JP4966900B2 - Method and apparatus for calculating core performance of boiling water reactor - Google Patents
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Description
本発明は、炉心性能計算装置に係り、特に炉心流量の変化により内部の水位が変化するスペクトルシフトロッドを有する燃料集合体を装荷した沸騰水型原子炉に適用するのに好適な炉心性能計算方法および装置に関する。 The present invention relates to a core performance calculation apparatus, and more particularly to a core performance calculation method suitable for application to a boiling water reactor loaded with a fuel assembly having a spectrum shift rod in which the internal water level changes due to a change in core flow rate. And device.
従来、沸騰水型原子炉において、炉心内の出力分布や反応度等の炉心特性を監視し、制御棒位置及び炉心流量を変化させたときの炉心特性の変化を予測して原子炉を安全に制御するために炉心性能計算装置が設けられている。炉心性能計算装置は、熱水力計算により原子炉炉心の核定数を算出し、次いで中性子輸送計算または中性子拡散計算等の核計算により炉心内の3次元中性子束分布を求め、炉心特性を算出する。 Conventionally, in boiling water reactors, core characteristics such as power distribution and reactivity in the core are monitored, and changes in core characteristics when the control rod position and core flow rate are changed are predicted to make the reactor safe. A core performance calculator is provided for control. The core performance calculation device calculates the nuclear constant of the reactor core by thermal hydraulic calculation, then calculates the three-dimensional neutron flux distribution in the core by nuclear calculation such as neutron transport calculation or neutron diffusion calculation, and calculates the core characteristics .
この計算に当たっては炉心を3次元の複数領域に分割し、各領域における物質組成を反映した核定数を算出する。核定数は中性子による核反応に関係し原子炉の運転に伴って変化する。そこで、同じ燃料集合体が無限に配列される無限格子体系を仮定して詳細な集合体計算を行い、燃料集合体の中性子分布の算出および核燃料物質の組成の追跡を行って、各燃焼時点での燃料集合体の特性を求めている。計算方法は1種類の燃料集合体に対して、減速材密度の異なる数ケースの集合体計算を行い、燃料集合体平均の核反応断面積及び中性子無限増倍率を含む集合体核定数を算出し、燃焼度、減速材密度、燃焼平均減速材密度などの値により整理する。 In this calculation, the core is divided into three-dimensional regions and nuclear constants reflecting the material composition in each region are calculated. The nuclear constant is related to the nuclear reaction by neutrons and changes with the operation of the reactor. Therefore, a detailed assembly calculation is performed assuming an infinite lattice system in which the same fuel assemblies are arranged indefinitely, and the neutron distribution of the fuel assemblies and the composition of the nuclear fuel material are tracked. The characteristics of the fuel assembly are being sought. The calculation method is to perform assembly calculation in several cases with different moderator densities for one type of fuel assembly, and calculate the assembly nuclear constant including the nuclear reaction cross section of the fuel assembly average and neutron infinite multiplication factor. Sort by values such as burn-up, moderator density, and burner average moderator density.
実際の炉心では、炉心内の位置によって減速材密度及び燃焼度の値が異なる。このため、例えば特許文献1に記載されているように、炉心全体にわたる中性子分布及び炉心全体の反応度を求める炉心計算では、集合体計算の結果を別に得られた燃焼度、減速材密度、燃焼平均減速材密度などの値で内外挿して、炉内各領域での状態に応じた集合体核定数を計算する。 In an actual core, the moderator density and the burnup value differ depending on the position in the core. For this reason, for example, as described in Patent Document 1, in the core calculation for obtaining the neutron distribution over the entire core and the reactivity of the entire core, the burnup, moderator density, combustion obtained separately from the results of the aggregate calculation The aggregate nuclear constant corresponding to the state in each region in the furnace is calculated by interpolating with values such as the average moderator density.
一方、核燃料物質の有効利用を図る観点から、特許文献2に示されているようなスペクトルシフトロッド(以下SSRという)を有する燃料集合体が提案されている。SSRは逆U字状の管からなり、炉心流量の変化に伴ってSSR内部に形成される水蒸気領域と水領域の境界(以下SSR内の水位という)が変化する水ロッドである。このSSRを備えた燃料集合体は、炉心流量の変更により炉心内の減速材密度を広範囲に制御でき、ウラン238からプルトニウム239への転換の促進及び燃焼末期での反応度向上等が可能となり、核燃料物質の有効利用を図ることができる。SSR内の水位は炉心流量の変化に伴って変化するので、炉心性能計算を精度良く行うためには、SSR内の水位を考慮して炉心計算を行うことが重要となる。
On the other hand, from the viewpoint of effective use of nuclear fuel material, a fuel assembly having a spectrum shift rod (hereinafter referred to as SSR) as shown in
特許文献3に記載された炉心性能計算装置は、SSRを有する燃料集合体が装荷された原子炉において、炉心流量に応じて変化するSSR内の水位を考慮して炉心内の各領域での核定数を求めることによって、炉心内の出力分布及び反応度等の炉心特性を精度良く算出している。
In the reactor performance calculation apparatus described in
前記特許文献3に記載された炉心性能計算方法は、炉心に供給される冷却水が下部タイプレートを通過する際の圧力損失ΔPLTPがSSR内の全圧力損失と等しく、SSR入口および出口での圧損が小さいと仮定して、水の密度ρf、重力加速度gを用いてSSR内の水位Zを(1)式から算出し、SSR内の水の有無に基づいて核定数を算出している。
Z=ΔPLTP/ρfg ……(1)
この水位算出方法は、簡便で炉心性能計算に重要な高速演算の観点で優れている。しかし、各燃料集合体に供給される冷却水流量や、下部タイプレートでの圧力損失などが、実際の冷却水流量や下部タイプレート圧力損失などと異なる場合、算出したSSR内の水位と実際のSSR内の水位には差が生じ、炉心性能計算に誤差が生じる可能性がある。
In the core performance calculation method described in
Z = ΔP LTP / ρ f g (1)
This water level calculation method is simple and excellent from the viewpoint of high-speed calculation important for core performance calculation. However, if the cooling water flow rate supplied to each fuel assembly or the pressure loss at the lower tie plate is different from the actual cooling water flow rate or the lower tie plate pressure loss, the calculated water level in the SSR and the actual There is a difference in the water level in the SSR, which may cause errors in the core performance calculation.
本発明の目的は、SSRを有する燃料集合体が装荷された沸騰水型原子炉において、炉心特性の計算精度をさらに向上する炉心性能計算方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a core performance calculation method and apparatus for further improving the calculation accuracy of core characteristics in a boiling water reactor loaded with a fuel assembly having SSR.
本発明は、炉心に装荷された複数の燃料集合体と、前記燃料集合体に設けられるとともに炉心の冷却水流量に応じて内部水位が変化するスペクトルシフトロッドと、前記炉心内に軸方向移動可能に設けられた中性子検出器とを有する沸騰水型原子炉について、核熱水力結合計算により炉内出力分布を含む炉心特性を計算する沸騰水型原子炉の炉心性能計算方法において、実際の炉心内の中性子束分布に基づき算出された炉心軸方向出力分布と前記核熱水力結合計算により求められた軸方向出力分布を比較して、前記スペクトルシフトロッド内の実際の水位と炉心性能計算時に設定した水位の差の生じている燃料集合体を特定し、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正することを特徴とする。 The present invention includes a plurality of fuel assemblies loaded on a core, a spectrum shift rod that is provided in the fuel assemblies and whose internal water level changes in accordance with the cooling water flow rate of the core, and is axially movable in the core. For the boiling water reactor with a neutron detector installed in the reactor, the core performance calculation method for the boiling water reactor, which calculates the core characteristics including the power distribution in the reactor by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation, The core axial power distribution calculated based on the neutron flux distribution in the core and the axial power distribution calculated by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation are compared, and the actual water level in the spectrum shift rod and the core performance are calculated. The fuel assembly in which the difference in the set water level has occurred is identified, and the water level in the already set spectrum shift rod is adjusted so as to match the actual water level in the spectrum shift rod. Calculated and correcting.
また、沸騰水型原子炉の炉心性能計算方法において、前記核熱水力結合計算は、前記燃料集合体の各チャンネルごとに冷却水流量を配分し、燃料集合体内のボイド率分布計算とスペクトルシフトロッド内の水位計算に基づき炉心の核定数および中性子分布を計算し、炉内出力分布を含む炉心特性を計算するステップを有することを特徴とする。 Further, in the core performance calculation method for a boiling water reactor, the nuclear thermal hydraulic coupling calculation distributes a cooling water flow rate for each channel of the fuel assembly, and calculates a void ratio distribution and a spectrum shift in the fuel assembly. It is characterized by calculating the core constant and neutron distribution of the core based on the water level calculation in the rod, and calculating the core characteristics including the power distribution in the reactor.
また、沸騰水型原子炉の炉心性能計算方法において、前記冷却水流量の差によって生じる実際のスペクトルシフトロッド内の水位と炉心性能計算時に設定したスペクトルシフトロッド内の水位の差が生じている燃料集合体を特定し、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正することを特徴とする。 Further, in the core performance calculation method of the boiling water reactor, the fuel in which the difference between the actual water level in the spectrum shift rod caused by the difference in the cooling water flow rate and the water level in the spectrum shift rod set during the core performance calculation has occurred The aggregate is specified, and the water level in the already set spectrum shift rod is recalculated and corrected so as to match the water level in the actual spectrum shift rod.
また、沸騰水型原子炉の炉心性能計算方法において、燃料集合体の核特性の差に起因するスペクトルシフトロッド内の水位変化に対する反応度の差に基づいて、実際のスペクトルシフトロッド内の水位と炉心性能計算時に設定したスペクトルシフトロッド内の水位の差が生じている燃料集合体を特定し、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正することを特徴とする。 Also, in the core performance calculation method for boiling water reactors, the actual water level in the spectral shift rod is calculated based on the difference in reactivity to the water level change in the spectral shift rod caused by the difference in the nuclear characteristics of the fuel assembly. The fuel assembly in which the difference in the water level in the spectrum shift rod set at the time of calculating the core performance is identified, and the water level in the spectrum shift rod that has already been set is reset to match the water level in the actual spectrum shift rod. It is characterized by calculating and correcting.
また、沸騰水型原子炉の炉心性能計算方法において、前記スペクトルシフトロッド内の水位再計算の際に、あらかじめ算出され保存された燃料集合体の冷却水流量に対応するスペクトルシフトロッド内のボイド率に関するテーブル情報を使用することを特徴とする。 Further, in the core performance calculation method for a boiling water reactor, the void ratio in the spectral shift rod corresponding to the cooling water flow rate of the fuel assembly calculated and stored in advance when the water level in the spectral shift rod is recalculated. The table information regarding is used.
さらに、炉心に装荷された複数の燃料集合体と、前記燃料集合体に設けられるとともに炉心の冷却水流量に応じて内部水位が変化するスペクトルシフトロッドと、前記炉心内に軸方向移動可能に設けられた中性子検出器とを有し、核熱水力結合計算により炉内出力分布を含む炉心特性を計算する沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置において、実際の炉心内の中性子束分布に基づき炉心軸方向出力分布を算出する手段と、前記核熱水力結合計算により炉心軸方向出力分布を算出する手段と、前記両炉心軸方向出力分布を比較して、前記スペクトルシフトロッド内の実際の水位と炉心性能計算時に設定した水位の差の生じている燃料集合体を特定する比較手段と、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正する手段を有することを特徴とする。さらに、沸騰水型原子炉における炉心性能計算装置において、再計算により求められたスペクトルシフトロッドの水位を表示する表示装置を有することを特徴とする。 Furthermore, a plurality of fuel assemblies loaded in the core, a spectrum shift rod that is provided in the fuel assemblies and whose internal water level changes according to the cooling water flow rate of the core, and is provided in the core so as to be movable in the axial direction. A core performance calculation device for a boiling water reactor that calculates the core characteristics including the power distribution in the reactor by nuclear thermal hydraulic coupling calculation, based on the neutron flux distribution in the actual core The means for calculating the power distribution in the axial direction of the core, the means for calculating the power distribution in the axial direction of the core by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation, and the power distribution in the axial direction of both cores are compared, The comparison means for identifying the fuel assembly in which the difference between the water level and the water level set at the time of calculating the core performance has occurred, and the speci fi cation that has been set to match the water level in the actual spectrum shift rod. Characterized in that it comprises means for recalculating corrects the level of torque in the shift rod. Furthermore, the core performance calculation apparatus in the boiling water reactor has a display device for displaying the water level of the spectrum shift rod obtained by recalculation.
加えて、沸騰水型原子炉における上記炉心性能計算装置を有する原子炉プラントであることを特徴とする。 In addition, it is a nuclear reactor plant having the above core performance calculation device in a boiling water reactor.
本発明によれば、SSRを有する燃料集合体が装荷された沸騰水型原子炉において、炉心特性の計算精度をさらに向上することができる。 According to the present invention, the calculation accuracy of the core characteristics can be further improved in a boiling water reactor loaded with a fuel assembly having SSR.
本発明の実施例を以下に図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(BWRプラントの概略)
沸騰水型原子炉(BWR)プラントに適用される本発明の好適な一実施例である実施例1の炉心性能計算装置を、図1〜図8を用いて以下に説明する。
(Outline of BWR plant)
A core performance calculation apparatus according to a first embodiment which is a preferred embodiment of the present invention applied to a boiling water reactor (BWR) plant will be described below with reference to FIGS.
図2に示すように、BWRプラント制御系において、炉心性能計算装置30はデータ処理計算機31及び記憶装置33などと信号伝送線36を介してネットワークを構成しており、それらとの間で情報の交換を行っている。データの入出力及び制御プログラムの入力等を実施するプロセス入出力装置32がデータ処理計算機31に接続される。信号伝送線36は、BWRプラントの中央運転制御室内の中央制御盤37に設けられた表示装置(CRT)38及び表示計器39に接続され、さらに、プリンタ35及びオペレータコンソール34に接続される。図2において、データ処理計算機31は圧力計測値に基づいて炉心流量を算出し、中性子束計測値に基づいて原子炉出力を算出する。算出された炉心流量及び原子炉出力は記憶装置33に記憶される。炉心性能計算装置30は、記憶装置33に記憶された炉心流量等の運転状態データを用いて核定数を算出し、炉心性能計算を実行する。炉心性能計算装置30で得られた計算結果、及びデータ処理計算機31で算出された情報は、表示装置38、表示計器39及びプリンタ35に出力されて表示され及びプリントされる。
As shown in FIG. 2, in the BWR plant control system, the core
次にBWRプラントの概略構成を説明する。図3に示すように、BWRプラントの原子炉1は内部に燃料集合体を装荷した炉心3を有する原子炉圧力容器(以下、RPVという)2を備えている。インターナルポンプ22がRPV2の底部に設置される。インターナルポンプ22のインペラ23は、RPV2と炉心3の間に形成される環状流路であるダウンカマー25内に配置される。インペラ23の上流側と下流側の差圧を計測する差圧計24がRPV2に設置される。炉心3内に挿入される複数の制御棒20が、RPV2内に配置される。制御棒20は、RPV2の底部に設置された制御棒駆動機構21に連結される。制御棒駆動機構21は、制御棒20を炉心3から引き抜く操作、及び制御棒20を炉心3に挿入する操作を実行する。さらに、固定式の複数の中性子検出器(局所出力レンジモニタ)29が炉心3内に配置されている。
Next, a schematic configuration of the BWR plant will be described. As shown in FIG. 3, a nuclear reactor 1 of a BWR plant includes a reactor pressure vessel (hereinafter referred to as RPV) 2 having a
原子炉の運転中、炉心3に供給された冷却水は燃料集合体内に流入し、燃料棒相互間に形成された冷却水流路を上昇する。冷却水は冷却水流路を上昇する間に、燃料棒内の核燃料物質の核分裂によって生じる熱によって加熱され一部が蒸気になる。この蒸気は、RPV2内で炉心3の上方に配置された気水分離器(図示せず)及び蒸気乾燥器(図示せず)によって水分が除去され、主蒸気配管26によってRPV2からタービン(図示せず)に供給される。タービンから排出された蒸気は復水器(図示せず)で水に凝縮され、給水として給水配管27を通ってRPV2に供給される。気水分離器で分離された冷却水は、RPV2内に供給される給水と混合され、ダウンカマー25内を下降し、インターナルポンプ22により昇圧されて再び炉心3に供給される。
During the operation of the nuclear reactor, the cooling water supplied to the
差圧計24で計測されたインペラ23の上流側と下流側の圧力計測値、及び移動式の中性子検出器(TIP)で計測された中性子束計測値及び制御棒駆動機構21から出力された制御棒位置情報は、プロセス入出力装置32を介してデータ処理計算機31に入力される。
Pressure measurement values upstream and downstream of the
図4において、燃料集合体4は複数の燃料棒5、上部タイプレート6、下部タイプレート7、複数の燃料スペーサ8、複数のSSR9及びチャンネルボックス19を有する。
In FIG. 4, the
核燃料物質を内部に充填した各燃料棒5は、下端部が下部タイプレート7に保持され、上端部が上部タイプレート6に保持される。2本のSSR9も、同じく下端部が下部タイプレート7に保持され、上端部が上部タイプレート6に保持される。複数の燃料スペーサ8は、燃料集合体4の軸方向に所定の間隔を置いて配置され、燃料棒5の相互間及び燃料棒5とSSR9の間に冷却水流路を形成するように、燃料棒5及びSSR9を保持している。燃料スペーサ8によって束ねられた燃料棒5の束は、上部タイプレート6に取り付けられたチャンネルボックス19によって取り囲まれている。
Each
図5に示す燃料集合体4の横断面図において、複数の燃料棒5は正方格子状に9行9列に配置される。10はSSR9の上昇管であり14は冷却材上昇通路である。11は下降管であり15は冷却材下降通路である。
(SSRの動作)
図6の模式図において、SSR9は逆U字状をした管であり上昇管10及び下降管11を有する。上昇管10内には冷却材上昇通路14が形成され、下降管11内には冷却材下降通路15が形成される。冷却材上昇通路14と冷却材下降通路15は、SSR9の上端部で連絡されている。上昇管10の下端に形成される入口開口12は、下部タイプレート7内の、燃料保持部28より下方の領域に連絡される。下降管11の下端は、燃料保持部28より上方でSSR9の上端よりも下方に位置しており、好ましくは、燃料保持部28の上面付近に位置させるとよい。出口開口13が下降管11の下端に形成される。2本のSSR9は図4に示すように燃料集合体4の中央部に隣接して配置される。各SSR9の上昇管10の横断面積は、4本の燃料棒5が配置可能な領域を占有している。下降管11の横断面積は上昇管10の横断面積よりも小さくなっている。燃料棒5下部は燃料保持部28上に保持されている。
In the cross-sectional view of the
(SSR operation)
In the schematic diagram of FIG. 6,
次にSSR9内の冷却水について詳細に説明する。燃料集合体の下部タイプレート7内に流入した一部の冷却水は、入口開口12を通って冷却材上昇通路14内に流入する。冷却材上昇通路14内の冷却水は、SSR9の周囲に保持された各燃料棒からの中性子及びγ線の照射によって加熱され、一部が蒸発する。この蒸気は、冷却材上昇通路14内を上昇し、冷却材下降通路15を通って出口開口13から放出されて燃料棒相互間の冷却水流路を上昇する。
Next, the cooling water in the
炉心流量が最大炉心流量よりも少なく、かつ原子炉出力が定格出力付近の状態では、冷却材上昇通路14内への冷却水の供給流量と冷却材上昇通路14内での蒸気の発生量がバランスし、冷却材上昇通路14内に液面16が形成される。Zは冷却材上昇通路下部から液面16までの冷却材の水位を示すSSR内水位である。液面16より下方は水領域17であり液面16より上方は蒸気領域18である。次にインターナルポンプ22により炉心流量を増加させると、冷却材上昇通路14内の液面16は上昇し、炉心流量が最大炉心流量に達したとき、冷却材上昇通路14及び冷却材下降通路15内は全て水領域17になる。
When the core flow rate is less than the maximum core flow rate and the reactor power is in the vicinity of the rated output, the supply flow rate of cooling water into the
SSR9内の冷却材上昇通路14内に液面16が形成されたとき、SSR9内の圧力損失ΔPSSRは(1)式で算出できる。
When the
ΔPSSR=ΔPIN+ΔPZ+ΔPOUT ……(1)
ここで、ΔPINはSSR9の入口開口12での局所圧力損失、ΔPZはSSR9内の冷却水の静水頭、ΔPOUTはSSR9の出口開口13での局所圧力損失である。
ΔP SSR = ΔP IN + ΔP Z + ΔP OUT (1)
Here, ΔP IN is a local pressure loss at the inlet opening 12 of the
SSR9内に液面16が形成されたとき、SSR9に流入する冷却水とSSR9から流出する蒸気(または蒸気及び冷却水)の流速は小さく、ΔPIN及びΔPOUTはΔPZと比較して無視できるほど小さくなる。
When the
一方、下部タイプレート7の燃料保持部28には下方領域から上方領域に冷却水を供給する多数の開口7aが形成され、冷却水の流れに対して抵抗体となっている。原子炉1を運転すると、下部タイプレート7内に流入した冷却水の大部分は開口7aを通って燃料棒5相互間に形成された冷却水通路内に導入される。開口7aにおける下部タイプレート圧力損失をΔPLTPとしたとき、過渡変化時を除いた原子炉1の通常運転時においては、SSR9の圧力損失ΔPSSRとΔPLTPは釣り合っている。また、上述したようにΔPINとΔPOUTはΔPZと比較して小さいので省略でき、近似的に(2)式が成立する。
On the other hand, the
ΔPLTP=ΔPZ ……(2)
ここで、下部タイプレート7に供給する冷却水の流量、すなわち、炉心流量を変化させると、前述した燃料保持部28より上流と下流領域との間の差圧であるΔPLTPが変化する。ΔPLTPは炉心流量のほぼ2乗に比例するので、例えば、炉心流量を定格流量の80%から120%に変化させると、下部タイプレート圧力損失ΔPLTPは80%流量時の約2.3倍になる。SSR9内の静水頭ΔPZも同様に約2.3倍になり、SSR9内の液面16が大きく上昇する。
ΔP LTP = ΔP Z (2)
Here, when the flow rate of the cooling water supplied to the
SSR9内の液面16が上昇した場合には、冷却材上昇通路14内の蒸気領域18の一部が水領域17になる。新たに水領域17になった領域では、中性子減速機能を有する冷却水の減速材密度が増加するので熱中性子が多くなり炉心反応度が増加する。逆に、SSR9内の液面16が下降した場合には、冷却材上昇通路14内の水領域17の一部が蒸気領域18になる。新たに蒸気領域18になった領域では、減速材密度の減少によって熱中性子が少なくなり炉心反応度が減少する。
When the
以上に述べたように、制御棒反応度制御に比べ、SSRによる反応度制御は無駄に吸収させる中性子が少ないため、燃料経済性の観点で利点がある。その一方で、SSRを用いて原子炉の運転管理を行うためには、SSR内の減速材密度を考慮して炉心管理を実施する必要がある。あるいは、流路断面積に対する気相の体積割合で、蒸気単相のとき1、水単相のとき0となる指標であるボイド率を用いて、SSR内のボイド率を考慮して炉心管理を実施する必要がある。
(炉心性能計算方法)
図1のフローチャートを用いて、炉心性能計算装置30で実行される炉心性能計算方法の詳細を以下に説明する。図1に示すステップ51〜63の処理が炉心性能計算装置30において行われる。
As described above, compared with control rod reactivity control, reactivity control by SSR has an advantage in terms of fuel economy because less neutrons are wastedly absorbed. On the other hand, in order to manage the operation of the reactor using SSR, it is necessary to perform core management in consideration of the moderator density in the SSR. Alternatively, the core ratio can be managed in consideration of the void ratio in the SSR by using the void ratio, which is an index that is 1 for the vapor single phase and 0 for the water single phase, with the volume ratio of the gas phase to the flow path cross-sectional area. Need to be implemented.
(Core performance calculation method)
Details of the core performance calculation method executed by the core
実施例1では、まず、核定数計算を行う対象の炉心全体を、燃料集合体の境界に沿って燃料有効長を対象に軸方向において例えば約15cm立方の複数のノードに分割する。各ノード内は均質とみなし、核定数を計算する。次に中性子拡散計算によって炉心3内の中性子分布及び中性子実効増倍率を求める。これに基づき、さらに炉心3内の熱出力分布及び反応度等の炉心特性を算出する。
In the first embodiment, first, the entire core to be subjected to nuclear constant calculation is divided into a plurality of nodes of about 15 cm cubic, for example, in the axial direction along the boundary of the fuel assembly with the effective fuel length as a target. It is assumed that each node is homogeneous, and the nuclear constant is calculated. Next, the neutron distribution in the
沸騰水型原子炉では、炉心3の出力分布によって減速材密度の分布(ボイド率分布)が変化するので、炉心性能計算装置30は、中性子拡散計算処理と熱水力計算処理を反復して行う核熱水力結合計算によって、互いに整合性が取れた出力分布及びボイド率分布を求める。
(初期設定:ステップ51、52)
ステップ51で炉心性能計算装置30に運転状態データが入力される。次いでステップ52で運転状態データを基に炉心3の軸方向出力分布等の初期設定を行う。運転状態データは、燃焼度、SSR9の外側で燃料集合体4内の減速材密度、SSR9内の減速材密度、制御棒挿入状態の情報及び炉心流量、炉心入口温度などを含んでいる。制御棒挿入状態の情報(制御棒位置情報)及び炉心流量はデータ処理計算機31で求められた情報である。
In the boiling water reactor, the moderator density distribution (void ratio distribution) changes depending on the power distribution of the
(Initial setting:
In
燃焼度は、単位ウラン重量あたりの累積出力を示す指標で、炉心性能計算装置30で計算したノードの出力を時間積分することで得られる。燃焼度は、前の運転サイクル終了時点で炉心性能計算装置30が計算して記憶装置33に記憶した値を引き継ぎ、現在の運転サイクル中に更新していく。
The burnup is an index indicating the accumulated output per unit uranium weight, and is obtained by time integration of the node output calculated by the core
SSR9の外側で燃料集合体4内の減速材密度は、熱水力計算においてSSR9の外側の燃料集合体4内ノードのボイド率を求めた後、運転圧力における水と蒸気の密度を使って計算する。ノードの燃焼平均減速材密度は、炉心にはじめて装荷されてから現在に至るまでに、燃料集合体4内ノードに生じた減速材密度(SSR9の外側とSSR9内の減速材密度を各流路面積で重み付けして平均化したもの)の時間平均値である。燃焼平均減速材密度も炉心性能計算装置30で計算し、記憶装置33に記憶した値を引き継ぎ、現在の運転サイクル中に更新していく。
(熱水力計算処理:ステップ53〜55)
次にステップ53で、燃料集合体4チャンネル毎の冷却水流量配分計算が行われ、ステップ54で燃料集合体4内のボイド率分布計算を行い、ステップ55でSSR内の水位計算を含む熱水力計算処理が実行される。
The moderator density inside the
(Thermal hydraulic calculation processing:
Next, at
ステップ53の流量配分計算では、データ処理計算機31で求められた全炉心流量、及び炉心3内の燃料集合体4の出力分布情報を用いて、各燃料集合体4の圧力損失が等しくなるように燃料集合体4毎に、供給される冷却水流量を求める。燃料集合体4の圧力損失の計算は以下のように行う。各燃料集合体の冷却水流量配分を仮定し、ステップ52で設定した出力分布や炉心入口温度を用いてノード毎の発生蒸気量を計算し、蒸気流量率(水と蒸気をあわせた全質量流量に対する蒸気質量流量の割合)の軸方向分布を計算する。ノードの圧力損失は、冷却水流量と蒸気流量率から算出でき、各ノードの圧力損失を軸方向に積分することで燃料集合体毎の全圧力損失が計算できる。最初に仮定した冷却水流量配分では各燃料集合体の全圧力損失は集合体毎に異なる値をとるが、これが一致するように各燃料集合体の冷却水流量配分を再調整し、圧力損失計算を繰り返す。最終的に全各燃料集合体の全圧力損失が一致したときに、流量配分計算53が終了する。
In the flow rate distribution calculation of
ステップ54のボイド率分布計算では、SSR9の外側で燃料集合体4内のボイド率分布計算を行う。ステップ52で設定された出力分布や冷却水の炉心入口での温度(炉心入口温度)とステップ53で計算した各燃料集合体の冷却水流量を用いてノードの蒸気流量率を計算する。蒸気重量率と蒸気体積率であるボイド率の関係を予め実験等で求めておき、蒸気重量率の軸方向分布からボイド率αc(減速材密度ρc)の軸方向分布を計算する。
In the void ratio distribution calculation in
ステップ55のSSR9内の水位計算では、式(1)を用いてSSR内の水位Zを計算する。まず、ステップ53で得られた下部タイプレート7に供給される冷却水の流量Wから、下部タイプレート圧力損失ΔPLTPを算出する。
In the water level calculation in the
ΔPLTP=KLTP・W2/(ρfA2) ……(6)
ここで、KLTP・は下部タイプレート圧力損失係数、Aは下部タイプレート部の流路面積である。式(6)を式(1)に代入することにより、SSR内の水位Zを下部タイプレート7に供給される冷却水の流量Wから求める以下の式(7)が得られる。下部タイプレート圧力損失係数KLTPおよび下部タイプレート部の流路面積Aは予め実験などにより求め記憶装置33に記憶しておく。
Z=(KLTP・W2)/((ρf)2gA) ……(7)
水密度ρfが一定の条件では、SSR内の水位Zが下部タイプレート7に供給される冷却水の流量Wの二乗に比例することから、式(7)を修正して以下の式(8)を用いることもできる。
Z=β(ρf)・W2 ……(8)
ここで、β(ρf)は水密度ρfのときのSSR内の水位Zと下部タイプレート7に供給される冷却水の流量Wの間の相関係数である。β(ρf)は予め実験等で求め、水密度ρfに対するテーブルとして記憶装置33に記憶しておく。
ΔP LTP = K LTP · W 2 / (ρ f A 2 ) (6)
Here, K LTP · is the lower tie plate pressure loss coefficient, and A is the flow area of the lower tie plate portion. By substituting equation (6) into equation (1), the following equation (7) for obtaining the water level Z in the SSR from the flow rate W of the cooling water supplied to the
Z = (K LTP · W 2 ) / ((ρ f ) 2 gA) (7)
Under the condition that the water density ρ f is constant, the water level Z in the SSR is proportional to the square of the flow rate W of the cooling water supplied to the
Z = β (ρ f ) · W 2 (8)
Here, β (ρ f ) is a correlation coefficient between the water level Z in the SSR at the water density ρ f and the flow rate W of the cooling water supplied to the
式(7)あるいは式(8)によりSSR内の水位Zを求めた後、SSR内の水位と、軸方向各ノードの位置関係を求め、各ノードのSSR内のボイド率αsを求める。まず、ノードの上端がSSR内の水位Zよりも上部にあり、かつ、ノードの下端がSSR内の水位Zよりも下部にあるノード(以下、水位のあるノードと呼ぶ)を決定する。各ノードの上端および下端位置は、ノード分割時に求めて記憶装置33に記憶しておく。水位のあるノードよりも下部にあるノードでは、SSR内は全て水になっているためボイド率αsは0%とする。また、水位のあるノードよりも上部にあるノードでは、SSR内は全て水蒸気になっているためボイド率αsは100%とする。SSR水位のあるノードのボイド率αsについては、水位とノードの上端位置Uおよび下端位置Lを用いて、以下の式(9)により平均して求める。
After obtaining the water level Z in the SSR by the equation (7) or the equation (8), the water level in the SSR and the positional relationship between the nodes in the axial direction are obtained, and the void ratio α s in the SSR of each node is obtained. First, a node whose upper end is higher than the water level Z in the SSR and whose lower end is lower than the water level Z in the SSR (hereinafter referred to as a node having a water level) is determined. The upper end and lower end positions of each node are obtained during node division and stored in the
αs=(U−Z)/(U−L)×100 ……(9)
ステップ54および55において、各ノードのSSR9の外側で燃料集合体4内のボイド率αcおよびSSR9内のボイド率αsをそれぞれ求めた後、以下の式(10)および式(11)を用いて、SSR9の外側で燃料集合体4内の減速材密度ρcおよびSSR9内の減速材密度ρsを算出する。
α s = (U−Z) / (UL) × 100 (9)
In
ρc=αcρg+(1-αc)ρf ……(10)
ρs=αsρg+(1-αs)ρf ……(11)
ここでρgは蒸気密度、ρfは水密度である。
(核定数計算:ステップ56)
次に、中性子拡散計算処理における核計算と上記の熱水力計算を結合するため、各ノードにおける核定数が求められる。すなわち、ステップ56の核定数算出処理において、各ノードのSSR9の外側で燃料集合体4内の減速材密度ρcおよびSSR9内の減速材密度
ρs、および制御棒挿入状態などに基づいて、ノード平均の核定数を求める。
ρ c = α c ρ g + (1-α c ) ρ f (10)
ρ s = α s ρ g + (1−α s ) ρ f (11)
Here [rho g is vapor density, the [rho f is water density.
(Nuclear constant calculation: Step 56)
Next, in order to combine the nuclear calculation in the neutron diffusion calculation process and the above-described thermal hydraulic calculation, the nuclear constant at each node is obtained. That is, in the nuclear constant calculation process of
本実施例で用いるノード平均の核定数としては、拡散係数、マクロ吸収断面積、マクロ散乱断面積及びマクロ核分裂断面積などがある。これらの核定数は、燃焼度、減速材密度ρc及びρs、制御棒挿入状態情報及び炉心流量などを用いて、燃料集合体単体に対する集合体計算により、幾つかの代表的な状態での値を予め算出しておく。減速材密度ρc及びρsとしては(4)式及び(5)式によって算出された各値が用いられる。 Examples of the nodal average nuclear constant used in this embodiment include a diffusion coefficient, a macro absorption cross section, a macro scattering cross section, and a macro fission cross section. These nuclear constants are calculated in several representative states by assembly calculations for a single fuel assembly using burnup, moderator density ρ c and ρ s , control rod insertion state information, core flow rate, etc. The value is calculated in advance. As the moderator density ρ c and ρ s , the values calculated by the equations (4) and (5) are used.
算出された各核定数は、算出に用いられた燃焼度、減速材密度ρc及びρs、制御棒挿入状態及び炉心流量など(以下第2状態量という)と関連付けられて、それぞれ核定数テーブル情報として記憶装置33に記憶されている。
The calculated nuclear constants are associated with the burnup, moderator density ρ c and ρ s , control rod insertion state, core flow rate, etc. (hereinafter referred to as second state quantities) used for the calculation, respectively. It is stored in the
ステップ56においては、中性子拡散計算の対象である1つの燃料集合体4に対して算出された燃焼度、減速材密度ρc及びρs、制御棒挿入状態及び炉心流量など(以下第1状態量という)を用いて、記憶装置33から各ノードでの平均核定数を検索する。もし、第1状態量の各値とマッチングする第2状態量が記憶装置33に存在しない場合には、第1状態量の各値に最も近い第2状態量及び対応する各核定数を記憶装置33から検索し、第1状態量の各値を用いて、検索された第2状態量及び各核定数を内挿(または外挿)することによって、ノードに対する各平均核定数を求める。他の燃料集合体に対しても、同様にして各平均核定数がそれぞれ求められる。
(中性子拡散計算:ステップ57、58)
次にステップ56で求めた核定数を用いて、ステップ57で中性子拡散計算が行われ、炉心の軸方向出力分布及び反応度等の炉心特性(炉心特性に関する情報)が算出される。そして、ステップ58で、前ステップで求められた軸方向出力分布をステップ52で初期設定した軸方向出力分布と比較し、その差が許容範囲内にあるか否かの収束判定を行う。
In
(Neutron diffusion calculation:
Next, using the nuclear constant obtained in
収束判定の差が許容範囲よりも大きい場合には、ステップ58の判定は「No」となり、出力分布を調整してステップ53〜58の各処理が再度実行される。すなわち、熱水力計算処理(ステップ53,54及び55)、核定数算出処理(ステップ56)及び中性子拡散計算処理(ステップ57)が、ステップ58の判定が「Yes」になるまで繰り返し実行される。この繰り返し計算におけるボイド率分布計算(ステップ54)では、ステップ57で得られた軸方向出力分布を用いてボイド率分布を計算する。また、繰り返し計算を行った場合におけるステップ58の収束判定では、前回のステップ57の計算で得られた軸方向出力分布と今回のステップ57の計算で得られた軸方向出力分布との差を比較する。なお、ステップ57で求める軸方向出力分布等は、中性子拡散計算の替りに中性子輸送計算を用いて算出してもよい。
(軸方向出力分布:ステップ59、60)
ステップ58の判定が「Yes」、すなわち前述の差が許容範囲内であるとき、ステップ59の比較処理が実行される。
If the difference in convergence determination is larger than the allowable range, the determination in
(Axial output distribution: steps 59, 60)
When the determination of
図7に示すようにステップ59の処理は、炉心3内に挿入される移動式の中性子束検出器(TIP)40で計測された炉心3の軸方向中性子束分布により得られた炉心3の軸方向出力分布を用いる。BWRでは、TIP40は常時炉心3内の中性子束分布を計測している訳ではなく、運転員がオペレータコンソール34から入力した挿入指令に基づいて炉心3に挿入され、炉心3の軸方向の中性子束分布を計測する。TIP40は、炉心3の中性子束分布を計測する以外の期間では、原子炉1の外に引き抜かれている。TIP40から出力された炉心3の軸方向における多数の位置での各中性子束計測値は、プロセス入出力装置32を介してデータ処理計算機31に入力される。データ処理計算機31は、それらの中性子束計測値に基づいて、炉心3の軸方向の出力分布を求める。データ処理計算機31で求められた炉心3の軸方向の出力分布(以下、TIP計測値と呼ぶ)が、性能計算装置30に入力される。この入力されたTIP計測値と、核熱水力結合計算により求められた軸方向の出力分布を比較し、差分を算出する。
As shown in FIG. 7, the process of
ステップ60では、ステップ59で算出した、TIP計測値と核熱水力結合計算により求められた軸方向の出力分布との差分が許容範囲内であるかを判定する。前記差分が許容範囲外である場合、SSR内の水位補正(ステップ61)を実施する。
In
炉心性能計算においては、TIP計測値と核熱水力結合計算により評価した出力分布に違いがあるときに、TIP計測値に核熱水力結合計算を合わせるような補正を実施して評価精度を向上する。ここで、TIP40は図7(a)で示すように、4体の燃料集合体に囲まれるように配置されるため、TIP計測値は、TIP40を取り囲む4体の燃料集合体の平均の出力分布となる。もし、TIP40を取り囲む4体の燃料集合体のうち、いずれか一体でも、ステップ55において算出したSSR内の水位と実際のSSR内水位に差があった場合には、この水位の差を原因として、TIP計測値と核熱水力結合計算により評価した出力分布に差が生じる。従って、精度良く出力分布の補正を実施するためには、SSR内の水位の差が生じた燃料集合体を特定して、SSR内水位を補正する必要がある。
(SSR内水位補正:ステップ61)
本発明では、SSR内の水位が燃料集合体に供給される冷却水流量によって異なり、燃料集合体に供給される冷却水流量は燃料集合体の出力によって異なる点に着目した。すなわち、冷却水の各燃料集合体への流量配分において、燃料集合体の出力が高く、その燃料集合体内での蒸気流量率が高くなると、圧力損失が増加するため、その燃料集合体への冷却水流量が相対的に減少する。従って、出力の高い燃料集合体のSSR内水位は相対的に低くなる。通常、一部の燃料集合体の出力のみが極端に高くなったりしないように、出力が相対的に高い燃料同士、あるいは出力が相対的に低い燃料同士が縦横に隣接しないように炉心の燃料装荷パターンを設定する。従って、通常の炉心では、互いに出力の異なる燃料が隣接することが多い。
In the core performance calculation, when there is a difference in the power distribution evaluated by the TIP measurement value and the nuclear thermohydraulic coupling calculation, correction is performed to match the TIP measurement value with the nuclear thermohydraulic coupling calculation to improve the evaluation accuracy. improves. Here, since the
(SSR water level correction: Step 61)
The present invention focuses on the point that the water level in the SSR differs depending on the flow rate of the cooling water supplied to the fuel assembly, and the flow rate of the cooling water supplied to the fuel assembly differs depending on the output of the fuel assembly. That is, in the flow distribution of the cooling water to each fuel assembly, if the output of the fuel assembly is high and the steam flow rate in the fuel assembly becomes high, the pressure loss increases, so the cooling to the fuel assembly Water flow is relatively reduced. Accordingly, the water level in the SSR of the fuel assembly having a high output is relatively low. Normally, the fuel is loaded in the core so that fuels with relatively high outputs or fuels with relatively low outputs are not adjacent vertically or horizontally so that only the output of some fuel assemblies does not become extremely high. Set the pattern. Therefore, in a normal core, fuels having different outputs are often adjacent to each other.
図7(b)は、図7(a)に示すTIP29を取り囲む4体の燃料集合体A,B,C,DのSSR内水位を模式的に示したものである。それぞれの燃料集合体の出力は、B>D>A>Cであり、SSR内水位はC>A>D>Bとなっている。図7(c)は、燃料集合体AおよびCにおいて、図7(b)の実線で示す実際のSSR水位と、点線で示す核熱水力結合計算でのSSR内水位のように差があった場合の、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力分布の差を示している。
FIG. 7B schematically shows the SSR water levels of the four fuel assemblies A, B, C, and D surrounding the
実際のSSR内水位よりも上部にあり、核熱水力結合計算においては算出したSSR内水位よりも下部になっているノード、すなわち、図7(b)の燃料集合体AおよびCにおいて実線と点線で囲まれた領域を含むノードでは、TIP計測値よりも核熱水力結合計算による出力が局所的に高くなることが分かった。また、燃料集合体AおよびCのSSR内水位の違いにより、それぞれの実際のSSR内水位との差に起因する、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が、軸方向位置の違いとして識別できることが分かった。従って、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が生じる軸方向位置から、実際のSSR内水位と核熱水力結合計算でのSSR内水位に差が生じているのが、燃料集合体AおよびCであることが特定できる。 A node that is above the actual water level in the SSR and that is below the calculated water level in the SSR in the nuclear thermohydraulic coupling calculation, that is, the fuel assemblies A and C in FIG. It was found that the output by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is locally higher than the TIP measurement value in the node including the area surrounded by the dotted line. Also, due to the difference in the SSR water levels of fuel assemblies A and C, the difference between the TIP measurement value and the output from the nuclear thermal hydraulic coupling calculation due to the difference between the actual water levels in the SSR It turns out that it can be identified as a difference. Therefore, there is a difference between the actual SSR water level and the SSR water level in the nuclear thermal hydraulic coupling calculation from the axial position where the output difference between the TIP measurement value and the nuclear thermal hydraulic coupling calculation occurs. It can be specified that the aggregates are A and C.
なお、図7(b)および図7(c)では、燃料集合体AおよびCにおいて、実際のSSR内水位よりも核熱水力結合計算におけるSSR内水位が高い場合の例を示したが、実際のSSR内水位よりも核熱水力結合計算におけるSSR内水位が低い場合は、TIP計測値よりも核熱水力結合計算による出力が局所的に低くなるので、同様に実際のSSR水位と核熱水力結合計算でのSSR内水位に差が生じている燃料集合体を特定できる。 7 (b) and 7 (c), the fuel assemblies A and C show examples in which the SSR water level in the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is higher than the actual SSR water level. If the water level in the SSR in the nuclear thermohydraulic coupling calculation is lower than the actual water level in the SSR, the output from the nuclear thermohydraulic coupling calculation is locally lower than the TIP measurement value. It is possible to identify the fuel assemblies that have a difference in the water level in the SSR in the nuclear thermal hydraulic coupling calculation.
ステップ61において、以上の原理を用いてSSR内の水位を補正する手順を図8のフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップ61aでTIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が局所的に大きいノードYを同定する。ここで、出力の差が局所的に大きいノードとは、例えば、核熱水力結合計算における1ノードの軸方向高さを基準として、出力が1%以上異なる軸方向領域において1〜2のノードで、そのノードの上、および下のノードでは出力の差が1%未満であるようなノードである。
In
次にステップ61bで、TIP29を取り囲む4体の燃料集合体のうち、ステップ55で求めたSSR内水位Zが、ステップ61aで同定したノードYに近い燃料集合体を選択する。具体的には、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が大きい場合は、例えば、SSR内水位Zが、ノードYの上端よりも上にあり、かつノードYの上端に最も近い燃料集合体を選択する。逆に、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が小さい場合は、例えばSSR内水位Zが、ノードYの下端よりも下にあり、かつノードYの下端に最も近い燃料集合体を選択する。
Next, in
次にステップ61cで、選択した燃料集合体のSSR内水位Zを補正する。具体的には、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が大きい場合は、選択した燃料集合体のSSR内水位Zが低くなるように、式(7)の下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは、式(8)の相関係数β(ρf)をΔKあるいはΔβだけ小さくする。逆に、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が小さい場合は、選択した燃料集合体のSSR内水位Zが高くなるように、式(7)の下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは、式(8)の相関係数β(ρf)をΔKあるいはΔβだけ大きくする。なお、ΔKあるいはΔβは、例えば同じ冷却水流量に対するSSR内水位がノードの高さの1/2だけ変化するような値を予め求めておき、記憶装置33に記憶しておく。補正した下部タイプレート圧力損失係数KLTP’あるいは相関係数β(ρf)’は記憶装置33に記憶しておく。
Next, in
ステップ61dでは、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が局所的に大きくなるノード、すなわち、実際のSSRの水位と核熱水力結合計算におけるSSR内水位との差に起因してTIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が生じていると見なせるノードを、TIP計測値が得られている全燃料集合体について同定し、その出力差の原因となっている燃料集合体のSSR内水位を補正したか判定する。
In
ステップ61dにおいて「Yes」となった時点で、ステップ55に戻る。ステップ55では、ステップ61で補正した下部タイプレート圧力損失係数KLTP’あるいは相関係数β(ρf)’を用いてSSR内水位を求める。そして、補正前と同様に、出力分布が収束するまで、核熱水力結合計算を繰り返す。ステップ58の収束判定で「Yes」となると、再び、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力分布を比較して差分を求め(ステップ59)、その差分が許容範囲内であるかを判定する(ステップ60)。
When “Yes” is determined in the
前記差分が許容範囲外である場合、再び、SSR内の水位補正(ステップ61)を実施する。ただし、下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは相関係数β(ρf)の補正量ΔK’あるいはΔβ’は、前回の補正量ΔKあるいはΔβよりも小さくし、例えばそれぞれ前回の補正量ΔKあるいはΔβに0.8をかけた値とする。SSR内の水位補正を行った後、再び核熱水力結合計算を行う。この繰り返し計算を、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力分布の差が許容範囲内となり、ステップ60において「Yes」となるまで繰り返し実行する。
(炉心の安全性評価:ステップ62,63)
ステップ60において「Yes」となると、ステップ62で炉心の安全性評価を実施する。ステップ62では、算出された上記の炉心特性を対象に、炉心3の安全性を示す指標(例えば、最小限界出力比及び最大線出力密度等)を算出する。ステップ62における最小限界出力比等の計算は、運転員がオペレータコンソール34から炉心性能計算装置1に計算指令を入力することによっても行われる。ステップ62の処理が終了した後、ステップ63で炉心の出力分布及び反応度等の炉心特性の情報、及び算出された炉心の安全性を示す各指標が炉心性能計算装置30から表示装置38及び表示計器39に出力される。各炉心特性の情報は表示装置38等に表示される。SSR9内の水位も、同様に、表示装置38等に出力される。また、各炉心特性の情報、SSR9内の水位、および炉心の安全性を示す各指標は記憶装置33に記憶される。運転員は、表示された出力分布及び反応度等の炉心特性を考慮して、炉心3内への制御棒20の挿入・引抜位置の設定等の、原子炉の運転計画を立案する。
When the difference is outside the allowable range, the water level correction in the SSR is performed again (step 61). However, the correction amount ΔK ′ or Δβ ′ of the lower tie plate pressure loss coefficient K LTP or the correlation coefficient β (ρ f ) is made smaller than the previous correction amount ΔK or Δβ, for example, the previous correction amount ΔK or Δβ, respectively. Is multiplied by 0.8. After correcting the water level in the SSR, the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is performed again. This iterative calculation is repeatedly executed until the difference in output distribution between the TIP measurement value and the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is within the allowable range, and “Yes” in
(Core safety evaluation: steps 62 and 63)
If “Yes” in
ところで、前述したステップ61のステップ61aにおいて、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力分布の差の大きいノードの同定を行う際、局所的に差が大きいことを実際のSSR内水位と核熱水力結合計算におけるSSR内水位との間に差が生じていると判断する条件とした。しかしながら、例えば、予期せぬ要因により万が一SSRの上昇管と下降管の連絡部から水蒸気が流れ出た場合には、SSR内は全て水となり、核熱水力結合計算におけるSSR内水位よりも上にあるノード全てについて、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力との間に差が生じることになる。
By the way, in
従って、ステップ61aにおいて、例えば、核熱水力結合計算におけるSSR内水位よりも上にあるノード全てについて、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力との間に1%以上の差がある場合には、その燃料集合体のSSR内に水位が形成されなくなったと判断し、その情報を表示装置38あるいは表示計器39に表示させることもできる。これによって、運転員は、その燃料集合体のSSR内に水位が形成されなくなったことを考慮しながら、炉心3内への制御棒20の挿入・引抜位置の設定等の、原子炉の運転計画を立案することができ、運転管理の利便性が向上する。
Therefore, in
実施例1では、燃料集合体の出力変化に応じ燃料集合体へ供給される冷却水流量が変化しSSR内水位が変わるため、TIP計測値と核熱水力結合計算の出力分布が局所的に異なる軸方向位置から、実際のSSR内水位と熱水力結合計算でのSSR内水位との間に差が生じている燃料集合体を特定する方法を示した。 In Example 1, since the flow rate of the cooling water supplied to the fuel assembly changes according to the change in the output of the fuel assembly and the water level in the SSR changes, the output distribution of the TIP measurement value and the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is locally A method for identifying the fuel assemblies that have a difference between the actual water level in the SSR and the water level in the SSR in the thermo-hydraulic coupling calculation from different axial positions is presented.
実施例2では、燃料集合体間でSSR内水位がほぼ同じ場合でも、実際のSSR内水位と熱水力結合計算でのSSR内水位との間に差が生じている燃料集合体を特定する方法を示す。 In the second embodiment, even when the SSR water level is approximately the same among the fuel assemblies, the fuel assembly in which a difference is generated between the actual SSR water level and the SSR water level in the thermo-hydraulic coupling calculation is specified. The method is shown.
図9(a)は、SSR内が水蒸気から水に変わった場合の反応度変化の燃焼度依存性を示したものである。図9(a)で示す、燃料集合体Aと燃料集合体Bは、炉内滞在運転サイクル数が異なるため燃焼度が異なり、このため、SSR内が水蒸気から水に変わった場合の反応度変化も異なる。燃焼度はA<Bであり、反応度変化もA<Bである。図9(b)は、図9(a)で示す燃料集合体AおよびBのそれぞれで、実際の水位よりも核熱水力結合計算におけるSSR内水位の方が高かった場合の、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の違いを示している。図9(b)に示すように、SSR内が水蒸気から水に変わった場合の反応度変化が小さい燃料集合体Aの方が、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の違いも小さいことが分かった。 FIG. 9 (a) shows the burnup dependence of the reactivity change when the inside of the SSR is changed from water vapor to water. The fuel assembly A and fuel assembly B shown in FIG. 9 (a) have different burnups due to the difference in the number of operation cycles in the furnace. For this reason, the reactivity change when the inside of the SSR changes from water vapor to water Is also different. The burnup is A <B, and the reactivity change is also A <B. Fig. 9 (b) shows the measured TIP values for the fuel assemblies A and B shown in Fig. 9 (a) when the water level in the SSR in the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is higher than the actual water level. It shows the difference of the output by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation. As shown in Fig. 9 (b), the fuel assembly A, which has a smaller reactivity change when the inside of the SSR is changed from water vapor to water, has a smaller difference between the TIP measurement value and the output from the nuclear thermal hydraulic coupling calculation. I understood that.
以上の原理に基づいて、SSR内の水位を補正する手順を説明する。まず、一回目の核熱水力結合計算は、第一の実施例と同様に図1に示す手順51〜58で実施する。そして、ステップ59でTIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差を求め、ステップ60でその差が許容範囲か調べる。もしステップ60で「No」となった場合、本実施例では、図1のステップ61の代わりに、図10に示すステップ161を実施する。
(ボイド率補正:ステップ161)
図10において、ステップ161aでは、ステップ61aと同様に、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が局所的に大きいノードYを同定する。
A procedure for correcting the water level in the SSR based on the above principle will be described. First, the first nuclear thermo-hydraulic coupling calculation is performed according to
(Void rate correction: Step 161)
In FIG. 10, in
次に、ステップ161bでは、ステップ61bと同様に、SSR内水位がステップ161aで同定したノードYに近い燃料集合体を選択する。ステップ61bと異なるのは、SSR内水位ZがノードYに近い燃料集合体を複数選択する点である。具体的には、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が大きい場合は、例えば、SSR内水位Zが、ノードYの上端よりも上にあり、かつノードYの上端に最も近いものから二つ燃料集合体を選択する。逆に、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が小さい場合は、例えばSSR内水位Zが、ノードYの下端よりも下にあり、かつノードYの下端に最も近いものから二つ燃料集合体を選択する。
Next, in
ステップ161cでは、ステップ161bで選択した二つの燃料集合体(燃料集合体Aおよび燃料集合体Bとする)それぞれについて、ステップ61cと同様に、式(7)の下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは、式(8)の相関係数β(ρf)をΔKあるいはΔβだけ大きく、あるいは小さくする。
In
燃料集合体Aの下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは相関係数β(ρf)を補正したものを補正パターンAとする。また燃料集合体Bの下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは相関係数β(ρf)を補正したものを補正パターンBとする。 A correction pattern A is obtained by correcting the lower tie plate pressure loss coefficient K LTP or the correlation coefficient β (ρ f ) of the fuel assembly A. A correction pattern B is obtained by correcting the lower tie plate pressure loss coefficient K LTP or the correlation coefficient β (ρ f ) of the fuel assembly B.
補正パターンAおよびBそれぞれについて、補正した下部タイプレート圧力損失係数KLTP’あるいは相関係数β(ρf)’を記憶装置33に記憶しておく。
(核熱水力計算:ステップ162)
ステップ161cの後、補正パターンAおよびBについて、それぞれ核熱水力結合計算53〜58を実施する(ステップ162)。それぞれの補正パターンでの核熱水力結合計算が収束した後、すなわち、ステップ58で「Yes」となったら、TIP計測値とそれぞれの補正パターンでの核熱水力結合計算による出力分布を比較する。
(補正パターン選択:ステップ163)
このとき、図9(a)に示すように、燃料集合体AおよびBの燃焼度が異なることで、SSR内が水蒸気から水に変わった場合の反応度変化が異なり、このため核熱水力結合計算による出力分布の形状も異なる場合は、実際のSSR内水位に近づくように補正したパターンの方が、TIP計測値との差が小さくなる。従って、TIP計測値との差が小さい方の補正パターンを選択する(ステップ163)。
For each of the correction patterns A and B, the corrected lower tie plate pressure loss coefficient K LTP ′ or correlation coefficient β (ρ f ) ′ is stored in the
(Nuclear thermal hydraulic calculation: step 162)
After
(Correction pattern selection: Step 163)
At this time, as shown in FIG. 9 (a), the fuel assemblies A and B have different burnups, so the reactivity changes when the SSR changes from water vapor to water. If the shape of the output distribution by the joint calculation is also different, the pattern corrected to approach the actual water level in the SSR has a smaller difference from the TIP measurement value. Therefore, the correction pattern having the smaller difference from the TIP measurement value is selected (step 163).
ステップ163で選択した補正パターンでの核熱水力結合計算による出力分布とTIP計測値を比較し(ステップ59)、その差が許容範囲内かチェックする(ステップ60)。ステップ60において「No」となった場合は、再びステップ161に戻ってSSR内水位の補正を実施し、パターン毎に核熱水力結合計算を繰り返す。このとき、第一の実施例と同様に、下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは相関係数β(ρf)の補正量ΔK’あるいはΔβ’は、前回の補正量ΔKあるいはΔβよりも小さくし、例えばそれぞれ前回の補正量ΔKあるいはΔβに0.8をかけた値とする。ステップ60において「Yes」となった場合は、炉心の安全性評価(ステップ62)を実施し、以下第一の実施例と同様に表示装置38及び表示計器39へ炉心特性の情報などを出力する。
The output distribution by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation with the correction pattern selected in
実施例2では、補正パターン毎に核熱水力結合計算を実施するため、実施例1よりも計算時間が長くなるが、TIP29を取り囲む4体の燃料集合体でSSR内水位が同程度のものがあっても、実際のSSR内水位と核熱水力結合計算におけるSSR内水位に差がある燃料集合体を特定できるため、炉心特性の計算精度をより向上できる利点がある。
In the second embodiment, the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is performed for each correction pattern, so the calculation time is longer than in the first embodiment. However, the four fuel assemblies surrounding the
なお、実施例2では、補正パターンとして2体の燃料集合体を選択した例を示したが、2体より多くすることも可能である。
(実施例1と2の組み合わせ)
また、実施例2と実施例1を組み合わせることも可能である。具体的には、ステップ161aで、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が局所的に大きくなっているノードを複数同定し(例えばノードY1、Y2とする)、ステップ161bで同定されたそれぞれのノードにSSR内水位が近い燃料集合体を複数選択する。例えば、ノードY1にSSR内水位が近い燃料集合体がA、C、ノードY2にSSR内水位が近い燃料集合体がB、Dとする。このとき、ステップ161cにおける補正パターンは、
補正パターン(1):
ノードY1では燃料集合体Aを補正しノードY2では燃料集合体Bを補正
補正パターン(2):
ノードY1では燃料集合体Aを補正しノードY2では燃料集合体Dを補正
補正パターン(3):
ノードY1では燃料集合体Bを補正しノードY2では燃料集合体Cを補正
補正パターン(4):
ノードY1では燃料集合体Bを補正しノードY2では燃料集合体Dを補正
のように、4パターンとなる。ステップ162では、これら4パターンについてそれぞれ核熱水力結合計算を実施し、ステップ163で、それぞれの出力分布の中でもっともTIP計測値との差が小さい補正パターンを選択することで、本発明の目的を達成できる。
In the second embodiment, an example in which two fuel assemblies are selected as the correction pattern is shown. However, the number of fuel assemblies can be increased from two.
(Combination of Examples 1 and 2)
It is also possible to combine Example 2 and Example 1. Specifically, in
Correction pattern (1):
Node Y1 corrects fuel assembly A and node Y2 corrects fuel assembly B correction correction pattern (2):
At node Y1, fuel assembly A is corrected, and at node Y2, fuel assembly D is corrected correction pattern (3):
At node Y1, fuel assembly B is corrected, and at node Y2, fuel assembly C is corrected correction pattern (4):
There are four patterns, such as correcting fuel assembly B at node Y1 and correcting fuel assembly D at node Y2. In
また、上記の補正パターンの作成において、例えばノードY1では燃料集合体A、B、Cを選択し、ノードY2は燃料集合体Dのみにするなども可能である。 Further, in creating the correction pattern, for example, the fuel assemblies A, B, and C may be selected at the node Y1, and the fuel assembly D alone may be selected as the node Y2.
実施例1,2では、SSR内での水蒸気の発生量を少ないとして、SSR内水位の下はボイド率0%、水位の上はボイド率100%として計算した。しかし、実際には、水蒸気の発生により、SSR内では軸方向にボイド率分布が形成されるため、炉心特性の計算精度をさらに向上させるためには、SSR内のボイド率分布を考慮するのが望ましい。
(ボイド率テーブル情報)
以上を考慮して、本実施例では、ステップ55において、式(7)あるいは式(8)を用いてSSR内水位を算出し、SSR内水位から各ノードにおけるSSR内ボイド率を算出する代わりに、図11に示すような燃料集合体の冷却水流量に対応したSSR内ボイド率αsのテーブル情報を用いる。
In Examples 1 and 2, assuming that the amount of water vapor generated in the SSR is small, the void ratio is 0% below the water level in the SSR, and the void ratio is 100% above the water level. However, in reality, the void ratio distribution is formed in the SSR in the axial direction due to the generation of water vapor, so in order to further improve the calculation accuracy of the core characteristics, it is necessary to consider the void ratio distribution in the SSR. desirable.
(Void rate table information)
In consideration of the above, in this embodiment, instead of calculating the water level in the SSR using the equation (7) or the equation (8) in
図11(a)は燃料集合体の冷却水流量がW1のとき、図11(b)は燃料集合体の冷却水流量がW1よりも多いW2のときのテーブル情報である。この場合、例えば図11(a)の41aで示されたノード番号以下の各ノードにおいては、SSR内は全て水になっており、図11(a)の42aで示されたノード番号以上の各ノードにおいては、SSR内は全て水蒸気になっていることを示す。また、ノード番号41aと42aの間の各ノードにおいては、SSR内は水と水蒸気が混ざった状態となっている。図11(b)についても同様である。また、燃料集合体の冷却水流量がW1よりも多いW2のとき、SSR内水位が高くなるため、41a<41bおよび42a<42bとなっている。
11A shows table information when the coolant flow rate of the fuel assembly is W 1 , and FIG. 11B shows table information when the coolant flow rate of the fuel assembly is W 2 larger than W 1 . In this case, for example, in each node below the node number indicated by 41a in FIG. 11 (a), the SSR is all water, and each node above the node number indicated by 42a in FIG. 11 (a). In the node, it indicates that the entire SSR is water vapor. In each node between the
このようなテーブル情報は、幾つかの代表的な燃料集合体の冷却水流量(以下、便宜的に、第2冷却水流量という)に対して、3次元詳細熱水力計算または実験で得られた情報を基に予め作成され、記憶装置33に記憶されている。本実施例におけるステップ55においては、ステップ53で計算された燃料集合体の冷却水流量を用いて(以下、便宜的に、第1冷却水流量という)を用いて、記憶装置33から、SSR内ボイド率αsテーブル情報を検索する。もし、第1冷却水流量とマッチングする第2冷却水流量が記憶装置33に存在しない場合には、第1冷却水流量に近い第2冷却水流量及び対応するSSR内ボイド率αsテーブル情報を記憶装置33から検索し、第1冷却水流量を用いて、検索された第2冷却水流量及びSSR内ボイド率αsテーブル情報を内挿(または外挿)することによって、ノード毎のSSR内ボイド率αsを求める。
Such table information is obtained by three-dimensional detailed thermal hydraulic calculation or experiment with respect to the cooling water flow rate of some typical fuel assemblies (hereinafter referred to as the second cooling water flow rate for convenience). The information is created in advance based on the stored information and stored in the
これらのテーブル情報を利用することにより、任意の軸方向位置でのSSR9内のボイド率αsを燃料集合体の冷却水流量を基に求めることができる。
By using these table information, the void ratio α s in the
ところで、例えば図11(a)に示すボイド率αsテーブル情報では、ノード番号41aから42aまでボイド率αsは線形に変化するように近似されている。しかしながら、その変化を、例えば2次関数状に変化するように近似してもよいし、ノード番号41aと42aの間で勾配が変化するように近似してもよい。また、必ずしも、燃料集合体入口の冷却水流量が小さいときにボイド率αsが1.0に、その冷却水流量が非常に大きいときにボイド率αsが0にならなくてもよい。
By the way, in the void rate α s table information shown in FIG. 11A, for example, the void rate α s is approximated so as to change linearly from
なお、テーブル情報としては、SSR9内のボイド率αsの替りに、(5)式で算出されたSSR9内の減速材密度ρsを直接用いてもよい。具体的には、図11に示すテーブル情報を、ノード番号とSSR9内の減速材密度ρsの関係に置き換える。SSR9内に存在する冷却水量情報の与え方として、SSR9内のボイド率αsを用いるよりも、SSR9内の減速材密度ρsを用いたほうが、原子炉圧力が変化した場合における誤差が小さくなる。
(ボイド率テーブル情報の補正)
実施例3における、SSR内水位の補正方法を以下に説明する。TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が局所的に大きいノードYを同定する手順、および、SSR内水位が同定したノードYに近い燃料集合体を選択する手順は実施例1および実施例2と同じである。実施例1および実施例2では、下部タイプレート圧力損失係数KLTPあるいは相関係数β(ρf)を補正することによりSSR内水位を補正したが、実施例3ではSSR9内のボイド率αsのテーブル情報を補正する点が異なっている。
As the table information, the moderator density ρ s in the
(Correction of void ratio table information)
A method for correcting the water level in the SSR in the third embodiment will be described below. The procedure for identifying the node Y where the difference between the output from the TIP measurement value and the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is locally large, and the procedure for selecting the fuel assembly close to the node Y where the water level in the SSR is identified are The same as in the second embodiment. In Examples 1 and 2, the water level in the SSR was corrected by correcting the lower tie plate pressure loss coefficient K LTP or the correlation coefficient β (ρ f ), but in Example 3, the void ratio α s in the
具体的には、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が大きい場合は、例えば、SSR9内のボイド率αsのテーブル情報を、図11(a)における41aおよび図11(b)における41bをノード番号の小さい方にΔZLだけずらすように補正する。逆に、TIP計測値におけるノードYの出力よりも、核熱水力結合計算によるノードYの出力が小さい場合は、例えば、SSR9内のボイド率αsのテーブル情報を、図11(a)における41aおよび図11(b)における41bをノード番号の大きい方にΔZLだけずらすように補正する。
Specifically, when the output of the node Y by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is larger than the output of the node Y in the TIP measurement value, for example, the table information of the void ratio α s in the
テーブル情報の補正量ΔZLは、ある冷却水流量において例えばノードの軸方向高さの1/2とした場合は、他の冷却水流量において、SSR内の静水頭が冷却水流量の二乗に比例して変化する関係を保持するように、冷却水流量毎に予め計算などにより求めておき、記憶装置33に記憶させておく。また、図11(a)における41aおよび図11(b)における41bをΔZLだけ補正した場合の、図11(a)における42aおよび図11(b)における42bの補正量ΔZUも、予め計算などにより求めておき、冷却水流量毎に補正量ΔZLと1対1に対応させて記憶装置33に記憶させておく。
When the correction amount ΔZ L of the table information is, for example, a half of the axial height of the node at a certain cooling water flow rate, the hydrostatic head in the SSR is proportional to the square of the cooling water flow rate at other cooling water flow rates. In order to maintain the changing relationship, the cooling water flow rate is obtained in advance by calculation or the like and stored in the
SSR内水位を補正した後は、実施例1と同様に核熱水力結合計算を実施するか、実施例2と同様に補正パターン毎に核熱水力結合計算を実施し、TIP計測値との出力差が最も小さくなる補正パターンを選択する。そして、TIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が許容範囲か判定し、許容範囲外であれば再びSSR内水位を補正する。このとき、補正量ΔZLは前回よりも絶対値を小さくする。 After correcting the water level in the SSR, either the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is performed in the same manner as in Example 1, or the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is performed for each correction pattern in the same manner as in Example 2, and the TIP measurement value and The correction pattern with the smallest output difference is selected. Then, it is determined whether the difference between the TIP measurement value and the output from the nuclear thermohydraulic coupling calculation is within the allowable range. At this time, the correction amount ΔZ L is made smaller in absolute value than the previous time.
以上をTIP計測値と核熱水力結合計算による出力の差が許容範囲となるまで繰り返し、許容範囲となった場合は、ステップ62の炉心の安全性評価を実施し、以下実施例1および実施例2と同様に表示装置38及び表示計器39へ炉心特性の情報などを出力する。
The above is repeated until the difference between the TIP measurement value and the output from the nuclear thermal hydraulic coupling calculation is within the allowable range. When the output is within the allowable range, the safety evaluation of the core in
以上のように、SSR内のボイド率分布を考慮してSSR内ボイド率の算出にテーブル情報を用いた場合でも、実際のSSR内水位と核熱水力結合計算におけるSSR内水位に差がある燃料集合体を特定し、SSR内水位を補正することができる。 As described above, even when table information is used to calculate the void ratio in the SSR in consideration of the void ratio distribution in the SSR, there is a difference between the actual water level in the SSR and the water level in the SSR in the nuclear thermal hydraulic coupling calculation. The fuel assembly can be identified and the water level in the SSR can be corrected.
1…原子炉、3…炉心、4…燃料集合体、9…スペクトルシフトロッド(SSR)、30…炉心性能計算装置、31…データ処理計算機、32…プロセス入出力装置、33…大容量記憶装置、38…表示装置、40…中性子検出器(TIP)、Z…SSR水位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor, 3 ... Core, 4 ... Fuel assembly, 9 ... Spectral shift rod (SSR), 30 ... Core performance calculation device, 31 ... Data processing computer, 32 ... Process input / output device, 33 ...
Claims (8)
実際の炉心内の中性子束分布に基づき算出された炉心軸方向出力分布と前記核熱水力結合計算により求められた炉心軸方向出力分布を比較して、前記スペクトルシフトロッド内の実際の水位と炉心性能計算時に設定した水位に差が生じている燃料集合体を特定し、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算方法。 A plurality of fuel assemblies loaded in the core, a spectrum shift rod that is provided in the fuel assemblies and whose internal water level changes according to the coolant flow rate of the core, and is provided in the core so as to be movable in the axial direction. For boiling water reactors with neutron detectors, the core performance calculation method for boiling water reactors that calculates the core characteristics including the power distribution in the reactor by nuclear thermal hydraulic coupling calculation,
Comparing the core axial power distribution calculated based on the neutron flux distribution in the actual core and the core axial power distribution obtained by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation, the actual water level in the spectrum shift rod and Identify fuel assemblies that have a difference in the water level set during the core performance calculation, and recalculate and correct the water level in the already set spectral shift rod to match the actual water level in the spectral shift rod. A core performance calculation method in a boiling water reactor characterized by
前記核熱水力結合計算は、前記燃料集合体の各チャンネルごとに冷却水流量を配分し、燃料集合体内のボイド率分布計算とスペクトルシフトロッド内の水位計算に基づき炉心の核定数および中性子分布を計算し、炉内出力分布を含む炉心特性を計算するステップを有することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算方法。 In the boiling water reactor core performance calculation method according to claim 1,
The nuclear thermal hydraulic coupling calculation distributes the cooling water flow rate to each channel of the fuel assembly, and calculates the nuclear constant and neutron distribution of the core based on the void fraction distribution calculation in the fuel assembly and the water level calculation in the spectrum shift rod. And calculating the core performance including the power distribution in the reactor, and a core performance calculation method in a boiling water reactor.
前記冷却水流量の差によって生じる実際のスペクトルシフトロッド内の水位と炉心性能計算時に設定したスペクトルシフトロッド内の水位に差が生じている燃料集合体を特定し、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算方法。 In the method for calculating the core performance of a boiling water reactor according to claim 1 or 2,
A fuel assembly having a difference between the water level in the actual spectral shift rod caused by the difference in the cooling water flow rate and the water level in the spectral shift rod set at the time of calculating the core performance is identified, and the fuel assembly in the actual spectral shift rod is identified. A core performance calculation method in a boiling water reactor, wherein the water level in a spectral shift rod that has already been set is recalculated and corrected to match the water level.
燃料集合体の核特性の差に起因するスペクトルシフトロッド内の水位変化に対する反応度の差に基づいて、実際のスペクトルシフトロッド内の水位と炉心性能計算時に設定したスペクトルシフトロッド内の水位に差が生じている燃料集合体を特定し、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算方法。 In the method for calculating the core performance of a boiling water reactor according to claim 1 or 2,
Based on the difference in reactivity to the water level change in the spectral shift rod due to the difference in the nuclear characteristics of the fuel assembly, the difference between the actual water level in the spectral shift rod and the water level in the spectral shift rod set when calculating the core performance The boiling water reactor is characterized by re-calculating and correcting the water level in the spectral shift rod that has already been set so that the fuel assembly in which the gas is generated is identified and matched with the water level in the actual spectral shift rod Core performance calculation method in Japan.
前記スペクトルシフトロッド内の水位再計算の際に、あらかじめ算出され保存された燃料集合体の冷却水流量に対応するスペクトルシフトロッド内のボイド率に関するテーブル情報を使用することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算方法。 In the core performance calculation method of the boiling water reactor according to any one of claims 1 to 4,
When recalculating the water level in the spectrum shift rod, the boiling water type is characterized in that the table information regarding the void fraction in the spectrum shift rod corresponding to the cooling water flow rate of the fuel assembly calculated and stored in advance is used. Core performance calculation method for nuclear reactors.
実際の炉心内の中性子束分布に基づき炉心軸方向出力分布を算出する手段と、前記核熱水力結合計算により炉心軸方向出力分布を算出する手段と、前記両炉心軸方向出力分布を比較して、前記スペクトルシフトロッド内の実際の水位と炉心性能計算時に設定した水位に差が生じている燃料集合体を特定する比較手段と、前記実際のスペクトルシフトロッド内の水位に合わせる様に、すでに設定したスペクトルシフトロッド内の水位を再計算し補正する手段を有することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算装置。 A plurality of fuel assemblies loaded in the core, a spectrum shift rod that is provided in the fuel assemblies and whose internal water level changes according to the coolant flow rate of the core, and is provided in the core so as to be movable in the axial direction. In the boiling water reactor core performance calculation device, which has a neutron detector and calculates core characteristics including power distribution in the reactor by nuclear thermal hydraulic coupling calculation,
The means for calculating the power distribution in the axial direction of the core based on the actual neutron flux distribution in the core, the means for calculating the power distribution in the axial direction of the core by the nuclear thermal hydraulic coupling calculation, and the power distribution in the axial direction of both cores are compared. The comparison means for identifying a fuel assembly having a difference between the actual water level in the spectrum shift rod and the water level set at the time of calculating the core performance has already been adjusted to match the water level in the actual spectrum shift rod. An apparatus for calculating core performance in a boiling water reactor, comprising means for recalculating and correcting a water level in a set spectrum shift rod.
再計算により求められたスペクトルシフトロッドの水位を表示する表示装置を有することを特徴とする沸騰水型原子炉における炉心性能計算装置。 In the core performance calculation apparatus for a boiling water reactor according to claim 6,
An apparatus for calculating core performance in a boiling water reactor, comprising a display device for displaying a water level of a spectrum shift rod obtained by recalculation.
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