JP5753674B2 - 制御棒寿命評価方法および制御棒寿命評価装置 - Google Patents
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Description
寿命評価対象の制御棒が中性子吸収材であるボロンカーバイトを充填した複数の中性子吸収棒を有する制御棒であり、炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、制御棒内のボロンカーバイトに含まれる 10 Bに吸収される割合をY 1 、制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での 10 Bの個数をN B 、制御棒の評価領域の全炉心に対する体積割合をVr 1 、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1、制御棒の中性子吸収量のうち 10 Bの中性子吸収量の割合をF 1 および制御棒に隣接する燃料集合体の核分裂数当りの、制御棒の中性子吸収量の比μ 1 としたとき、制御棒内のボロンカーバイトに含まれる 10 Bの減損量R B10 を、下記の(2)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(3)式で表される割合Y 1 を含む下記の(1)式により算出し、
減損量R B10 に基づいて制御棒の核的寿命を評価し、
制御棒の機械的寿命の評価が、減損量R B10 を用いて算出された中性子吸収棒の内圧、及び燃料集合体の出力に基づいて算出された中性子吸収棒の中性子照射量のいずれかに基づいて行われることにある。
R B10 =(X×Y 1 )÷N B ×100 …(1)
X=ΔT×Pt×P ijk ×C1×Vr 1 …(2)
Y 1 =F 1 ×μ 1 …(3)
寿命評価対象の制御棒が中性子吸収材であるハフニウムを有する制御棒であり、炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、制御棒内の177Hfに吸収される割合をY2、制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での177Hfの個数をNHf、制御棒の評価領域の全炉心に対する体積割合をVr2、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1としたとき、制御棒内のハフニウムに含まれる177Hfの減損量RHfを、下記の(5)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(6)式で表される前記割合Y2を含む下記の(4)式により算出し、
減損量RHfに基づいて制御棒の核的寿命を評価することにある。
R Hf =(X×Y2)÷N Hf ×100 …(4)
X=ΔT×Pt×Pijk×C1×Vr2 …(5)
Y2=F2×μ2 …(6)
(A)燃料集合体格子計算コードを用いて出力当りの中性子吸収核種の中性子吸収率を算出し、制御棒に隣接する燃料集合体の燃焼度およびボイド率をパラメータにして算出されたその中性子吸収率を保存する。
(B)原子力発電所サイトでは、性能計算により算出された、制御棒に隣接する燃料集合体の出力に、(A)で保存した出力当りの中性子吸収核種の中性子吸収率を掛けて、中性子吸収核種の中性子吸収量を算出する。
(C)上記した中性子吸収核種の中性子吸収量は、単位時間当りの中性子吸収核種の減損量であるので、この減損量を積算することにより積算減損量を算出する。
或る燃焼期間ΔTにおいて発生した全核分裂数Xは、燃焼期間ΔTと燃料集合体10の出力Pijkに比例するため、(2)式のように表すことができる。
ここで、ΔTは燃焼期間、Ptは炉心熱出力(MW)、Pijkは制御棒11の評価領域に隣接する燃料集合体10の全炉心熱出力に対する相対出力を示している。また、Vr1は制御棒11の評価領域の全炉心に対する体積割合、およびC1はエネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をそれぞれ示している。
圧力演算部6は、寿命演算部3から出力された、制御棒11のブレード12の先端部に配置された中性子吸収棒17での10Bの減損量RB10を、(3)式のRBに代入してブレード12の先端部に配置された中性子吸収棒17の内圧Sを算出する。圧力演算装置6で算出されたその内圧Sが比較演算部4Aに入力される。比較演算部4Aは、実施例1において比較演算部4と同様に、寿命演算部3で算出された各評価領域における10Bの減損量RB10が上記の中性子吸収材の減損量の監視制限値を超えているか否かを判定する。算出された10Bの減損量RB10が減損量の監視制限値を超えていると判定されたとき、比較演算部4Aは該当する制御棒11が核的寿命に達したことを示す第1アラーム信号(第1警報情報)を表示部5に出力する。算出された10Bの減損量RB10が減損量の監視制限値以下であると判定されたとき、比較演算部4Aは、該当する制御棒11が核的寿命に達していない旨を示す第1寿命情報を表示部5に出力する。表示部5は第1アラーム信号または第1寿命情報を表示する。
或る燃焼期間ΔTにおいて発生した全核分裂数Xは、燃焼期間ΔTと燃料集合体10の出力Pijkに比例するため、(5)式のように表すことができる。
ここで、ΔTは燃焼期間、Ptは炉心熱出力(MW)、PijkはHf型制御棒の評価領域に隣接する燃料集合体10の全炉心熱出力に対する相対出力を示している。また、Vr2はHf型制御棒の評価領域の全炉心に対する体積割合、およびC1はエネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をそれぞれ示している。
Claims (14)
- 原子炉の炉心に配置された複数の中性子検出器で測定された中性子計測値に基づいて、中性子吸収材を有する寿命評価対象の制御棒に隣接して配置される燃料集合体の軸方向の各セグメント(座標k)における出力であって、前記炉心の横断面の座標(i,j)に位置する前記燃料集合体の、前記炉心の熱出力に対する相対出力P ijk を求め、
前記寿命評価対象の制御棒が前記中性子吸収材であるボロンカーバイトを充填した複数の中性子吸収棒を有する制御棒であり、前記炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて前記燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、前記燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、前記制御棒内の前記ボロンカーバイトに含まれる 10 Bに吸収される割合をY 1 、前記制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での前記 10 Bの個数をN B 、前記制御棒の評価領域の前記全炉心に対する体積割合をVr 1 、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1、前記制御棒の中性子吸収量のうち前記 10 Bの中性子吸収量の割合をF 1 および前記制御棒に隣接する前記燃料集合体の核分裂数当りの、前記制御棒の中性子吸収量の比μ 1 としたとき、前記制御棒内の前記ボロンカーバイトに含まれる前記 10 Bの減損量R B10 を、下記の(2)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(3)式で表される前記割合Y 1 を含む下記の(1)式により算出し、
前記減損量R B10 に基づいて前記制御棒の核的寿命を評価し、
前記制御棒の機械的寿命の評価が、前記減損量R B10 を用いて算出された前記中性子吸収棒の内圧、及び前記燃料集合体の出力に基づいて算出された前記中性子吸収棒の中性子照射量のいずれかに基づいて行われることを特徴とする制御棒寿命評価方法。
R B10 =(X×Y 1 )÷N B ×100 …(1)
X=ΔT×Pt×P ijk ×C1×Vr 1 …(2)
Y 1 =F 1 ×μ 1 …(3) - 前記制御棒は、横断面が十字形をして前記制御棒の軸心から四方に伸びる4枚のブレードを有して各前記ブレード内に前記複数の中性子吸収棒を配置しており、前記中性子吸収棒の内圧の算出が、前記ブレードの先端部に配置された前記中性子吸収棒を対象に行われ、前記制御棒の機械的寿命の評価が前記先端部に配置された前記中性子吸収棒の内圧に基づいて行われる請求項1に記載の制御棒寿命評価方法。
- 前記制御棒の機械的寿命の評価が、前記中性子吸収棒の内圧が内圧設定値を超えているかの判定によって行われる請求項1または2に記載の制御棒寿命評価方法。
- 前記制御棒の機械的寿命の評価が、前記中性子吸収棒の中性子照射量が中性子照射量設定値を超えているかの判定によって行われる請求項1に記載の制御棒寿命評価方法。
- 前記制御棒の核的寿命を評価が、前記減損量R B10 が減損量設定値を超えているかの判定によって行われる請求項1ないし4のいずれか1項に記載の制御棒寿命評価方法。
- 原子炉の炉心に配置された複数の中性子検出器で測定された中性子計測値に基づいて、中性子吸収材を有する寿命評価対象の制御棒に隣接して配置される燃料集合体の軸方向の各セグメント(座標k)における出力であって、前記炉心の横断面の座標(i,j)に位置する前記燃料集合体の、前記炉心の熱出力に対する相対出力Pijkを求め、
前記寿命評価対象の制御棒が前記中性子吸収材であるハフニウムを有する制御棒であり、前記炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて前記燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、前記燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、前記制御棒内の前記177Hfに吸収される割合をY2、前記制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での前記177Hfの個数をNHf、前記制御棒の評価領域の前記全炉心に対する体積割合をVr2、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1、前記制御棒の中性子吸収量のうち前記177Hfの中性子吸収量の割合をF2および前記制御棒に隣接する前記燃料集合体の核分裂数当りの、前記制御棒の中性子吸収量の比μ2としたとき、前記制御棒内の前記ハフニウムに含まれる177Hfの減損量RHfを、下記の(2)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(3)式で表される前記割合Y2を含む下記の(1)式により算出し、
前記減損量RHfに基づいて前記制御棒の核的寿命を評価することを特徴とする制御棒寿命評価方法。
R Hf =(X×Y2)÷N Hf ×100 …(1)
X=ΔT×Pt×Pijk×C1×Vr2 …(2)
Y2=F2×μ2 …(3) - 前記第2制御棒の核的寿命を評価が、前記減損量R Hf が減損量設定値を超えているかの判定によって行われる請求項6に記載の制御棒寿命評価方法。
- 原子炉の炉心に配置された複数の中性子検出器で測定された中性子計測値に基づいて、中性子吸収材を有する寿命評価対象の制御棒に隣接して配置される燃料集合体の軸方向の各セグメント(座標k)における出力であって、前記炉心の横断面の座標(i,j)に位置する前記燃料集合体の、前記炉心の熱出力に対する相対出力P ijk を求める出力算出手段と、
前記炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて前記燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、前記燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、前記制御棒内の前記ボロンカーバイトに含まれる 10 Bに吸収される割合をY 1 、前記制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での前記 10 Bの個数をN B 、前記制御棒の評価領域の前記全炉心に対する体積割合をVr 1 、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1、前記制御棒の中性子吸収量のうち前記 10 Bの中性子吸収量の割合をF 1 および前記制御棒に隣接する前記燃料集合体の核分裂数当りの、前記制御棒の中性子吸収量の比μ 1 としたとき、前記寿命評価対象の制御棒である、前記中性子吸収材であるボロンカーバイトを充填した複数の中性子吸収棒を有する制御棒の、前記ボロンカーバイトに含まれる前記 10 Bの減損量R B10 を、下記の(2)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(3)式で表される前記割合Y 1 を含む下記の(1)式により算出する減損量算出手段と、
前記減損量R B10 を用いて前記中性子吸収棒の内圧を算出する内圧算出手段と、
前記制御棒の核的寿命を前記減損量R B10 に基づいて評価し、前記中性子吸収棒の内圧に基づいて前記制御棒の機械的寿命を評価する評価手段とを備えたことを特徴とする制御棒寿命評価装置。
R B10 =(X×Y 1 )÷N B ×100 …(1)
X=ΔT×Pt×P ijk ×C1×Vr 1 …(2)
Y 1 =F 1 ×μ 1 …(3) - 前記制御棒の機械的寿命の評価を、前記中性子吸収棒の内圧が内圧設定値を超えているかを判定することによって行う前記評価手段を有する請求項8に記載の制御棒寿命評価装置。
- 原子炉の炉心に配置された複数の中性子検出器で測定された中性子計測値に基づいて、中性子吸収材を有する寿命評価対象の制御棒に隣接して配置される燃料集合体の軸方向の各セグメント(座標k)における出力であって、前記炉心の横断面の座標(i,j)に位置する前記燃料集合体の、前記炉心の熱出力に対する相対出力P ijk を求める出力算出手段と、
前記炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて前記燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、前記燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、前記制御棒内の前記ボロンカーバイトに含まれる 10 Bに吸収される割合をY 1 、前記制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での前記 10 Bの個数をN B 、前記制御棒の評価領域の前記全炉心に対する体積割合をVr 1 、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1、前記制御棒の中性子吸収量のうち前記 10 Bの中性子吸収量の割合をF 1 および前記制御棒に隣接する前記燃料集合体の核分裂数当りの、前記制御棒の中性子吸収量の比μ 1 としたとき、前記寿命評価対象の制御棒である、前記中性子吸収材であるボロンカーバイトを充填した複数の中性子吸収棒を有する制御棒の、前記ボロンカーバイトに含まれる前記 10 Bの減損量R B10 を、下記の(2)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(3)式で表される前記割合Y 1 を含む下記の(1)式により算出する減損量算出手段と、
前記燃料集合体の出力に基づいて前記制御棒内の前記中性子吸収棒の中性子照射量を算出する中性子照射量算出手段と、
前記制御棒の核的寿命を前記減損量R B10 に基づいて評価し、前記中性子吸収棒の中性子照射量に基づいて前記制御棒の機械的寿命を評価する評価手段とを備えたことを特徴とする制御棒寿命評価装置。
R B10 =(X×Y 1 )÷N B ×100 …(1)
X=ΔT×Pt×P ijk ×C1×Vr 1 …(2)
Y 1 =F 1 ×μ 1 …(3) - 前記制御棒の機械的寿命の評価を、前記中性子吸収棒の中性子照射量が中性子照射量設定値を超えているかを判定することによって行う前記評価手段を有する請求項10に記載の制御棒寿命評価装置。
- 前記第1制御棒の核的寿命の評価を、前記減損量RB10が減損量設定値を超えているかを判定することによって行う前記評価手段を有する請求項10または11に記載の制御棒寿命評価装置。
- 原子炉の炉心に配置された複数の中性子検出器で測定された中性子計測値に基づいて、中性子吸収材を有する寿命評価対象の制御棒に隣接して配置される燃料集合体の軸方向の各セグメント(座標k)における出力であって、前記炉心の横断面の座標(i,j)に位置する前記燃料集合体の、前記炉心の熱出力に対する相対出力Pijkを求める出力算出手段と、
前記炉心の熱出力(MW)をPt、燃焼期間ΔTにおいて前記燃料集合体の周囲で発生する全核分裂数をX、前記燃料集合体の周囲で生じる核分裂数当りの、前記制御棒内の前記177Hfに吸収される割合をY2、前記制御棒の評価領域における、未燃焼制御棒での前記177Hfの個数をNHf、前記制御棒の評価領域の前記全炉心に対する体積割合をVr2、エネルギー(MW)から核分裂数への換算係数をC1としたとき、前記寿命評価対象の制御棒である、前記中性子吸収材であるハフニウムを有する制御棒の、前記ハフニウムに含まれる177Hfの減損量RHfを、下記の(2)式で表される全核分裂数Xおよび下記の(3)式で表される前記割合Y2を含む下記の(1)式により算出する減損量算出手段と、
前記制御棒の核的寿命を、前記減損量RHfに基づいて評価する評価手段とを備えたことを特徴とする制御棒寿命評価装置。
R Hf =(X×Y2)÷N Hf ×100 …(1)
X=ΔT×Pt×Pijk×C1×Vr2 …(2)
Y2=F2×μ2 …(3) - 前記制御棒の核的寿命の評価を、前記減損量R Hf が減損量設定値を超えているかを判定することによって行う前記評価手段を有する請求項13に記載の制御棒寿命評価装置。
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