JP7465238B2 - 原子炉監視方法および原子炉監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉監視方法および原子炉監視装置に係り、特に、沸騰水型原子炉に適用可能な原子炉監視方法および原子炉監視装置に関する。

原子炉内の炉心に装荷される燃料集合体に含まれる燃料棒は、通常の運転時、および故障や誤操作による異常時にも、健全性が維持されなければならない。そこで、燃料棒を破損させず安全に運転するための運転制限範囲が決められており、この運転制限範囲を逸脱しないように炉心流量および制御棒操作によって原子炉出力を制御している。運転制限範囲は、発熱により燃料棒の破損が発生しない上限値である熱的制限値によって決められる。熱的制限値には、最小限界出力比（ＭＣＰＲ）および最大線出力密度（ＬＨＧＲ）がある。ＭＣＰＲは、燃料棒破損の原因となる冷却水の沸騰遷移を発生させる燃料集合体の出力（限界出力）と実際の燃料集合体の出力との比である限界出力比（ＣＰＲ）の最小値を示す。ＬＨＧＲは、燃料棒の単位長さ当たりの発生出力（ＬＨＧＲ）の炉心内における最大値であり、燃料集合体自らの発熱によって燃料被覆管が歪まないか否かを把握するために用いる。原子力プラントの運転にあたっては、これらの熱的制限値を超えないようにしなければならない。

改良型ＢＷＲ（ＡＢＷＲ）プラントにおいては、複数の制御棒を同時に駆動するなど複雑な制御棒操作が要求される。具体的には、制御棒引抜き操作時に、引抜き対象の制御棒周りの出力が局所的に短時間で大きくなることを防止するために、ロッドブロックモニタが機能する。ロッドブロックモニタでは引抜きによる原子炉出力の上昇に対して制限レベルが３段階で設定されている。従来のＢＷＲプラントでは、原子炉出力がその制限レベルに到達する度に、運転員が、炉内状況を確認し、セットアップと呼ばれる制限レベルの引き上げ操作を行う必要がある。このように、制御棒操作が煩雑となるため、ＡＢＷＲプラントでは制御棒操作および炉心流量制御を自動化して自動出力調整運転を可能にし、運転員の手動でのセットアップ操作を不要としている。ただし、この自動出力調整運転は、上記の熱的制限値が安全な範囲にあることが前提となっている。このため、自動出力調整運転時には、熱的制限値を常に監視しなくてはならない。

そこで、炉心を複数の領域に分割し、分割されたそれらの領域ごとに、限界出力比（ＣＰＲ）および線出力密度（ＬＨＧＲ）をオンラインで監視する熱的制限値監視装置が設けられている。熱的制限値監視装置は、熱的制限値が許容範囲内であるとき、ロッドブロックモニタに対してセットアップを許可するセットアップ信号を出力し続ける。熱的制限値が許容範囲を逸脱したときには、その熱的制限値監視装置は、ロッドブロックモニタへのセットアップ信号の出力を停止し、制御棒制御手段に自動出力調整運転の解除信号を出力する。

熱的制限値監視装置の一例が特開平５－１３４０８０号公報に記載されている。この特開平５－１３４０８０号公報の熱的制限値監視装置では、プロセスコンピュータの炉心性能計算とリンクさせて、熱的制限値に対する運転余裕度が小さい時には、熱的制限値の監視演算を短周期で行い、運転余裕度が大きい時には、監視演算を長周期で行うようにしている。熱的制限値監視装置の演算内容を以下に説明する。熱的制限値監視装置では、炉心内の複数の位置に配置された局所領域中性子モニタ（ＬＰＲＭ）検出器の出力信号と、炉心流量、全ての制御棒の位置、および炉心性能計算装置（プロセスコンピュータ）によって求められた炉心性能計算結果を入力し、入力したこれらのデータを用いて、熱的制限値を概算し、求められた熱的制限値が設定値を超えたか否かを判定する。具体的には、炉心性能計算装置の炉心性能計算結果から精度良く算出された熱的制限値を初期値として入力し、それぞれの領域ごとに領域内に設置されているＬＰＲＭ検出器出力の平均値を求め、炉心性能計算装置の炉心性能計算時のＬＰＲＭ検出器の出力値との比をとり、これに炉心流量、制御棒位置の要素からなる係数を掛け合わせＣＰＲ、およびＬＨＧＲを求め、これが初期値によって定められた設定値を超えた時に熱的制限値を超えたと判定する。すなわち、それぞれの領域ごとに炉心性能計算時のＣＰＲとＬＨＧＲに対して、最新時刻のＣＰＲとＬＨＧＲの時間的な変化量をＬＰＲＭ検出器の出力変化から算出し、この変化量をもとに熱的制限値を超えたか否かを判断している。

熱的制限値の監視は、通常運転時だけでなく、原子炉起動時にも実施される。特開昭５８－２０１０９３号公報には、原子炉起動時に必要となる、ならし運転法（ＰＣＩＯＭＲ）による原子炉出力上昇時において燃料棒の健全性を確保するために、時々刻々の線出力密度データを記録することで、線出力密度の変化率を評価し、ならし運転の出力上昇率を監視する技術が開示されている。このように、原子炉出力が変化する場合には、燃料棒の健全性を確保するために、線出力密度の変化率も監視することが望ましい。

特開２００３－１６１７９６号公報に記載された燃料棒熱的特性評価方法では、炉心内に装荷された燃料集合体の各単位ノードに対して計算した燃料集合体単位ノード出力分布に、燃料集合体の核燃料棒ごとのピーキング係数（単位ノードごとの燃焼度とボイド係数を関数として与えられる）を掛けることにより、全部または特定の燃料棒に対する、単位ノードの熱的特性を計算している。この求められた単位ノードの熱的特性と、燃料棒毎の単位ノード燃焼度との関係で定められた制限値との比較により、燃料棒の熱的健全性を評価している。

原子炉に用いられる最新の燃料棒では、燃料の高性能化、およびこれまでの燃料破損事例から、線出力密度の上昇率に制限をかけることで、燃料棒の健全性を向上させることが期待されている。制限値は燃料棒毎の燃焼度により異なるため、燃料棒毎に監視する必要がある。

特開平５－１３４０８０号公報 特開昭５８－２０１０９３号公報 特開２００３－１６１７９６号公報

前述したように、最新の燃料棒では、原子炉起動時だけでなく、原子炉運転時においても線出力密度の上昇率を監視することが望ましいが、燃料棒毎の燃焼度によって制限値が異なる。炉心性能計算装置（プロセスコンピュータ）による炉心性能計算では、燃料棒毎の燃焼度および線出力密度を算出しているが、制御棒操作および炉心流量の調節などによる短時間応答には計算時間が間に合わないため、熱的制限値監視装置側で判断する必要がある。

また、炉心に装荷された燃料集合体の燃料棒における線出力密度上昇速度の制限は、ある程度の高線出力密度領域での制限であり、低線出力密度領域では自由な出力上昇が可能である。

本発明の目的は、線出力密度がその制限範囲の上限に達したかの判定精度を向上させることができる原子炉監視方法および原子炉監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の原子炉監視方法における特徴は、炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えており、前記上昇速度が前記設定上昇速度を超えているとき、前記上昇速度が前記設定上昇速度以下の第１上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を低減させることにある。

補正された、その燃料棒の第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定するため、第２線出力密度が、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかの判定精度を向上させることができる。

上記の目的を達成する本発明の原子炉監視装置における特徴は、炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置と、前記第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、および前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置と、を備えていることにある。

（Ａ１）炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、その第１線出力密度の補正によって得られた、その燃料棒の第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定する原子炉監視方法であって、
第２線出力密度の上昇速度を求め、その上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定するその原子炉監視方法における、さらに好ましい構成を以下に説明する。

なお、上記の（Ａ１）の構成のうち、「炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、その第１線出力密度の補正によって得られた、その燃料棒の第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定する原子炉監視方法であって」の記載は、請求項１に記載された構成に対応する。また、上記の（Ａ１）の構成のうち、「第２線出力密度の上昇速度を求め、その上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定するその原子炉監視方法」の記載は、請求項１に記載された構成に対応する。

（Ａ２）好ましくは、上記の（Ａ１）において、その燃料棒の第２線出力密度がその線出力密度の制限範囲の上限に達していると判定されたときに、自動停止信号が原子炉出力制御装置に入力され、その自動停止信号を入力した原子炉出力制御装置によって、原子炉出力の自動制御が停止され、第２線出力密度が、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかの判定における第１判定情報、および第２線出力密度の上昇速度を求め、その上昇速度が設定上昇速度以下になっているかの判定における第２判定情報に応じて、操作盤から出力される制御指令によって、（a）第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が設定上昇速度を超えているときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度以下の第１上昇速度となる、原子炉出力の上昇率の低減、（ｂ）その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が前記設定上昇速度以下であるときにおける、その上昇速度を維持したままの原子炉出力の上昇、および（ｃ）その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度よりも小さいときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度になる、原子炉出力の上昇率の増加を停止する、のうちの１つの制御が実施されることが望ましい。

（Ｂ１）炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、その第１線出力密度の補正によって得られた、その燃料棒の第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定する原子炉監視方法であって、
その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えたとき、第２線出力密度の上昇速度を求め、その上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定するその原子炉監視方法において、さらに好ましい構成を以下に説明する。

なお、上記の（Ｂ１）の構成のうち、「炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、その第１線出力密度の補正によって得られた、その燃料棒の第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定する原子炉監視方法であって」の記載は、請求項１に記載された構成に対応する。また、上記の（Ｂ１）の構成のうち、「その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えたとき、第２線出力密度の上昇速度を求め、その上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定するその原子炉監視方法」の記載は、請求項４に記載された構成に対応する。

（Ｂ２）好ましくは、上記の（Ｂ１）において、その上昇速度が設定上昇速度を超えていると判定されたときに、自動停止信号が原子炉出力制御装置に入力され、その自動停止信号を入力した原子炉出力制御装置によって、原子炉出力の自動制御が停止され、第２線出力密度が、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかの判定における第１判定情報、および第２線出力密度の上昇速度を求め、その上昇速度が設定上昇速度以下になっているかの判定における第２判定情報に応じて、操作盤から出力される制御指令によって、（a）第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が設定上昇速度を超えているときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度以下の第１上昇速度となる、原子炉出力の上昇率の低減の制御が実施されることが望ましい。

（Ｃ１）炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置とを備えた原子炉監視装置であって、
その第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、およびその上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置を備えた原子炉監視装置における、さらに好ましい構成を以下に説明する。

なお、上記の（Ｃ１）の構成のうち、「炉心内配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置とを備えた原子炉監視装置であって」の記載は、請求項９に記載された構成に対応する。また、上記の（Ｃ１）の構成のうち、「その第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、およびその上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置を備えた原子炉監視装置」の記載は、請求項９に記載された構成に対応する。

（Ｃ２）好ましくは、上記の（Ｃ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が設定上昇速度を超えているとき、その上昇速度がその設定上昇速度以下の第１上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を低減させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｃ３）好ましくは、上記の（Ｃ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度以下であるとき、その上昇速度を維持して原子炉出力を上昇させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｃ４）好ましくは、上記の（Ｃ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度よりも小さいとき、その上昇速度がその設定上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を増加させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｃ５）好ましくは、上記の（Ｃ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限以下になっている範囲では、その第２線出力密度の上昇速度が、その設定上昇速度以下の第１上昇速度よりも大きな第２上昇速度になるように、原子炉出力を上昇させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｃ６）好ましくは、上記の（Ｃ１）において、その第１判定装置によってその上昇速度が設定上昇速度以下になっているかが判定されるときにその第１判定装置から出力される自動停止信号を入力し、この自動停止信号に基づいて原子炉出力の自動制御を停止させる原子炉出力制御装置であって、自動制御が停止された状態において、第２線出力密度が、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかの判定を行うその第１判定装置から出力される第１判定情報、およびその上昇速度算出装置から出力されるその上昇速度が、設定上昇速度以下になっているかの判定を行う第２判定装置から出力される第２判定情報に応じて、操作盤から出力される制御指令によって、（a）第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が設定上昇速度を超えているときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度以下の第１上昇速度となる、原子炉出力の上昇率の低減、（ｂ）その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度以下であるときにおける、その上昇速度を維持したままの原子炉出力の上昇、および（ｃ）その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度よりも小さいときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度になる、原子炉出力の上昇率の増加を停止する、のうちの１つの制御を実施するその原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｄ１）炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置とを備えた原子炉監視装置であって、
その第１判定装置がその第２線出力密度が線出力密度の制限範囲の上限に達していると判定するとき、その第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、およびその上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置を備えた原子炉監視装置における、さらに好ましい構成を以下に説明する。

なお、上記の（Ｄ１）の構成のうち、「炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置とを備えた原子炉監視装置であって」の記載は、請求項９に記載された構成に対応する。また、上記の（Ｄ１）の構成のうち、「その第１判定装置が、その第２線出力密度が線出力密度の制限範囲の上限に達していると判定するとき、その第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、およびその上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置を備えた原子炉監視装置」の記載は、請求項１０に記載された構成に対応する。

（Ｄ２）好ましくは、上記の（Ｄ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が設定上昇速度を超えているとき、その上昇速度がその設定上昇速度以下の第１上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を低減させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｄ３）好ましくは、上記の（Ｄ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度以下であるとき、その上昇速度を維持して原子炉出力を上昇させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｄ４）好ましくは、上記の（Ｄ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が前記設定上昇速度よりも小さいとき、その上昇速度がその設定上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を増加させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｄ５）好ましくは、上記の（Ｄ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限以下になっている範囲では、その第２線出力密度の上昇速度が、その設定上昇速度以下の第１上昇速度よりも大きな第２上昇速度になるように、原子炉出力を上昇させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｄ６）好ましくは、上記の（Ｄ１）において、その第２判定装置によってその上昇速度が設定上昇速度以下になっているかが判定されるときにその第２判定装置から出力される自動停止信号を入力し、この自動停止信号に基づいて原子炉出力の自動制御を停止させる原子炉出力制御装置であって、自動制御が停止された状態において、第２線出力密度が、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかの判定における第１判定情報、および上昇速度算出装置から出力されるその上昇速度が、設定上昇速度以下になっているかの判定を行う第２判定装置から出力される第２判定情報に応じて、操作盤から出力される制御指令によって、（a）第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が設定上昇速度を超えているときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度以下の第１上昇速度となる、原子炉出力の上昇率の低減、（ｂ）その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度が前記設定上昇速度以下であるときにおける、その上昇速度を維持したままの原子炉出力の上昇、および（ｃ）その第２線出力密度がその制限範囲の上限を超えており、その上昇速度がその設定上昇速度よりも小さいときにおける、その上昇速度がその設定上昇速度になる、原子炉出力の上昇率の増加を停止する、のうちの１つの制御を実施するその原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

（Ｅ１）炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置とを備えた原子炉監視装置における、さらに好ましい構成を以下に説明する。
（Ｅ２）好ましくは、上記の（Ｅ１）において、その第２線出力密度がその制限範囲の上限に達したときにおける、その第２線出力密度の上昇速度が、設定上昇速度を超えているとき、原子炉出力の上昇を停止させ、その設定上昇速度を超えているその第２線出力密度の上昇速度が、その設定上昇速度以下になるように、原子炉出力の上昇率を低減させて、原子炉出力を上昇させる原子炉出力制御装置を備えることが望ましい。

本発明によれば、補正された線出力密度が、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかの判定精度を向上させることができる。

本発明の好適な一実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例１の原子炉監視方法の手順を示すフローチャートである。 図１に示された実施例１の原子炉監視方法に用いられた、沸騰水型原子炉に適用される原子炉監視装置の構成図である。 図２に示された炉心の横断面図である。 線出力密度上昇速度制限範囲を示す説明図である。 図２に示された判定装置で判定された、制限範囲に対する判定結果を表示した表示装置の表示画像の一例を示す説明図である。 本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例２の原子炉監視方法の手順を示すフローチャートである。 図６に示された実施例２の原子炉監視方法に用いられた、沸騰水型原子炉に適用される原子炉監視装置の構成図である。 本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例３の原子炉監視方法の手順を示すフローチャートである。 図８に示された実施例３の原子炉監視方法に用いられた、沸騰水型原子炉に適用される原子炉監視装置の構成図である。 本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例４の原子炉監視方法の手順を示すフローチャートである。 図１０に示された実施例４の原子炉監視方法に用いられた、沸騰水型原子炉に適用される原子炉監視装置の構成図である。 本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例５の原子炉監視方法の手順を示すフローチャートである。 図１２に示された実施例５の原子炉監視方法に用いられた、沸騰水型原子炉に適用される原子炉監視装置の構成図である。

本発明の各実施例を、以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例１の炉心監視方法を、図１および図２を用いて説明する。この炉心監視方法を説明する前に、この炉心監視方法が適用される原子力プラント１の概要について説明する。

原子力プラント１は、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）である原子炉２を有する改良型沸騰水型原子力プラント（ＡＢＷＲプラント）である。原子炉２は、原子炉圧力容器３および複数のインターナルポンプ５を有する。環状のダウンカマ８が、炉心４を取り囲む炉心シュラウド（図示せず）の外面と原子炉圧力容器３の内面との間に形成される。複数のインターナルポンプ５が原子炉圧力容器３の鏡部に取り付けられ、インターナルポンプ５のインペラがダウンカマ８内に配置される。

炉心４が原子炉圧力容器３内に配置される。複数の燃料集合体２２が、図３に示すように、炉心４に装荷されている。燃料集合体２２相互間に挿入される制御棒６が炉心４に配置される。各制御棒６は複数の制御棒駆動機構７に別々に連結される。炉心４内には、特開平５－１３４０８０号公報の図３に示されるように、炉心４に配置される１体の制御棒６に隣接してその制御棒６を取り囲む４体の燃料集合体２２により一つのセルが構成される。炉心４には、このようなセルが複数存在する。そのセルを構成する４体の燃料集合体２２のそれぞれは、下端部が一つの燃料支持金具（図示せず）に保持され、上端部が炉心４の上端部に位置する上部格子板（図示せず）に形成された一つの升目内に挿入されて上部格子板によって支持される。

図２に示す中性子束検出装置２４は、炉内計装管９、および炉内計装管９内に配置された４個の中性子検出器（例えば、核分裂電離箱など）１０を有する。複数の中性子束検出装置２４が、図３に示すように、炉心４において燃料集合体相互間に形成される水ギャップ内で上部格子板の真下に配置される。４つのセルが、中性子束検出装置２４に隣接して配置され、その中性子束検出装置２４を取り囲んでいる。各中性子束検出装置２４の炉内計装管９内に配置された４個の中性子検出器（ＬＰＲＭ）１０それぞれが、コネクタ１１およびケーブル１２を介して後述の中性子束監視装置１５に接続されている。

１つの中性子束検出装置２４、例えば、図３に示された中性子束検出装置２４に含まれる４個の中性子検出器１０は、実際に配置されている位置だけでなく、或る条件の下で、中性子束検出装置２４が配置されていない、炉心４内の位置における中性子束も検出しているとみなされている。これについては、図３に示された中性子束検出装置２４Ａを用いて具体的に説明する。図３に△で示された位置２５Ｂ，２５Ｃおよび２５Ｄのそれぞれには、中性子束検出装置２４が配置されていない。セル相互間の水ギャップに存在する位置２５Ｂは、炉心４の横断面における中心を通るＹ軸に対して、中性子束検出装置２４Ａが配置された位置と線対称となる位置であり、また、セル相互間の水ギャップに存在する位置２５Ｄは、炉心４の横断面における中心を通るＸ軸に対して、中性子束検出装置２４Ａが配置された位置と線対称となる位置である。セル相互間の水ギャップに存在する位置２５Ｃは、Ｘ軸に対して位置２５Ｂと線対称になる位置であって、且つＹ軸に対して位置２５Ｄと線対称になる位置である。

このような条件を満足している位置２５Ｂ，２５Ｃおよび２５Ｄのそれぞれにおける、炉心４の軸方向における中性子束分布は、中性子束検出装置２４Ａが配置された位置におけるその軸方向における中性子束分布と実質的に同じである。このため、中性子束検出装置２４Ａ内で軸方向に配置された４個の中性子検出器１０のそれぞれは、中性子束検出装置２４Ａが配置された位置における中性子束だけでなく、位置２５Ｂ，２５Ｃおよび２５Ｄのそれぞれにおける中性子束も測定していることになる。中性子束検出装置２４Ａ以外の他の全ての中性子束検出装置２４も、中性子束検出装置２４Ａと同様に、炉心４内において、上記の条件を満足する他の３つの位置での中性子束も測定していると言える。

中性子検出器１０（特開平５－１３４０８０号公報の図３に示されたＬＰＲＭ１１）を内部の４箇所の位置にそれぞれに配置した炉内計装管９（特開平５－１３４０８０号公報の図３に示されたＬＰＲＭストリング１２）、すなわち、中性子束検出装置２４が、セルのコーナーの一つに対向して、燃料集合体２２相互間に形成された水ギャップに配置されている。例えば、この一つの中性子束検出装置２４に隣接する４体の燃料集合体のそれぞれを別々に含む各セルが、その中性子束検出装置２４の周囲に位置している。その中性子束検出装置２４の炉内計装管９内に配置された４個の中性子検出器１０が、別々に、それらのセル内に存在する各燃料集合体に対して、燃料有効長を軸方向において等分割してなる４つの領域のそれぞれに位置するように、配置されている。

原子力プラント１に設けられた本実施例の原子炉監視装置１４は、原子炉出力制御装置１３、中性子束監視装置１５、線出力密度補正装置１６、炉心性能計算装置（プロセスコンピュータ）１７、判定装置１８（第１判定装置）、記憶装置１９および表示装置２０を有する。各ケーブル１２に接続される中性子束監視装置１５が線出力密度補正装置１６に接続される。炉心性能計算装置１７も線出力密度補正装置１６に接続される。線出力密度補正装置１６が判定装置１８に接続され、判定装置１８が原子炉出力制御装置１３に接続される。記憶装置１９および表示装置２０が判定装置１８に接続される。

原子力プラント１に適用した原子炉監視方法を、図１に示す手順に基づいて以下に説明する。本実施例の原子炉監視方法では、原子炉監視装置１４が用いられ、図１に示されるステップＳ１～Ｓ５，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１３およびＳ１４の各工程が実施される。

ステップＳ１の工程が実施される前に、原子力プラント１が起動される。原子力プラント１が起動されると、原子炉出力制御装置１３の自動制御により、炉心４に挿入されている制御棒６を制御棒駆動機構７により引き抜いて、原子炉２が未臨界状態から臨界状態になる。さらに、原子炉出力制御装置１３による自動制御により炉心４に挿入されている制御棒６が引き抜かれて昇温昇圧工程が行われ、原子炉圧力容器３内の冷却水の温度が定格温度になり、原子炉圧力容器３の圧力が定格圧力になる。その後、上記の自動制御によって制御棒６がさらに引き抜かれて原子炉出力が０％から定格出力である１００％出力まで上昇される。

まず、中性子束φ_１が求められる（ステップＳ１）。原子炉出力が約数％に上昇したとき、中性子検出信号が各中性子検出器１０から出力される。各中性子検出器１０から出力された中性子検出信号は、各ケーブル１２を介して中性子束監視装置１５に入力される。この中性子検出信号はパルス電流である。中性子束監視装置１５は、それぞれの中性子検出器１０から出力されたそのパルス電流を中性子検出器１０ごとに計数し、中性子検出器１０ごとに計数率を求める。中性子束監視装置１５は、計数率を相対出力に換算した値である中性子束φ_１を中性子検出器１０ごとに求める。求められた各中性子束φ_１は、中性子検出器１０が配置された、炉心４内の半径方向の位置および軸方向の位置での値となる。

炉心性能計算により、線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉ（第１線出力密度）および燃焼度を求める（ステップＳ２）。原子炉監視装置１４の炉心性能計算装置１７は、炉心性能計算によって、例えば、炉心４内の全ての燃料集合体２２を対象にし、燃料集合体２２内の燃料棒毎に、或る時点での、各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉ、および各単位ノードと中性子検出器１０の位置における中性子束φ_０を算出する。求められた各燃料棒に対するそれらの単位ノード毎の線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉ、および各単位ノードの中性子束φ_０は、炉心性能計算装置１７の記憶装置に記憶される。求められた線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉおよびその中性子束φ_０のそれぞれは、炉心性能計算による予測値である。

線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉの「ｉ」は、中性子束検出装置２４Ａの周囲に配置されて中性子束検出装置２４に隣接して配置される４体の燃料集合体２２のそれぞれに含まれる燃料棒に付された番号（燃料棒番号）である。１体の燃料集合体２２に含まれる燃料棒の本数がｎ本である場合、ｉは、連続している１，２，３，………，およびｎのいずれかの番号である。中性子束検出装置２４Ａが配置された炉心４内の位置に対して、前述の条件を満足する位置２５Ｂ，２５Ｃおよび２５Ｄのそれぞれの位置の周囲に配置されてそれぞれの位置に隣接して配置される４体の燃料集合体２２内のｎ本の燃料棒にも、ｉとして、１，２，３，………，およびｎのいずれかの番号が付されている。後述の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉにおける「i」も、線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉと同様に、該当する燃料集合体２２に含まれるｎ本の燃料棒に付された番号（１，２，３，………，およびｎのいずれか）である。さらに、後述の比Ｒ_ｉおよび線出力密度制限値ＬＨＧＲ_limit,ｉのそれぞれの「ｉ」も、ＬＨＧＲ_０,ｉおよびＬＨＧＲ_１,ｉと同様に、燃料集合体２２に含まれるｎ本の燃料棒に付された番号（１，２，３，………，およびｎのいずれか）である。炉心４に装荷された全ての燃料集合体２２（それぞれ、ｎ本の燃料棒を含む）に含まれる各燃料棒には、番号ｉ（１，２，３，………，およびｎのいずれか）が付されている。例えば、ＬＨＧＲ_０,５，ＬＨＧＲ_１,５，ＬＨＧＲ_limit,５およびＲ_５のそれぞれは、燃料集合体２２に含まれるｎ本の燃料棒のうちの５番の燃料棒に対する線出力密度ＬＨＧＲ_０およびＬＨＧＲ_１，線出力密度制限値ＬＨＧＲ_limitおよび比Ｒのそれぞれを表している。

中性子束φ_１を用いて線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉを補正し、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉ（第２線出力密度）を求める（ステップＳ３）。線出力密度補正装置１６は、中性子束監視装置１５によって求められた、中性子検出器１０の位置における中性子束φ_１と炉心性能計算によって求められた中性子検出器１０の位置における中性子束φ_０に基づいて、当該中性子検出器１０がカバーする各単位ノードにおける中性子束の差異の割合φ_１／φ_０を用い、各単位ノードの中性子束φ_１を求める。次に、各単位ノードの中性子束φ_１および炉心性能計算装置１７による炉心性能計算によって求められた、燃料棒毎の各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉおよび各単位ノードにおける中性子束φ_０のそれぞれを入力する。線出力密度補正装置１６は、入力した、単位ノード毎の中性子束φ_１、および炉心性能計算装置１７による炉心性能計算によって求められた、燃料棒毎の各単位ノードに対する線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉ（ｉ番の燃料棒の或る単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_０）、および各単位ノードにおける中性子束φ_０のそれぞれを下記に示す式（１）に代入して、燃料棒毎の、各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉ（ｉ番の燃料棒の或る単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１）を求める。

ただし、Ｃは、係数であり、事前の炉心解析により求められる。

なお、式（１）によって線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉを求めることは、炉心性能計算で求められた線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉを中性子束監視装置１５で求めた中性子束φ_１によって補正することを意味する。

式（１）を用いた、中性子束φ_１による線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉの補正について、具体的に説明する。

炉心４に配置された１本の中性子束検出装置２４（例えば、中性子束検出装置２４Ａ）の周囲には、この中性子束検出装置２４に隣接して４体の燃料集合体２２が存在する。この中性子束検出装置２４と関連して、前述の条件を満足する、炉心４内の他の３つの位置のそれぞれの周囲にも、それぞれの位置に隣接して４体の燃料集合体２２が存在する。１本の中性子束検出装置２４が配置された位置、およびこの中性子束検出装置２４と関連して、前述の条件を満足する他の３つの位置のそれぞれに隣接する４体の燃料集合体２２、すなわち、合計１６体の燃料集合体２２のそれぞれにおいて、炉心性能計算により、燃料棒毎に各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉおよびその中性子束φ_０が求められる。線出力密度補正装置１６は、１本の中性子束検出装置２４が配置された位置での中性子束分布における単位ノード毎の中性子束φ_１、およびその１本の中性子束検出装置２４と関連する１６体の燃料集合体２２内の燃料棒毎に、各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_０,ｉ、および各単位ノードにおけるその中性子束φ_０を式（１）に代入し、１６体の燃料集合体２２のそれぞれの燃料棒毎に各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉを求める。

同様に、その１本の中性子束検出装置２４以外の他の全ての中性子束検出装置２４のそれぞれについても、上記したように、関連する１６体の燃料集合体２２のそれぞれの燃料棒毎に各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが求められる。

式（１）により得られた、炉心４内に装荷された全ての燃料集合体２２に含まれる燃料棒毎の、各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが、線出力密度補正装置１６から判定装置１８に入力される。判定装置１８には、炉心性能計算装置１７において炉心性能計算にて求められた、燃料棒毎の各単位ノードにおける燃焼度が入力される。

記憶装置１９は、燃料棒毎の、線出力密度に関する制限範囲データを記憶している。制限範囲データは、燃料集合体２２の種類毎、および燃料棒内の核燃料物質の種類毎に記憶装置１９に準備されている。なお、燃料集合体２２の種類とは９×９燃料集合体および１０×１０燃料集合体等であり、核燃料物質の種類とはＵＯ_２およびＭＯＸ等である。その制限範囲データは燃焼度と線出力密度の関係で表され、この制限範囲データの一例が図３に示されている。その制限範囲データが記憶装置１９から判定装置１８に入力される。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが、燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定する（ステップＳ４）。判定装置１８は、燃料棒毎に各単位ノードにおける線出力密度および燃焼度を基に、各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが燃焼度と線出力密度により規定される線出力密度の制限範囲の上限に到達しているかを判定する。「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが線出力密度の制限範囲の上限に到達している」とは、「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが線出力密度の制限範囲の上限の値になった」および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが線出力密度の制限範囲の上限を超えている」を含んでいる。線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが線出力密度の制限範囲の上限を超えている場合には、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉは、既に、制限範囲の上限を通過している。

ステップＳ４の工程を具体的に説明する。判定装置１８において、燃焼度に対応する線出力密度制限値ＬＨＧＲ_limit,ｉに対する、或る燃料棒の或る単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの比Ｒ_ｉが、下記に示す式（２）を用いて求められる。その比Ｒ_ｉが１未満であれば、或る燃料棒の或る単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉは、判定装置１８において線出力密度の制限範囲の上限未満であると判定される。このとき、ステップＳ４の工程における判定は「ＮＯ」となる。

もし、その比Ｒ_ｉが１以上であれば、或る燃料棒の或る単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉは、判定装置１８で線出力密度の制限範囲の上限に到達していると判定される。このとき、ステップＳ４の工程における判定は「ＹＥＳ」となる。

判定装置１８は、式（２）で求めた比Ｒ_ｉの値、炉心４に装荷された燃料集合体２２の種類およびこの燃料集合体２２に含まれる燃料棒内に存在する核燃料物質の種類に応じた、記憶装置１９から取り込んだ制限範囲データを表示装置２０に出力する。判定装置１８から出力された情報が表示された、表示装置２０の画像の一例を図５に示す。この画像には、線出力密度の制限範囲、燃料棒毎の各単位ノードにおける、燃焼度に対応した線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉおよび式（２）で求めた比Ｒ_ｉの値が含まれている。燃料棒毎に、燃焼度に対応した線出力密度制限値ＬＨＧＲ_limit,ｉ（線出力密度の制限範囲の上限）に対する線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの比Ｒ_ｉのうちで最も大きい比Ｒ_ｉを、表示装置２０に表示してもよい。図５に示された「０．９８」は比Ｒ_ｉの値の一例を示している。さらに、判定装置１８は、燃料棒毎の各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉに対する、制限範囲に関する判定情報である「制限範囲の上限未満である」または「制限範囲の上限を超えている」を、表示装置２０に出力する。この判定情報は、該当する線出力情報ＬＨＧＲ_１,ｉと関連付けて表示装置２０に表示される。もし、制限範囲に関する判定情報が多すぎて表示装置２０への表示が不可能な場合には、その判定情報のうち「制限範囲の上限を超えている」のみを表示装置２０に表示してもよい。運転員は、表示装置２０に表示された、判定装置１８から出力された判定情報を見ることによって、炉心４に装荷された燃料集合体２２に含まれる燃料棒の健全性を把握することができる。

判定装置１８によるステップＳ４の判定は原子力プラント１の運転中において継続して行われており、前述した判定情報は判定装置１８から継続して出力される。

なお、線出力密度の制限範囲の上限である線出力密度制限値ＬＨＧＲ_limit,ｉは、燃料棒の単位長さ当たりの最大発熱量である最大線出力密度よりも低い値である。線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが最大線出力密度になったとき、制御棒駆動機構７およびインターナルポンプ５のいずれかの原子炉出力調節装置の操作が停止される。しかしながら、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが線出力密度の制限範囲の上限（線出力密度制限値ＬＨＧＲ_limit,ｉ）に到達したときにも原子炉出力調節装置の操作が停止されるがこれは原子炉出力調節装置の操作の一次的な停止であり、後述するように、ならし運転方法により線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度以下にすれば、原子炉出力調節装置の操作により、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超える原子炉出力の上昇が可能になる。これに対し、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが最大線出力密度になったときには、原子炉出力調節装置の操作が停止され、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが最大線出力密度を超えるような原子力プラント１の運転はできない。

原子炉出力の上昇を継続する（ステップＳ５）。判定装置１８から出力された判定情報は、原子炉出力制御装置１３にも出力される。その判定情報が「制限範囲の上限未満である」（例えば、比Ｒ_ｉが１未満）である場合には、原子炉出力制御装置１３が、原子炉出力調節装置である制御棒駆動機構７およびインターナルポンプ５のいずれかに制御信号を出力する。この結果、制御棒駆動機構７による制御棒６の操作、またはインターナルポンプ５による炉心流量の制御が行われる。このような操作により、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが少なくとも線出力密度の制限範囲の上限に到達するまで、原子炉出力が上昇される。原子炉出力制御装置１３による制御棒駆動機構７またはインターナルポンプ５の制御は、制御棒駆動機構７またはインターナルポンプ５に制御信号が原子炉出力制御装置１３から出力されることによって行われる。

ステップＳ５およびＳ１～Ｓ４の各工程は、ステップＳ４の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで、繰り返される。

原子炉出力の上昇を停止する（ステップＳ１３）。判定装置１８は、ステップＳ４の工程における判定において「ＹＥＳ」と判定し、燃料棒毎の各単位ノードにおける線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉに対する、制限範囲に関する判定情報である「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが線出力密度の制限範囲の上限に到達している」を、原子炉出力制御装置１３及び表示装置２０に出力する。その判定情報を入力した原子炉出力制御装置１３は、操作されている原子炉出力調整装置である制御棒駆動機構７およびインターナルポンプ５のいずれかの操作を停止するため、原子炉出力の制御が一時的に停止される。このため、原子炉出力の上昇は、一時的に停止される。そのような原子炉出力の制御の一時的な停止は、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限（ＬＨＧＲ_limit,ｉ）になったときにおいても行われる。

ＰＣＩＯＭＲ運転法により原子炉出力を上昇させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１３の工程によって原子炉出力の上昇が一時的に停止された状態において、原子炉出力が目標原子炉出力（例えば、定格運転時の１００％出力、または、負荷追従運転時における、１００％出力未満の目標原子炉出力）に到達していないときには、例えば、前述のならし運転法、すなわち、ＰＣＩＯＭＲ運転法による出力上昇が行われる。における制御棒引き抜き停止後の炉心流量制御による原子炉出力の上昇割合となるように、原子炉出力制御装置１３によってインターナルポンプ５の回転数を増加させ、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超えた領域においても、原子炉出力を上記の目標出力まで上昇させることができる。

炉心流量制御の替りに、制御棒駆動機構７として改良型制御棒駆動機構（ＦＭＣＲＤ）を用いることにより、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超えた領域において、原子炉出力を上昇させてもよい。改良型制御棒駆動機構は、通常操作時には、モータを用いて、制御棒を微小駆動させることができ、燃料集合体２２に与える影響は水圧駆動の制御棒駆動機構よりも小さくなる。

このような原子炉出力の上昇時には、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超えた領域における、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が、後述の実施例２で述べる設定上昇速度よりも小さくなる。

ステップＳ１４の工程により原子炉出力を上昇させているとき、原子炉出力が目標出力になったかが判定される（ステップＳ１０）。原子炉出力が目標出力になっていないとき、すなわち、ステップＳ１０での判定が「ＮＯ」であるとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。なお、ＢＷＲにおける原子炉出力は、原子炉圧力容器３から排出される蒸気のエネルギーと原子炉圧力容器３に供給される給水が有するエネルギーの差に基づいて求められる。

ステップＳ１０の工程における判定が「ＹＥＳ」になったとき、原子炉出力の上昇を停止する（ステップＳ１１）。原子炉出力が目標出力まで上昇したとき、原子炉出力制御装置１３が、インターナルポンプ５の操作を停止させて、原子炉出力の上昇を停止させる。原子炉出力が目標出力に到達した後においては、原子炉出力を目標出力に維持させる原子炉出力の制御が、原子炉出力制御装置１３によって行われる。原子炉出力が目標出力に到達した後では、燃料集合体２２内の燃料棒に含まれた核燃料物質に含まれる核分裂性物質が核分裂によって消費されることにより、原子炉出力が目標出力よりも低下する。この原子炉出力の低下を補償するため、原子炉出力制御装置１３によって制御棒駆動機構７が操作され、制御棒６が炉心４から引き抜かれ、原子炉出力を目標出力まで上昇させる。このような原子炉出力を目標出力に維持させる操作が、１つの運転サイクルが終了するまで継続される。

本実施例によれば、中性子検出器１０の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって得られた、燃料棒ごとの線出力密度を補正し、補正された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが、その炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの制限範囲の上限に到達したかを判定するため、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが、その燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に到達したかの判定精度が向上する。

本実施例では、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが燃焼度に対応する制限範囲の上限を超えたとき、原子炉出力制御装置１３による、制御棒駆動機構７およびインターナルポンプ５の原子炉出力調節装置の操作を速やかに停止でき、結果的に、その原子炉出力調節装置を用いた出力制御が速やかに停止されるため、燃料棒の健全性を維持することができる。

本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例２の原子炉監視方法を、図６および図７を用いて説明する。

原子力プラント１Ａは、実施例１の原子炉監視装置１４に線出力密度上昇速度計算装置２１を追加し、原子炉監視装置１４の原子炉出力制御装置１３を原子炉出力制御装置１３Ａに替えた構成を有する原子炉監視装置１４Ａ（図７参照）を備える。原子炉監視装置１４Ａにおける原子炉出力制御装置１３Ａおよび線出力密度上昇速度計算装置２１以外の構成は、原子炉監視装置１４と同じである。原子炉監視装置１４Ａにおける記憶装置１９は、燃料棒毎の、線出力密度に関する制限範囲データ以外に、線出力密度の上昇速度に係る制限速度データも記憶している。線出力密度上昇速度計算装置２１は、図示されていないが、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を算出する上昇速度算出装置２７および算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下であるかを判定する上昇速度判定装置２８を有している。上昇速度算出装置２７は、線出力密度補正装置１６、上昇速度判定装置２８および表示装置２０のそれぞれに接続される。上昇速度判定装置２８は、原子炉出力制御装置１３Ａ、記憶装置１９および表示装置２０のそれぞれに接続される。

本実施例の原子炉監視方法では、図６に示されるステップＳ１～Ｓ１２の各工程が実施される。

ステップＳ１～Ｓ３の各工程が、実施例１と同様に実施される。ステップＳ３の工程において、線出力密度補正装置１６における補正により得られた、炉心４に装荷された全ての燃料集合体２２に含まれる燃料棒毎の、各単位ノードに対する線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉは、線出力密度補正装置１６から、判定装置１８（第１判定装置）と共に上昇速度算出装置２７に出力される。

判定装置１８は、実施例１と同様に、ステップＳ４の工程における判定を実施し、「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限に到達している」（ステップＳ４の判定が「ＹＥＳ」）および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限未満である」（ステップＳ４の判定が「ＮＯ」）のいずれかの、制限範囲に関する判定情報を、原子炉出力制御装置１３Ａに出力する。

ステップＳ４の判定が、「ＮＯ」、すなわち、「制限範囲の上限未満である」（例えば、比Ｒ_ｉが１未満）であるとき、ステップＳ５の工程が実施される。このステップＳ５の工程では、原子炉出力制御装置１３Ａは、実施例１のステップＳ５のと同様に、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限に達するまで、制御棒駆動機構７およびインターナルポンプ５のいずれかを制御して、制御棒駆動機構７による制御棒６の炉心４からの引き抜きまたはインターナルポンプ５による炉心流量の増加を実施し、原子炉出力の上昇を上昇させる。このようにして、原子炉出力の上昇が継続される。

ステップＳ５およびＳ１～Ｓ４の各工程は、実施例１と同様に、ステップＳ４の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで、繰り返される。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限未満であるときには、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下であっても、設定上昇速度を超えていてもどちらでもよい。ただし、制限範囲の上限未満であるときには、その上限未満の領域において、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えている場合には、原子炉出力が目標出力になるまでに要する時間が短縮される。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を求める（ステップＳ１２）。上昇速度算出装置２７は、線出力密度補正装置１６から出力された、全ての燃料集合体２２に含まれる燃料棒毎の、各単位ノードに対する線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉを入力する。そして、上昇速度算出装置２７は、入力した、燃料棒毎の、各単位ノードに対する線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉに基づいて、時々刻々の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を求める。求められた時々刻々の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、線出力密度上昇速度計算装置２１のメモリに格納される。上昇速度算出装置２７において求められた線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、線出力密度上昇速度計算装置２１の上昇速度判定装置（第２判定装置）２８および表示装置２０のそれぞれに入力される。その線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、表示装置２０に表示される。

原子炉出力制御装置１３Ａにより自動で実施されるステップＳ６～Ｓ１１の各工程を詳細に説明する。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下であるかを判定する（ステップＳ６）。上昇速度判定装置２８は、上昇速度算出装置２７で求められた線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を入力する。その上昇速度判定装置２８では、求められた線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下であるかを判定する。上昇速度判定装置２８におけるステップＳ６の判定は、判定装置１８におけるステップＳ４の判定、および上昇速度算出装置２７における線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の算出が行われている間、継続して実施されている。上昇速度判定装置２８で生成された、上昇速度に関する判定情報は、原子炉出力制御装置１３Ａに入力される。原子炉出力制御装置１３Ａに入力される、上昇速度に関する判定情報は、「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えている」のいずれかである。

判定装置１８、上昇速度判定装置２８のそれぞれから出力された判定情報は、原子炉出力制御装置１３Ａに入力される。

設定上昇速度以下のＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を維持しながら原子炉出力を上昇させる、または、設定上昇速度よりも小さいＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで増加させて、原子炉出力を上昇させる（ステップＳ９）。設定上昇速度以下のＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を維持しながら原子炉出力を増加させるか、または設定上昇速度よりも小さいＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで増加させて、原子炉出力を上昇させるかは、運転員が、予め、操作盤から原子炉出力制御装置１３Ａに制御指令を出力することによって行われる。

原子炉出力制御装置１３ＡによるステップＳ９の工程の制御を以下に説明する。原子炉出力制御装置１３Ａが、判定装置１８から「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」（ステップＳ４の判定が「ＹＥＳ」）を、その上昇速度判定装置２８から「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」（ステップＳ６の判定が「ＹＥＳ」）を入力したとき、原子炉出力制御装置１３Ａでは、ステップＳ９の工程を実施する制御が行われる。上昇速度算出装置２７で算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、原子炉出力制御装置１３Ａに入力される。原子炉出力制御装置１３Ａが「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」（ステップＳ４の工程の判定が「ＹＥＳ」）および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」（ステップＳ６の工程の判定が「ＹＥＳ」）のそれぞれの判定情報を入力したときには、原子炉出力制御装置１３Ａは、設定上昇速度以下の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度になるように、制限範囲の上限を超えている領域において、原子炉出力を上昇させる。

原子炉出力制御装置１３Ａが「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」のそれぞれの判定情報を入力したときには、原子炉出力制御装置１３Ａは、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度であるのか、それとも、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度よりも小さいのかを判定する。線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度であるときには、原子炉出力制御装置１３Ａは、制限範囲の上限を超えた領域において、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を維持するように、原子炉出力を上昇させる。

また、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度よりも小さいときには、原子炉出力制御装置１３Ａは、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度にできるだけ近づけるように変更し、制限範囲の上限を超えた領域においては、変更された上昇速度で線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉを増加させるように、制御棒駆動機構７またはインターナルポンプ５を操作するとよい。その結果、制限範囲の上限を超えた領域における、原子炉出力の上昇に要する時間を更に短縮できる。好ましくは、制限範囲の上限を超えた領域における線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を、設定上昇速度にすることが望ましい。原子炉出力制御装置１３Ａは、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで増加させ、その後、設定上昇速度の、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を維持するように、原子炉出力を上昇させる。

ステップＳ９の工程により原子炉出力を上昇させているとき、ステップＳ１０の工程の判定が実施される。ステップＳ１０での判定が「ＮＯ」であるとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になると、原子炉出力の上昇が停止される（ステップＳ１１）。

原子炉出力の上昇が停止される（ステップＳ７）。原子炉出力制御装置１３Ａは、判定装置１８から「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」（ステップＳ４の判定が「ＹＥＳ」）を、上昇速度判定装置２８から「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えている」（ステップＳ６の判定が「ＮＯ」）を入力したとき、原子炉出力制御装置１３Ａは、原子炉出力の上昇を停止させる。原子炉出力の上昇停止は、制御棒駆動機構７およびインターナルポンプ５のいずれかの原子炉出力調節装置の操作を停止することによって実現される。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下になるように、原子炉出力の上昇率を調節する（ステップＳ８）。線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えているとき、原子炉出力制御装置１３Ａは、原子炉出力調節装置であるインターナルポンプ５の回転速度を低減させて原子炉出力の上昇率を減少させ、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度以下になるように、好ましくは、設定上昇速度になるように調節する。調節の完了後、原子炉出力制御装置１３Ａは、調節された、設定上昇速度以下の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度になるように、原子炉出力を上昇させる。

ステップＳ８の工程により原子炉出力を上昇させているとき、ステップＳ１０の工程の判定が実施される。ステップＳ１０での判定が「ＮＯ」であるとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になると、原子炉出力の上昇が停止される（ステップＳ１１）。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例によれば、以下の各効果も得ることができる。

制限範囲の上限以下の領域では、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を前述の設定上昇速度よりも大きくすることができるため、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉを制限範囲の上限まで増加させるのに要する時間を短縮させることができ、結果的に、原子炉出力を目標原子炉出力まで上昇させるのに要する時間を短縮することができる。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超える領域では、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下になるため、その上限を超える領域においても燃料棒の健全性が維持される。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超える領域において、線出力密度ＬＨＧＲ_１の上昇速度を設定上昇速度にすることによって、その上限を超える領域における、原子炉出力の上昇に要する時間を短縮することができる。

さらに、本実施例では、原子炉出力制御装置１３Ａが判定装置１８から出力された判定情報である「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限に到達している」、および上昇速度判定装置２８から出力された判定情報である「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」を入力したとき、原子炉出力制御装置１３Ａは、ステップＳ９の工程において、「設定上昇速度以下のＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を維持しながら原子炉出力を上昇させる、または、設定上昇速度よりも小さいＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで増加させて、原子炉出力を上昇させる」という制御を行っている。実施例１でも、ステップＳ９の工程において同様な制御を行っている。しかしながら、本実施例では、上昇速度算出装置２７で算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を用い、上昇速度判定装置２８において線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下であるかの判定を行っている。本実施例では、上昇速度算出装置２７で算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を用いている関係上、実際の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度をステップＳ６の判定に反映させることができ、その上昇速度が設定上昇速度以下であるかの判定の精度を向上させることができる。

その結果、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限を超えた領域における線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を、実施例１でのその領域で実現されるその上昇速度よりも設定上昇速度に近づけることができる。このため、本実施例では、その制限範囲の上限を超えた領域での線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を、実施例１における、その制限範囲の上限を超えた領域での線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度よりも大きくすることができる。これは、本実施例における、その制限範囲の上限を超えた領域での原子炉出力の上昇率が、実施例１におけるその領域でのそれよりも大きくできることを意味し、本実施例における、その制限範囲の上限を超えた領域において原子炉出力の上昇に要する時間が、実施例１よりも短縮される。なぜならば、制限範囲の上限を超えた領域での線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下になっているかの判定を行っていない実施例１では、領域での線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を、安全性を見込んで、保守的に、非常に低い値に設定しがちになるからである。

本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例３の原子炉監視装置を、図９を用いて説明する。

原子力プラント１Ｂは、実施例２の原子炉監視装置１４Ａにおいて、原子炉出力制御装置１３Ａを原子炉出力制御装置１３Ｂに替え、判定装置１８と線出力密度上昇速度計算装置２１を接続した構成を有する原子炉監視装置１４Ｂを備える。すなわち、実施例２の原子炉監視装置１４Ａでは判定装置１８と上昇速度算出装置２７は接続されていないが、原子炉監視装置１４Ｂでは判定装置１８と上昇速度算出装置２７が接続されている。原子炉監視装置１４Ｂにおいて、原子炉出力制御装置１３Ｂ、および判定装置１８と上昇速度算出装置２７を接続した以外の構成は、原子炉監視装置１４Ａと同じである。

判定装置１８は、原子炉出力制御装置１３Ｂ、および上昇速度算出装置２７のそれぞれに接続される。判定装置１８で得られた判定情報は、原子炉出力制御装置１３Ｂ、および上昇速度算出装置２７のそれぞれに入力される。

本実施例の原子炉監視方法では、図８に示されるステップＳ１～Ｓ１２の各工程が実施される。

本実施例において、原子炉出力制御装置１３Ｂは、自動で、ステップＳ５およびＳ７～Ｓ１１の各工程を実施している。

本実施例においても、実施例２と同様に、ステップＳ１～Ｓ５の各工程が実施される。本実施例では、ステップＳ１２の工程において、上昇速度算出装置２７によって、実施例２のステップＳ１２と同様に、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が求められる。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を求める（ステップＳ１２）。上昇速度算出装置２７は、判定装置１８から、判定情報である「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉが制限範囲の上限に到達している」を入力したとき、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の算出を開始する。線出力密度補正装置１６から出力された、全ての燃料集合体２２に含まれる燃料棒毎の、各単位ノードに対する線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉに基づいて、その上昇速度算出装置２７は時々刻々の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を算出する。求められた時々刻々の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、線出力密度上昇速度計算装置２１のメモリに格納される。算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、上昇速度判定装置２８および表示装置２０のそれぞれに入力される。その線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、表示装置２０に表示される。

線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下であるかを判定する（ステップＳ６）。上昇速度判定装置２８は、上昇速度算出装置２７で算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を入力して、実施例２と同様に、その上昇速度が設定上昇速度以下であるかを判定する。上昇速度判定装置２８で生成された、上昇速度に関する判定情報は、原子炉出力制御装置１３Bに入力される。

原子炉出力制御装置１３Ｂが、判定装置１８から「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」を、その上昇速度判定装置２８から「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」を入力したとき、原子炉出力制御装置１３Ｂは、実施例２と同様に、ステップＳ９の工程を実施する。上昇速度算出装置２７で算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度は、原子炉出力制御装置１３Ｂに入力される。「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」のそれぞれの判定情報を入力した原子炉出力制御装置１３Ｂは、設定上昇速度以下の線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度になるように、制限範囲の上限を超えている領域において、原子炉出力を上昇させる。原子炉出力制御装置１３Ａが「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」のそれぞれの判定情報を入力したときには、原子炉出力制御装置１３Ｂは、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度であるのか、それとも、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度よりも小さいのかを判定する。線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度であるときには、原子炉出力制御装置１３Ｂは、制限範囲の上限を超えた領域において、設定上昇速度を維持するように、原子炉出力を上昇させる。線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度よりも小さいときには、原子炉出力制御装置１３Ｂは、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで増加させ、その後、制限範囲の上限を超えた領域において、設定上昇速度の、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を維持するように、原子炉出力を上昇させる。なお、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度よりも小さいときには、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで上昇させずに、設定上昇速度に近づけ、その領域において、設定上昇速度未満の上昇速度で線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉを上昇させてもよい。

また、原子炉出力制御装置１３Ｂは、判定装置１８から「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」を、その上昇速度判定装置２８から「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えている」を入力したとき、原子炉出力制御装置１３Ａは、実施例２と同様に、ステップＳ７およびＳ８のそれぞれの工程を順次実施する。

ステップＳ９の工程またはステップＳ７およびＳ８の各工程が終了したとき、原子炉出力制御装置１３ＢはステップＳ１０の判定を実施する。ステップＳ１０の判定が「ＹＥＳ」の場合には、原子炉出力制御装置１３ＢはステップＳ１１の工程を実施する。ステップＳ１０での判定が「ＮＯ」である場合には、原子炉出力制御装置１３Ｂは、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程を、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施する。

本実施例は実施例２で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例では、上昇速度算出装置２７における、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の算出、および上昇速度判定装置２８における線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えているか否かの判定は、その上昇速度算出装置２７が判定装置１８から「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」という判定情報を入力したときに行われる。上昇速度判定装置２８が「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」という判定情報を入力しているときには、上昇速度算出装置２７は線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の算出を行わず、さらに、上昇速度判定装置２８は線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えているか否かの判定を行わない。このため、本実施例における線出力密度上昇速度計算装置２１の作動時間は、実施例２におけるその作動時間よりも短くすることができる。

本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例４の原子炉監視方法を、図１０および図１１を用いて説明する。

原子力プラント１Ｃは、実施例３の原子炉監視装置１４Ｂにおいて、原子炉出力制御装置１３Ｂを原子炉出力制御装置１３Ｃに替え、判定装置１８から自動停止信号を出力できるようにした構成を有する原子炉監視装置１４Ｃを備える。原子炉監視装置１４Ｃにおいて、原子炉出力制御装置１３Ｃ、および判定装置１８からの自動停止信号を原子炉出力制御装置１３Ｃに入力するようにした構成以外の構成は、原子炉監視装置１４Ｂと同じである。

本実施例の原子炉監視方法では、図１０に示されるステップＳ１～Ｓ１１、Ｓ１５およびＳ１６の各工程が実施される。

本実施例でも、実施例３で実施されるステップＳ１～Ｓ４の各工程が実施される。

中性子検出器１０から中性子検出信号が出力されない、原子炉出力が数％よりも低いとき、および原子炉出力が、例えば、１０％等の高い状態において、ステップＳ４の判定が「ＮＯ」であるときには、判定装置１８からは自動停止信号が出力されない。自動停止信号が判定装置１８から出力されないときには、原子炉出力制御装置１３Ｃによる自動制御によって、原子炉出力調整装置である制御棒駆動機構７により制御棒６を操作、またはインターナルポンプ５による炉心流量の増加が行われ、原子炉出力が上昇される。ステップＳ５の工程における「原子炉出力の上昇の継続」のための原子炉出力の上昇は、原子炉出力制御装置１３Ｃによる自動制御によって行われる。

判定装置１８から自動停止信号が出力されたときにおける手動での原子力プラント１の運転操作を以下に説明する。

自動停止信号が出力される（ステップＳ１５）。判定装置１８が実施するステップＳ４の工程おいて「ＹＥＳ」と判定されたとき、判定装置１８は自動停止信号を出力する。出力された自動停止信号は、原子炉出力制御装置１３Ｃに入力される。

自動制御が停止される（ステップＳ１６）。判定装置１８から自動停止信号が出力されているときには、原子炉出力制御装置１３Ｃによる自動制御が停止されるため、原子炉出力制御装置１３Ｃは、自動で、ステップＳ７～Ｓ９の各工程を実施しない。ただし、判定装置１８から自動停止信号が出力されているときであっても、原子炉出力制御装置１３Ｃは、自動で、ステップＳ１０およびＳ１１の各工程を実施する。判定装置１８から自動停止信号が出力されているとき、ステップＳ７～Ｓ９の各工程は、運転員の手動操作により操作盤から出力される制御指令によって実施される。

判定装置１８から自動停止信号が出力されていないときにおいても、判定装置１８におけるステップＳ４の工程の判定、上昇速度算出装置２７におけるステップＳ１２の工程における線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の算出、および上昇速度判定装置２８におけるステップＳ６の工程における判定が実施される。なお、判定装置１８から自動停止信号が出力されていないとき、および判定装置１８から自動停止信号が出力されているときにかかわらず、ステップＳ１０およびＳ１１の各工程は、原子炉出力制御装置１３Ｃによって自動的に実施される。

判定装置１８のステップＳ４の工程で得られた判定情報、上昇速度算出装置２７のステップＳ１２の工程で算出された線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度、および上昇速度判定装置２８のステップＳ６の工程で得られた判定情報のそれぞれは、表示装置２０に表示される。自動停止信号が出力されて原子炉出力制御装置１３Ｃにおける自動制御が停止された後、運転員が、表示装置２０に表示された情報を見ながら、操作盤に設けられたボタンおよびレバー等を手動で操作することにより、操作盤から出力される制御指令に基づいてステップＳ９の工程、またはステップＳ７およびＳ８の各工程が実施される。

ステップＳ４での判定が「制限範囲の上限に到達している」（「ＹＥＳ」）であり、ステップＳ６での判定が「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」（「ＹＥＳ」）であるとき、これらの判定情報および上昇速度算出装置２７で求められた線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の情報が表示装置２０に表示される。これらの情報を見た運転員によって、ステップＳ９の工程が実施されるように、手動により、操作盤で必要な操作が行われる。この結果、操作盤から出力された制御指令に基づいて、実施例２と同様に、ステップＳ９の工程が実施される。

ステップＳ９の工程が終了した後、原子炉出力制御装置１３Ｃによって、原子炉出力が目標出力になっていなく、ステップＳ１０の工程で「ＮＯ」であると判定されたとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。ただし、この場合においても、ステップＳ７～Ｓ９の各工程は、手動で実施される。

ステップＳ４での判定が「制限範囲の上限に到達している」（「ＹＥＳ」）であり、ステップＳ６での判定が「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えている」（「ＮＯ」）であるとき、これらの判定情報および上昇速度算出装置２７で求められた線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の情報が表示装置２０に表示される。これらの情報を見た運転員によって、ステップＳ７およびＳ８の工程が順次実施されるように、手動により、操作盤で必要な操作が行われる。この結果、操作盤から出力された制御指令に基づいて、実施例２と同様に、ステップＳ７およびＳ８の各工程が順次実施される。その後、原子炉出力制御装置１３Ｃで、原子炉出力が目標出力になっていなく、ステップＳ１０の工程で「ＮＯ」であると判定されたとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。そして、ステップＳ１１の工程が実施されて、原子炉出力の上昇が停止される。

実施例４は実施例３で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、判定装置１８から出力された自動停止信号が原子炉出力制御装置１３Ｃに入力されて、原子炉出力制御装置１３Ｃによる自動制御が停止される。原子炉出力制御装置１３Ｃによる自動制御が停止されるため、本実施例では、炉心内燃料の異常の可能性が考えられる場合に、より保守的で安全性の高い原子炉出力の制御が可能となる。

本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子炉に適用される実施例４の原子炉監視方法を、図１２および図１３を用いて説明する。

原子力プラント１Ｄは、実施例３の原子炉監視装置１４Ｂにおいて、原子炉出力制御装置１３Ｂを原子炉出力制御装置１３Ｄに替え、線出力密度上昇速度計算装置２１、すなわち、上昇速度判定装置２８から自動停止信号を出力できるようにした構成を有する原子炉監視装置１４Ｄを備える。原子炉監視装置１４Ｄにおいて、原子炉出力制御装置１３Ｄ、および上昇速度判定装置２８からの自動停止信号を原子炉出力制御装置１３Ｄに入力するようにした構成以外の構成は、原子炉監視装置１４Ｂと同じである。

本実施例の原子炉監視方法では、図１２に示されるステップＳ１～Ｓ１１、Ｓ１５およびＳ１６の各工程が実施される。

本実施例でも、実施例３で実施されるステップＳ１～Ｓ６およびＳ１２の各工程が実施される。

中性子検出器１０から中性子検出信号が出力されない、原子炉出力が数％よりも低いとき、および原子炉出力が、例えば、１０％等の高い状態において、ステップＳ６の判定が「ＹＥＳ」であるときには、上昇速度判定装置２８からは自動停止信号が出力されない。自動停止信号が上昇速度判定装置２８から出力されないときには、原子炉出力制御装置１３Ｄによる自動制御によって、原子炉出力調整装置である制御棒駆動機構７により制御棒６を操作、またはインターナルポンプ５による炉心流量の増加が行われ、原子炉出力が上昇される。ステップＳ５の工程における「原子炉出力の上昇の継続」のための原子炉出力の上昇は、原子炉出力制御装置１３Ｃによる自動制御によって行われる。

さらに、ステップＳ６の判定が「ＹＥＳ」であって、自動停止信号が上昇速度判定装置２８から出力されないときには、「線出力密度が制限範囲の上限を超えている」（ステップＳ４の判定が「ＹＥＳ」）および「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度以下である」（ステップＳ６の判定が「ＹＥＳ」）のそれぞれの判定情報を入力した原子炉出力制御装置１３Ｄは、実施例３と同様に、自動でステップＳ９の工程の制御を実施し、原子炉出力を上昇させる。ステップＳ９の工程においては、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度であるときには、制限範囲の上限を超えた領域において、設定上昇速度で原子炉出力を上昇させる。原子炉出力制御装置１３Ｄは、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度よりも小さいときには、線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度を設定上昇速度まで増加させ、その後、制限範囲の上限を超えた領域において、その設定上昇速度で原子炉出力を上昇させる。

ステップＳ９の工程が終了した後、原子炉出力制御装置１３Ｄによって、原子炉出力が目標出力になっていなく、ステップＳ１０の工程で「ＮＯ」であると判定されたとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。そして、ステップＳ１１の工程が実施されて、原子炉出力の上昇が停止される。

上昇速度判定装置２８から自動停止信号が出力されたときにおける手動での原子力プラント１の運転操作を以下に説明する。

自動停止信号が出力される（ステップＳ１５）。上昇速度判定装置２８が実施するステップＳ６の工程おいて「ＮＯ」と判定されたとき、上昇速度判定装置２８は自動停止信号を出力する。出力された自動停止信号は、原子炉出力制御装置１３Ｄに入力される。

自動制御が停止される（ステップＳ１６）。上昇速度判定装置２８から自動停止信号が出力されているときには、原子炉出力制御装置１３Ｄによる自動制御が停止されるため、原子炉出力制御装置１３Ｄは、自動で、ステップＳ７及びＳ８の各工程を実施しない。ただし、上昇速度判定装置２８から自動停止信号が出力されているときであっても、原子炉出力制御装置１３Ｄは、自動で、ステップＳ１０およびＳ１１の各工程を実施する。上昇速度判定装置２８から自動停止信号が出力されているとき、ステップＳ７及びＳ８の各工程は、運転員の手動操作により操作盤から出力される制御指令によって実施される。

上昇速度判定装置２８から自動停止信号が出力されていないときにおいても、判定装置１８におけるステップＳ４の工程の判定、上昇速度算出装置２７におけるステップＳ１２の工程における線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の算出、上昇速度判定装置２８におけるステップＳ６の工程における判定が実施される。ステップＳ１０およびＳ１１の各工程は、原子炉出力制御装置１３Ｄによって自動的に実施される。なお、上昇速度判定装置２８から自動停止信号が出力されていないときにおいても、ステップＳ１０およびＳ１１の各工程は、原子炉出力制御装置１３Ｄによって自動的に実施される。

ステップＳ４での判定が「制限範囲の上限に到達している」（「ＹＥＳ」）であり、ステップＳ６での判定が「線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度が設定上昇速度を超えている」（「ＮＯ」）であるとき、これらの判定情報および上昇速度算出装置２７で求められた線出力密度ＬＨＧＲ_１,ｉの上昇速度の情報が表示装置２０に表示される。原子炉出力制御装置１３Ｄにおける自動制御が停止された後、運転員が、表示装置２０に表示された情報を見ながら、ステップＳ７およびＳ８の工程が順次実施されるように、操作盤に設けられた、必要なボタンおよびレバー等を手動で操作する。この結果、操作盤から出力された制御指令に基づいて、実施例３と同様に、ステップＳ７およびＳ８の各工程が順次実施される。その後、原子炉出力制御装置１３Ｄによって、原子炉出力が目標出力になっていなく、ステップＳ１０の工程で「ＮＯ」であると判定されたとき、ステップＳ１の工程以降の該当する各工程が、ステップＳ１０の工程の判定が「ＹＥＳ」になるまで実施される。そして、ステップＳ１１の工程が実施されて、原子炉出力の上昇が停止される。

本実施例は実施例３で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、上昇速度判定装置２８から出力された自動停止信号が原子炉出力制御装置１３Ｄに入力されて、原子炉出力制御装置１３Ｄによる自動制御が停止される。原子炉出力制御装置１３Ｄによる自動制御が停止されるため、本実施例では、炉心内燃料の異常の可能性が考えられる場合に、より保守的で安全性の高い出力制御が可能としつつ、上昇速度判定装置２８の監視により高速な出力上昇が可能となる。

実施例１ないし５のそれぞれは、インターナルポンプを有するＡＢＷＲプラントだけでなく、再循環ポンプ及びジェットポンプを有する沸騰水型原子力プラントにも適用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…原子力プラント、３…原子炉圧力容器、４…炉心、５…インターナルポンプ５…制御棒駆動機構、９…炉内計装管、１０…中性子検出器、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…原子炉出力制御装置、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…原子炉監視装置、１５…中性子束監視装置、１６…線出力密度補正装置、１７…炉心性能計算装置、１８…判定装置、２１…線出力密度上昇速度計算装置、２４…中性子束検出装置、２７…上昇速度算出装置、２８…上昇速度判定装置。

Claims (11)

1. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
   前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えており、前記上昇速度が前記設定上昇速度を超えているとき、前記上昇速度が前記設定上昇速度以下の第１上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を低減させることを特徴とする原子炉監視方法。
2. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
   前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えており、前記上昇速度が前記設定上昇速度以下であるとき、前記上昇速度を維持したまま原子炉出力を上昇させることを特徴とする原子炉監視方法。
3. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
   前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えており、前記上昇速度が前記設定上昇速度よりも小さいとき、前記上昇速度が前記設定上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を増加させることを特徴とする原子炉監視方法。
4. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えたとき、前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
   前記上昇速度が前記設定上昇速度を超えているとき、前記上昇速度が前記設定上昇速度以下の第１上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を低減させることを特徴とする原子炉監視方法。
5. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えたとき、前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
   前記上昇速度が前記設定上昇速度以下であるとき、前記上昇速度を維持したまま原子炉出力を上昇させることを特徴とする原子炉監視方法。
6. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限を超えたとき、前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定し、
   前記上昇速度が前記設定上昇速度よりも小さいとき、前記上昇速度が前記設定上昇速度になるように、原子炉出力の上昇率を増加させることを特徴とする原子炉監視方法。
7. 前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限以下になっている範囲では、前記第２線出力密度の上昇速度が、前記設定上昇速度以下の第１上昇速度よりも大きな第２上昇速度である請求項１または４に記載の原子炉監視方法。
8. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、前記第１線出力密度の補正によって得られた、前記燃料棒の第２線出力密度が、前記炉心性能計算によって得られた燃焼度に対応する線出力密度の制限範囲の上限に達しているかを判定し、
   前記第２線出力密度の上昇速度を求め、前記第２線出力密度が前記制限範囲の上限に達したときにおける、前記第２線出力密度の上昇速度が設定上昇速度を超えているとき、原子炉出力の上昇を停止させ、前記設定上昇速度を超えている前記第２線出力密度の上昇速度が、前記設定上昇速度以下になるように、前記原子炉出力の上昇率を低減させて前記原子炉出力を上昇させることを特徴とする原子炉監視方法。
9. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置と、前記第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、および前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置と、を備えていることを特徴とする原子炉監視装置。
10. 炉心内に配置された中性子検出器の出力信号に基づいて得られた中性子束を用いて、炉心性能計算によって求められた、燃料棒の第１線出力密度を補正し、第１線出力密度の補正によってその燃料棒の第２線出力密度を求める線出力密度補正装置と、第２線出力密度が、その炉心性能計算によって得られる燃焼度に対応する、線出力密度の制限範囲の上限に達したかを判定する第１判定装置と、
    前記第１判定装置が、前記第２線出力密度が線出力密度の制限範囲の上限に達していると判定するとき、前記第２線出力密度の上昇速度を求める上昇速度算出装置、および前記上昇速度が設定上昇速度以下になっているかを判定する第２判定装置と、を備えていることを特徴とする原子炉監視装置。
11. 前記上昇速度が前記設定上昇速度以下になっているとの判定情報が前記第２判定装置から入力されるとき、前記上昇速度を維持して原子炉出力を上昇させる原子炉出力制御装置を備えた請求項１０に記載の原子炉監視装置。

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