JP5574815B2 - Reactor power monitoring apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、運転中の原子炉の出力監視技術に関する。   The present invention relates to a power monitoring technique for an operating nuclear reactor.

沸騰水型原子炉(BWR)は、炉心流量を変更することにより沸騰している炉心内の蒸気割合(ボイド率)を変化させ、出力を制御することができる。
しかし、炉心流量及びその他の運転条件によっては、炉心内におけるボイドの輸送遅れと負のボイド反応度係数による負のフィードバック効果とにより、炉心内での中性子束分布と流動状態が不安定化することが知られている。
このような核熱水力不安定現象が発生した結果、出力と流量が大きく振動し、燃料棒表面温度での除熱特性が悪化して、燃料棒被覆管の健全性が損なわれることが懸念される。 このため、沸騰水型原子炉の燃料・炉心設計に際し、核熱水力安定性解析を実施して、予想される全ての運転領域においてこのような振動現象が生じないように、安定性に余裕を持たせた設計をしている。
そして、このような核熱水力安定性が悪化する領域では、運転が制限されるように予め設定されている。また原子炉のタイプによっては、万が一この運転制限領域に入った場合でも、制御棒挿入などにより出力を低下させ、運転制限領域から離脱する機能を持たせたものもある。
The boiling water reactor (BWR) can control the output by changing the steam flow rate (void ratio) in the boiling core by changing the core flow rate.
However, depending on the core flow rate and other operating conditions, the neutron flux distribution and flow state in the core may become unstable due to void transport delay in the core and the negative feedback effect due to the negative void reactivity coefficient. It has been known.
As a result of this nuclear thermal hydraulic instability phenomenon, the output and flow rate are greatly oscillated, the heat removal characteristics at the fuel rod surface temperature deteriorate, and the soundness of the fuel rod cladding tube is impaired. Is done. For this reason, when designing the fuel and core of a boiling water reactor, nuclear thermal hydraulic stability analysis is performed to ensure that such vibration phenomenon does not occur in all expected operating areas. Designed to have
And in the area | region where such nuclear thermal hydraulic stability deteriorates, it sets beforehand so that a driving | running | working may be restrict | limited. Also, depending on the type of nuclear reactor, even if it enters into the operation restricted area, there is a type that has the function of reducing the output by inserting a control rod or the like and leaving the operation restricted area.

一方において、検知と抑制(Detect and Suppress)の観点から、出力振動現象を許容するとともに核熱水力不安定性に起因する出力振動現象を的確に検知して、燃料健全性が損なわれる前に振動を抑制する原子力プラントも多く存在する。
このため、OPRM (Oscillation Power Range Monitor)と呼ばれる、出力振動現象を検知する専用の検出信号を用いた出力振動検出アルゴリズムが提案されている(例えば、特許文献1)。
On the other hand, from the viewpoint of detection and suppression (Detect and Suppress), the output vibration phenomenon is allowed and the output vibration phenomenon caused by nuclear thermal hydraulic instability is accurately detected, and the vibration before the soundness of the fuel is impaired. There are also many nuclear power plants that suppress this.
For this reason, an output vibration detection algorithm called an OPRM (Oscillation Power Range Monitor) using a dedicated detection signal for detecting an output vibration phenomenon has been proposed (for example, Patent Document 1).

また、複数の核計装信号から振動の主成分分析を行い、振動モードの異なる独立成分を抽出し、炉心一体安定性と領域安定性という異なる振動モードの安定度を評価する手法が知られている(例えば、特許文献2)。
そして、炉心平均中性子束計測値(APRM)、燃料棒での熱伝達時定数相当の遅れ、及び主蒸気流量計測値等を考慮して、核熱水力安定性を評価する手法が知られている(例えば、特許文献3)。
Also, there is a known method that performs principal component analysis of vibrations from multiple nuclear instrumentation signals, extracts independent components with different vibration modes, and evaluates the stability of different vibration modes: core integral stability and region stability. (For example, patent document 2).
And, there is a known method for evaluating nuclear thermal hydraulic stability in consideration of the core average neutron flux measurement value (APRM), the delay corresponding to the heat transfer time constant in the fuel rod, the main steam flow rate measurement value, etc. (For example, Patent Document 3).

さらに、減幅比の安定度を予測解析し、逐次検出される炉心の安定性が、その予測値を超えた場合に警報を出す装置が知られている(例えば、特許文献4)。
また、炉心出力分布、炉心流量、炉心圧力及び給水温度等のプラント情報から、沸騰水型炉の核熱水力安定性を悪化させる指標を逐次算出し、それらの指標が設定値を超えた場合に警報を出す技術が知られている(例えば、特許文献5)。
そして、多数のLPRM信号から炉心固有値計算により求められた中性子束空間モード分布に基づいて安定度を監視する方法が知られている(例えば、特許文献6)。
Furthermore, a device is known that predicts and analyzes the stability of the reduction ratio and issues an alarm when the sequentially detected core stability exceeds the predicted value (for example, Patent Document 4).
In addition, if the indicators that deteriorate the nuclear thermal hydraulic stability of the boiling water reactor are sequentially calculated from plant information such as core power distribution, core flow rate, core pressure, and feed water temperature, and those indicators exceed the set value A technique for issuing an alarm is known (for example, Patent Document 5).
A method of monitoring the stability based on the neutron flux spatial mode distribution obtained by calculating the core eigenvalue from a number of LPRM signals is known (for example, Patent Document 6).

米国特許第5555279号明細書US Pat. No. 5,555,279 特開2002−221590号公報JP 2002-221590 A 特開2002−181984号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-181984 特開2000−314793号公報JP 2000-314793 A 特開2000−121778号公報JP 2000-121778 A 特開平11−231089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-231089

しかし、特許文献1において、沸騰水型原子炉は、大型化・高出力密度化・高燃焼度化するに従い核熱水力安定性が低下するのが一般的であるが、そのような沸騰水型原子炉への対応がとれない。
また、特許文献2から特許文献6においても、炉心出力や出力密度が向上するのに伴い核熱水力安定性の余裕低下が避けられないなかで、核熱水力安定性の監視精度を従来以上に追求することができない。
However, in Patent Document 1, the boiling water reactor generally has a decrease in nuclear thermal hydraulic stability as the size, power density, and burnup increase. Cannot be used for type reactors.
In Patent Document 2 to Patent Document 6, nuclear thermohydraulic stability monitoring accuracy has been improved in the past, as a decrease in the margin of nuclear thermohydraulic stability is inevitable as core power and power density improve. It cannot be pursued more than that.

本発明はこのような問題を解決することを課題とし、核熱水力安定性の監視精度及び信頼性を向上させる原子炉の出力監視技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a reactor power monitoring technique that improves the monitoring accuracy and reliability of nuclear thermal hydraulic stability.

本発明に係る原子炉の出力監視装置は、炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器から出力される核計装信号の出力振動を示す時系列データから第1安定性指標を算出する第1算出部と、前記第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定する第1判定部と、前記第1判定部において前記悪化と判定された場合に前記時系列データに基づき前記炉心の第2安定性指標を算出する第2算出部と、前記第2安定性指標と第2基準値を対比して前記出力振動の抑制操作を実行するか否かを判定する第2判定部と、を備え、前記第1判定部及び前記第2判定部における判定に対応させて、前記出力振動の抑制操作として、警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させ、前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれも発生させる基準に達していない条件であっても、ローパスフィルタを通過させた前記時系列信号を処理することで前記基準より厳しく設定された別の基準に達した場合は、前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させることを特徴とする。
さらに、原子炉の出力監視装置において、炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器から出力される核計装信号の出力振動を示す時系列データから第1安定性指標を算出する第1算出部と、前記第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定する第1判定部と、前記第1判定部において前記悪化と判定された場合に前記時系列データに基づき前記炉心の第2安定性指標を算出する第2算出部と、前記第2安定性指標と第2基準値を対比して前記出力振動の抑制操作を実行するか否かを判定する第2判定部と、を備え、前記第2安定性指標により前記出力振動の抑制操作は不要と判定されても、前記第1基準値よりも厳しく設定された第3基準値を前記第1安定性指標が満たしたと判定した場合は、前記出力振動の抑制操作が実行されることを特徴とする。
A reactor power monitoring apparatus according to the present invention calculates a first stability index from time-series data indicating output oscillations of nuclear instrumentation signals output from a plurality of nuclear instrumentation detectors that detect neutrons in a core. A first determination unit that determines whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated by comparing the calculation unit, the first stability index and the first reference value, and the first determination A second calculation unit that calculates a second stability index of the core based on the time-series data when it is determined that the deterioration is in the unit, and the output by comparing the second stability index and a second reference value A second determination unit that determines whether or not to perform a vibration suppression operation, and in response to the determination in the first determination unit and the second determination unit, Either vibration information or automatic start signal of vibration suppression device Process the time-series signal that has passed through the low-pass filter even if it is a condition that does not reach the criteria for generating any of the alarm, vibration information, and automatic activation signal of the vibration suppression device. in case of reaching the other criteria set stricter than the reference, the alarm, characterized by Rukoto stepwise generate one of automatic start signal of the vibration information and the vibration suppression apparatus.
Further, in the reactor power monitoring apparatus, a first calculation unit that calculates a first stability index from time-series data indicating output oscillations of nuclear instrumentation signals output from a plurality of nuclear instrumentation detectors that detect neutrons in the core. And a first determination unit that compares the first stability index with a first reference value to determine whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated, and the first determination unit A second calculating unit that calculates a second stability index of the core based on the time-series data when it is determined that the deterioration has occurred; and comparing the second stability index and a second reference value, A second determination unit that determines whether or not to perform a suppression operation, and even if it is determined by the second stability index that the suppression operation of the output vibration is unnecessary, it is set more strictly than the first reference value When the first stability index satisfies the third reference value If there was boss, characterized in that the suppression operation of the output vibration is executed.

本発明係によれば、核熱水力安定性の監視精度及び信頼性を向上させた原子炉の出力監視技術が提供される。   According to the present invention, there is provided a reactor power monitoring technique that improves the monitoring accuracy and reliability of nuclear thermal hydraulic stability.

本発明に係る出力監視装置が適用される原子力プラントの実施形態を示す縦断面図。1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a nuclear power plant to which an output monitoring apparatus according to the present invention is applied. 本発明に係る原子炉の出力監視装置の実施形態を示すブロック図。1 is a block diagram showing an embodiment of a reactor power monitoring apparatus according to the present invention. (A)(B)状態予測部で予測される領域振動と空間高次モード分布の説明図。(A) (B) Explanatory drawing of a region vibration and spatial higher-order mode distribution predicted by the state prediction unit. システムに外乱を印加した際の振動的なインパルス応答の波形グラフ。Waveform graph of vibration impulse response when disturbance is applied to the system. 検出器から出力される核計装信号の波形グラフ。Waveform graph of the nuclear instrumentation signal output from the detector. 本実施形態に適用される統計処理部、第1算出部及びばらつき解析部の説明図。Explanatory drawing of the statistical processing part, the 1st calculation part, and dispersion | distribution analysis part which are applied to this embodiment. (A)(B)複数の核計装信号の振動周期の重ね書きグラフ。(A) (B) Overlaid graph of vibration period of a plurality of nuclear instrumentation signals. 全ての核計装信号における振動周期の標準偏差を示すグラフと、はずれ値を除いた振動周期の標準偏差を示すグラフ。The graph which shows the standard deviation of the vibration period in all the nuclear instrumentation signals, and the graph which shows the standard deviation of the vibration period except an outlier. 振動周期の度数分布グラフ。Frequency distribution graph of vibration period. 減幅比の度数分布グラフ。Frequency distribution graph of reduction ratio. 核熱水力安定性が悪化状態から安定状態に変化した場合を示す振動周期の標準偏差グラフ。The standard deviation graph of a vibration period which shows the case where nuclear thermal hydraulic stability changes from a deterioration state to a stable state. 図11の250秒と300秒の時間帯における減幅比の度数分布グラフ。The frequency distribution graph of the reduction ratio in the time zone of 250 seconds and 300 seconds of FIG. (A)(B)(C)(D)領域振動の振動中心線のパターンを示す図。(A) (B) (C) (D) The figure which shows the pattern of the vibration centerline of a region vibration. 領域振動監視用のグループ化を示す図。The figure which shows grouping for area vibration monitoring. 局所振動監視用のグループ化を示す図。The figure which shows grouping for local vibration monitoring. (A)(B)領域振動時に減幅比が最大値を示す検出器の位置が変化することの説明図。(A) (B) Explanatory drawing of the position of the detector from which a reduction ratio shows the maximum value changing at the time of a region vibration. 領域振動監視用のグループの振動周期の標準偏差グラフ。Standard deviation graph of group vibration period for area vibration monitoring. 時系列データのスプラインフィッティングとその微係数との比較グラフ。Comparison graph of spline fitting of time series data and its derivative. ピーク検知法で検知された上側ピーク値と下側ピーク値の軌跡を示すグラフ。The graph which shows the locus | trajectory of the upper side peak value and lower side peak value detected by the peak detection method. ピーク検知法の動作フローの説明図。Explanatory drawing of the operation | movement flow of a peak detection method. ピーク検知法で検知された振幅のグラフ。Graph of amplitude detected by peak detection method. ピーク検知法で検知されたピーク値のグラフ。Graph of peak values detected by the peak detection method. ピーク検知法で検知された減幅比のグラフ。A graph of the reduction ratio detected by the peak detection method. 第3判定部の動作説明図。Operation | movement explanatory drawing of a 3rd determination part. (A)(B)各グループ間の位相差検出の説明図。(A) (B) Explanatory drawing of the phase difference detection between each group. 原子炉の出力監視方法のフローチャート。The flowchart of the reactor power monitoring method.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示される原子力発電システムは、核燃料の核分裂による発熱により炉水を加熱して蒸気を発生させる原子炉10と、この発生した蒸気をタービン22に導く主配管21と、この蒸気により回転駆動するタービン22と同軸接続され回転運動エネルギーを電機エネルギーに変換する発電機23と、タービン22で仕事をして膨張した蒸気を冷却し凝縮して復水する復水器24と、この復水をポンプ25により送液して原子炉10に導く給水配管26とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
A nuclear power generation system shown in FIG. 1 includes a nuclear reactor 10 that generates steam by heating reactor water by heat generated by nuclear fuel fission, a main pipe 21 that guides the generated steam to a turbine 22, and rotationally driven by the steam. A generator 23 that is coaxially connected to the turbine 22 that converts rotational kinetic energy into electrical energy, a condenser 24 that cools, condenses, and condenses the steam expanded by the work of the turbine 22, A water supply pipe 26 that feeds the liquid by the pump 25 and guides it to the nuclear reactor 10 is formed.

この原子炉10に戻された給水は、再び炉水として加熱され、前記したプロセスを繰り返し、連続的な発電が行われる。そして、この発電が安定して持続するように原子炉10における核熱水力安定性を監視する出力監視装置30が設けられている。   The feed water returned to the nuclear reactor 10 is heated again as reactor water, and the above-described process is repeated to continuously generate power. And the output monitoring apparatus 30 which monitors the nuclear thermal hydraulic stability in the nuclear reactor 10 is provided so that this electric power generation may be maintained stably.

原子炉10は、炉水が満たされた内部にシュラウド15が固定されている圧力容器11と、このシュラウド15に固定される炉心支持板17と、この炉心支持板17に支持されシュラウド15に外周が囲まれている炉心16と、炉心16を通過して気液二相流となった炉水を気液分離する気水分離器13と、から構成されている。   The nuclear reactor 10 includes a pressure vessel 11 in which a shroud 15 is fixed in an interior filled with reactor water, a core support plate 17 fixed to the shroud 15, and a core support plate 17 supported by the core support plate 17. Are surrounded by a reactor core 16 and a steam / water separator 13 for separating the reactor water that has passed through the reactor core 16 into a gas-liquid two-phase flow.

そして、気水分離器13で気水分離された一方の蒸気は前記したように主配管21に導かれて発電に寄与し、他方の分離水は給水配管26から戻された給水と合流する。このように合流した炉水は、周方向に複数設けられた再循環ポンプ18により(図面では省略して一つのみ記載)、シュラウド15及び圧力容器11に挟まれる領域(ダウンカマD)を下降して下部プレナムLに案内される。
下部プレナムLに案内された炉水は、再び炉心16を通過して加熱され気液二相流となって、上部プレナムUに到達する。この到達した気液二相流は、再び気水分離器13に導かれ、前記したプロセスを繰り返す。
Then, as described above, one steam separated from the steam by the steam separator 13 is guided to the main pipe 21 to contribute to power generation, and the other separated water joins with the feed water returned from the feed water pipe 26. The combined reactor water is lowered in a region (downcomer D) sandwiched between the shroud 15 and the pressure vessel 11 by a plurality of recirculation pumps 18 provided in the circumferential direction (only one is omitted in the drawing). To the lower plenum L.
Reactor water guided to the lower plenum L passes through the core 16 again and is heated to become a gas-liquid two-phase flow and reaches the upper plenum U. The reached gas-liquid two-phase flow is again guided to the steam separator 13 and the above-described process is repeated.

炉心16は、図2にその水平断面図が示されるように、多数の燃料棒(図示略)が収納されている角筒状の燃料集合体33と、核分裂反応に伴う中性子を吸収して出力を制御する制御棒32と、図1に示されるようにこの中性子を検出する核計装検出器31a,31b,31c,31dを支持するとともに上部格子板14及び炉心支持板17にそれぞれ上下端が固定されている計装管34とが、多数配列して構成されている。   As shown in the horizontal sectional view of FIG. 2, the core 16 absorbs and outputs a rectangular tube-shaped fuel assembly 33 in which a large number of fuel rods (not shown) are stored, and neutrons accompanying the fission reaction. 1 and the nuclear instrumentation detectors 31a, 31b, 31c, 31d for detecting the neutrons as shown in FIG. 1, and upper and lower ends are fixed to the upper lattice plate 14 and the core support plate 17, respectively. A large number of instrumentation tubes 34 are arranged.

この計装管34は、16体の燃料集合体33に1本程度の割合で設置されており、たとえば燃料集合体が872体の改良型沸騰水炉では52本の計装管34が設けられている。 これら計装管34の鉛直方向4箇所に設けられている核計装検出器31a,31b,31c,31dは、下からの高さ位置に応じてそれぞれAレベル、Bレベル、Cレベル、Dレベルと呼ばれている。そして、炉心16を内部循環する炉水は、Aレベルから流入して、燃料により加熱され沸騰が始まり、Bレベル、Cレベル、Dレベルに水・蒸気の二相状態を変化させながら順次到達する。   The instrumentation pipes 34 are installed at a ratio of about 1 to 16 fuel assemblies 33. For example, in an improved boiling water reactor having 872 fuel assemblies, 52 instrumentation pipes 34 are provided. ing. The nuclear instrumentation detectors 31a, 31b, 31c, and 31d provided at four locations in the vertical direction of the instrumentation pipes 34 respectively have an A level, a B level, a C level, and a D level according to the height position from below. being called. Then, the reactor water circulating inside the reactor core 16 flows in from the A level, is heated by the fuel, starts boiling, and sequentially reaches the B level, the C level, and the D level while changing the water / steam two-phase state. .

核熱水力安定性は、この水・蒸気二相状態における圧力伝播の影響を大きく受ける。
つまり、図1に示されるように、炉心16を下から上に向かう炉水の圧力伝播遅れにより、二相状態(水・蒸気割合)が変動し、核計装検出器31a,31b,31c,31dの応答が遅れ、Aレベル、Bレベル、Cレベル、Dレベルから検出される核計装信号S(Sa,Sb,Sc,Sd)にそれぞれ位相差を生じさせる。
Nuclear thermal hydraulic stability is greatly affected by pressure propagation in this two-phase state of water and steam.
That is, as shown in FIG. 1, the two-phase state (water / steam ratio) fluctuates due to the pressure propagation delay of the reactor water from the bottom to the top, and the nuclear instrumentation detectors 31a, 31b, 31c, 31d , And a phase difference is generated in each of the nuclear instrumentation signals S (Sa, Sb, Sc, Sd) detected from the A level, B level, C level, and D level.

このような炉水流れ方向における出力振動の位相差は、互いの核計装信号Sの応答をキャンセルする作用があるために、同じ高さレベルの複数の核計装信号Sを評価することが核熱水力安定性の監視の精度や信頼性の観点から好ましい。
また、AレベルからDレベルの全てについて安定性監視をする必要は無く、一般的に安定性監視の感度が最も高いと言われるBレベルにおいて核熱水力安定性の評価を行うこととする。
Since the phase difference of the output oscillation in the reactor water flow direction has an action of canceling the response of the nuclear instrumentation signals S to each other, it is possible to evaluate a plurality of nuclear instrumentation signals S at the same height level. It is preferable from the viewpoint of accuracy and reliability of monitoring of hydrodynamic stability.
Further, it is not necessary to monitor the stability from the A level to the D level, and the nuclear thermal hydraulic stability is evaluated at the B level, which is generally said to have the highest sensitivity of the stability monitoring.

図2に示されるように、出力監視装置30は、グループ化部41と、第1算出部42と、基準値格納部43と、第1判定部44と、ピーク検知部45と、第2算出部46と、第2判定部47と、第3判定部48と、統計処理部50と、ばらつき解析部70と、から構成されている。   As shown in FIG. 2, the output monitoring device 30 includes a grouping unit 41, a first calculation unit 42, a reference value storage unit 43, a first determination unit 44, a peak detection unit 45, and a second calculation. The unit 46, the second determination unit 47, the third determination unit 48, the statistical processing unit 50, and the variation analysis unit 70 are configured.

グループ化部41は、状態予測部60から送信される情報に基づいて、複数の核計装検出器31をグループに分けるものである。
なお、後述する第1判定部44及び第2判定部47で処理される核計装信号Sは、グループのなかから選択される核計装検出器31の個別信号であったり、グループ単位における複数の核計装検出器31の平均信号であったりする。
The grouping unit 41 divides the plurality of nuclear instrumentation detectors 31 into groups based on information transmitted from the state prediction unit 60.
A nuclear instrumentation signal S processed by a first determination unit 44 and a second determination unit 47, which will be described later, is an individual signal of a nuclear instrumentation detector 31 selected from a group, or a plurality of nuclear meters in group units. It may be an average signal of the device detector 31.

状態予測部60は、プロセス計算器61と、データベース62と、核熱水力シミュレータ63とから構成される。
このように構成される状態予測部60は、物理モデル又はデータベースに基づいて推定される炉心の出力分布、中性子束の空間高次モード分布、及び核計装検出器31の配置情報等をグループ化部41に送信する。
The state prediction unit 60 includes a process calculator 61, a database 62, and a nuclear thermal hydraulic simulator 63.
The state predicting unit 60 configured as described above is a grouping unit for the core power distribution estimated based on the physical model or database, the spatial higher-order mode distribution of the neutron flux, the arrangement information of the nuclear instrumentation detector 31, and the like. 41.

統計処理部50は、炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器31から出力される核計装信号Sの出力振動を示す時系列データに対し、自己回帰分析法、自己相関関数法又はスペクトル分析法といった統計的手法を適用するものである。   The statistical processing unit 50 performs an autoregressive analysis method, an autocorrelation function method, or a spectrum analysis on the time series data indicating the output oscillation of the nuclear instrumentation signal S output from the plurality of nuclear instrumentation detectors 31 that detect neutrons in the core. Statistical methods such as law are applied.

第1算出部42は、核計装信号Sの時系列データから第1安定性指標を算出するものである。そして、ばらつき解析部70において複数の時系列データのばらつきを示す分散又は標準偏差となる。なお、標準偏差を算出する際に、一定範囲を超えて振動周期がばらつく時系列データは、はずれ値として除外される。   The first calculation unit 42 calculates a first stability index from the time series data of the nuclear instrumentation signal S. Then, in the variation analysis unit 70, a variance or standard deviation indicating variations in a plurality of time-series data is obtained. Note that when calculating the standard deviation, time series data in which the vibration period varies beyond a certain range is excluded as an outlier.

基準値格納部43は、第1判定部44、第2判定部47及び第3判定部48のそれぞれにおいて閾値として使用される第1基準値、第2基準値及び第3基準値を格納するものである。   The reference value storage unit 43 stores a first reference value, a second reference value, and a third reference value that are used as threshold values in each of the first determination unit 44, the second determination unit 47, and the third determination unit 48. It is.

第1判定部44は、第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定するものである。安定していると判定されれば、ばらつき監視モードを継続し、悪化していると判定されれば次にピーク検知モードに移行させる。なお、ピーク検知モードに移行した後も、ばらつき監視モードは並列して継続している。
この第1判定部44は、振動周期の標準偏差が、第1基準値を所定時間継続して超えた場合に、核熱水力安定性が悪化していると判定する。
The first determination unit 44 compares the first stability index with the first reference value to determine whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated. If it is determined that the state is stable, the variation monitoring mode is continued, and if it is determined that the state is getting worse, the mode is shifted to the peak detection mode. Note that, even after shifting to the peak detection mode, the variation monitoring mode continues in parallel.
The first determination unit 44 determines that the nuclear thermal hydraulic stability is deteriorated when the standard deviation of the vibration period continuously exceeds the first reference value for a predetermined time.

ピーク検知部45は、第1判定部44において悪化と判定された場合、時系列データのピーク検知を実行するものである。
ピーク検知部45は、区間設定した前記時系列データを多項式でフィッティングし、この多項式の微分値がゼロとなる点をピークとして探索するものである。そして、多項式としてスプライン関数を適用することとする。
なお時系列データをスプライン関数にフィッティングさせる際に、核計装信号Sをデジタル化した際のサンプリング間隔で、スプライン補間を実施することが望ましい。
The peak detection unit 45 performs peak detection of time-series data when the first determination unit 44 determines that the deterioration has occurred.
The peak detector 45 fits the set time-series data with a polynomial, and searches for a point where the differential value of the polynomial is zero as a peak. A spline function is applied as a polynomial.
When fitting time series data to a spline function, it is desirable to perform spline interpolation at the sampling interval when the nuclear instrumentation signal S is digitized.

この多項式の微分値がゼロになる点は次のようにして求める。
まず第1判定部44からの切り替わり時点を原点として振動周期の半分に余裕を持たせた期間内で検索する。そして、前記時系列データを構成する複数のデータ点に挟まれる区間のうち、その両端のデータ点の微分係数の積がマイナス符号となる区間を求め、この区間をさらに細分化した分割点における微分係数の絶対値が最小である点が微分値ゼロとして検索される。
次にこの検索された点を原点として振動周期の半分に余裕を持たせた期間内で上述した検索フローを繰り返すことにより求める。
The point where the differential value of this polynomial becomes zero is obtained as follows.
First, a search is performed within a period in which a margin is provided for half of the vibration cycle with the switching point from the first determination unit 44 as the origin. Then, among the sections sandwiched between the plurality of data points constituting the time series data, a section in which the product of the differential coefficients of the data points at both ends is a minus sign is obtained, and the section is further subdivided at the division points. The point where the absolute value of the coefficient is minimum is searched for as a differential value of zero.
Next, it is obtained by repeating the above-described search flow within a period in which a margin is provided for half of the vibration period with the searched point as the origin.

第2算出部46は、時系列データのピーク検知結果に基づき炉心の第2安定性指標を算出するものである。ここで、第2安定性指標は、複数の前記時系列データの振幅又は減幅比を用いる。
つまり、検索されたピーク位置(時間軸)を、その区間のスプライン関数に代入してピーク値(縦軸)とし、同様にして得た隣のピーク値との差を振幅とし、隣のピーク位置との時間差を振動周期とする。
The second calculation unit 46 calculates the second stability index of the core based on the peak detection result of the time series data. Here, the amplitude or reduction ratio of the plurality of time series data is used as the second stability index.
In other words, the searched peak position (time axis) is substituted into the spline function of that section to obtain the peak value (vertical axis), and the difference from the adjacent peak value obtained in the same way is set as the amplitude, and the adjacent peak position The difference in time is taken as the vibration period.

第2判定部47は、第2安定性指標と第2基準値を対比して出力抑制装置35を動作するか否かを判定するものである。そして、所定時間内に第2判定部47が出力抑制装置35を動作させる判定をしない場合は、前記第2算出部の動作を停止させる。なお、第2算出部46の動作を停止させるのに要する時間は、第1判定部44の判定に要する時間よりも長く設定することが望ましい。
なお、第2算出部46が動作しているときも第1算出部42は並行して動作しており、この第2判定部において、所定時間内に前記炉心の出力制御を実行する旨の判定がなされない場合は、第2算出部46の動作を停止させ、第1算出部42の動作のみが継続されることになる。
The second determination unit 47 determines whether or not to operate the output suppression device 35 by comparing the second stability index with the second reference value. And when the 2nd determination part 47 does not determine to operate the output suppression apparatus 35 within predetermined time, the operation | movement of a said 2nd calculation part is stopped. Note that the time required to stop the operation of the second calculation unit 46 is desirably set longer than the time required for the determination by the first determination unit 44.
Note that the first calculation unit 42 operates in parallel even when the second calculation unit 46 is operating, and the second determination unit determines that the power control of the core is to be executed within a predetermined time. If not, the operation of the second calculation unit 46 is stopped and only the operation of the first calculation unit 42 is continued.

第3判定部48は、第2判定部47が第2安定性指標に基づき出力抑制装置35は動作不要と判定しても、第1基準値よりも厳しく設定された第3基準値を第1安定性指標が満たした場合は、出力抑制装置35の動作必要と判定する。   Even if the second determination unit 47 determines that the output suppression device 35 does not require an operation based on the second stability index, the third determination unit 48 sets the third reference value that is set to be stricter than the first reference value. When the stability index is satisfied, it is determined that the operation of the output suppression device 35 is necessary.

なお、第1判定部44、第2判定部47及び第3判定部48における判定に対応させて、出力振動の抑制操作として、警報装置(図示略)、振動情報提供装置(図示略)及び出力抑制装置35の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させるようにしてもよい。   Incidentally, in response to the determinations in the first determination unit 44, the second determination unit 47, and the third determination unit 48, as an output vibration suppression operation, an alarm device (not shown), a vibration information providing device (not shown), and an output Any one of the automatic activation signals of the suppression device 35 may be generated step by step.

核熱水力安定性に起因する出力振動は、燃料集合体33を取り囲む燃料チャンネル内の流動条件が、中性子束の動的な応答に対する反応度フィードバックにより不安定性し、炉心全体にマクロ的に発生する現象である。そして、この出力振動は、この反応度フィードバックにより中性子束の空間モードが励起され振動に至ったものであると考えられている。   Power oscillations due to nuclear thermal hydraulic stability are generated macroscopically throughout the core due to instability of the flow conditions in the fuel channel surrounding the fuel assembly 33 due to reactivity feedback with respect to the dynamic response of the neutron flux. It is a phenomenon. This output vibration is thought to be caused by excitation of the spatial mode of the neutron flux by this reactivity feedback.

ここで励起された空間モードが基本モードである場合は、炉心一体振動と呼ばれ、同じ高さレベルの炉心断面の出力振動は、位相が基本的に揃っている。この場合、同じ断面で計測される複数の核計装信号Sは、互いに位相差がほとんど無く、加算してもキャンセリングされず、平均化信号(APRM)を用いた振動検出が十分可能である。   When the excited spatial mode is the fundamental mode, this is called core integral vibration, and the phases of the output vibrations of the core cross section at the same height are basically aligned. In this case, the plurality of nuclear instrumentation signals S measured in the same cross section have almost no phase difference and are not canceled even if they are added, and vibration detection using the average signal (APRM) is sufficiently possible.

これに対して、励起された空間モードが高次モードである場合は、領域振動と呼ばれ、その空間高次モード分布に従って、同じ高さの炉心断面におけるそれぞれの核計装信号Sに位相差が生じる。そして、この空間高次モード分布の節が振動の中心線となり、この中心線を挟んで位相差が180度となり振動が逆転する。   On the other hand, when the excited spatial mode is a higher order mode, it is called region vibration, and according to the spatial higher order mode distribution, there is a phase difference in each nuclear instrumentation signal S in the core section of the same height. Arise. The node of this spatial higher-order mode distribution becomes the center line of vibration, and the phase difference becomes 180 degrees across this center line, and the vibration is reversed.

図3(A)は、領域振動における空間高次モード分布を示しており、図2(B)に水平断面視されるように節に相当する振動の中心線cを挟んで、二つの領域b,cが互いに逆位相すなわち180度の位相差で振動している。
この場合、二つの領域b,cにまたがる複数の核計装信号Sを平均化すると位相差による振動のキャンセリングが生じ、平均化信号の振幅がなまされて振動検出が困難になる。すなわち、このような領域振動の検出には、炉心全体を平均化して出力するAPRM信号の使用は不適切である。
また、図示を省略するが、ある特定の燃料集合体33(図2)を中心に狭い領域で出力振動する局所振動の検出に対しても、APRM信号の使用は不適切であるといえる。
FIG. 3A shows a spatial higher-order mode distribution in the region vibration, and the two regions b across the center line c of the vibration corresponding to the node as seen in a horizontal section in FIG. , C oscillate with opposite phases, that is, with a phase difference of 180 degrees.
In this case, if a plurality of nuclear instrumentation signals S extending over the two regions b and c are averaged, vibration cancellation due to the phase difference occurs, and the amplitude of the averaged signal is smoothed, making it difficult to detect vibrations. That is, the use of an APRM signal that averages and outputs the entire core is inappropriate for detection of such region vibrations.
Although illustration is omitted, it can be said that the use of the APRM signal is inappropriate for detection of local vibrations that output vibrations in a narrow region around a specific fuel assembly 33 (FIG. 2).

ここで、図4を参照し、システムに外乱を印加した際の振動的なインパルス応答を用いて、減幅比、振動周期及び振幅の定義を行う。ピーク値を順番に、X1,X2,X3,X4,・・・として、それらのピークの出現する時間を各々、T1,T2,T3,T4、・・・とすれば、核熱水力安定性の安定性を表す指標として一般に用いられる減幅比、振動周期及び振幅は次のように定義される。
減幅比=(X3−X4)/(X1−X2
振動周期=(T3−T1) 又は (T4−T2
振幅=(X3−X4) 又は (X1−X2
位相差は、複数信号間でのTn間の時間差を、1周期を360度とした角度で定義する。
Here, referring to FIG. 4, the reduction ratio, the vibration period, and the amplitude are defined using a vibration impulse response when a disturbance is applied to the system. The peak values are set in order as X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ,..., And the times when these peaks appear are T 1 , T 2 , T 3 , T 4 ,. For example, a reduction ratio, a vibration period, and an amplitude that are generally used as indices representing the stability of nuclear thermal hydraulic stability are defined as follows.
Reduction ratio = (X 3 −X 4 ) / (X 1 −X 2 )
Vibration period = (T 3 −T 1 ) or (T 4 −T 2 )
Amplitude = (X 3 −X 4 ) or (X 1 −X 2 )
The phase difference is defined as an angle in which a time difference between T n between a plurality of signals is 360 degrees for one cycle.

この減幅比は、値が1よりも小さければインパルス応答は減衰するのでこのシステムは安定、逆に1を超えれば振動は成長するのでシステムは不安定となる。また、減幅比が1の場合は一定の振幅で振動が持続することになる。
また、振動周期は、短いほど振動がより速く成長したり減衰したりする。そして、この振動周期の逆数を、一般に共振周波数あるいは固有周波数と呼び、単位をHzあるいはcpsとして表す。
If this reduction ratio is less than 1, the impulse response is attenuated, so this system is stable. If it exceeds 1, the vibration grows and the system becomes unstable. Further, when the reduction ratio is 1, the vibration continues with a constant amplitude.
Further, the shorter the vibration period, the faster the vibration grows or attenuates. The reciprocal of this vibration period is generally called a resonance frequency or natural frequency, and the unit is expressed as Hz or cps.

ここで、図4は理想的なインパルス応答といえるが、図5のように実際の核計装信号Sの応答は、理想的なインパルス応答にはなっていない。すなわち、実際の核計装信号Sには、高周波の雑音や低周波のトレンドが重畳されていたり、図5のように繰り返し振動となって単調な減衰や成長を示さなかったりする。
このために、実際の核計装信号Sの応答からそのままピークを検出して、その振幅から減幅比を算出しても、それはシステムのインパルス応答ではないため、減幅比を正確に推定することはできない。
Here, although FIG. 4 can be said to be an ideal impulse response, the actual response of the nuclear instrumentation signal S as shown in FIG. 5 is not an ideal impulse response. That is, high-frequency noise and low-frequency trends are superimposed on the actual nuclear instrumentation signal S, or repetitive vibrations as shown in FIG. 5 do not show monotonous attenuation or growth.
For this reason, even if the peak is detected as it is from the response of the actual nuclear instrumentation signal S and the reduction ratio is calculated from the amplitude, it is not the impulse response of the system, so the reduction ratio is accurately estimated. I can't.

よって、インパルス応答を求めるためにはシステムの伝達関数を推定する必要があり、そのためにはある程度のデータ長を用いた統計的な手法を適用する必要がある(図2、図6の統計処理部50の機能)。
そのように推定された伝達関数を用いて図5の核計装信号Sの応答から導かれる減幅比は0.7〜0.8程度であり、この応答が成長や減衰を繰り返しているにもかかわらずシステムとしては安定といえる。
この場合、出力振動により燃料健全性が脅かされない限り、システムの不安定性が進行しないように監視を行えば良く、安定性させる操作を特に加える必要はない。
Therefore, in order to obtain the impulse response, it is necessary to estimate the transfer function of the system, and for this purpose, it is necessary to apply a statistical method using a certain data length (the statistical processing units in FIGS. 2 and 6). 50 functions).
The reduction ratio derived from the response of the nuclear instrumentation signal S in FIG. 5 using the estimated transfer function is about 0.7 to 0.8, and this response repeats growth and decay. Regardless, it can be said that the system is stable.
In this case, as long as the fuel soundness is not threatened by the output vibration, it is only necessary to monitor the system so that the instability of the system does not progress.

しかし、減幅比は、直接的に核熱水力安定性を評価できる指標である点において適切であるが、その正確な推定にはある程度のデータ長を必要とする。また、領域振動のように振動状態が炉心位置に依存する場合は、注目する核計装信号Sごとに値がばらついている。このために、出力抑制装置35(図2)等を起動して炉心安定性を向上させる操作を加えるか否かの判断が困難となっている。   However, the reduction ratio is appropriate in that it is an index that can directly evaluate the nuclear thermal hydraulic stability, but its accurate estimation requires a certain length of data. Further, when the vibration state depends on the core position, such as the region vibration, the value varies for each nuclear instrumentation signal S of interest. For this reason, it is difficult to determine whether or not to apply an operation for starting the output suppression device 35 (FIG. 2) or the like and improving the core stability.

本実施形態においては、統計処理部50及び第1算出部42を用い、安定性の悪化を監視するパラメータとして個々の核計装信号Sの振動周期を適用する。そして、グループ化部41でグルーピングされた範囲の複数の核計装信号Sについて、ばらつき解析部70で解析する。なお、ばらつきを示す指標として分散又は標準偏差が挙げられるが、ここでは判定基準の選定し易さから標準偏差を採用する。   In the present embodiment, the statistical processing unit 50 and the first calculation unit 42 are used, and the vibration period of each nuclear instrumentation signal S is applied as a parameter for monitoring deterioration of stability. Then, the variation analysis unit 70 analyzes the plurality of nuclear instrumentation signals S in the range grouped by the grouping unit 41. In addition, although dispersion | distribution or a standard deviation is mentioned as a parameter | index which shows dispersion | variation, a standard deviation is employ | adopted here from the ease of selection of a criterion.

核計装検出器31(LPRM:局所出力領域検出系)は、後述するようにグループ化され、各グループを単位に統計処理部50の処理が行われ、個別信号の振動周期が求められ、グループ内の標準偏差が求められる。
その標準偏差は、第1判定部44において基準値格納部43の第1基準値と比較して、判定基準を満たせば、その判定時を基準としてピーク検知部45を起動させる。ピーク検知部45の起動後も、第1判定部44による振動周期のばらつき解析は並行処理されている。
The nuclear instrumentation detector 31 (LPRM: local output region detection system) is grouped as will be described later, the processing of the statistical processing unit 50 is performed for each group, and the oscillation period of the individual signal is obtained. The standard deviation is obtained.
The standard deviation is compared with the first reference value of the reference value storage unit 43 in the first determination unit 44, and if the determination criterion is satisfied, the peak detection unit 45 is activated based on the determination time. Even after the peak detection unit 45 is started, the vibration period variation analysis by the first determination unit 44 is processed in parallel.

図6に基づき統計的手法により振動周期を求める方法について説明する。
まず、核計装信号Sにデジタル処理、及びノイズやトレンド成分を除く処理を施した時系列データXtを生成する。そして、この時系列データXtから直接自己相関関数を求めて相関関数の値が最大になる遅れ時間を振動周期とする方法、FFT(高速フーリエ変換)や自己回帰法などによりスペクトル密度を求めそれが最大となる周波数(共振周波数、Hz)の逆数を振動周期とする方法、自己回帰法で伝達関数求め伝達関数極から推定した共振周波数から振動周期を求める方法、自己回帰法でインパルス応答を求め図4に示した関係から振動周期を求める方法等により振動周期を求める。
いずれの方法を用いるにしても、精度良く推定するためにはある程度のデータ長(振動を数周期分以上含む)を必要とする。
A method for obtaining the vibration period by a statistical method will be described with reference to FIG.
First, to generate a nuclear instrumentation signal digital processing to S, and series data X t when subjected to a treatment to remove the noise and trend component. The method of the time-series data X value of the correlation function calculated directly autocorrelation function from t is maximized delay time and the vibration period, it obtains the spectral density due FFT (fast Fourier transform) and autoregressive method The method that uses the reciprocal of the frequency (resonance frequency, Hz) that maximizes the vibration period, the transfer function obtained by the autoregression method, the vibration period obtained from the resonance frequency estimated from the transfer function pole, and the impulse response obtained by the autoregressive method The vibration period is obtained by a method for obtaining the vibration period from the relationship shown in FIG.
Regardless of which method is used, a certain amount of data length (including vibrations of several cycles or more) is required for accurate estimation.

自己相関関数はある時刻tにおける時系列データXtと、その過去値Xt-1との共分散であり、その値が最大になる遅れ時間が振動周期に相当する。
自己回帰法は、時系列データXtに対して、図6(1)式のような線形当てはめを行い、自己回帰係数akを推定する(図6(2))。ここで、etは当てはめから外れたガウス雑音である。このような自己回帰過程を効率良く推定するアルゴリズムはいくつか考案されており、広く使われている。
The autocorrelation function is the covariance between the time-series data X t at a certain time t and the past value X t−1, and the delay time at which the value becomes maximum corresponds to the oscillation period.
Autoregressive methods for time series data X t, performs a fit linear as shown in FIG. 6 (1), estimates the autoregressive coefficients a k (FIG. 6 (2)). Here, et is Gaussian noise that is out of the fit. Several algorithms for efficiently estimating such autoregressive processes have been devised and are widely used.

自己回帰係数に、時系列の時間的応答特性が反映されており、この係数を用いることにより、減幅比や振動周期、位相差を求めることが可能である。
減幅比、振動周期の自己回帰係数からの求め方には、インパルス応答、スペクトル密度、伝達関数からそれぞれ推定する手法がある。
まず、インパルス応答は自己回帰係数を用いた図6(3)式で求められる。
The time-series temporal response characteristics are reflected in the autoregressive coefficient. By using this coefficient, it is possible to obtain the reduction ratio, vibration period, and phase difference.
There are methods for estimating the reduction ratio and the vibration period from the autoregressive coefficient by estimating from the impulse response, the spectral density, and the transfer function, respectively.
First, the impulse response is obtained by the equation (3) in FIG. 6 using the autoregressive coefficient.

インパルス応答は図4に示した応答であり、図6(4)式に基づき減幅比や振動周期を求めることができる。なお、推定のばらつきを抑えるために、減幅比、振動周期に関して平均値を推定値として用いている。   The impulse response is the response shown in FIG. 4, and the reduction ratio and the vibration period can be obtained based on the equation (4) in FIG. In order to suppress estimation variation, an average value is used as an estimated value for the reduction ratio and the vibration period.

自己回帰過程を離散(デジタル)時間での、遅れ演算子Z-1(Xt-1=Z-1t)を用いると図6(5)式のように表されるが、図6(7)式に示されるA(Z-1)の逆数がガウス雑音から時系列への伝達関数であり、安定性情報はこの伝達関数に含まれている。
この伝達関数を用いるとスペクトル密度関数S(f)は図6(6)式で与えられる。このスペクトルが最大になる周波数fmaxが共振周波数であり、その逆数1/fmaxが振動周期となる。
The autoregressive process is expressed as shown in FIG. 6 (5) using the delay operator Z −1 (X t−1 = Z −1 X t ) in discrete (digital) time. The reciprocal of A (Z −1 ) shown in equation 7) is a transfer function from Gaussian noise to time series, and stability information is included in this transfer function.
When this transfer function is used, the spectral density function S (f) is given by the equation (6) in FIG. The frequency f max at which this spectrum is maximized is the resonance frequency, and its reciprocal 1 / f max is the vibration period.

A(Z-1)の零点が伝達関数の極であり、この極の複素平面状における位置関係により安定性が決まるので、伝達関数極を推定することにより、減幅比と振動周波数を推定することができる。
図6(8)のように、伝達関数極=(PR,PI)とすれば、図6(9)に示される関係から減幅比及び振動周期は、図6(10)のように表される。ここで、Δtは時系列信号のサンプリング周期である。
The zero of A (Z −1 ) is the pole of the transfer function, and stability is determined by the positional relationship of this pole in the complex plane, so the reduction ratio and the vibration frequency are estimated by estimating the transfer function pole. be able to.
As shown in FIG. 6 (8), if the transfer function pole = (P R , P I ), the reduction ratio and the vibration period are as shown in FIG. 6 (10) from the relationship shown in FIG. 6 (9). expressed. Here, Δt is a sampling period of the time series signal.

ここで、全部でN個の核計装信号Sの含まれているグループを考える。そして、その中のi番目の信号の振動周期をTi(t)とする。個々の振動周期Ti(t)は、上述した統計的な手法を用いて算出されたものである。 Here, a group including a total of N nuclear instrumentation signals S is considered. Then, let T i (t) be the vibration cycle of the i-th signal. Each vibration period T i (t) is calculated using the statistical method described above.

図7(A)は安定状態を示す複数の核計装信号Sから第1算出部42で算出されたそれぞれの振動周期Ti(t)の応答例であり、図7(B)は不安定状態に移行しつつある状態の応答例である。なお、図7(A)及び図7(B)は上下に分断して記載されているが、連続した結果である。
このように、安定状態では個々の振動周期の時間に対するばらつきや信号間でのばらつきが共に顕著であり、不安定状態ではそれらが共に小さいことがわかる。
FIG. 7A is a response example of each vibration period T i (t) calculated by the first calculation unit 42 from a plurality of nuclear instrumentation signals S indicating a stable state, and FIG. 7B is an unstable state. It is an example of a response of the state which is moving to. In addition, although FIG. 7 (A) and FIG. 7 (B) are divided into upper and lower parts, they are continuous results.
Thus, it can be seen that both the variation with respect to time of individual vibration periods and the variation between signals are remarkable in the stable state, and both are small in the unstable state.

ここで、ばらつき解析部70(図2、図6)において、グループ内での振動周期のばらつき(標準偏差)σT(t)を算出する。なお、図6の符号70において上付きバーが付いているものは、対象とする時間間隔(tで代表)における振動周期のグループ内での平均値であることを示している。 Here, the variation analysis unit 70 (FIGS. 2 and 6) calculates the variation (standard deviation) σ T (t) of the vibration period within the group. In FIG. 6, a symbol with a superscript bar indicates an average value within a group of vibration periods in a target time interval (represented by t).

図8は、図7の振動周期の標準偏差の応答を示すもので、この標準偏差の値は、450秒過ぎから低下して、振動が十分に発達する750秒付近から一定値に収束するのがわかる。
これは、核熱水力安定性が、個々の燃料チャンネルの不安定性、及び密度波振動という動的な不安定性に依存するためと考えられる。
FIG. 8 shows the response of the standard deviation of the vibration period of FIG. 7. The value of this standard deviation decreases from after 450 seconds and converges to a constant value from around 750 seconds where the vibration is sufficiently developed. I understand.
This is thought to be because nuclear thermal hydraulic stability depends on the instability of individual fuel channels and the dynamic instability of density wave oscillation.

つまり、個々の燃料チャンネルにおいて二相流動状態の相違に起因して二相流の通過時間が異なっており、燃料チャンネルごとに密度波振動の共振周波数は固有でばらばらであるのが通常である。しかし、中性子の動特性を介して炉心全体にわたり不安定現象がマクロに成長する過程で、非線形的な周波数の引き込みが発生し、個々の燃料チャンネルの振動周期が、マクロな不安定性に固有の振動周期に引き込まれると考えられる。
このため、不安定現象がマクロに成長する過程で振動周期のばらつきが減少することとなり、この振動周期のばらつきを核熱水力不安定性の監視パラメータとして利用することの有効性が認められる。
That is, the passage time of the two-phase flow differs due to the difference in the two-phase flow state in each fuel channel, and the resonance frequency of the density wave oscillation is usually unique and different for each fuel channel. However, in the process of macroscopic instability growing throughout the core via neutron dynamics, non-linear frequency entrainment occurs and the oscillation period of each individual fuel channel is inherent to macro instability. It is thought to be drawn into the cycle.
For this reason, the fluctuation of the vibration period decreases in the process of instability growing macroscopically, and it is recognized that it is effective to use the fluctuation of the vibration period as a monitoring parameter for nuclear thermal hydraulic instability.

ただし、図8のグラフaにおいて100秒及び200秒付近に現れる不連続値は、図9に示されるはずれ値の存在によるものである。グループに充分な数の核計装信号Sが含まれる場合は、このようなはずれ値に対して標準偏差はロバスト性を備える。しかし、平均値や分散(標準偏差)は、そもそもロバストな統計量ではないために、監視パラメータの算出時に、このようなはずれ値を除く必要がある。   However, the discontinuous values appearing in the vicinity of 100 seconds and 200 seconds in the graph a in FIG. 8 are due to the presence of outliers shown in FIG. When a sufficient number of nuclear instrumentation signals S are included in the group, the standard deviation has robustness against such outliers. However, since the average value and variance (standard deviation) are not robust statistics in the first place, it is necessary to exclude such outliers when calculating the monitoring parameter.

このようなはずれ値の除去方法としては、例えばまず標準偏差を算出した後に、振動周期の平均値からその標準偏差の定数倍はずれている振動周期を除くといった方法がある。すなわち、Cを定数として、図6の符号70の左式の範囲内にある振動周期のデータのみから改めて標準偏差を算出して監視パラメータとする。   As a method for removing such a deviation value, for example, there is a method in which, after first calculating a standard deviation, a vibration period that is deviated by a constant multiple of the standard deviation from an average value of vibration periods is excluded. That is, with C as a constant, the standard deviation is calculated anew from only the data of the vibration period within the range of the left expression 70 in FIG.

図8に示されるグラフ線bは、C=1とし、はずれ値による不連続な応答は除去した場合を示している。なお、Cの値は、減幅比などの他の安定性パラメータと予め比較考慮した上で設定される。
はずれ値の発生は、計測系の故障、あるいはレンジの調整不足などに起因する場合もある。その場合は予め核計装信号Sをレンジチェックすることで監視グループから除外することも可能であり、その故障や調整不足が改善されるまで除外されることになる。
そのような場合とは別に、統計的処理演算の過程ではずれ値が算出される場合もある。この場合ははずれ値が算出された時点のみ該当する核計装信号Sが監視グループから自動的に除外されるが、はずれ値が算出されなくなれば再び監視グループに取り込まれる。
The graph line b shown in FIG. 8 shows a case where C = 1 and discontinuous responses due to outliers are removed. Note that the value of C is set in consideration of other stability parameters such as a reduction ratio in advance.
Occurrence of outliers may be due to a measurement system failure or insufficient range adjustment. In that case, it is possible to exclude the nuclear instrumentation signal S from the monitoring group by performing a range check in advance, and it will be excluded until the failure or adjustment deficiency is improved.
Apart from such a case, a deviation value may be calculated in the course of the statistical processing calculation. In this case, the relevant nuclear instrumentation signal S is automatically excluded from the monitoring group only when the outlier value is calculated, but if the outlier value is not calculated, it is taken into the monitoring group again.

ここで、核計装信号Sをデジタル化して時系列データXtにするサンプリング周期は、25ミリ秒となっている。このサンプリング周期を、核計装信号Sの振動周期が安定性悪化により揃った場合の第1基準値cとみなし、図8に一点鎖線で示す。 Here, the sampling period for the time series data X t and digitizes nuclear instrumentation signal S has a 25 msec. This sampling period is regarded as the first reference value c when the vibration period of the nuclear instrumentation signal S is aligned due to deterioration of stability, and is indicated by a one-dot chain line in FIG.

図8において標準偏差のはずれ値補正をしたグラフ線bの応答を確認すると、225秒付近で一旦グラフ線bは第1基準値cを下回っているが、直ぐに25ミリ秒を超えて、また470秒付近で下回るが同様に直ぐに上回る。
次にグラフ線bは、540秒付近で第1基準値cを下回り、これ以降は625秒付近で25秒程度継続して上回るものの、650秒過ぎでは急激に減少して、10ミリ秒以下の小さな値に収束している。
In FIG. 8, when the response of the graph line b corrected for the deviation value of the standard deviation is confirmed, the graph line b once falls below the first reference value c around 225 seconds, but immediately exceeds 25 milliseconds, and 470 It falls below around seconds, but rises immediately as well.
Next, the graph line b is below the first reference value c around 540 seconds, and after that, it continues to exceed 25 seconds around 625 seconds, but decreases rapidly after 650 seconds and falls below 10 milliseconds. It has converged to a small value.

ところで、実際に減幅比が急激に増加しだすのは640秒付近からであり、核計装信号Sに顕著な振動成分が観測されるのもその付近からである。したがって、600秒過ぎあたりからは第1判定部44は、核計装信号Sの安定性悪化を判定し、ピーク検知モードに切り替えるのが妥当と考えられる。   By the way, the reduction ratio actually starts to increase suddenly from around 640 seconds, and a remarkable vibration component is observed in the nuclear instrumentation signal S from that vicinity. Therefore, it is considered appropriate that the first determination unit 44 determines that the stability of the nuclear instrumentation signal S is deteriorated after about 600 seconds and switches to the peak detection mode.

ただし、偶然に第1基準値cを満たすといった飛び値を除くため、1回のみ判定するのではなく、第1基準値cを下回った時点を基準に継続時間を監視して、所定の継続長さを超えた時点でピーク検知モードに切り替える。
この継続長さは、振動周期やその算出に用いたデータ長にも依存するが、それらの値の数倍以上に設定する。すなわち、グラフ線bが第1基準値cを継続して数回以上、下回った場合にピーク検知モードを切り替えることとする。
例えば、図8においてこの継続長さを5回、時間にして15秒に設定すれば、555秒付近でピーク検知モードに切り替わることになる。
However, in order to exclude a jump value that satisfies the first reference value c by chance, it is not determined only once, but the continuation time is monitored based on a time point when the first reference value c falls below, and a predetermined continuation length is determined. Switch to peak detection mode when it exceeds the limit.
This continuation length depends on the vibration period and the data length used for the calculation, but is set to several times or more of those values. That is, the peak detection mode is switched when the graph line b continues below the first reference value c several times or less.
For example, if the duration is set to 15 seconds in FIG. 8 for 5 times, the peak detection mode is switched around 555 seconds.

一方において、第1安定性指標として振動周期の標準偏差と減幅比とを関連付けたものを用いることもできる。これは、例えば領域振動のように、炉心全体ではなく、一部の領域に出力振動が顕在化した場合の検知に有効である。   On the other hand, as the first stability index, an association between the standard deviation of the vibration period and the reduction ratio can be used. This is effective for detection when the output vibration becomes apparent in a part of the region, not in the entire core, for example, in the region vibration.

図8のグラフbの応答の450秒付近では、第1基準値cに達していないが、それ以前に比べると、振動周期のばらつきが明らかに減少している。
図10は、この450秒時点における各核計装信号Sの減幅比の分布を示している。複数存在している減幅比0.8の核計装信号Sは、空間的に隣接しているものであり、領域振動に発達する前段の状態であると考えられる。
In the vicinity of 450 seconds of the response of the graph b in FIG. 8, the first reference value c is not reached, but the variation of the vibration period is clearly reduced as compared with before that.
FIG. 10 shows the distribution of the reduction ratio of each nuclear instrumentation signal S at the 450 second time point. A plurality of nuclear instrumentation signals S with a reduction ratio of 0.8 are spatially adjacent and are considered to be in a previous stage that develops into a region vibration.

ここで、例えば核計装信号Sの最大減幅比、あるいは減幅比0.8超えが複数ある場合を不安定性の開始点とする。すると、サンプリング周期の2割増しである30ミリ秒を基準値に設定すれば、この450秒の時点を安定性悪化の開始点と判定して、ピーク監視モードへの切り替えを可能にする。   Here, for example, a case where there are a plurality of maximum attenuation ratios of the nuclear instrumentation signal S or a reduction ratio exceeding 0.8 is set as a starting point of instability. Then, if 30 milliseconds, which is 20% of the sampling period, is set as a reference value, the time point of 450 seconds is determined as the start point of deterioration of stability, and switching to the peak monitoring mode is enabled.

ところで、第1判定部44における安定性悪化の判定によりピーク検知モードに移行後に安定性が回復した場合、元の振動周期ばらつき監視モードに戻す判定も必要になる。
図11は、振動周期の標準偏差の応答において、ばらつきがほとんどない安定性悪化の状態から安定性が回復してばらつきが増加する状態が示されている。つまり、このグラフ線では、230秒以降が安定性の回復状態に相当する。
By the way, when stability is recovered after shifting to the peak detection mode due to the determination of stability deterioration in the first determination unit 44, it is also necessary to determine to return to the original vibration cycle variation monitoring mode.
FIG. 11 shows a state in which the stability recovers from the state of stability deterioration with little variation and the variation increases in the response of the standard deviation of the vibration period. That is, in this graph line, 230 seconds or later corresponds to the stability recovery state.

ここで、サンプリング周期は80ミリ秒であり、230秒以前の振動周期の標準偏差はそれよりも1桁小さいために、この230秒以前は発達した出力振動であることを示している。
この出力振動の抑制操作を実行した後は、振動周期の標準偏差は急激に増大して、240秒付近でサンプリング周期の80ミリ秒を上回り、その後は100〜140ミリ秒付近の値を推移している。
Here, the sampling period is 80 milliseconds, and the standard deviation of the vibration period before 230 seconds is an order of magnitude smaller than that, indicating that the output vibration is developed before 230 seconds.
After this output vibration suppression operation is executed, the standard deviation of the vibration period increases rapidly, exceeds the sampling period of 80 milliseconds around 240 seconds, and thereafter changes to a value around 100 to 140 milliseconds. ing.

図12は、250秒付近及び300秒付近における個々の核計装信号Sの減幅比の分布を示している。この分布によれば、減幅比0.8を超える信号が複数残っており、安定性が不充分である。すなわち、安定性回復の判断基準を、安定性悪化の判断基準と同等のサンプリング周期に設定すると、安全上は非保守的になる可能性が大きい。
したがって、安定性回復の判断基準は安定性悪化の判断基準よりも大きな値(厳し目)を用いるようにする。例えば、標準偏差を用いる安定性回復の判定基準としては、サンプリング周期の1.5倍、継続時間を周期の10倍のようにすれば、図11の例では最後まで安定性回復の基準に到達しない。
FIG. 12 shows the distribution of the reduction ratio of the individual nuclear instrumentation signals S around 250 seconds and around 300 seconds. According to this distribution, a plurality of signals exceeding the reduction ratio of 0.8 remain, and the stability is insufficient. In other words, if the stability recovery judgment criterion is set to a sampling period equivalent to the stability deterioration judgment criterion, there is a high possibility that it will be non-conservative in terms of safety.
Therefore, a larger criterion (stricter) is used as the criterion for restoring stability than the criterion for deteriorating stability. For example, as a criterion for stability recovery using standard deviation, if the sampling period is 1.5 times and the duration is 10 times the period, in the example of FIG. do not do.

次にグループ化部41について説明する。
ABWRにおいて核計装信号S(LPRM信号)は全部で208ある。振動周期のばらつき監視は、4つのレベルの中で信号の平均値の最も高いBレベルの核計装検出器31b(図1)をグループ化することが望ましい。これは、軸方向レベルの異なる検出器間では振動に位相差が現れること、また出力振動は下部の出力分布が高い場合に発生しやすいことなどによる。
Next, the grouping unit 41 will be described.
In ABWR, there are 208 nuclear instrumentation signals S (LPRM signals) in total. In order to monitor the fluctuation of the vibration period, it is desirable to group the nuclear instrumentation detectors 31b (FIG. 1) of the B level having the highest signal average value among the four levels. This is because a phase difference appears in vibration between detectors having different axial levels, and output vibration is likely to occur when the lower power distribution is high.

なお、これら核計装信号S(LPRM信号)の全てを含んだグループを用意しておいてもよく、8グループに分割されているAPRM信号のいずれかを用いることも可能である。
ただし、APRM信号を用いる場合は、グループで検出が期待されるのは炉心一体振動であり、この場合、通常のAPRM監視と実質的に大きな差は無いと考えられる。また、はずれ値や故障検出器の含まれていないチャンネルを選択したり、途中でチャンネルを切り替えたりする運用方法をとる必要に迫られる場合もある。
Note that a group including all of these nuclear instrumentation signals S (LPRM signals) may be prepared, and any of APRM signals divided into eight groups can be used.
However, when the APRM signal is used, it is the core integrated vibration that is expected to be detected in the group. In this case, it is considered that there is substantially no difference from normal APRM monitoring. In some cases, it is necessary to select an operation method in which a channel that does not include an outlier or a failure detector is selected or a channel is switched in the middle.

領域振動などの発生は、出力分布の下部歪みが大きく影響することから、4つの検出器31a,31b,31c,31d(図1)の中からAレベルまたはBレベルにそろえてグループ化しておくことが、位相差から振動モードを判定するのに有効である。
炉心管理は、図13(A)(B)(C)(D)に示されるように1/4対象で行われ、空間高次モード分布は、これら4パターンのいずれかに該当するのが一般的である。したがって、領域振動監視用に、この4パターンで分割された8グループを用意する。
Generation of region vibrations is greatly influenced by lower distortion of the output distribution, so group them according to the A level or B level from the four detectors 31a, 31b, 31c, 31d (FIG. 1). Is effective in determining the vibration mode from the phase difference.
As shown in FIGS. 13 (A), (B), (C), and (D), the core management is performed on a quarter target, and the spatial higher-order mode distribution generally corresponds to one of these four patterns. Is. Therefore, 8 groups divided by these 4 patterns are prepared for monitoring the region vibration.

状態予測部60で求められる空間高次モード分布に基づき、個々のグループ内で高次モード分布の高い順に用いるのに必要な個数の核計装信号Sを選択する。高次モード分布が無い場合は、出力分布の高い順に信号を選択したり、例えば最外周部分から2信号その内側から3信号というように予め決められた固定配置から選択したりする。   Based on the spatial higher-order mode distribution obtained by the state predicting unit 60, the number of nuclear instrumentation signals S necessary for use in the order of higher-order mode distribution is selected within each group. When there is no higher-order mode distribution, signals are selected in descending order of output distribution, or selected from a fixed arrangement determined in advance, for example, two signals from the outermost peripheral portion and three signals from the inside.

図14は、各グループに10信号を割り当てる場合を示している。ここではそれぞれのグループの領域内で空間高次モードの値が高いノードに最も近い検出器をそれぞれ10個ずつ(図中、丸で囲まれた検出器)を選択している。
この図14のパターンは、図13(D)のパターンに相当するものであり、これと直交する図13(C)のパターンについても各グループにつき10信号ずつ割り当てた2グループを用意する。
高次モード分布予測で、図13(C)と図13(D)のパターンが予測されればあえて図13(A)と図13(B)のパターンを用意する必要は無い。この場合、領域振動監視用に4グループを選ぶことになる。
FIG. 14 shows a case where 10 signals are assigned to each group. Here, ten detectors (detectors circled in the figure) that are closest to the node having the higher spatial high-order mode value are selected in each group region.
The pattern shown in FIG. 14 corresponds to the pattern shown in FIG. 13D, and two groups in which 10 signals are assigned to each group are also prepared for the pattern shown in FIG.
If the patterns in FIGS. 13C and 13D are predicted in the high-order mode distribution prediction, it is not necessary to prepare the patterns in FIGS. 13A and 13B. In this case, four groups are selected for area vibration monitoring.

次に局所振動監視に対応したグループを設定する。
局所振動は熱的に最も厳しい燃料チャンネルで発生しやすいために、最も径方向の出力分布が厳しいと状態予測部60で求められた燃料及びこれに軸方向の出力分布の効果を含めたグロスでの出力分布が厳しい燃料に最も近い検出器を選択し注目する。
これら二つ出力分布から選択された検出器が異なる場合は、2つの異なるグループを用意するか、あるいは燃料健全性の厳しい燃料、または空間高次モード分布のより厳しい燃料のいずれかを選び1グループとするか適宜選択する。
Next, a group corresponding to local vibration monitoring is set.
Since local vibrations are likely to occur in the thermally severest fuel channel, the fuel that is obtained by the state prediction unit 60 when the most radial power distribution is severe and the gross including the effect of the axial power distribution. Select the detector closest to the fuel with the severe power distribution.
If the detectors selected from these two power distributions are different, prepare two different groups, or select one of the fuels with severe fuel health or the severer fuel with higher spatial mode distribution. Or select as appropriate.

図15に示されるように、局所振動監視用の燃料として検出器dの位置を選択した場合、この検出器dに最隣接する4個の検出器eを選択して、検出器dと合わせた5個をグループ化する。
この場合は、検出器dから単独に安定性指標(振動周期、減幅比、振幅)を算出するとともに、5信号によるそれら安定性指標の標準偏差を算出して、局所振動監視信号とする。また、図14の領域振動監視グループ内において、高次モード分布のピークに一番近い検出器を局所振動監視用に1信号だけ個別にグループに設定する方法もある。
As shown in FIG. 15, when the position of the detector d is selected as the fuel for monitoring local vibration, the four detectors e closest to the detector d are selected and combined with the detector d. Group five.
In this case, the stability index (vibration period, reduction ratio, amplitude) is calculated independently from the detector d, and the standard deviation of these stability indices based on the five signals is calculated as a local vibration monitoring signal. Further, there is a method in which the detector closest to the peak of the higher-order mode distribution in the region vibration monitoring group in FIG. 14 is individually set to a group for local vibration monitoring.

以上は、予測された出力分布や高次モード分布などに基づいて、監視対象となる燃料集合体に隣接する検出器を予め固定し、この検出器からの信号を頼りに局所振動を監視する方法である。
一方では、炉心一体振動監視に用いられるグループ内から逐次的に監視信号を選択する方法も考えられる。これは、このグループを構成する検出器からの個々の信号の応答のうち減幅比または振幅の最大値を表した信号を局所振動監視信号として選択する方法である。
The above is a method in which a detector adjacent to a fuel assembly to be monitored is fixed in advance based on the predicted output distribution, higher-order mode distribution, etc., and local vibration is monitored using the signal from this detector. It is.
On the other hand, a method of sequentially selecting a monitoring signal from the group used for monitoring the reactor core integrated vibration is also conceivable. This is a method of selecting, as a local vibration monitoring signal, a signal representing the maximum value of the reduction ratio or the amplitude among the responses of the individual signals from the detectors constituting this group.

図16(A)(B)は、図7で用いられた元の核計装信号Sの最大減幅比の推移を示している。この約1000秒間で、最大減幅比をとる検出器はa→b→c→aの4区間にわたって変化している。
このうちa区間で減幅比が最大となるのは炉心右下に位置する検出器aであり、それがb区間では炉心の対称位置の検出器bに移り、それからc区間では検出器cに変り、また区間aにおいて検出器aに戻る。
16A and 16B show the transition of the maximum reduction ratio of the original nuclear instrumentation signal S used in FIG. In about 1000 seconds, the detector having the maximum reduction ratio changes over the four sections a → b → c → a.
Among these, the detector a located at the lower right of the core has the largest reduction ratio in the section a, and it moves to the detector b at the symmetrical position of the core in the section b, and then to the detector c in the section c. Change and return to detector a in section a.

このように最大減幅比をとるものを、最も不安定と判定された核計装信号Sとみなし局所振動監視用信号として用いる。しかし、頻繁に監視信号を変更するのは不適切なので、監視信号の減幅比が急激に低下した場合、あるいはそれよりも大きな減幅比が振動周期の数倍継続した場合に信号の変更を実施する。ただし、監視モードがピーク検知モードに切り替わった時点以降は固定としておく。   The signal having the maximum reduction ratio is regarded as the nuclear instrumentation signal S determined to be the most unstable and used as a local vibration monitoring signal. However, since it is inappropriate to change the monitoring signal frequently, the signal should be changed when the reduction ratio of the monitoring signal suddenly decreases or when a larger reduction ratio continues several times the vibration period. carry out. However, it is fixed after the time when the monitoring mode is switched to the peak detection mode.

図3(A)に示されるように、領域振動は中性子束の空間高次モードの安定性が悪化して振動したものである。このために、炉心内における振動モードの分布、すなわち振動の位相差の分布は、空間高次モード分布に類似する。
そこで、炉心が不安定になりやすい運転状態における出力分布と中性子束空間高次モードの予測機能を併設し、領域振動を効果的に監視する。
As shown in FIG. 3 (A), the region vibration is caused by the deterioration of the stability of the spatial higher order mode of the neutron flux. For this reason, the distribution of vibration modes in the core, that is, the distribution of vibration phase differences is similar to the spatial higher-order mode distribution.
Therefore, the power distribution in the operating state where the core is likely to become unstable and the prediction function of the higher-order mode of the neutron flux space are provided together to effectively monitor the region vibration.

図2に、出力分布と中性子束空間高次モードの予測する状態予測部60が示されている。プロセス計算器61は、プラントデータを取り込みながら、核熱水力的な物理モデルに基づきプラントパラメータを推定している。このプロセス計算器61の核熱水力シミュレータ63を用いて、安定性が悪化する運転条件における出力分布、または高次モード分布を算出する。   FIG. 2 shows a state prediction unit 60 that predicts the power distribution and the higher-order mode of the neutron flux space. The process calculator 61 estimates plant parameters based on a nuclear thermal hydraulic physical model while capturing plant data. The nuclear thermal hydraulic simulator 63 of the process calculator 61 is used to calculate the output distribution or higher-order mode distribution under operating conditions where the stability deteriorates.

安定性が悪化する運転条件とは、ポンプトリップ後の低流量で高出力の条件であり、このような条件は運転サイクルごとに予め解析により求められている。
核熱水力シミュレータ63に高次モード分布の算出機能が無い場合には、制御棒パターンや燃焼度などに応じて予めオフラインで算出された分布をデータベース62に保存しておき、運転条件における分布をデータベースの分布から内外挿して算出する。
このように求められた出力分布や高次モード分布から、グループ化部41において領域振動や局所振動監視用の信号グループが設定される。
The operating conditions where the stability deteriorates are low flow rate and high output conditions after the pump trip, and such conditions are obtained in advance by analysis for each operating cycle.
When the nuclear thermal hydraulic simulator 63 does not have a function for calculating a higher-order mode distribution, a distribution calculated offline in advance according to the control rod pattern, burnup, etc. is stored in the database 62, and the distribution under the operating conditions is stored. Is calculated by interpolating from the database distribution.
From the output distribution and higher-order mode distribution thus obtained, the grouping unit 41 sets a signal group for monitoring region vibration and local vibration.

次に、グループ化による領域安定性の判定について説明する。
図17は、図13(C)のパターンを用いて図14に示したような高次モード分布の上位の10信号をグループ化して、そのグループ内での振動周期の標準偏差を算出したものである。これに対し、前出の図8は、炉心全体の平均グループを用いている。
図17の450秒付近において、振動周期の標準偏差は、時系列データのサンプリング周期である25ミリ秒を下回っており、これは図8における安定性悪化の判定基準を1.2倍した場合に相当する。
このグループは図16において、c区間で最も減幅比の高い信号を含んでおり、安定性悪化を最大減幅比0.8の基準で判定したことに対応している。
Next, determination of region stability by grouping will be described.
FIG. 17 is a diagram in which the top 10 signals of the higher-order mode distribution as shown in FIG. 14 are grouped using the pattern of FIG. 13C and the standard deviation of the vibration period within the group is calculated. is there. On the other hand, FIG. 8 described above uses an average group of the entire core.
In the vicinity of 450 seconds in FIG. 17, the standard deviation of the vibration period is less than 25 milliseconds, which is the sampling period of the time series data, and this is when the stability criterion in FIG. 8 is multiplied by 1.2. Equivalent to.
In FIG. 16, this group includes a signal having the highest reduction ratio in the section c, which corresponds to the determination of the deterioration of stability based on the maximum reduction ratio of 0.8.

次にピーク検知モードに関して具体的な実施例を示す。
振動周期の標準偏差の監視により安定性悪化が判定された後は、出力振動に伴う燃料やプラントの健全性低下を避けるためにも、出力振動の成長を迅速に検出することができるピーク検知モードに早急に切り替える必要がある。
安定性がある程度悪化した状態では、ノイズ成分よりも核熱水力安定性に影響を与える振動成分の方が卓越していると考えられる。
Next, specific examples regarding the peak detection mode will be described.
After detecting the deterioration of stability by monitoring the standard deviation of the vibration period, the peak detection mode can quickly detect the growth of the output vibration in order to avoid the deterioration of the fuel and plant health caused by the output vibration. It is necessary to switch to urgently.
In a state where the stability has deteriorated to some extent, it is considered that the vibration component affecting nuclear thermal hydraulic stability is superior to the noise component.

したがって、その卓越した振動成分を解析可能な多項式にフィッティングすることにより、解析的にピーク検知することができる。この場合は、用いるデータ長も統計的な手法に比べて少なくて済むことから、応答性も速くなる。
ただし、データ長全体でフィッティングを行うと、比較的低次の関数ではうまくあてはめができなくなる。また、関数が複雑すぎるとデータに依存しすぎてロバストなあてはめができなくなる。
Therefore, the peak can be detected analytically by fitting the outstanding vibration component to a polynomial that can be analyzed. In this case, since the data length to be used is smaller than that of the statistical method, the responsiveness is also increased.
However, if fitting is performed for the entire data length, it cannot be fit well with a relatively low-order function. Also, if the function is too complex, it will depend too much on the data, and robust fitting will not be possible.

そこで、時系列データを区分してあてはめを行う区分式多項式近似を採用する。
その代表例がスプライン関数であり、その中で最も一般的に用いられている3次の多項式で小区間を近似する3次スプライン補間法を用いる。すなわち、時系列データの時間を区間tn≦t≦tn+1に分けて、次の3次式で区間内を補間する。
n(t)=an+bn(t−tn)+cn(t−tn)2+dn(t−tn)3
Therefore, a piecewise polynomial approximation for dividing and fitting time series data is adopted.
A typical example is a spline function, and a cubic spline interpolation method that approximates a small section with a cubic polynomial that is most commonly used among them is used. That is, the time of the time series data is divided into sections t n ≦ t ≦ t n + 1 and the section is interpolated by the following cubic equation.
S n (t) = a n + b n (t−t n ) + c n (t−t n ) 2 + d n (t−t n ) 3

このように時系列データを多項式にあてはめることにより、その解析的に微分係数を容易に求めることができる。この微分係数がゼロになる時間を求めれば、それが振動のピーク(山または谷)が現れる時間に相当する。
dSn(t)/dt=bn+2cn(t−tn)+3dn(t−tn)2
By applying the time series data to the polynomial in this way, the differential coefficient can be easily obtained analytically. If the time when this differential coefficient becomes zero is obtained, it corresponds to the time when the peak (peak or valley) of the vibration appears.
dS n (t) / dt = b n + 2c n (t−t n ) + 3d n (t−t n ) 2

図18にスプライン関数aと、このスプライン関数aを微分した導関数bを比較する。 ここで、スプライン補間のデータ区間に、時系列データのサンプリング間隔を用いている。すなわち、Δtをサンプリング周期として、tn+1=tn+Δtにより、サンプリング間隔内を補間している。 FIG. 18 compares the spline function a with the derivative b obtained by differentiating the spline function a. Here, the sampling interval of the time series data is used in the data section of the spline interpolation. That is, the sampling interval is interpolated by t n + 1 = t n + Δt with Δt as the sampling period.

導関数bがゼロとなる時間の探索方法としては、3次スプライン関数の微分が2次関数であるので、安定に2次方程式の根を求めるのが困難である場合が多い。このために、以下の手順を用いる。
まず隣り合う微分係数を掛けた値が負になる区間を探索する。この区間端点[tn,tn+1]における微分係数は、スプライン関数aの1次の項の係数に相当するので、それぞれ[bn,bn+1]ということになる。
As a search method for the time when the derivative b becomes zero, since the derivative of the cubic spline function is a quadratic function, it is often difficult to stably obtain the root of the quadratic equation. For this, the following procedure is used.
First, an interval in which a value obtained by multiplying adjacent differential coefficients is negative is searched. The differential coefficients at the end points [t n , t n + 1 ] correspond to the coefficients of the first-order term of the spline function a, and thus are [b n , b n + 1 ], respectively.

ここで微分係数の推定誤差の細かい変動を除去するために、時系列データにローパスフィルタを施す必要がある。微分係数がゼロとなる区間が推定されたら、次にその区間を更に細分化して微分係数を求め、その絶対値が最も小さくなる点を微分係数がゼロになる点とする。そして、この点に相当する時間をスプライン関数に入力すればピーク値を求めることができる。   Here, it is necessary to apply a low-pass filter to the time-series data in order to remove fine fluctuations in the estimation error of the differential coefficient. When a section where the differential coefficient is zero is estimated, the section is further subdivided to obtain a differential coefficient, and a point where the absolute value becomes the smallest is taken as a point where the differential coefficient becomes zero. The peak value can be obtained by inputting the time corresponding to this point into the spline function.

図19は、この手法を用いて抽出したピークを結んだグラフである。
以上の手順を式で示す。隣り合う区間のスプライン関数の1次係数bnとbn+1から、bn・bn+1≦0となる区間[tn,tn+1]を求める。
すなわち、この区間内に微係数がゼロとなる点、すなわち振動のピークが存在することになる。そこで、更にこの区間を細分化する。すなわち、区間[tn,tn+1]を等間隔にN分割する。
FIG. 19 is a graph connecting peaks extracted using this method.
The above procedure is shown by a formula. A section [t n , t n + 1 ] satisfying b n · b n + 1 ≦ 0 is obtained from the linear coefficients b n and b n + 1 of the spline functions of adjacent sections.
That is, a point where the derivative is zero, that is, a vibration peak exists in this section. Therefore, this section is further subdivided. That is, the section [t n , t n + 1 ] is divided into N at equal intervals.

そして、この間の点を[tn,tn+Δt/N,tn+2Δt/N … tn+1]=[t0 n,t1 n,tm n,…tN n]とすれば、この細分化した時間を代入して微分係数を求め、その値が0に最も近い、すなわち絶対値が最も小さい細分化点を求める。
すなわち、mを0からNまで変化させるとして、|dSn(tm n)/dt|が最小となるm=mminを求める。すると、tn(mmin)=tn+mminΔt/Nがピークの位置になるので、この時間を代入したSn(tn(mmin))がピーク値になる。
Then, if the points in between are [t n , t n + Δt / N, t n + 2Δt / N ... t n + 1 ] = [t 0 n , t 1 n , t m n , ... t N n ], By substituting this subdivided time, a differential coefficient is obtained, and a subdivided point whose value is closest to 0, that is, the smallest absolute value is obtained.
That is, assuming that m is changed from 0 to N, m = m min is determined so that | dS n (t m n ) / dt | Then, since t n (m min ) = t n + m min Δt / N is a peak position, S n (t n (m min )) into which this time is substituted becomes a peak value.

ピークは最大値(山)と最小値(谷)のいずれかであり、例えばこれが山であれば、同様の手法で次のピークを探索すればそれが谷になり、更にその次は山になるので、このピークの出現する時間をtk(mmin)とすれば、時間差tk(mmin)−tn(mmin)が振動周期になる。また、山と谷の値の差が振幅になるので、この振幅とその1周期前の振幅の比が減幅比になる。 The peak is either the maximum value (mountain) or the minimum value (valley). For example, if this is a peak, searching for the next peak with the same method will turn it into a valley, and then the peak. Therefore, if the time at which this peak appears is t k (m min ), the time difference t k (m min ) −t n (m min ) becomes the oscillation period. Further, since the difference between the values of the peak and the valley becomes the amplitude, the ratio of this amplitude and the amplitude of the previous cycle becomes the reduction ratio.

このようにピーク検知をピークが検出されるまで繰り返し、検出されたらその点を原点として、次のピークを検出する。この手順を以下繰り返してゆく。なお、最初の原点は、ばらつき監視モードからピーク検知モードに切り替わった時点である。   Thus, the peak detection is repeated until a peak is detected, and when it is detected, the next peak is detected with the point as the origin. This procedure is repeated below. The first origin is the time when the variation monitoring mode is switched to the peak detection mode.

図20に基づいてピーク検知法の動作フローを説明する。
モード切替によりピーク検知法が起動された場合(S51)、このモード切替時点を原点として(S52)、切り替え前におけるばらつき監視法により導かれた振動周期Tとして(S53)、その半分であるT/2以内に次のピークが存在する可能性が高い(S54)。なお、時系列データは、ローパスフィルタを通過させてから逐一取り込まれ(S55,S56)、対象となる核熱水力安定性の周波数(振動周期の逆数)より大きな周波数の細かい変動成分が取り除かれる。
The operation flow of the peak detection method will be described based on FIG.
When the peak detection method is activated by the mode switching (S51), the mode switching time point is set as the origin (S52), and the vibration period T derived by the variation monitoring method before the switching (S53) is T /, which is a half thereof. There is a high possibility that the next peak exists within 2 (S54). The time-series data is taken in one by one after passing through the low-pass filter (S55, S56), and fine fluctuation components having a frequency larger than the target nuclear thermal hydraulic stability frequency (reciprocal of the vibration period) are removed. .

ここで、ピーク探索の原点から半周期(にある程度の余裕eを加えた)の間で、サンプリング周期を区間幅とした3次のスプライン補間を行う(S57)。そして、2次の項のスプライン係数bnを求め、このbnと隣り合う係数bn+1との積、bn・bn+1がゼロ以下になる区間を探す(S58)。 Here, during the half period (with some margin e added) from the peak search origin, cubic spline interpolation is performed with the sampling period as the section width (S57). Then, the spline coefficient b n of the second-order term is obtained, and a section where b n · b n + 1 is equal to or less than zero, the product of b n and the adjacent coefficient b n + 1 is searched (S58).

その区間が見つかれば、次にその区間をNで更に細分化、すなわち、サンプリング周期Δtに対し、更にΔt/Nで細分化した時間を求める(S59)。そして、この細分化した時間における微分係数を求め、その絶対値が最小になる細分化点を探す(S60)。
その点tn minがピーク位置になり、その点を元のスプライン関数に代入して導かれるピーク値Sn(tn min)を保存する(S61,S62)。
このようにピーク点が見つかれば、そのピーク点を含んだ区間の端点tn+1を新たな原点として、同様に次のピークを探す(S61→S52)。
If the section is found, then the section is further subdivided by N, that is, the time further subdivided by Δt / N with respect to the sampling period Δt is obtained (S59). Then, a differential coefficient at this subdivided time is obtained, and a subdivided point whose absolute value is minimized is searched (S60).
The point t n min becomes the peak position, and the peak value S n (t n min ) derived by substituting the point into the original spline function is stored (S61, S62).
If a peak point is found in this way, the next peak is similarly searched using the end point t n + 1 of the section including the peak point as a new origin (S61 → S52).

ここで、保存されている互いに隣り合うピーク位置やピーク値から第2安定性指標に係る振幅、周期、減幅比が推定される(S63)。ピークは、山と谷が交互に探索されるので、振幅は山の値から谷の値を引いたものになるが、周期は山と次の山、または谷と次の谷のピーク間時間差になる。減幅比は隣り合う後の振幅を前の振幅で割った値になる。   Here, the amplitude, period, and reduction ratio related to the second stability index are estimated from the stored peak positions and peak values adjacent to each other (S63). The peak is searched alternately for peaks and valleys, so the amplitude is the peak value minus the valley value, but the period is the time difference between peaks between the peak and the next peak or between the peak and the next valley. Become. The reduction ratio is a value obtained by dividing the adjacent amplitude by the previous amplitude.

ピーク検知法で監視するパラメータは、振幅またはピークの山の値、および減幅比である。つまりこの段階では、既にある程度安定性が悪化した状態であり、出力応答にはノイズ成分以外の振動成分が支配的になっており、ピークは出力振動に基づいた応答である可能性が高く、逆に突発的なピークである可能性は低いと考えられる。   Parameters monitored by the peak detection method are the amplitude or peak peak value, and the reduction ratio. That is, at this stage, the stability has already deteriorated to some extent, and the vibration component other than the noise component is dominant in the output response, and the peak is likely to be a response based on the output vibration. It is unlikely that this is a sudden peak.

ここで監視されるピークとは、平均的な応答を監視するグループにおける平均ピーク、高次モードに基づき領域振動を監視するグループにおける平均ピーク、及び局所振動を監視する平均化されないピークといった複数にのぼる。
これらのピークの挙動は出力振動のタイプによって異なるために、振動抑制手段を起動するための判断基準もそれぞれ異なるものになる。
The peak monitored here includes a plurality of average peaks in a group monitoring an average response, an average peak in a group monitoring a region vibration based on a higher order mode, and an unaveraged peak monitoring a local vibration. .
Since the behavior of these peaks varies depending on the type of output vibration, the criteria for starting the vibration suppression means are also different.

図21に振幅の応答、図22にピーク(山)の応答をそれぞれ示す。いずれも、監視モードが切り替わった時点における信号の値で規格化したものである。
図21のグラフaと図22のグラフaは局所振動監視用信号、図21のグラフbと図22のグラフbは図14のb領域で局所振動監視用にグループ化された10個の平均信号、図21のグラフcと図22のグラフcは炉心全体の平均信号から、それぞれ抽出された応答である。
FIG. 21 shows the amplitude response, and FIG. 22 shows the peak (peak) response. Both are standardized by the signal value at the time when the monitoring mode is switched.
The graph a in FIG. 21 and the graph a in FIG. 22 are local vibration monitoring signals, and the graph b in FIG. 21 and the graph b in FIG. 22 are 10 average signals grouped for local vibration monitoring in the region b in FIG. 21 and FIG. 22 are responses respectively extracted from the average signal of the entire core.

図21及び図22のいずれも、局所振動監視用信号のピーク応答が一番速く、領域振動監視用信号のピークがそれに若干遅れて追従し、平均信号のピークは大きく遅れて追従している。
これは、対象とする出力振動が領域振動であることから当然の結果である。このような信号の特性の相違、出力振動モードの特徴の相違、及びこれらのプラント全体へのインパクトの相違から出力振動の抑制操作を起動させるトリップ信号を出力する判断基準は異なる。
In both FIG. 21 and FIG. 22, the peak response of the local vibration monitoring signal is the fastest, the peak of the region vibration monitoring signal follows with a slight delay, and the peak of the average signal follows with a large delay.
This is a natural result because the target output vibration is a region vibration. The judgment criteria for outputting a trip signal for starting the operation of suppressing the output vibration are different from the difference in the characteristics of the signals, the difference in the characteristics of the output vibration mode, and the difference in the impact on the whole plant.

すなわち、トリップ信号を出力する基準値は、最も感度が鈍くプラント全体へのインパクトの大きい平均信号においては小さく、局所振動監視用の信号においては大きく設定することになる。
例えば、振幅の基準値として、局所振動信号の振幅を30%、領域振動信号の振幅を20%、平均信号の振幅を10%と設定すれば、図21において領域振動監視信号の振幅が20%に達した860秒付近でトリップ信号を出力することになる。
That is, the reference value for outputting the trip signal is set to be small for an average signal having the least sensitivity and a large impact on the entire plant, and to be set large for a signal for monitoring local vibration.
For example, if the amplitude of the local vibration signal is set to 30%, the amplitude of the region vibration signal is set to 20%, and the amplitude of the average signal is set to 10% as the reference value of the amplitude, the amplitude of the region vibration monitoring signal is 20% in FIG. A trip signal is output in the vicinity of 860 seconds when the value is reached.

またピーク値の基準値を振幅の半分と設定すれば、図22の770秒付近において平均信号が最も早く基準値に到達しトリップ信号を出力することになる。この出力振動例では平均出力がゆっくり上昇している(低周波成分のトレンドがある)ことから、ピーク値で判定した場合には平均値信号で最も早くトリップ信号を出力する。   If the reference value of the peak value is set to half of the amplitude, the average signal reaches the reference value earliest and outputs a trip signal in the vicinity of 770 seconds in FIG. In this output vibration example, the average output slowly rises (there is a trend of low-frequency components), so that the trip signal is output earliest with the average value signal when judged by the peak value.

ところで、スプライン補間処理(図20:S57)に基づくトリップ信号の出力遅れを回避するために、ローパスフィルタを通過した信号(各グループの平均信号及び局所振動監視用個別信号)の値が所定値を超えれば、ピーク検知法でトリップ判定がなされていなくても、トリップ信号を出力するようにする。
この所定値とは、例えばピーク値のトリップ設定値の50%増しであったり、領域振動監視用信号のトリップ設定値の15%であったりする。
このようにピーク検知法を経ずにトリップ判定がなされる場合は、既に出力の安定性がかなり悪化(例えば、減幅比で0.8以上)していることから、突発的なピークである可能性よりも出力振動が急激に成長した可能性の方が高く、バックアップ機能として有効である。
By the way, in order to avoid the output delay of the trip signal based on the spline interpolation process (FIG. 20: S57), the value of the signal (average signal of each group and local vibration monitoring individual signal) that has passed through the low-pass filter has a predetermined value. If it exceeds, the trip signal is output even if the trip detection is not made by the peak detection method.
This predetermined value is, for example, a 50% increase in the trip setting value of the peak value, or 15% of the trip setting value of the region vibration monitoring signal.
When the trip determination is made without going through the peak detection method in this way, the stability of the output has already deteriorated considerably (for example, the reduction ratio is 0.8 or more), which is a sudden peak. It is more likely that the output vibration has grown more rapidly than the possibility, which is effective as a backup function.

図23に領域振動監視信号のピーク振幅から求めた減幅比の応答例を示す。
振幅が小さい状態では、隣り合うピーク間で振幅の増加減少が交互にビート状に発生しており、減幅比の瞬時変動が大きく、監視信号として適切でない。ただし、減幅比は振動の成長が急激に起きているかいないかを判定する指標としては有効である。
交互に振幅が増減する応答に対しては、2つの減幅比の平均値を用いる手法が有効である。小振幅における減幅比の異常値を回避するため、振幅によるトリップ設定値よりも小さな値、例えばトリップ設定値の1/4を超えた場合に、この減幅比監視を有効にするとよい。
FIG. 23 shows a response example of the reduction ratio obtained from the peak amplitude of the region vibration monitoring signal.
In a state where the amplitude is small, an increase and decrease in amplitude occur alternately between adjacent peaks, and the instantaneous variation of the reduction ratio is large, which is not appropriate as a monitoring signal. However, the reduction ratio is effective as an index for determining whether or not the vibration is growing rapidly.
A method using an average value of two reduction ratios is effective for a response in which the amplitude alternately increases and decreases. In order to avoid an abnormal value of the reduction ratio at a small amplitude, it is preferable to enable this reduction ratio monitoring when a value smaller than the trip set value by the amplitude, for example, 1/4 of the trip set value is exceeded.

この場合は、図21における振幅5%を超えた場合に有効になるので780秒付近から減幅比によるトリップが有効になり、それ以前の図23における異常に大きな減幅比によりトリップが有効になることが回避される。
ここで、1回の振幅比からの減幅比のトリップ判定値を1.3、その2回の平均値の減幅比のトリップ判定値を1.2と設定すると、800秒付近でトリップが有効になる。なお、減幅比によるトリップを有効にする振幅の判定基準は、定常ノイズレベルである数%よりは十分に余裕を持った値を設定しておく必要がある。
In this case, since it becomes effective when the amplitude exceeds 5% in FIG. 21, the trip by the reduction ratio becomes effective from around 780 seconds, and the trip becomes effective by the abnormally large reduction ratio in FIG. Is avoided.
Here, if the trip judgment value of the reduction ratio from the single amplitude ratio is set to 1.3 and the trip judgment value of the reduction ratio of the average value of the two times is set to 1.2, the trip will occur in the vicinity of 800 seconds. validate. In addition, it is necessary to set a value having a sufficient margin as a criterion for determining the amplitude for enabling the trip based on the reduction ratio to be several percent that is a steady noise level.

以上のピーク検知による出力振動監視において、いずれのトリップ判定基準にも達しない場合であっても、ピーク検知法と並行している振動周期のばらつき監視において、このばらつきが小さな値に収束した場合には、核熱水力振動が高い確率で発生していると判断することができる。
この場合、ピーク検知優先ではあるが、振動周期のばらつき監視に基づいてトリップ信号を発生させる。これにより、より高い信頼性で燃料健全性やプラントの健全性を損なうことなく出力振動を抑制することができる。
Even if none of the trip criteria is reached in the output vibration monitoring by the above peak detection, when this variation converges to a small value in the vibration cycle variation monitoring parallel to the peak detection method It can be determined that nuclear thermal hydraulic vibration is generated with high probability.
In this case, although the peak detection is prioritized, a trip signal is generated based on the vibration period variation monitoring. Thereby, it is possible to suppress output vibration with higher reliability without impairing the fuel soundness or the soundness of the plant.

振動周期のばらつきを示す標準偏差は、算出に用いる信号数にも依存する。一般に信号数が増えるに従い、標準偏差の値は低下するので、設定点はグループ内の信号数にしたがって個々に設定する必要がある。
例えば、図8の場合は平均値信号グループであるため信号数は多く、700秒を過ぎたあたりから標準偏差は大きく低下して、ほぼ安定な値に収束している。これに対して領域振動監視グループでは、対象となる核計装信号Sの個数としては、平均値グループの5分の1であり、標準偏差の定義からすれば値は信号数の逆数の平方根に比例するので、√5〜2.24倍程度の大きさになる。
The standard deviation indicating the variation of the vibration period also depends on the number of signals used for calculation. In general, as the number of signals increases, the value of the standard deviation decreases, so it is necessary to set the set points individually according to the number of signals in the group.
For example, in the case of FIG. 8, since it is an average value signal group, the number of signals is large, and after about 700 seconds, the standard deviation is greatly reduced and converges to a substantially stable value. On the other hand, in the region vibration monitoring group, the number of target nuclear instrumentation signals S is one fifth of the average value group, and the value is proportional to the square root of the reciprocal of the number of signals according to the definition of standard deviation. Therefore, the size is about √5 to 2.24 times.

図24は、振動周期の標準偏差に基づいてトリップ信号を出力するか否かの判断をする方法の説明図である。ここで、リセット条件を規定するラインqはモード切り替えの判定基準の1/2に設定されており、トリップ条件を規定するラインpはモード切り替えの判定基準の1/4に設定されている。このように、リセット条件は、トリップ条件よりも緩く設定されていれば、これらリセット条件及びトリップ条件を規定するラインの値は特に制限されない。   FIG. 24 is an explanatory diagram of a method for determining whether or not to output a trip signal based on the standard deviation of the vibration period. Here, the line q that defines the reset condition is set to ½ of the determination criterion for mode switching, and the line p that defines the trip condition is set to ¼ of the determination criterion for mode switching. Thus, as long as the reset condition is set to be looser than the trip condition, the values of the lines that define the reset condition and the trip condition are not particularly limited.

そして信号が、ラインpを下回った時点を原点として時間計測を開始して、所定の継続時間Kをすぎたところでトリップ信号を出力する。なお、一旦、信号がラインpを下回っても、継続時間u(例えば、振動周期の10倍)の経過前にラインqを超えれば、この時間計測をリセットする。これは一般に、標準偏差は値が小さくなるとその値自身のばらつきが大きくなるためである。   Time measurement is started from the time when the signal falls below the line p, and a trip signal is output when a predetermined duration K has passed. Even if the signal falls below the line p, the time measurement is reset if the line q is exceeded before the duration time u (for example, 10 times the vibration period) elapses. This is because, in general, the standard deviation increases as the value decreases.

この図24では746秒付近でまず1/4の判定基準であるラインpに到達するが、直ぐに上回ってしまう。しかし、継続時間uの時間計測は維持されており、振動周期の10倍である30秒弱はその基準を継続して満たしているために、最終的にトリップ信号が出力されることになる。   In FIG. 24, the line p, which is a ¼ criterion, is first reached at around 746 seconds, but it is immediately exceeded. However, the time measurement of the duration time u is maintained, and the trip signal is finally output because the standard of 30 seconds, which is 10 times the vibration period, is continuously satisfied.

図25(A)に示される炉心において、領域aの平均化信号、対角線dの上側領域bの平均化信号、対角線dの下側領域cの平均化信号、が観測される。そして図25(B)は、これら三つの領域における三組の組み合わせの位相差グラフが示されている。   In the core shown in FIG. 25A, an averaged signal in the region a, an averaged signal in the upper region b of the diagonal d, and an averaged signal in the lower region c of the diagonal d are observed. FIG. 25B shows a phase difference graph of three sets of combinations in these three regions.

対角線dにより監視用にグループ化された平均信号間で、統計的な手法を用いて振動の位相差を算出する。統計的手法とは、相互相関関数あるいはそのスペクトル表現であるクロススペクトルを求めれば、前者であれば関数値が最大となる遅れ時間から、後者であればスペクトルの位相から位相差を算出することができる。
これにより出力振動モードを正確に把握し、その振動モードに最適な監視を行い、上述した判定の正確性を向上させることができる。
Between the average signals grouped for monitoring by the diagonal d, the phase difference of the vibration is calculated using a statistical method. The statistical method is to calculate the phase difference from the phase of the spectrum in the latter case from the delay time that maximizes the function value if the former is obtained if the cross-correlation function or its cross spectrum is expressed. it can.
This makes it possible to accurately grasp the output vibration mode, perform optimum monitoring for the vibration mode, and improve the accuracy of the determination described above.

ここで、図25(B)のグラフb-cは、領域bと領域cの2つの領域振動監視信号間の位相差を示し、600秒過ぎから位相差は180度に達しており、この領域の組み合わせが互いに逆位相で振動する領域振動であることがわかる。
グラフb-aは領域bと領域aの2つの領域振動監視信号間の位相差を示し、グラフc-aは領域cと領域aの2つの領域振動監視信号間の位相差を示している。
グラフb-aとグラフc-aは、いずれも明確な逆位相にはなっていないが、グラフb-aの方の位相差が大きいことから、領域振動の節となる振動の中心線が、グループ分割の中心線dからずれていると推測される。なお、炉心一体振動であれば、これらの位相差は全てほとんど現れてこない。
Here, the graph bc in FIG. 25B shows the phase difference between the two region vibration monitoring signals in the region b and the region c, and the phase difference has reached 180 degrees after 600 seconds. It can be seen that this combination is a region vibration that vibrates in opposite phases.
The graph b-a shows the phase difference between the two region vibration monitoring signals in the region b and the region a, and the graph ca shows the phase difference between the two region vibration monitoring signals in the region c and the region a.
The graph ba and the graph ca are not clearly opposite in phase, but since the phase difference in the graph ba is larger, the center line of the vibration that becomes the node of the region vibration is It is assumed that the center line d of the group division is shifted. In the case of core-integrated vibration, almost all of these phase differences do not appear.

この図25(B)のように、まず600秒付近で既に領域振動の兆候が観測され、その後にピーク検知モードに移行した場合は、図25(A)の領域bや領域cの領域を代表する平均信号を優先的に監視することが可能である。
例えば、ピーク検知法のトリップ条件として、複数あるグループ平均信号の中で、1つだけトリップした場合に振動抑制操作を起動させるのが信頼性上望ましくなければ、2つ以上のトリップ信号が発生した場合に操作を起動させるようにする。
As shown in FIG. 25B, when the region vibration is already observed in the vicinity of 600 seconds and then the mode shifts to the peak detection mode, the regions b and c in FIG. 25A are representative. It is possible to preferentially monitor the average signal.
For example, as a trip condition for the peak detection method, if it is not desirable to start the vibration suppression operation when only one of the group average signals is tripped, two or more trip signals are generated. If you want to trigger the operation.

つまり、領域bと領域cの両方の平均信号がトリップしたら領域振動が発達したものとして、出力振動抑制操作を起動すれば良い。あるいは、領域bと領域cのトリップ条件を他の信号のトリップ条件よりも緩めることにより、この2つの信号が確実に共にトリップして領域振動を抑制することが可能になる。
このように振動モードの情報が、ピーク検知法が起動される前の段階で統計的手法により得られていれば、その情報に基づき誤作動と操作の遅れを最小化した信頼性の高いトリップ条件に最適化できる。
That is, when the average signal of both the region b and the region c trips, it is only necessary to start the output vibration suppression operation assuming that the region vibration has developed. Alternatively, by relaxing the trip conditions of the region b and the region c as compared with the trip conditions of other signals, it is possible to surely trip these two signals together to suppress the region vibration.
If the vibration mode information is obtained by a statistical method before the peak detection method is activated in this way, a reliable trip condition that minimizes malfunction and operation delay based on that information. Can be optimized.

ここでは安定性悪化判定後の、出力振動抑制操作制御の最適化への適用例を示したが、これは同じように安定性悪化判定にも適用できる。
すなわち、振動周期のばらつきの収束状況を監視するに際して、振動モードに関する情報が得られれば、それに基づき領域振動監視用の平均信号を優先的に監視する。そして、領域bと領域cのグループにおける振動周期の標準偏差が同じように低下すれば、領域安定性が悪化したものと判断する。なおこの場合、安定性悪化の判定基準を通常より緩めた上で、両者がその緩めた判定基準を満たしたところで安定性悪化と判断する。
そして、その領域のグループ信号についてのピーク検知モードを起動させる。これにより、この段階で領域bと領域cのピーク検知法でのトリップ条件は他の信号より若干緩められることになる。
Here, an example of application to the optimization of the output vibration suppression operation control after the stability deterioration determination is shown, but this can be applied to the stability deterioration determination in the same manner.
That is, when monitoring the convergence state of the vibration cycle variation, if information on the vibration mode is obtained, the average signal for monitoring the region vibration is preferentially monitored based on the information. And if the standard deviation of the vibration period in the group of the area | region b and the area | region c falls similarly, it will be judged that area | region stability deteriorated. In this case, the determination criteria for deterioration in stability are relaxed from normal, and it is determined that the stability is deteriorated when both satisfy the relaxed determination criteria.
And the peak detection mode about the group signal of the area | region is started. Thereby, at this stage, the trip condition in the peak detection method of the region b and the region c is slightly relaxed as compared with other signals.

図26は、出力監視装置の動作フローを示したものである。
プラント情報から、想定される安定性悪化の状態予測を行い(S71)、その結果から導かれる出力分布や高次モード分布から核計装信号のグループ化を行う(S73)。
またプラント情報として、デジタル化された核計装信号Sが逐次入力され、それに対して適当なフィルタリング処理が施され(S72)、核熱水力出力振動とは異なる周波数帯域の変動成分が除去される。
FIG. 26 shows an operation flow of the output monitoring apparatus.
A predicted state of stability deterioration is predicted from the plant information (S71), and the nuclear instrumentation signals are grouped from the output distribution and higher-order mode distribution derived from the result (S73).
Also, digitized nuclear instrumentation signal S is sequentially input as plant information, and appropriate filtering processing is performed on the signal (S72), so that fluctuation components in a frequency band different from nuclear thermal hydraulic output vibration are removed. .

これらプラント情報に基づく信号によりグループ化が実行され(S73)、個別信号や平均化信号に対し統計処理が施され(S74)、各グループ内での振動周期の標準偏差が出力される(S75)。さらにグループ信号間の位相差が出力され(S81)、その位相差に基づき振動モードが判定される(S82)。   Grouping is executed based on the signals based on the plant information (S73), statistical processing is performed on the individual signals and the averaged signals (S74), and the standard deviation of the vibration period within each group is output (S75). . Further, the phase difference between the group signals is output (S81), and the vibration mode is determined based on the phase difference (S82).

この振動モードは、まず振動周期の標準偏差から不安定性を判定する場合に参照される(S76)。すなわち、その振動モードの特性(炉心一体か領域か局所か、領域であれば振動の中心線、局所であればその位置)に基づいて、不安定性を判定するのに最適なグループ信号を選ぶ。
また、既に不安定性が判定されてピーク検知法が起動している場合は(S78)、逆に安定性の判定も行なわれる(S76)。ここで、安定であると判定されれば統計処理(S74)から振動周期の標準偏差算出の処理(S75)を繰り返す。
This vibration mode is first referred to when determining instability from the standard deviation of the vibration period (S76). That is, the optimum group signal for determining instability is selected based on the characteristics of the vibration mode (core integration, region or locality, if the region is the center line of vibration, and if it is local, the position is local).
If instability has already been determined and the peak detection method has been activated (S78), the stability is also determined (S76). Here, if it determines with it being stable, the process (S75) of a standard deviation calculation of a vibration period from a statistical process (S74) will be repeated.

そして、振動周期の標準偏差の不安定性が判断されれば、まず警報を吹鳴し(S77)、ピーク検知法を起動する(S78)。ただし、ピーク検知法を起動しても、振動周期の標準偏差の算出処理は並行して継続させる。逆にピーク検知法が起動されていた状態で安定性が判定されれば(S76)、ピーク検知法は一旦処理を中断する。   If instability of the standard deviation of the vibration cycle is determined, an alarm is first sounded (S77), and the peak detection method is activated (S78). However, even if the peak detection method is activated, the calculation process of the standard deviation of the vibration period is continued in parallel. Conversely, if stability is determined in a state where the peak detection method is activated (S76), the peak detection method temporarily stops the processing.

ピーク検知法に切り替え後は、ピーク(山)の値、振幅、この振幅の比から減幅比がそれぞれ監視パラメータとして出力される(S79)。これら監視パラメータに基づいて、トリップ信号の判定が行われる(S80A,S80B,S80C)。さらに、ピーク検知法を通さないフィルタリングされた後の信号データも監視パラメータに含められ、トリップ信号の判定が行われる(S80D)。
これら監視パラメータは、グループの特性や振動モード(S82)を参照してトリップ判定基準を調整しトリップ判定を行う(S80)。なお、減幅比に関しては、振幅の値が基準を超えた場合にのみ監視パラメータに加えることとする。
After switching to the peak detection method, the value of the peak (mountain), the amplitude, and the reduction ratio are output from the ratio of the amplitude as monitoring parameters (S79). Based on these monitoring parameters, a trip signal is determined (S80A, S80B, S80C). Further, the filtered signal data that does not pass the peak detection method is also included in the monitoring parameter, and the trip signal is determined (S80D).
These monitoring parameters refer to group characteristics and vibration modes (S82) to adjust the trip determination criteria and perform trip determination (S80). Note that the reduction ratio is added to the monitoring parameter only when the amplitude value exceeds the reference.

そして、ピーク検知法に基づくパラメータごとのトリップ判定基準に従い、トリップ判定(S80A,S80B,S80C)がなされると、トリップ信号が論理ゲートに入力される(S83)。
なお、この論理ゲートは、トリップ判定(S80A,S80B,S80C)のうちいずれか一つの判定により振動抑制操作を作動させるのであればORゲートで構成され、又は複数のトリップ判定がなされなければ振動抑制操作を作動させないのであればANDゲートで構成される。
When a trip determination (S80A, S80B, S80C) is made according to the trip determination criterion for each parameter based on the peak detection method, a trip signal is input to the logic gate (S83).
This logic gate is composed of an OR gate if the vibration suppression operation is activated by any one of the trip determinations (S80A, S80B, S80C), or vibration suppression if a plurality of trip determinations are not made. If the operation is not activated, an AND gate is used.

また、振動周期の標準偏差から直接行われるトリップ判定(S80D)のトリップ信号は、ORゲートに入力される(S84)。また、このORゲートには、ピーク検知法に基づくトリップ判定(S80A,S80B,S80C)の結果が入力される。このOR論理では、いずれか1つのトリップ信号が発生すれば振動抑制操作が自動起動されることになる(S85)。ここで、振動抑制操作とは、制御棒挿入による出力低下操作を指す。   A trip signal for trip determination (S80D) that is directly performed from the standard deviation of the vibration period is input to the OR gate (S84). In addition, the result of trip determination (S80A, S80B, S80C) based on the peak detection method is input to this OR gate. In this OR logic, if any one trip signal is generated, the vibration suppression operation is automatically started (S85). Here, the vibration suppression operation refers to an output reduction operation by inserting a control rod.

以上より、本発明により原子炉における核熱水力不安定性に起因する出力振動を高い信頼性で検知して、出力振動が燃料やプラントの健全性に重要な影響を及ぼすことなく、出力振動を抑制することが可能となり、原子炉の安全で効率的な運転に貢献する。   As described above, according to the present invention, the output vibration caused by nuclear thermal hydraulic instability in the nuclear reactor can be detected with high reliability, and the output vibration can be detected without significantly affecting the soundness of the fuel or the plant. This will contribute to safe and efficient operation of the reactor.

10…原子炉、11…圧力容器、13…気水分離器、14…上部格子板、15…シュラウド、16…炉心、17…炉心支持板、18…再循環ポンプ、21…主配管、22…タービン、23…発電機、24…復水器、25…ポンプ、26…給水配管、30…出力監視装置、31(31a,31b,31c,31d)…核計装検出器、32…制御棒、33…燃料集合体、34…計装管、35…出力抑制装置、41…グループ化部、42…第1算出部、43…基準値格納部、44…第1判定部、45…ピーク検知部、46…第2算出部、47…第2判定部、48…第3判定部、50…統計処理部、60…状態予測部、61…プロセス計算器、62…データベース、63…核熱水力シミュレータ、70…ばらつき解析部、S…核計装信号、Xt…時系列データ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reactor, 11 ... Pressure vessel, 13 ... Gas-water separator, 14 ... Upper lattice plate, 15 ... Shroud, 16 ... Core, 17 ... Core support plate, 18 ... Recirculation pump, 21 ... Main piping, 22 ... Turbine, 23 ... Generator, 24 ... Condenser, 25 ... Pump, 26 ... Feed water piping, 30 ... Output monitoring device, 31 (31a, 31b, 31c, 31d) ... Nuclear instrumentation detector, 32 ... Control rod, 33 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fuel assembly, 34 ... Instrumentation pipe, 35 ... Output suppression device, 41 ... Grouping part, 42 ... First calculation part, 43 ... Reference value storage part, 44 ... First determination part, 45 ... Peak detection part, 46 ... 2nd calculation part, 47 ... 2nd determination part, 48 ... 3rd determination part, 50 ... Statistical processing part, 60 ... State prediction part, 61 ... Process calculator, 62 ... Database, 63 ... Nuclear thermal hydraulic simulator , 70 ... variation analysis unit, S ... nuclear instrumentation signals, X t ... time series Data.

Claims (20)

炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器から出力される核計装信号の出力振動を示す時系列データから第1安定性指標を算出する第1算出部と、
前記第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定する第1判定部と、
前記第1判定部において前記悪化と判定された場合に前記時系列データに基づき前記炉心の第2安定性指標を算出する第2算出部と、
前記第2安定性指標と第2基準値を対比して前記出力振動の抑制操作を実行するか否かを判定する第2判定部と、を備え
前記第1判定部及び前記第2判定部における判定に対応させて、前記出力振動の抑制操作として、警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させ、
前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれも発生させる基準に達していない条件であっても、
ローパスフィルタを通過させた前記時系列信号を処理することで前記基準より厳しく設定された別の基準に達した場合は、
前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
A first calculation unit that calculates a first stability index from time-series data indicating output oscillations of nuclear instrumentation signals output from a plurality of nuclear instrumentation detectors that detect neutrons in the core;
A first determination unit that compares the first stability index with a first reference value to determine whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated;
A second calculation unit that calculates a second stability index of the core based on the time-series data when the first determination unit determines the deterioration;
A second determination unit that determines whether to perform the operation of suppressing the output vibration by comparing the second stability index and a second reference value ;
Corresponding to the determination in the first determination unit and the second determination unit, as the suppression operation of the output vibration, any one of alarm, vibration information and an automatic activation signal of the vibration suppression device is generated in stages.
Even in the condition that does not reach the criteria for generating any of the alarm, vibration information and automatic activation signal of the vibration suppression device,
If another standard set more strictly than the standard by processing the time-series signal that has passed through the low-pass filter,
It said alarm, the output monitoring device of the reactor, characterized in Rukoto stepwise generate one of automatic start signal of the vibration information and the vibration suppression apparatus.
炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器から出力される核計装信号の出力振動を示す時系列データから第1安定性指標を算出する第1算出部と、  A first calculation unit that calculates a first stability index from time-series data indicating output oscillations of nuclear instrumentation signals output from a plurality of nuclear instrumentation detectors that detect neutrons in the core;
前記第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定する第1判定部と、  A first determination unit that compares the first stability index with a first reference value to determine whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated;
前記第1判定部において前記悪化と判定された場合に前記時系列データに基づき前記炉心の第2安定性指標を算出する第2算出部と、  A second calculation unit that calculates a second stability index of the core based on the time-series data when the first determination unit determines the deterioration;
前記第2安定性指標と第2基準値を対比して前記出力振動の抑制操作を実行するか否かを判定する第2判定部と、を備え、  A second determination unit that determines whether to perform the operation of suppressing the output vibration by comparing the second stability index and a second reference value;
前記第2安定性指標により前記出力振動の抑制操作は不要と判定されても、前記第1基準値よりも厳しく設定された第3基準値を前記第1安定性指標が満たしたと判定した場合は、前記出力振動の抑制操作が実行されることを特徴とする原子炉の出力監視装置。  Even if it is determined by the second stability index that the output vibration suppression operation is unnecessary, when it is determined that the first stability index satisfies the third reference value that is set more strictly than the first reference value. The reactor power monitoring apparatus, wherein the operation for suppressing the output vibration is executed.
請求項1又は請求項2に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記複数の核計装検出器をグループに分けるグループ化部を備え、
前記グループ化部は、推定される前記炉心の出力分布、中性子束の空間高次モード分布又は特定された燃料集合体に近接する前記核計装検出器を中心とする領域に注目して前記グループ分けをすることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to claim 1 or 2 ,
A grouping unit for dividing the plurality of nuclear instrumentation detectors into groups;
The grouping unit focuses on the estimated power distribution of the core, the spatial higher-order mode distribution of neutron flux, or the region centered on the nuclear instrumentation detector close to the identified fuel assembly. A reactor power monitoring device characterized by
請求項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記第1判定部及び前記第2判定部で処理される前記核計装信号は、
前記グループのなかから選択される前記核計装検出器の個別信号、又は前記グループ単位における複数の核計装検出器の平均信号であることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to claim 3 ,
The nuclear instrumentation signal processed by the first determination unit and the second determination unit is:
A reactor power monitoring apparatus, wherein the reactor power monitoring apparatus is an individual signal of the nuclear instrumentation detector selected from the group or an average signal of a plurality of nuclear instrumentation detectors in the group unit.
請求項又は請求項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記出力分布又は前記中性子束の空間高次モード分布の推定は、物理モデル又はデータベースに基づき実行されることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring device according to claim 3 or claim 4 ,
The estimation of the power distribution or the spatial higher-order mode distribution of the neutron flux is executed based on a physical model or a database.
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記第1安定性指標は、複数の前記時系列データの振動周期のばらつきを示す指標を用いることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The reactor power monitoring apparatus according to claim 1, wherein the first stability index is an index indicating a variation in vibration period of the plurality of time series data.
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記第2安定性指標は、複数の前記時系列データの振幅又は減幅比を用いることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
The reactor power monitoring apparatus characterized in that the second stability index uses an amplitude or a reduction ratio of a plurality of the time-series data.
請求項又は請求項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記振動周期は、前記時系列データに対し自己回帰分析法、自己相関関数法又はスペクトル分析法といった統計的手法を適用して求めることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to claim 6 or 7 ,
The reactor power monitoring apparatus characterized in that the vibration period is obtained by applying a statistical method such as an autoregressive analysis method, an autocorrelation function method, or a spectrum analysis method to the time series data.
請求項又は請求項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記振幅又は減幅比は、区間設定した前記時系列データを多項式でフィッティングし、この多項式の微分値がゼロとなる点を探索するピーク検知法により求められ、
前記微分値がゼロになる点は、まず前記第1判定部からの切り替わり時点を原点として振動周期の半分に余裕を持たせた期間内で検索され、次にこの検索された点を原点として振動周期の半分に余裕を持たせた期間内で検索される処理を繰り返すことを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to claim 7 or 8 ,
The amplitude or reduction ratio is obtained by a peak detection method that fits the time-series data set in a section with a polynomial and searches for a point where the differential value of the polynomial is zero,
The point at which the differential value becomes zero is first searched within a period with a margin of half of the vibration period with the switching point from the first determination unit as the origin, and then the vibration is performed with the searched point as the origin. A reactor power monitoring apparatus, characterized in that the search process is repeated within a period in which a half of the cycle has a margin.
請求項から請求項のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記振動周期のばらつきを示す指標は、前記グループに含まれる全ての前記時系列データのうち振動周期が一定範囲を超えてばらついている時系列データを除外して算出されることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring device according to any one of claims 6 to 9 ,
The index indicating the variation of the vibration period is calculated by excluding time series data in which the vibration period varies beyond a certain range among all the time series data included in the group. Furnace output monitoring device.
請求項から請求項10のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記第1基準値として、デジタル化された前記時系列データのサンプリング周期又は減幅比を考慮した係数を掛け合わせた前記サンプリング周期が用いられ、
前記第1判定部は、前記第1安定性指標及び前記第1基準値の対比において前記核熱水力安定性の悪化を示す継続時間に基づいて前記判定を実行することを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring device according to any one of claims 6 to 10 ,
As the first reference value, the sampling period obtained by multiplying the digitized sampling period of the time series data or a coefficient considering the reduction ratio is used,
The first determination unit performs the determination based on a duration indicating deterioration of the nuclear thermal hydraulic stability in the comparison between the first stability index and the first reference value. Output monitoring device.
請求項から請求項11のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記多項式としてスプライン関数を用い、
前記微分値がゼロになる点は、前記時系列データを構成する複数のデータ点に挟まれる区間のうち、その両端のデータ点の微分係数の積がマイナス符号となる区間を求め、この区間をさらに細分化した分割点における微分係数の絶対値が最小である点が検索されることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to any one of claims 9 to 11 ,
Using a spline function as the polynomial,
The point where the differential value becomes zero is obtained as a section where the product of the differential coefficients of the data points at both ends thereof is a minus sign among the sections sandwiched between a plurality of data points constituting the time series data. A reactor power monitoring apparatus characterized in that a point at which an absolute value of a differential coefficient at a further divided division point is minimum is searched.
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記第2算出部が動作しているときも前記第1算出部を並行して動作させ、
前記第2判定部において、所定時間内に前記炉心の出力制御を実行する旨の判定がなされない場合は、前記第2算出部の動作を停止させ、前記第1算出部の動作を継続させることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring device according to any one of claims 1 to 12 ,
When the second calculation unit is operating, the first calculation unit is operated in parallel,
When the second determination unit does not determine to execute the power control of the core within a predetermined time, the operation of the second calculation unit is stopped and the operation of the first calculation unit is continued. Reactor power monitoring device characterized by
請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
局所不安定中心領域及びその周辺領域に位置する前記核計装検出器からの前記時系列データの位相差に基づいて、前記出力振動の位相差の空間分布を求め、局所振動、領域振動又は炉心一体振動といった出力振動モードを推定することを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 13 ,
The spatial distribution of the phase difference of the output vibration is obtained based on the phase difference of the time series data from the nuclear instrumentation detector located in the local unstable central region and the peripheral region thereof, and the local vibration, the region vibration, or the core integration is obtained. A reactor power monitoring device characterized by estimating an output vibration mode such as vibration.
請求項から請求項14のいずれか1項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記グループを単位とする平均信号の位相差を算出することにより出力振動モードを推定し、この推定された出力振動モードに応じた最適値となるように前記第1基準値及び前記第2基準値を変更することを特徴とする原子炉の出力監視装置。
The reactor power monitoring apparatus according to any one of claims 3 to 14 ,
An output vibration mode is estimated by calculating a phase difference of an average signal in units of the group, and the first reference value and the second reference value are set to be optimum values according to the estimated output vibration mode. Reactor output monitoring device characterized by changing
請求項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させる基準として、前記振幅が定常の雑音レベルを超えていることを前提条件とすることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring device according to claim 1 ,
Reactor characterized in that, as a reference for stepwise generation of any one of the alarm, vibration information, and vibration suppression device automatic start signal, the amplitude exceeds a steady noise level. Output monitoring device.
請求項に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記第1判定部において前記悪化と判定される継続時間を測定し、所定の基準を満たした場合に、前記出力振動の抑制操作が実行されることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring apparatus according to claim 2 ,
The reactor power monitoring apparatus according to claim 1, wherein a duration time determined as the deterioration is measured by the first determination unit, and the operation for suppressing the output vibration is executed when a predetermined criterion is satisfied.
請求項又は請求項17に記載の原子炉の出力監視装置において、
前記ピーク検知法で前記判定基準を満たした場合、前記ピーク検知法を通さない信号が判定基準を満たした場合、前記振動周期のばらつきが判定基準を満たした場合のいずれかが成立した条件、
又はピーク値、振幅及び減幅比それぞれの単独信号が判定基準を満たした場合、ピーク値と振幅、ピーク値と減幅比、振幅と減幅比の組み合わせのいずれか達成された場合のいずれかが成立した条件、が満たされると前記出力振動の抑制操作が実行されることを特徴とする原子炉の出力監視装置。
In the reactor power monitoring device according to claim 2 or 17 ,
When the determination criterion is satisfied in the peak detection method, a signal that does not pass the peak detection method satisfies the determination criterion, or a condition that satisfies any of the cases where the variation of the vibration period satisfies the determination criterion,
Or, when the peak value, amplitude, and reduction ratio each meet the criteria, either peak value and amplitude, peak value and reduction ratio, or a combination of amplitude and reduction ratio is achieved An output monitoring apparatus for a nuclear reactor, wherein the operation for suppressing the output vibration is executed when a condition for satisfying is satisfied.
炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器から核計装信号を出力するステップと、
前記核計装信号の出力振動を示す時系列データから第1安定性指標を算出するステップと、
前記第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定するステップと、
前記前記核熱水力安定性が悪化と判定された場合に前記時系列データに基づき前記炉心の第2安定性指標を算出するステップと、
前記第2安定性指標と第2基準値を対比して前記出力振動の抑制操作を実行するか否かを判定するステップと、
前記核熱水力安定性が悪化しているとの判定及び前記出力振動の抑制操作を実行するとの判定に対応させて、前記出力振動の抑制操作として、警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させるステップと、
前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれも発生させる基準に達していない条件であっても、ローパスフィルタを通過させた前記時系列信号を処理することで前記基準より厳しく設定された別の基準に達した場合は、前記警報、振動情報及び振動抑制装置の自動起動信号のうちいずれかを段階的に発生させるステップと、を含むことを特徴とする原子炉の出力監視方法。
Outputting nuclear instrumentation signals from a plurality of nuclear instrumentation detectors that detect neutrons in the core;
Calculating a first stability index from time-series data indicating the output vibration of the nuclear instrumentation signal;
Comparing the first stability index with a first reference value to determine whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated;
Calculating the second stability index of the core based on the time-series data when it is determined that the nuclear thermal hydraulic stability is deteriorated;
Determining whether to perform the operation of suppressing the output vibration by comparing the second stability index with a second reference value;
Corresponding to the determination that the nuclear thermal hydraulic stability is deteriorated and the determination that the output vibration suppression operation is performed, as the output vibration suppression operation, alarm, vibration information, and automatic vibration suppression device Generating one of the activation signals in stages;
Even under conditions where none of the alarm, vibration information, and automatic start signal of the vibration suppression device has reached the standard, the time series signal that has passed through the low-pass filter is processed so that it is set more strictly than the standard. A step of generating any one of the alarm, the vibration information and the automatic activation signal of the vibration suppression device in a stepwise manner when the other standard is reached. .
炉心で中性子を検出する複数の核計装検出器から核計装信号を出力するステップと、  Outputting nuclear instrumentation signals from a plurality of nuclear instrumentation detectors that detect neutrons in the core;
前記核計装信号の出力振動を示す時系列データから第1安定性指標を算出するステップと、  Calculating a first stability index from time-series data indicating the output vibration of the nuclear instrumentation signal;
前記第1安定性指標と第1基準値を対比して前記炉心の核熱水力安定性が安定しているか悪化しているかを判定するステップと、  Comparing the first stability index with a first reference value to determine whether the nuclear thermal hydraulic stability of the core is stable or deteriorated;
前記前記核熱水力安定性が悪化と判定された場合に前記時系列データに基づき前記炉心の第2安定性指標を算出するステップと、  Calculating the second stability index of the core based on the time-series data when it is determined that the nuclear thermal hydraulic stability is deteriorated;
前記第2安定性指標と第2基準値を対比して前記出力振動の抑制操作を実行するか否かを判定するステップと、  Determining whether to perform the operation of suppressing the output vibration by comparing the second stability index with a second reference value;
前記第2安定性指標により前記出力振動の抑制操作は不要と判定されても、前記第1基準値よりも厳しく設定された第3基準値を前記第1安定性指標が満たしたと判定した場合は、前記出力振動の抑制操作が実行されるステップと、を含むことを特徴とする原子炉の出力監視方法。  Even if it is determined by the second stability index that the output vibration suppression operation is unnecessary, when it is determined that the first stability index satisfies the third reference value that is set more strictly than the first reference value. And a step of executing the operation for suppressing the output vibration.
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