulation and combustion of uranium. An example of this is shown in FIG.

【0123】図10において、黒丸はある集合体につい
て燃焼度が0GWd/stから10GWd/stまでの
間、制御棒を挿入して燃焼させ、その後制御棒を引き抜
いて燃焼させた場合の無限増倍率と、最初から制御棒な
しで燃焼させた場合の無限増倍率の差を示したものであ
る。履歴ボイド率(VH)はどちらも40%である。制
御棒引き抜き直後において無限増倍率の変化がジャンプ
しているのは、制御棒が引き抜かれたことにより、プル
トニウムの蓄積の大きかった制御棒周辺のインポータン
スが高くなったことによる。
In FIG. 10, a black circle indicates an infinite multiplication factor when a control rod is inserted and burned while the burnup of a certain assembly is from 0 GWd / st to 10 GWd / st, and then the control rod is pulled out and burned. And the difference in infinite multiplication factor when burning without a control rod from the beginning. The hysteresis void ratio (VH) is 40% in both cases. Immediately after the control rod is pulled out, the change in infinite multiplication factor jumps because the control rod is pulled out, and the importance around the control rod, where plutonium was large, increased.

【0124】これに対して三角印は、制御棒が挿入され
た場合の集合体平均のスペクトル履歴に対して、ボイド
履歴計算より抽出したスペクトル履歴感度係数を用いて
計算した例である。同じ集合体平均のスペクトル履歴変
化量に対して、制御棒挿入期間中はかなり良く制御棒履
歴効果を再現しているが、制御棒引き抜き後の誤差が大
きいことがわかる。これは先に述べたように制御棒挿入
によるスペクトル履歴の空間的分布を考慮していないた
めである。
[0124] On the other hand, the triangle marks indicate an example in which the spectrum history sensitivity coefficient extracted from void history calculation is used to calculate the spectrum history of the aggregate average when the control rod is inserted. Although the control rod hysteresis effect is reproduced fairly well during the control rod insertion period for the same aggregate average spectral hysteresis change amount, it can be seen that the error after pulling out the control rod is large. This is because the spatial distribution of the spectrum history due to the insertion of the control rod is not taken into consideration as described above.

【0125】そこで、この制御棒履歴計算装置では、制
御棒挿入によるスペクトル履歴の空間分布を正しく評価
するために、非均質詳細計算により与えられる。制御棒
が挿入された場合の集合体内の高速中性子束に対する熱
中性子束の比の分布を用いて、制御棒挿入燃料ノード内
のスペクトル履歴を計算することにより、制御棒履歴効
果をスペクトル履歴感度係数を用いて計算するものであ
る。これにより制御棒履歴効果をスペクトル履歴効果と
して統一的に扱うことができる。
Therefore, in this control rod history calculation device, in order to correctly evaluate the spatial distribution of the spectrum history due to the control rod insertion, it is given by non-homogeneous detailed calculation. Using the distribution of the ratio of the thermal neutron flux to the fast neutron flux in the assembly when the control rod is inserted, the control rod history effect is calculated by calculating the spectrum history in the control rod insertion fuel node. Is calculated using. Thereby, the control rod history effect can be treated as a spectrum history effect in a unified manner.

【0126】また、燃料ノード内核定数制御棒履歴計算
装置25は次のように構成してもよい。
Further, the nuclear constant control rod history calculation device 25 in the fuel node may be constructed as follows.

【0127】この制御棒履歴計算装置25の実施例で
は、制御棒履歴効果の特殊性を考慮して、制御棒履歴の
補正はスペクトル履歴感度係数を用いることなく直接的
に行ない、隣接集合体との中性子のやりとり(スペクト
ル干渉効果)によるスペクトル干渉履歴の補正と足し合
せるというものである。実施例では制御棒履歴効果につ
いては、制御棒が挿入されて燃焼した期間と、制御棒が
抜けてからの燃焼期間との関数により制御棒履歴効果を
計算し、隣接ノードからの中性子の漏れ込みによるスペ
クトル履歴効果はスペクトル履歴感度係数を用いて計算
する。
In the embodiment of the control rod history calculation device 25, the control rod history is directly corrected without using the spectrum history sensitivity coefficient in consideration of the peculiarity of the control rod history effect, and the control rod history calculation is performed. The spectrum interference history is corrected by the interaction of neutrons (spectral interference effect). Regarding the control rod history effect in the example, the control rod history effect is calculated by a function of the period during which the control rod is inserted and burned, and the combustion period after the control rod comes off, and the neutron leaks from the adjacent node. The spectral history effect due to is calculated using the spectral history sensitivity coefficient.

【0128】制御棒履歴効果の計算は、図10に示され
るように、制御棒挿入中は、制御棒挿入燃焼度の2次式
で、また制御棒引き抜き後は制御棒が引き抜かれた後の
燃焼度の指数関数として表わすことができる。これによ
り、制御棒履歴効果の局所性を考慮し、またスペクトル
干渉履歴補正と矛盾無く計算することが可能となる。
As shown in FIG. 10, the control rod hysteresis effect is calculated by a quadratic equation of burnup of the control rod during insertion of the control rod, and after pulling out the control rod, after pulling out the control rod. It can be expressed as an exponential function of burnup. As a result, it becomes possible to consider the locality of the control rod history effect and to make calculations consistent with the spectrum interference history correction.

【0129】一方、燃料ノード内核定数制御棒履歴補正
計算装置26は制御棒履歴計算装置25で計算された制
御棒履歴効果を受け入れて、この制御棒履歴効果を直接
補正するものである。
On the other hand, the nuclear constant control rod history correction calculation device 26 in the fuel node receives the control rod history effect calculated by the control rod history calculation device 25 and directly corrects this control rod history effect.

【0130】この制御棒履歴補正計算装置26の実施例
は、制御棒履歴効果を直接補正する場合において、制御
棒履歴効果の空間的分布を考慮するものである。図11
は図10の制御棒履歴計算において、制御棒引き抜き直
後の制御棒の局所出力分布と通常の燃焼時の局所出力分
布の差(%)を示すものである。これより、局所出力分
布は十字型制御棒の中心に最も近い(1,1)燃料棒で
最も大きく、制御棒から遠くなるにつれて小さくなるこ
とがわかる。したがって、制御棒履歴効果による核定数
の単一集合体燃焼計算からの変化を、予め計算しておい
た制御棒からの距離の関数として補正する。
This embodiment of the control rod history correction calculation device 26 considers the spatial distribution of the control rod history effect when directly correcting the control rod history effect. Figure 11
In the control rod history calculation of FIG. 10, shows the difference (%) between the local output distribution of the control rod immediately after pulling out the control rod and the local output distribution during normal combustion. From this, it can be seen that the local output distribution is the largest at the (1,1) fuel rod closest to the center of the cross control rod, and becomes smaller as it gets farther from the control rod. Therefore, the change in the nuclear constant due to the control rod hysteresis effect from the single aggregate combustion calculation is corrected as a function of the pre-calculated distance from the control rod.

【0131】このように、この炉心性能計算装置は、ス
ペクトル分布計算装置13,スペクトル履歴計算装置1
8,燃焼度分布計算装置19,スペクトル履歴補正計算
装置20,燃焼度分布補正計算装置21,制御棒履歴計
算装置25,局所出力分布計算装置16を備えて、炉心
性能計算による炉心の実効増倍率および最大線出力密度
に対する燃焼履歴効果と、全炉心詳細計算によるそれと
の比較を12に示す。この炉心性能計算装置10Aは、
詳細計算を良く再現している。
As described above, the core performance calculation device is the spectrum distribution calculation device 13 and the spectrum history calculation device 1.
8, a burnup distribution calculation device 19, a spectrum history correction calculation device 20, a burnup distribution correction calculation device 21, a control rod history calculation device 25, and a local power distribution calculation device 16 are provided, and the effective multiplication factor of the core by core performance calculation is provided. And a comparison of the effect of combustion history on the maximum linear power density and that by the whole core detailed calculation is shown in 12. This core performance calculation device 10A is
The detailed calculation is reproduced well.

【0132】[0132]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る原子
炉の炉心性能計算方法および装置によれば、上述した構
成により、(1)燃料ノード内のスペクトルの空間分布
を、既知の修正1群モデルを用いて着目ノードの近傍の
みで決定し、計算時間の短縮を図ることができ、(2)
着目ノード内のスペクトル分布とスペクトル履歴分布に
対して、拡散方程式の解析解による非分離型の展開を行
なうことによりスペクトル履歴効果の計算精度を向上さ
せることができ、(3)燃料ノード内の燃焼度分布は、
高速群の傾きの寄与とスペクトルの歪みの寄与に分離し
て展開することにより燃焼度分布効果の精度を向上させ
ることができ、(4)核定数の燃焼度分布およびスペク
トル履歴分布に対する感度計数の計算精度を向上させる
ことができ、(5)スペクトル干渉履歴の効果と制御棒
履歴の効果を組み合せることができる。
As described above, according to the method and apparatus for calculating core performance of a nuclear reactor according to the present invention, (1) the spatial distribution of the spectrum in the fuel node is corrected to a known value by the above-mentioned configuration. It is possible to reduce the calculation time by making a decision only in the vicinity of the target node using the one-group model, (2)
The calculation accuracy of the spectrum history effect can be improved by performing the non-separable expansion of the spectrum distribution and the spectrum history distribution in the node of interest by the analytical solution of the diffusion equation. (3) Combustion in the fuel node The degree distribution is
The accuracy of the burnup distribution effect can be improved by separating the contribution of the slope of the high-speed group and the contribution of the distortion of the spectrum, and (4) the sensitivity coefficient for the burnup distribution and the spectrum history distribution of the nuclear constants can be improved. The calculation accuracy can be improved, and (5) the effect of the spectrum interference history and the effect of the control rod history can be combined.

【0133】これにより精度よく炉心内の出力分布(中
性子束分布)および燃料ノード内の燃料棒出力分布を計
算することができる。
This makes it possible to accurately calculate the power distribution (neutron flux distribution) in the core and the fuel rod power distribution in the fuel node.

【0134】請求項1に記載の原子炉の炉心性能計算装
置においては、集合体が炉心内でスペクトルの異なる他
の集合体との間の中性子のやりとりを受けて燃焼した場
合でも、単一集合体燃焼計算より与えられる核定数のみ
を用いて燃焼履歴効果を補正し、十分短い計算時間で、
精度良く炉心内の出力分布および集合体内の燃料棒出力
分布を計算できる。
In the reactor core performance calculation apparatus according to the first aspect, even when the assembly burns due to neutron exchange with another assembly having a different spectrum in the core, a single assembly is produced. Correct the combustion history effect using only the nuclear constants given by body combustion calculation, and in a sufficiently short calculation time,
It is possible to accurately calculate the power distribution in the core and the fuel rod power distribution in the assembly.

【0135】請求項2に記載の原子炉の炉心性能計算装
置においては、積算装置を用いて燃料ノード内のスペク
トル分布と燃焼度分布を求め、このスペクトル分布と燃
焼度分布を補正計算装置により補正したので、燃料ノー
ド内のスペクトル分布と燃焼度分布を精度よく求めるこ
とができ、炉心内の出力分布および燃料ノード内の燃料
棒出力分布を迅速かつ正確に求めることかできる。
In the reactor core performance calculation device according to the second aspect, the spectral distribution and burnup distribution in the fuel node are obtained using an integrating device, and the spectral distribution and burnup distribution are corrected by the correction calculation device. Therefore, the spectral distribution and burnup distribution in the fuel node can be accurately obtained, and the power distribution in the core and the fuel rod power distribution in the fuel node can be quickly and accurately obtained.

【0136】請求項3に記載の原子炉の炉心性能計算装
置によれば、集合体が炉心内でスペクトルの異なる他の
集合体との間の中性子のやりとりを受けて燃焼したり、
集合体に制御棒が挿入されて燃焼した場合でも、単一集
合体燃焼計算より与えられる核定数のみを用いて燃焼履
歴効果を補正し、十分短かい計算時間で、精度良く炉心
内の出力分布および集合体内の燃料棒出力分布を計算で
きる。
According to the reactor core performance calculation apparatus of the third aspect, the assembly burns by receiving neutron exchange with another assembly having a different spectrum in the core,
Even if a control rod is inserted into the assembly and burns, the combustion history effect is corrected using only the nuclear constants given by the single assembly combustion calculation, and the power distribution in the core is accurately calculated in a sufficiently short calculation time. And the fuel rod power distribution in the assembly can be calculated.

【0137】請求項4に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、集合体サイズの燃料ノード(小体積)の
中心では、中性子スペクトルは単一集合体燃焼計算にお
ける漸近値に近付く性質を利用して、スペクトル分布計
算装置により、着目ノード内の中性子スペクトルを炉心
内の小領域において拡散方程式を解くことにより計算す
ることができ、これにより、熱中性子に対する全炉心計
算を行なうことなく、燃料ノード内のスペクトル履歴を
精度よく求めることができ、計算時間を大幅に短縮でき
る。
In the method of calculating core performance of a reactor according to claim 4, the neutron spectrum at the center of the fuel node (small volume) of the assembly size utilizes the property of approaching the asymptotic value in the single assembly combustion calculation. Then, the neutron spectrum in the node of interest can be calculated by solving the diffusion equation in a small region in the core by the spectrum distribution calculation device, which enables the fuel node to be calculated without performing the total core calculation for thermal neutrons. The spectrum history inside can be obtained accurately, and the calculation time can be shortened significantly.

【0138】請求項5に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、スペクトル分布計算装置を用いて、燃料
ノード(小体積)内のスペクトル分布を、燃料ノードの
辺上の点での中性子スペクトルの値を境界値として拡散
方程式を解析的に解いて非分解型の展開により求めるこ
とにより、拡散方程式を解く時間をさらに短縮してスペ
クトル履歴を計算することができる。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 5, the spectrum distribution calculation device is used to calculate the spectrum distribution in the fuel node (small volume) by the neutron spectrum at a point on the side of the fuel node. By analytically solving the diffusion equation with the value of as the boundary value and obtaining it by the non-decomposition type expansion, it is possible to further reduce the time for solving the diffusion equation and calculate the spectrum history.

【0139】請求項6に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、燃料ノード(小体積)内のスペクトル分
布に対する展開式をスペクトル履歴分布についても適用
し、スペクトル履歴計算装置により、燃料ノードの辺上
の値により、非分離型の展開によりスペクトル履歴を求
め、スペクトル履歴分布の精度を向上させたものであ
る。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 6, the expansion formula for the spectrum distribution in the fuel node (small volume) is applied to the spectrum history distribution, and the spectrum history calculation device is used to The spectrum history is obtained by the non-separable expansion based on the values on the sides, and the accuracy of the spectrum history distribution is improved.

【0140】請求項7に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、隣接ノードとの中性子のやりとりによる
燃料ノード内の燃焼度分布に対する高速群の傾きの寄与
とスペクトル干渉の寄与とを分離することにより、燃料
ノード内の燃焼度分布を、燃焼度分布計算装置により精
度よく計算し、燃料ノード内の燃焼度分布に起因する核
定数の補正精度の向上を図ることができるようにしたも
のである。
In the reactor core performance calculation method according to claim 7, the contribution of the inclination of the high speed group and the contribution of spectrum interference to the burnup distribution in the fuel node due to the exchange of neutrons with the adjacent node are separated. By doing so, the burnup distribution in the fuel node can be accurately calculated by the burnup distribution calculation device, and the correction accuracy of the nuclear constant due to the burnup distribution in the fuel node can be improved. is there.

【0141】請求項8に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、隣接ノードとの中性子のやりとりに起因
するスペクトル干渉履歴の補正に用いる核定数のスペク
トル履歴に対する感度係数に、履歴水密度への依存性を
考慮し、スペクトル履歴補正計算装置により、感度係数
を燃焼度と履歴水密度ないし履歴ボイド率の関数として
表わして感度係数を向上させたものである。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 8, the sensitivity coefficient for the spectrum history of the nuclear constant used for correcting the spectrum interference history due to the exchange of neutrons with the adjacent node The sensitivity coefficient is improved by expressing the sensitivity coefficient as a function of the burnup and the history water density or the history void ratio by the spectral history correction calculation device in consideration of the dependency of the above.

【0142】請求項9に記載の原子炉の炉心性能計算方
法においては、スペクトル履歴補正計算装置により感度
係数を中性子の漏出、あるいは漏れ込みを考慮した集合
体燃焼計算により求め(隣接ノードとの中性子のやりと
りに起因するスペクトル干渉履歴の補正に用いる)、核
定数のスペクトル履歴に対する感度係数の精度を向上さ
せたものである。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 9, the sensitivity coefficient is obtained by an aggregate combustion calculation in consideration of neutron leakage or leakage by a spectrum history correction calculation device (neutrons with adjacent nodes). It is used to correct the spectrum interference history due to the exchange of the), and the accuracy of the sensitivity coefficient for the spectrum history of the nuclear constant is improved.

【0143】請求項10に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、隣接リードとの中性子のやりとりに起
因する燃料ノード内の燃焼度分布の核定数の燃焼度依存
性を、燃焼度分布補正計算装置を用いて単位セル燃焼計
算により求めるか、あるいは集合体平均定数に対して燃
焼度の進んだ点での燃焼度依存性から燃焼度に関する多
項式近似(2次式フィット)により求め、核定数の変化
の補正に用いる核定数の燃焼度依存性の精度を向上させ
たものである。
In the method of calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 10, the burnup dependency correction of the nuclear constant of the burnup distribution in the fuel node due to the exchange of neutrons with the adjacent leads is corrected. Calculated by unit cell combustion calculation using a calculation device, or by polynomial approximation (quadratic fit) regarding burnup from burnup dependency at the point where burnup progressed with respect to the aggregate constant The accuracy of the burnup dependency of the nuclear constant used to correct the change of is improved.

【0144】請求項11に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、補正に用いる核定数の燃焼度や燃焼度
平均値に対する感度係数を燃焼度分布補正計算装置を用
いて通常の燃料棒と可燃性毒物を含む燃料棒で別個に与
え、隣接ノードとの中性子のやりとりに起因する燃料ノ
ード内のスペクトル履歴および燃焼度分布による補正に
用いる核定数の精度の向上を図るようにしたものであ
る。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 11, the sensitivity coefficient for the burnup of the nuclear constant used for correction and the burnup average value is compared with that of an ordinary fuel rod by using a burnup distribution correction calculation device. It is given separately with fuel rods containing burnable poisons to improve the accuracy of the nuclear constant used for correction by the spectrum history and burnup distribution in the fuel node due to the exchange of neutrons with adjacent nodes. .

【0145】請求項12に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、制御棒挿入によるスペクトル履歴の空
間分布を正しく評価するために、非均質詳細計算により
与えられる、制御棒が挿入された場合の集合体内の高速
中性子束に対する熱中性子束の比の分布を用いて、制御
棒履歴計算装置により、制御棒挿入ノード内のスペクト
ル履歴を計算することにより、制御棒履歴効果をスペク
トル履歴感度係数を用いて計算し、これにより制御棒履
歴効果をスペクトル履歴効果として統一的に扱い得るよ
うにしたものである。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 12, when the control rod is inserted, which is given by the non-homogeneous detailed calculation, in order to correctly evaluate the spatial distribution of the spectrum history due to the control rod insertion. By using the distribution of the ratio of the thermal neutron flux to the fast neutron flux in the assembly of, the control rod history calculation device calculates the spectrum history in the control rod insertion node to determine the control rod history effect as the spectrum history sensitivity coefficient. The control rod hysteresis effect can be treated as a spectrum hysteresis effect in a unified manner.

【0146】請求項13に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、制御棒履歴効果の局所性を考慮し、制
御棒履歴計算装置を用いて制御棒履歴の計算をスペクト
ル履歴係数を用いることなく直接的に行ない、隣接集合
体との中性子のやりとりによるスペクトル干渉履歴の補
正と足し合せ、スペクトル干渉履歴の補正と矛盾なく計
算することができるようにしたものである。
In the reactor core performance calculation method according to the thirteenth aspect, in consideration of the locality of the control rod history effect, the control rod history calculation device uses the spectrum history coefficient to calculate the control rod history. It is possible to calculate without any contradiction by directly correcting the spectrum interference history by correcting the spectrum interference history by exchanging neutrons with the adjacent aggregate.

【0147】請求項14に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、制御棒履歴効果の空間的分布を考慮
し、制御棒履歴補正計算装置を用いて、制御棒履歴効果
による核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、予め
計算しておいて制御棒からの距離の関数として補正し、
制御棒履歴効果を直接補正するようにしたものである。
In the reactor core performance calculation method according to the fourteenth aspect, the spatial distribution of the control rod hysteresis effect is taken into consideration, and the control rod hysteresis correction calculation device is used to calculate the nuclear constant based on the control rod hysteresis effect. The change from the one-bundle combustion calculation is calculated in advance and corrected as a function of the distance from the control rod,
The control rod history effect is directly corrected.

【0148】請求項15に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、燃料ノード内の燃料棒出力変化を補正
するとき、燃料棒の局所出力に対する補正を局所出力分
布計算装置を用いて各燃料棒の局所出力の燃焼度および
スペクトル履歴に対する感度係数を用いて行ない、熱群
核分離断面積等の核定数に対する感度係数を用いること
なく、簡便に局所出力分布を直接補正することができる
ものである。
In the reactor core performance calculation method according to the fifteenth aspect, when correcting the change in the fuel rod output in the fuel node, the correction for the local output of the fuel rod is performed by using the local output distribution calculation device. The local output distribution can be directly corrected easily without using the sensitivity coefficient for the burnup and spectral history of the local output of the rod and for the nuclear constants such as the thermal group nuclear separation cross section. is there.

【0149】請求項16に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、隣接するノードとの中性子のやりとり
を受けて燃焼したことに起因するノード内の燃料棒出力
の変化を補正する場合、局所出力分布計算装置を用いて
熱的に最も厳しくなるであろうと予測される数個の燃料
棒を候補者として選択し、この候補者に対して核定数の
単一集合体計算からの変化を考慮した局所出力ピーキン
グを計算することにより、燃料棒出力計算に要する時間
を大幅に短縮することができる。このことは、オンライ
ンでの炉心性能監視に好適に適用できる。
In the core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 16, when correcting a change in fuel rod output in a node due to burning due to exchange of neutrons with an adjacent node, a local Using the power distribution calculator, select a few fuel rods that are predicted to be the most thermally demanding, and consider the change from the single-assembly calculation of nuclear constants for this candidate. By calculating the local power peaking described above, the time required to calculate the fuel rod power can be significantly shortened. This can be suitably applied to online core performance monitoring.

【0150】請求項17に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、隣接するノードとの中性子のやりとり
を受けて燃焼したことに起因する燃料ノード内の核定数
の変化を考慮した燃料棒出力を用いて、燃料棒の焼損
(バーンアウト)の監視指標である限界出力比を局所出
力分布計算装置を用いて計算することにより、限界出力
比の計算精度を向上させることができる。
In the method for calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 17, the fuel rod output in consideration of the change in the nuclear constant in the fuel node due to the combustion due to the exchange of neutrons with the adjacent node. The calculation accuracy of the limit output ratio can be improved by calculating the limit output ratio, which is a monitoring index of burnout of the fuel rods, by using the local output distribution calculation device.

【0151】請求項18に記載の原子炉の炉心性能計算
方法においては、集合体に制御棒が挿入されて燃焼した
ことに起因する燃料ノード内の核定数の変化を考慮した
燃料棒出力を用いて、局所出力分布計算装置によりR因
子を計算するこにより、燃料棒のバーンアウトの監視指
標である限界出力比を精度良く計算することができる。
In the method for calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 18, the fuel rod output is used in consideration of the change in the nuclear constant in the fuel node due to the combustion of the control rod inserted in the assembly. Then, by calculating the R factor by the local power distribution calculation device, it is possible to accurately calculate the limit power ratio, which is a fuel rod burnout monitoring index.

【0152】このように、本発明の炉心性能計算方法お
よび装置によれば、 (1)燃料ノード内のスペクトル履歴分布を着目ノード
の近傍のみで、拡散方程式の解析解による非分離型展開
を用いて精度良く求めることができるために、スペクト
ル履歴効果の精度が向上する。
As described above, according to the core performance calculation method and apparatus of the present invention, (1) the spectral history distribution in the fuel node is used only in the vicinity of the node of interest, and the non-separable expansion by the analytical solution of the diffusion equation is used. Therefore, the accuracy of the spectrum history effect is improved.

【0153】(2)燃焼度分布効果については、燃料ノ
ード内の燃焼度分布を高速群の傾きの寄与とスペクトル
干渉の寄与に分けて計算でき、燃料ノード内燃焼度分布
の計算精度が向上する。
(2) Regarding the burnup distribution effect, the burnup distribution within the fuel node can be calculated separately for the contribution of the inclination of the high speed group and the contribution of the spectral interference, and the calculation accuracy of the burnup distribution within the fuel node is improved. .

【0154】(3)制御棒履歴効果については、その効
果の局所性を考慮して、スペクトル履歴効果を計算す
る。
(3) Regarding the control rod history effect, the spectrum history effect is calculated in consideration of the locality of the effect.

【0155】したがって、短時間で精度良く炉心内の出
力分布および燃料ノード内の燃料棒出力分布に対するス
ペクトル干渉履歴効果、燃焼度分布効果および制御棒履
歴効果を補正することが可能となる。
Therefore, it is possible to correct the spectrum interference history effect, burnup distribution effect, and control rod history effect with respect to the power distribution in the core and the fuel rod power distribution in the fuel node accurately in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る原子炉の炉心性能計算装置の一実
施例を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a reactor core performance calculation apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る原子炉の炉心性能計算装置の計算
体系を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a calculation system of a reactor core performance calculation device according to the present invention.

【図3】燃料ノード内の中性子スペクトルの単一集合体
燃焼計算装置からのスペクトル変化を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a spectrum change of a neutron spectrum in a fuel node from a single-aggregate combustion calculation device.

【図4】燃料ノード内の燃料棒出力の単一集合体からの
変化例を示すもので、(a)は局所出力ピーキングの単
一集合体燃焼計算からの差,(b)は中性子スペクトル
の歪みの寄与,(c)は高速中性子束の傾きの寄与をそ
れぞれ示す図。
FIG. 4 shows an example of a change in fuel rod output within a fuel node from a single aggregate, where (a) is a difference from a single aggregate combustion calculation of local power peaking, and (b) is a neutron spectrum. Strain contribution, (c) is a diagram showing the contribution of the inclination of the fast neutron flux.

【図5】燃料ノード内核定数のスペクトル履歴に対する
感度係数(無限増倍率)を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a sensitivity coefficient (infinite multiplication factor) with respect to a spectrum history of a nuclear constant in a fuel node.

【図6】燃料ノード内核定数のスペクトル履歴に対する
感度係数(熱群核分裂断面積)を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a sensitivity coefficient (heat group fission cross section) with respect to a spectrum history of a nuclear constant in a fuel node.

【図7】スペクトル履歴感度係数に履歴水密度依存性を
もたせた場合の炉心固有値の比較効果を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a comparison effect of core eigenvalues when a hysteresis history density dependence is given to a spectrum hysteresis sensitivity coefficient.

【図8】熱群核分裂断面積の燃焼度依存性を示す図。FIG. 8 is a diagram showing burnup dependence of a heat group nuclear fission cross section.

【図9】本発明に係る原子炉の炉心性能計算装置の他の
実施例を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the reactor core performance calculation device according to the present invention.

【図10】無限増倍率に対する制御棒履歴効果を比較し
て示す図。
FIG. 10 is a view showing a comparison of control rod history effects with respect to infinite multiplication factors.

【図11】燃料棒局所出力(局所出力ピーキング係数)
に対する制御棒履歴効果を示した図。
FIG. 11: Local output of fuel rod (local output peaking coefficient)
Showing the control rod history effect for the.

【図12】本発明に係る原子炉の炉心性能計算装置の精
度を原子炉炉心の非均質詳細計算と比較してスペクトル
干渉履歴効果を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing the spectrum interference history effect by comparing the accuracy of the reactor core performance calculation apparatus according to the present invention with the inhomogeneous detailed calculation of the reactor core.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10A 原子炉の炉心性能計算装置 11 炉心 12 炉心3次元中性子拡散計算装置 13 燃料ノード内スペクトル分布計算装置 14 積算装置 15 補正計算装置 16 燃料ノード内局所出力分布計算装置 18 燃料ノード内スペクトル履歴計算装置 19 燃料ノード内燃焼度分布計算装置 20 燃料ノード内核定数スペクトル履歴補正計算装置 21 燃料ノード内核定数燃焼度分布履歴補正計算装置 23,24 燃料ノード 25 燃料ノード内制御棒履歴計算装置 26 燃料ノード内核定数制御棒履歴補正計算装置 10,10A Reactor core performance calculator 11 core 12 Core 3D Neutron Diffusion Calculator 13 Spectral distribution calculator in fuel node 14 Accumulator 15 Correction calculator 16 Local power distribution calculator in fuel node 18 Intrafuel node spectrum history calculator 19 Burnup distribution calculator in fuel node 20 Nuclear constant spectrum history correction calculation device in fuel node 21 Nuclear constant burnup distribution history correction calculator for fuel node 23,24 Fuel Node 25 Control rod history calculator in fuel node 26 Fuel Node Core Constant Control Rod History Correction Calculation Device

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−80182(JP,A) 特開 平4−236397(JP,A) 特開 平3−264896(JP,A) 特開 平4−142498(JP,A) 特開 昭62−184392(JP,A) 武田敏一,軽水炉における新しい出力 分布計算法,原子力工業,日本,1987年 6月,No.33 Vol.6,P58− 64 佐治悦郎 岩本達也 丸山博見 田原 義寿 森正明,商業用軽水炉核計算手法 の高度化,日本原子力学会誌,日本, 1994年 6月,No.36 Vol.6, P484−494 T.Iwamoto,M.Yamam oto,M.Tsuiki,Verif ication of LOGOS N odal Method with H eterogeneous Burnu p Calculations for a BWR Core,Transc ations of American Nuclear Society,米 国,American Nuclear Society,1994年11月29日,V ol.71,P251−253 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 17/00 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-80182 (JP, A) JP-A-4-236397 (JP, A) JP-A-3-264896 (JP, A) JP-A-4-142498 (JP , A) JP 62-184392 (JP, A) Takeichi Toshikazu, New method for calculating power distribution in light water reactor, Nuclear Industry, Japan, June 1987, No. 33 Vol. 6, P58- 64 Etsuro Saji Tatsuya Iwamoto Hiromi Maruyama Yoshitoshi Tahara Masaaki Mori, Advancement of Commercial Light Water Reactor Nuclear Calculation Methods, Journal of the Atomic Energy Society of Japan, Japan, June 1994, No. 36 Vol. 6, P484-494 T.I. Iwamoto, M .; Yamamoto, M .; Tsukii, Verification of LOGOS N oder Methods with Heterogeneous Burnu p Calculations for a BWR Core, Tran. 71, P251-253 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G21C 17/00

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 炉心からの炉心状態パラメータを取り入
れて燃料ノード内の核定数を算出し炉心内の高速中性子
束分布と燃料ノードの漸近スペクトルを計算する炉心3
次元中性子拡散計算装置と、 この炉心3次元中性子拡散計算装置からの高速中性子束
分布と漸近スペクトルを入力して燃料ノード内のスペク
トル分布を求めるスペクトル分布計算装置と、 このスペクトル分布計算装置からのスペクトル分布と前
記漸近スペクトルを用いて燃料ノード内におけるスペク
トル分布の漸近スペクトルとの比の燃焼度Eに対する平
均値、すなわち、 【数1】 であるスペクトル履歴SH(r)と燃焼度分布を計算す
る積算装置と、 この積算装置からのスペクトル履歴と燃焼度分布を用い
て燃料ノード内の単一集合体燃焼計算の核定数からの隣
接する燃料ノードとの中性子のやりとりに起因する核定
数の変化を補正するスペクトル履歴補正量と燃料ノード
内の単一集合体燃焼計算の核定数からの不均一燃焼に起
因する核定数の変化を補正する燃焼度分布補正量を算出
する補正計算装置と、 このスペクトル履歴補正量および燃焼度分布補正量を入
力し燃料ノード内の局所出力に対する補正を求めて局所
出力分布を計算する局所出力分布計算装置とを備え、前
記炉心3次元中性子拡散計算装置は前記補正計算装置か
らのスペクトル履歴補正量および燃焼度分布補正量をフ
ィードバックして収束計算により炉心内の中性子束分布
を算出するようにしたことを特徴とする原子炉の炉心性
能計算装置。
1. A core 3 for calculating a nuclear constant in a fuel node by taking in core state parameters from the core to calculate a fast neutron flux distribution in the core and an asymptotic spectrum of the fuel node.
-Dimensional neutron diffusion calculation device, spectrum distribution calculation device for obtaining the spectrum distribution in the fuel node by inputting fast neutron flux distribution and asymptotic spectrum from this core three-dimensional neutron diffusion calculation device, and spectrum from this spectrum distribution calculation device Average of the ratio of the distribution and the asymptotic spectrum of the spectral distribution in the fuel node to the burnup E using the asymptotic spectrum, that is, And an integrator for calculating the burn-up distribution and the spectrum history SH (r), and the adjoining from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node using the spectrum history and burn-up distribution from this integrator Spectral history correction amount to correct the change of the nuclear constant due to neutron exchange with the fuel node and the change of the nuclear constant due to the non-uniform combustion from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node A correction calculation device for calculating a burnup distribution correction amount, and a local output distribution calculation device for inputting the spectrum history correction amount and the burnup distribution correction amount to obtain a correction for the local output in the fuel node and calculating a local output distribution And the core three-dimensional neutron diffusion calculation device feeds back the spectrum history correction amount and the burnup distribution correction amount from the correction calculation device to perform convergence calculation. Core performance calculation apparatus of the reactor, characterized in that to calculate the neutron flux distribution in the heart.
【請求項2】 前記積算装置は、燃料ノード内における
スペクトル分布と前記漸近スペクトルを入力して、燃料
ノード内のスペクトル履歴を算出するスペクトル履歴計
算装置と燃焼度分布を算出する燃焼度分布計算装置とを
備える一方、前記補正計算装置は、積算装置からの出力
により、燃料ノード核定数に対するスペクトル履歴補正
量を計算するスペクトル履歴計算補正装置と燃焼度分布
補正量を算出する燃焼度分布補正計算装置とを備えた請
求項1に記載の原子炉の炉心性能計算装置。
2. The integrating device inputs a spectral distribution in a fuel node and the asymptotic spectrum to calculate a spectrum history calculating device for calculating a spectrum history in the fuel node and a burnup distribution calculating device for calculating a burnup distribution. On the other hand, the correction calculation device includes a spectrum history calculation correction device that calculates a spectrum history correction amount for a fuel node nuclear constant and a burnup distribution correction calculation device that calculates a burnup distribution correction amount based on the output from the integration device. The reactor core performance calculation device according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 炉心からの炉心状態パラメータを取り入
れて燃料ノード内の核定数を算出し炉心内の高速中性子
束分布と燃料ノードの漸近スペクトルを計算する炉心3
次元中性子拡散計算装置と、 この炉心3次元中性子拡散計算装置からの高速中性子束
分布と漸近スペクトルを入力して燃料ノード内における
スペクトル分布を求めるスペクトル分布計算装置と、 このスペクトル分布計算装置からのスペクトル分布を用
いて燃料ノード内におけるスペクトル分布の漸近スペク
トルに対する比の燃焼度Eに対する平均値、すなわち、 【数2】 であるスペクトル履歴SH(r)と燃焼度分布を計算す
る積算装置と、 この積算装置からのスペクトル履歴と燃焼度分布を用い
て燃料ノード内の単一集合体燃焼計算の核定数からの隣
接する燃料ノードとの中性子のやりとりに起因する核定
数の変化を補正するスペクトル履歴補正量と燃料ノード
内の単一集合体燃焼計算の核定数からの不均一燃焼に起
因する核定数の変化を補正する燃焼度分布補正量を算出
する補正計算装置と、 制御棒の挿入期間およびその引抜期間の燃料ノード内に
おけるスペクトル分布を求めこのスペクトル分布から求
められる燃料ノード内のスペクトル履歴である燃料ノー
ド内の制御棒履歴を計算する制御棒履歴計算装置と、 この制御棒履歴計算装置からの制御棒履歴を入力して燃
料ノードの核定数に対する補正量を計算する制御棒履歴
補正計算装置と、 前記補正計算装置からのスペクトル履歴補正量および燃
焼度分布補正量ならびに制御棒履歴補正計算装置からの
制御棒履歴補正量を入力して燃料ノード内の局所出力に
対する補正を求めて局所出力分布を計算する局所出力分
布計算装置とを備え、前記炉心3次元中性子拡散計算装
置は前記補正計算装置からのスペクトル履歴補正量およ
び燃焼度分布補正量ならびに制御棒履歴補正計算装置か
らの制御棒履歴補正量をフィードバックさせて収束計算
により炉心内の中性子束分布を算出するようにしたこと
を特徴とする原子炉の炉心性能計算装置。
3. A core 3 for calculating a nuclear constant in a fuel node by taking in core state parameters from the core to calculate a fast neutron flux distribution in the core and an asymptotic spectrum of the fuel node.
-Dimensional neutron diffusion calculation device, spectrum distribution calculation device that obtains the spectrum distribution in the fuel node by inputting fast neutron flux distribution and asymptotic spectrum from this core three-dimensional neutron diffusion calculation device, and spectrum from this spectrum distribution calculation device Using the distribution, the average value of the ratio of the spectral distribution in the fuel node to the asymptotic spectrum for the burnup E, that is, And an integrator for calculating the burn-up distribution and the spectrum history SH (r), and the adjoining from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node using the spectrum history and burn-up distribution from this integrator Spectral history correction amount to correct the change of the nuclear constant due to neutron exchange with the fuel node and the change of the nuclear constant due to the non-uniform combustion from the nuclear constant of the single-aggregate combustion calculation in the fuel node A correction calculation device that calculates the burnup distribution correction amount, and a control within the fuel node that is the spectrum history within the fuel node obtained from the spectral distribution within the fuel node during the control rod insertion period and its withdrawal period A control rod history calculation device that calculates rod history and a control rod history from this control rod history calculation device are input to set the correction amount for the nuclear constant of the fuel node. A control rod history correction calculation device for calculating, a spectrum history correction amount and a burnup distribution correction amount from the correction calculation device, and a control rod history correction amount from the control rod history correction calculation device are input to locally output in the fuel node. And a local power distribution calculation device for calculating a local power distribution by obtaining a correction to the core, and the core three-dimensional neutron diffusion calculation device includes a spectrum history correction amount and a burnup distribution correction amount and a control rod history correction from the correction calculation device. An apparatus for calculating core performance of a nuclear reactor, characterized in that a neutron flux distribution in a core is calculated by a convergence calculation by feeding back a control rod history correction amount from a calculator.
【請求項4】原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集合
体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定数
を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解く
ことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃料
棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法におい
て、 前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束の比の
分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそれを囲む
隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方程式を
解くことにより求め、このスペクトル分布を用いて前記
小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対する比の
燃焼度Eに対する平均値、すなわち、 【数3】 であるスペクトル履歴SH(r)を求め、このスペクト
ル履歴を用いて前記小体積が隣接する小体積との中性子
のやりとりを受けて燃焼したことに起因する前記核定数
の単一集合体燃焼計算からの変化を求めることを特徴と
する原子炉の炉心性能計算方法。
4. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of the nuclear reactor into small volumes, and solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single-assembly combustion calculation. In the core performance calculation method of a nuclear reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, a spectral distribution which is a distribution of a ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, the small volume and surrounding it Obtained by solving a diffusion equation for a small region in the core composed of adjacent regions, and using this spectral distribution, the average value of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum with respect to burnup E, that is, From the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the fact that the small volume burns in response to the exchange of neutrons with the adjacent small volume using this spectrum history SH (r) A method for calculating core performance of a nuclear reactor, which is characterized in that
【請求項5】 小体積内の高速中性子束に対する熱中性
子束の比の分布を、前記小体積の辺上での比の値を境界
値として中性子拡散方程式を解析的に解いて得られる解
析解による非分離型の展開により求める請求項4に記載
の原子炉の炉心性能計算方法。
5. An analytical solution obtained by analytically solving a neutron diffusion equation for a distribution of a ratio of a thermal neutron flux to a fast neutron flux in a small volume with a value of the ratio on the side of the small volume as a boundary value. The core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 4, which is obtained by a non-separable type expansion according to.
【請求項6】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集
合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定
数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解
くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃
料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法にお
いて、 前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束の比の
分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそれを囲む
隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方程式を
解くことにより求め、このスペクトル分布を用いて前記
小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対する比の
燃焼度Eに対する平均値、すなわち、 【数4】 であるスペクトル履歴SH(r)を、前記小体積の辺上
での値を境界値とする中性子拡散方程式の解析解による
非分離型の展開により求め、このスペクトル履歴を用い
て前記小体積が隣接する小体積との中性子のやりとりを
受けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一集合体
燃焼計算からの変化を求めることを特徴とする原子炉の
炉心性能計算方法。
6. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of the nuclear reactor into small volumes, and solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single-assembly combustion calculation. In the core performance calculation method of a nuclear reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, a spectral distribution which is a distribution of a ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, the small volume and surrounding it It is obtained by solving a diffusion equation for a small region in the core composed of adjacent regions, and using this spectral distribution, the ratio of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum to the burnup E, that is, The spectrum history SH (r) is obtained by non-separable expansion by an analytical solution of the neutron diffusion equation whose boundary value is a value on the side of the small volume, and the small volume is adjacent to the small volume by using this spectrum history. A method for calculating core performance of a nuclear reactor, characterized in that a change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to burning due to neutron interaction with a small volume is calculated.
【請求項7】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集
合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定
数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解
くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃
料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法にお
いて、 前記小体積が隣接する小体積との中性子のやりとりを受
けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一集合体燃
焼計算からの変化を求め、隣接する小体積との中性子の
やりとりに基づく前記小体積内の燃焼度の分布を、高速
中性子束の傾きに基づく成分とスペクトルの歪みに基づ
く成分に分け、高速中性子束の傾きに基づく成分は前記
小体積の辺上における値を境界値とする双多項式展開に
より求め、スペクトルの歪みに基づく成分は前記小体積
の辺上での値を境界値とする中性子拡散方程式の解析解
による非分離型の展開により求めることを特徴とする原
子炉の炉心性能計算方法。
7. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of a nuclear reactor into small volumes, and solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single-assembly combustion calculation. In a core performance calculation method of a nuclear reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, a single set of the nuclear constants resulting from the small volume burned by receiving neutron interaction with an adjacent small volume Obtain the change from the body combustion calculation, the distribution of burnup in the small volume based on the interaction of neutrons with the adjacent small volume, divided into components based on the slope of the fast neutron flux and components based on the distortion of the spectrum, high speed The component based on the slope of the neutron flux is obtained by a bipolynomial expansion whose boundary value is the value on the side of the small volume, and the component based on the distortion of the spectrum on the side of the small volume. Core performance calculation method of the reactor, characterized in that determined by the non-separation deployments by analytical solution of the neutron diffusion equation for the boundary value.
【請求項8】原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集合
体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定数
を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解く
ことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃料
棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法におい
て、 前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束の比の
分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそれを囲む
隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方程式を
解くことにより求め、このスペクトル分布を用いて前記
小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対する比の
燃焼度Eに対する平均値、すなわち、 【数5】 であるスペクトル履歴を求め、前記小体積が隣接する小
体積との中性子のやりとりを受けて燃焼したことに起因
する前記核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、前
記小体積内のスペクトル履歴を用いて求め、前記スペク
トル履歴に対する感度係数は、前記小体積の燃焼度およ
び水密度の燃焼度に対する平均値の関数であることを特
徴とする原子炉の炉心性能計算方法。
8. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of the nuclear reactor into small volumes, and solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single-assembly combustion calculation. In the core performance calculation method of a reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume
The spectral distribution , which is a distribution, is obtained by solving the diffusion equation for the small region in the core consisting of the small volume and the adjacent region surrounding it, and using this spectral distribution , the ratio of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum is calculated. Average value for burnup E, that is, Is obtained, the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the small volume burned by receiving neutron interaction with the adjacent small volume, the spectrum within the small volume A method for calculating core performance of a nuclear reactor, wherein the sensitivity coefficient for the spectral history is obtained by using a history and is a function of an average value for the burnup of the small volume and the burnup of the water density.
【請求項9】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一集
合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核定
数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を解
くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の燃
料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法にお
いて、 前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束の比で
あるスペクトルを、前記小体積とそれを囲む隣接領域か
らなる炉心内の小領域に対する拡散方程式を解くことに
より求め、このスペクトルを用いて前記小体積のスペク
トルの漸近スペクトルに対する比の燃焼度Eに対する平
均値、すなわち、 【数6】 であるスペクトル履歴を求め、前記小体積が隣接する小
体積との中性子のやりとりを受けて燃焼したことに起因
する前記核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、前
記小体積内のスペクトル履歴を用いて求め、前記スペク
トル履歴に対する感度係数は、前記小体積に対して中性
子の漏れ出しあるいは漏れ込みを考慮した集合体計算に
より求めることを特徴とする原子炉の炉心性能計算方
法。
9. The neutron flux in the reactor core is divided into small volumes, and the neutron diffusion equation or the transport equation is solved by using the nuclear constant for the small volume given by the single assembly combustion calculation. In the reactor core performance calculation method of calculating the distribution and fuel rod power distribution in the assembly, a spectrum that is the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, from the small volume and the adjacent region surrounding it Is obtained by solving a diffusion equation for a small region in the core, and using this spectrum, the average value of the ratio of the small volume spectrum to the asymptotic spectrum with respect to burnup E, that is, Is obtained, the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the small volume burned by receiving neutron interaction with the adjacent small volume, the spectrum within the small volume A method for calculating core performance of a nuclear reactor, wherein a sensitivity coefficient for the spectral history is obtained by using history, and the sensitivity coefficient for the spectrum history is obtained by aggregate calculation in consideration of leakage or leakage of neutrons into the small volume.
【請求項10】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、 前記小体積が隣接する小体積との中性子のやりとりを受
けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一集合体燃
焼計算からの変化を求め、この変化を求めるときに用い
る核定数の燃焼度に対する感度係数は、燃料棒1本のみ
からなる単位セル燃焼計算により求めるか、あるいは、
集合体平均核定数に対する燃焼度の進んだ点の燃焼度依
存性から、燃焼度に関する多項式近似により求めること
を特徴とする原子炉の炉心性能計算方法。
10. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of a nuclear reactor into small volumes, and using a nuclear constant for the small volume given by a single-assembly combustion calculation to solve a neutron diffusion equation or a transport equation. In a core performance calculation method of a nuclear reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, a single set of the nuclear constants resulting from the small volume burned by receiving neutron interaction with an adjacent small volume A change from the body combustion calculation is obtained, and the sensitivity coefficient to the burnup of the nuclear constant used when obtaining this change is obtained by a unit cell combustion calculation consisting of only one fuel rod, or
A method for calculating core performance of a nuclear reactor, which is characterized by a polynomial approximation of burnup from the burnup dependence of the point at which burnup progresses with respect to the aggregate mean nuclear constant.
【請求項11】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、 前記小体積が隣接する小体積との中性子のやりとりを受
けて燃焼したことに起因する前記核定数の単一集合体燃
焼計算からの変化を求め、この変化を求めるときに用い
る核定数の燃焼度および高速中性子束に対する熱中性子
束の比の燃焼度平均値に対する感度係数は、可燃性毒物
を含まない燃料棒と可燃性毒物を含む燃料棒に対して別
個に与えることを特徴とする原子炉の炉心性能計算方
法。
11. A neutron flux in a core is divided by dividing a core of a nuclear reactor into small volumes and solving a neutron diffusion equation or a transport equation using a nuclear constant for the small volume given by a single-assembly combustion calculation. In a core performance calculation method of a nuclear reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, a single set of the nuclear constants resulting from the small volume burned by receiving neutron interaction with an adjacent small volume Obtaining the change from body combustion calculation, the sensitivity coefficient for the burnup of the nuclear constant used to determine this change and the burnup average value of the ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux is the fuel rod that does not contain burnable poisons. A method for calculating core performance of a nuclear reactor, characterized in that fuel rods containing burnable poisons are given separately.
【請求項12】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、 前記小体積に制御棒が挿入されて燃焼したことに起因す
る核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を、前記小体
積に制御棒が挿入された場合の集合体非均質計算により
与えられる前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性
子束の比の分布であるスペクトル分布を求め、このスペ
クトル分布を用いて前記小体積のスペクトルの漸近スペ
クトルに対する比の燃焼度Eに対する平均値、すなわ
ち、 【数7】 であるスペクトル履歴SH(r)を求め、このスペクト
ル履歴を用いて補正することを特徴とする原子炉の炉心
性能計算方法。
12. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of the nuclear reactor into small volumes, and solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single assembly combustion calculation. In the core performance calculation method of the reactor for calculating the distribution and the fuel rod power distribution in the assembly, the change from the single assembly combustion calculation of the nuclear constant due to the combustion of the control rod inserted in the small volume is described. , The spectral distribution is the distribution of the ratio of the thermal neutron flux to the fast neutron flux in the small volume given by the aggregate inhomogeneous calculation when the control rod is inserted in the small volume, using this spectral distribution The mean value of the ratio of the small volume spectrum to the asymptotic spectrum to the burnup E, that is, A method for calculating core performance of a nuclear reactor characterized in that the spectrum history SH (r) is calculated and corrected using this spectrum history.
【請求項13】 前記小体積に制御棒が挿入されたこと
に起因する前記小体積内における核定数の単一集合体燃
焼計算からの変化量を、制御棒からの距離に応じた補正
係数を用いて求める請求項12に記載の原子炉の炉心性
能計算方法。
13. The amount of change in the nuclear constant in the small volume from the single aggregate combustion calculation due to the insertion of the control rod in the small volume is corrected by a correction coefficient according to the distance from the control rod. The reactor core performance calculation method according to claim 12, which is obtained by using the method.
【請求項14】 前記炉心の小領域のなかで熱的に厳し
い数個の燃料棒を候補者として選択し、この候補者に対
して、核定数の単一集合体燃焼計算からの変化を考慮し
た燃料棒出力を計算する請求項4ないし13のいずれか
に記載の原子炉の炉心性能計算方法。
14. A plurality of thermally strict fuel rods are selected as candidates in the small region of the core, and a change from a single-assembly combustion calculation of a nuclear constant is considered for these candidates. 14. The method for calculating core performance of a nuclear reactor according to claim 4, wherein the fuel rod output is calculated.
【請求項15】 原子炉の炉心を小体積に分割し、単一
集合体燃焼計算により与えられる前記小体積に対する核
定数を用いて、中性子拡散方程式あるいは輸送方程式を
解くことにより炉心内の中性子束分布および集合体内の
燃料棒出力分布を計算する原子炉の炉心性能計算方法に
おいて、 前記小体積内の高速中性子束に対する熱中性子束の比の
分布であるスペクトル分布を、前記小体積とそれを囲む
隣接領域からなる炉心内の小領域に対する拡散方程式を
解くことにより求め、このスペクトル分布を用いて前記
小体積のスペクトル分布の漸近スペクトルに対する比の
燃焼度Eに対する平均値、すなわち、 【数8】 であるスペクトル履歴SH(r)を求め、このスペクト
ル履歴を用いて前記小体積が隣接する小体積との中性子
のやりとりを受けて燃焼したことに起因する前記核定数
の単一集合体燃焼計算からの変化を求め、この変化を考
慮した燃料棒出力を用いて、燃料棒の焼損の監視指標で
ある限界出力比を計算することを特徴とする原子炉の炉
心性能計算方法。
15. The neutron flux in the core is divided by dividing the core of a nuclear reactor into small volumes and solving the neutron diffusion equation or the transport equation using the nuclear constant for the small volume given by the single assembly combustion calculation. In the core performance calculation method of a nuclear reactor for calculating distribution and fuel rod power distribution in an assembly, a spectral distribution which is a distribution of a ratio of thermal neutron flux to fast neutron flux in the small volume, the small volume and surrounding it Obtained by solving a diffusion equation for a small region in the core composed of adjacent regions, and using this spectral distribution, the average value of the ratio of the small volume spectral distribution to the asymptotic spectrum to the burnup E, that is, From the single-mass combustion calculation of the nuclear constant due to the fact that the small volume burns in response to neutron interaction with an adjacent small volume using this spectrum history SH (r) The method for calculating the core performance of a reactor is characterized in that the critical power ratio, which is a fuel rod burnout monitoring index, is calculated using the fuel rod power that takes into account this change.
【請求項16】 前記小体積が隣接する小体積との中性
子のやりとりを受けて燃焼したことに起因する前記核定
数の単一集合体燃焼計算からの変化に加えて前記小体積
に制御棒が挿入されて燃焼したことに起因する前記核定
数の単一集合体燃焼計算からの変化を考慮した燃料棒出
力を用いて、燃料棒の焼損の監視指標である限界出力比
を計算することを特徴とする請求項15記載の原子炉の
炉心性能計算方法。
16. A control rod is added to the small volume in addition to the change from the single-aggregate combustion calculation of the nuclear constant due to the fact that the small volume burns in response to neutron exchange with an adjacent small volume. It is characterized in that a limit power ratio, which is a monitoring index of burnout of a fuel rod, is calculated by using a fuel rod output in consideration of a change from the single assembly combustion calculation of the nuclear constant caused by being inserted and burned. The core performance calculation method for a nuclear reactor according to claim 15.
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T.Iwamoto,M.Yamamoto,M.Tsuiki,Verification of LOGOS Nodal Method with Heterogeneous Burnup Calculations for a BWR Core,Transcations of American Nuclear Society,米国,American Nuclear Society,1994年11月29日,Vol.71,P251−253
佐治悦郎 岩本達也 丸山博見 田原義寿 森正明,商業用軽水炉核計算手法の高度化,日本原子力学会誌,日本,1994年 6月,No.36 Vol.6,P484−494
武田敏一,軽水炉における新しい出力分布計算法,原子力工業,日本,1987年 6月,No.33 Vol.6,P58−64

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JPH0875891A (en) 1996-03-22

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