JPH02284097A - 原子炉の炉心流量測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉内蔵型再循環ポンプ（以下インターナル
ポンプという）を複＠台内ｉする改良型沸騰水型原子炉
（以下ＡＢＷＲという）の炉心を流れる冷却材の流量を
測定する原子炉の炉心流量測定システムに係り、特に、
炉心流量測定精度の向上を図った原子炉の炉心流ｆｆ１
ａｌ定システムに関する。

（従来の技術） まず、−膜内なＡＢＷＲの仝体構成を第５図を参照して
説明する。

第５図はＡＢＷＲｌの全体構成を示しており、円筒状の
原子炉圧力容器２内には図示しない核燃料の複数本を装
荷する炉心３を内蔵し、炉心３の下方にはこの炉心３の
下方から図示しない制御棒を挿入する複数のυ制御棒駆
動機構、１．４・・・を、炉心２の上方には気水分Ｍ器
のレバレータ５および蒸気乾燥器のドライ１７６をぞれ
ぞれ配設している。

また、原子炉圧力容器２はその下底部内周面に沿って環
状に形成されたダウンカマ部に例えば１０台のインター
ナルポンプ７．７・・・が周方向に所要のピッチで配設
され、原子炉圧力容器２内の図示省略した炉水を強制循
環ざＵるようになっている。

これらインターナルポンプ７．７・・・はＡＢＷＲｌへ
の装着前に、第６図（△）で示１ｙ工ＪＪｌ！試験ルー
プ￥Ｚ買（インターナルポンプ１台セクタループ装置）
８により１台ｆｔｉにＱ　−Ｈ特性と逆流特性とが予め
測定されている。

ここで工場試験ループ装置８とはΔＢＷＲ１内にお（）
るインターナルポンプ７１台当りの冷却水流量の′８価
回路を構成しているものである。

また、Ｑ　−Ｈ特性とは第６図（Ｂ）で示１ノようにイ
ンターナルポンプ７が所定の回転ａＮ［ｒｐｍ］で運転
している場合に、ポンプ吐出流ｒＴ３Ｑ［ｍ３／Ｓｌと
ポンプ揚程Ｈ［ｍ］の関係を示す特性であり、ポンプ回
転数Ｎ［ｒｐｍ］をパラメータとする。

さらに、逆流特性とは運転を停止しているインターナル
ポンプ７に対し、ポンプ吸込側７ａと目出側７ｂとの間
に、吐出側７ｂが高圧となる差圧Ｈ［ｍ］が作用し、吐
出側７ｂから吸込側７　ａＩＣ向って炉水が逆流する冷
却水流量（逆流流量）Ｑ［ｍ３／ｓ］と、その際に作用
している差圧１」［ｍ］との関係を示ず特性である。

このように工場試験ループ装置８により工場等で測定さ
れたＱ、−Ｈ特性と逆流特性は第７図で示す炉心流量測
定系９のコンピュータよりなる測定手段１０に実験デー
タとして与えられ、保存される。

この炉心流量測定系９は前記したようにＱ−）１特性お
よび逆流特性を測定したインターナルポンプ７の例えば
１０台を内蔵したＡＢＷＲｌを実際に運転している際に
、炉心３周りを流れる冷却水の炉心１を測定するもので
ある。

寸なわら、炉心流量測定系９はインターナルポンプ７の
仝台（例えば１０台）分の吸込側７ａと吐出側７ｂの平
均差圧を差圧計１１により検出すると共に、ｆｉ１転計
１２により各インターナルポンプ７の回転数Ｎｉ　（＋
＝１〜１０）を測定し、これらをコンピュータの測定手
段１０に与える。

一方、測定手段１０は第６図（８）に示すように各イン
ターナルポンプ７のＱ　−Ｈ特性に平均差圧１１をイれ
ぞれ適用し、各インターナルポンプ７のＮｆｆ１＋Ｑｉ
　（１：運転中のインターナルポンプ７の番目）を求め
る。

また、何らかの原因により運転停止のインターナルポン
プ７がある場合にはそのインターナルポンプ７の吐出側
７ｂに、例えば隣接する運転中のインターナルポンプ７
の吐出圧が７１０圧され、吸込側７ａよりも高圧となり
、吐出側７ａから吸込側７ｂへ向って冷却水の逆流が生
ずる。

そこで、測定手段１０は第６図（Ｂ）に示ずように逆流
特性に平均差圧Ｈを適用し、逆流流量−ｏｒ＜＋：ａ転
停止中のインターナルポンプ７の番号）を求める。

このように、測定手段１０はまず、各インターナルポン
プ７の各流量を求め、次の数式に示すように各インター
ナルポンプ７の６流ｍを合計することにより炉心３（第
５図参照）へ流れる冷ｒＪ］水の全体の炉心流ｆ２ｉＱ
ｃを求める。

Ｑｃ−Σ　Ｑｉ （ｎ＝１０：インターナルポンプ７の台数）（発明が解
決しようとＪる課題） しかしながら、このような従来の炉心流７Ｂ測定系９で
はその測定した炉心流Ｉ１．：偏り誤差が含まれており
、測定精度が＾くないという課題がある。

すなわち、第８図に示すようにインターナルポンプ７の
吸込側の吸込側７ａと吐出側７ｂは炉心３の外周を囲む
シュラウド３ａの外周面と原子炉圧力容器２の下底部内
周面とを径方向に張設されたポンプデック１３により仕
切られており、隣合うインタープルポンプ７．７間では
吸込側７ａと吐出側７ｂとがポンプデック１３により遮
断されている。

しかし、第９図に示ザように複数台のインターナルポン
プ７．７の配列方向である周方向は仕切られていないの
で、仮に運転外」［のインターナルポンプ７（第９図で
は■で図示している）がある場合には各インターナルポ
ンプ７の吐出側７ａにおいては図中破線矢印で示４よう
に冷却水に周方向流れＳが発生する。なお、第８図およ
び第９図中、符号１４はシュラウド３ａを支持するシュ
ラ１クドリポートレグであり、第１０図中のレグ１５は
このシュラウドサポートレグ１４を炉水流動パターン上
で模擬したものである。

一方、第６図（Ａ　）　！３よび第１０図で示す工場試
験ループ装置８は前記したようにインターナルポンプ７
のＱ　−Ｈ特性および逆流特性を１台毎に測定するもの
であり、第９図で示す周方向流れＳの発生を考慮してい
ないので、実機のＡＢＷＲ１内の冷！Ｊ１水の流動パタ
ーンと工場試験ループ装置８の冷！Ｊ］水流動パターン
とにはずれが発生する。

しｒこかって、実機のＡＢＷＲＩ内の各インターナルポ
ンプ７のＱ−Ｆ］特性および逆流特Ｍと、工場試験ルー
プ装置８で測定した両特性との間にはずれが発生する。

そして、実機ΔＢＷＲ１の縮小モデル流初試験結里によ
れば、インターナルポンプ７の運転停止台数が増えるに
従って、炉心流量測定誤差が増大し、しかも、これは前
記したＱ　−Ｈ特性および逆流特性のずれに起因するも
のであることが判明した。

したがって、実機のＡＢＷＲ１の炉心流量を測定する従
来の炉心ＩＱ測測定９の炉心流ｉｉｉ　３１１１定圃は
、運転停止のインターナルポンプ７がある場合にはこれ
らインターナルポンプ７のＱ　−Ｈ特性および逆流特性
に工場試験ループ装置８による実験データとの間にずれ
を生じ、偏り誤差を含むことになる。

そこで本発明は前記事情を考慮してなされたもので、そ
の目的は運転停止のインターナルポンプがある場合にも
ＡＢＷＲ内の炉心流量の測定精度の向上を図ることがで
きる原子炉の炉心流量測定システムを提供することにあ
る。

（発明の構成） （課題を解決するための１段） 本発明は、従来例の課題が、実機△ＢＷＲ１には運転停
止のインターナルポンプ７がある場合にはこのインター
ノールポンプ７の配列方向である周１ノ向にしか水の流
れが発生するにも拘らず、この周方向の炉水の流れを考
慮していない工場試験ループ装置８により測定した各イ
ンターナルポンプ７のＱ−１１特性お」：び逆流特性に
基づいて、実ｉ　Ａ　１３　Ｗ　ｒ≧１の炉心流量を測
定することに起因する点に着目してなされたものであり
、次のように構成される。

１′なりも本発明は、複数台の原子炉内蔵型再循環ポン
プを内蔵づる改良型沸騰水型原子炉を模１疑した原子炉
モデルの流動試験により得られた実験データに基づいて
、この改良型沸騰水型原子炉の冷却水の流量配分計算の
ために必要な等価回路である管路網モデルを構築する管
路網モデル構築手段と、前記管路網モデルにおいて前記
原子炉内蔵型再循環ポンプを、全台運転の場合と所要台
運転停止の場合の運転中の原子炉内Ｒ型再循環ポンプの
Ｑ−）１特性と、運転停止中の原子炉内蔵型再循環ポン
プの逆流特性とをそれぞれ求めて、この全台運転の場合
と所要台運転停止の場合の両Ｑ　−Ｈ特性同士のずれを
求める一方、前記逆流特性と前記管路網モデルの逆流特
性とのずれを求め、これらずれを補正する補正法を求め
る補正法確立手段と、前記補正法を、前記改良型沸騰水
型原子炉の実機の炉心流量を測定する炉心流量測定系に
適用し、この炉心流量測定系により測定された炉心流量
を補正する補正手段とを有することを特命とする。

（作用） まず、管路網モデル構築手段により゛、改良型沸騰水型
原子炉の流量配分計算のために必要な等（１１５回路で
ある管路網モデルが構築される。

次に、この管路ＷＪモデルにおいて、原子炉内蔵型再循
環ポンプの仝台を運転している場合の改良型沸騰水型原
子炉内の炉水の流量配分が補正法確ケ手段によりシミ１
レーション計専され、運転中の原子炉内蔵型再循環ポン
プのＱ−ト１特性が求められる。

また、この管路網モデルにＪ３いて、運転停止の原子炉
内蔵へ′１再循環ポンプがある場合の炉水流量配分がや
はり補正法確立手段によりシミュレーション８１暮され
、その際の運転中の原子炉内蔵ＩＸＩ＋再１１ｉ！Ｉ環
ポンプのＱ　−１４，特性が求められる。

さらに、これら両者の場合の両Ｑ　−Ｈ特性同士が比較
され、両者のずれが求められる。

このＱ−１）特性のずれ（よ実ＩｆｉＡＢＷＲ内のか水
の周方向流机によって発生する誤差である。

そして、前記周方向流れによって発生する逆流特性のず
れは、管路網モデルに入力した逆流特性と、運転停止中
の原子炉内蔵型再値環ポンプがある場合の流量配分シミ
ュレーション計ｉの結果より１９だ逆流特性とを比較す
ることにより、定量的に求められる。

そこで、さらに補正法確立手段では、このように定量的
に求めたＱ　−Ｈ特性Ｊ３よび逆流特性のヂれを各流路
の抵抗値、Ｑ−Ｈ特性および逆流特性等のｌｌＱ数とし
て首肩性のある定式化あるいは定ｈ１化が行われ、その
数式あるいは値が補正式あるいは補正値の補正法として
確立される。

この補正法は補正手段により改良型沸騰水型原子炉の実
機の炉心流量を測定する炉心２ｉ！を諸測定系に適用さ
れ、この炉心流量測定系により測定された炉心流量が補
正される。

したがって、本発明によれば、運転停止の原子炉内蔵型
再循環ポンプがある場合のＡ　［３Ｗ　Ｒのか水の周方
向流れに起因する測定誤差を補正し、イの測定粘度の向
上を図ることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面に阜づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すフローチャ
ートであり、本実施例の原子炉の炉心流ωＩＩＩ定シス
デシステム管路網モデル構築手段２１、補正法確立手段
２２、補正手段２３とを有する。

管路網モデル構築手段２１Ｇよ第５図に示１’　Ａ　Ｂ
ＷＲｌの実機の例えば１１５の縮尺スケールで冷却水流
路を模擬した実ｊｌｉｉｉ装置（原子炉上デル）の流動
試験により各流路の抵抗値、インターナルポンプ７のＱ
−１１特性および逆流特性等の実験データ２４に基づい
て管路網モデル２５を構築する。

管路網モデル２５は第２図および第３図に示すように例
えば１０台の−ｒンターナルボンブ７と流路抵抗Ｒとか
ら成り、Ａ［３ＷＲ１の実感の冷却水の流路配分１口の
ために必要な等価回路である。

第２図で示す管路網モデルは例えば１０台のインターナ
ルポンプ７（＃１〜＃１０）と、その舶後のポンプ吸込
抵抗Ｒ３およびポンプ吐出抵抗Ｒｄ、周方向流れ抵抗Ｒ
ｈ、シュラウドサポートレグ１４のレグ損失抵抗Ｒｊ！
、下部ブレナム抵抗Ｒｐ、炉心支持板抵抗Ｒｒ、燃料チ
°センネル部抵抗Ｒｃａ、燃料バイパス流量抵抗ＲＣＤ
、セパレータ部抵抗Ｒｓｐ、ダウンカマ部抵抗Ｒｄｃと
を右する。

一方、第３図で示す管路網モデルは例えば第５番目のイ
ンターナルポンプ＃５の運転を停止した場合の等価回路
であり、この第５番目のインターナルポンプ＃５の吸込
側にて周方向流れの各抵抗Ｒｈｓとポンプ逆流抵抗Ｒｐ
ｏが第２図で示ずものに対して新たに追加されている。

そこで、ステップ２６ではこの管路網モデル２５におい
て、インターナルポンプ７の仝台を運転する場合をシミ
ュレートし、その際の炉水流量配分計算によりインター
ナルポンプ７のＱ　−Ｈ特性等を計算する。

ステップ２７ではこのＱ−）−１特性等の計口結宋を実
験データ２４と比較し、計（）結果が実験データ２４に
一致するように管路網［デル２５を修正し、完成させる
。

次にステップ２８では完成した管路網上デル２５におい
て、インターノールポンプ７の仝台を運転する場合と、
そのうちの何台かを運転停止ける場合のインターナルポ
ンプ７の両Ｑ　−Ｈ特性同士を比較し、両Ｑ　−Ｈ特性
のずれを求めることにより、炉水の周方向流れを定量的
に評価する。

また、前記周方向流れによって発生する逆流１）性のず
れは管路網［デル２５に与えた逆流特性と、運転停止中
のインターナルポンプ７がある場合の？Ｑｆｆｌ配分シ
ミュレーション計ｐにより求めた逆流１６＋！ｌとを比
較ＪることにＪ：り定量的に評価することができる。

そこで、ステップ２９では、定量的に求めたＱ１４特性
および逆流特性のづ゛れを、例えば各流路の流路抵抗値
、Ｑ−ト１特性および逆流特性等の関数として普遍性の
ある定式化あるいは定量化を行ない、その式あるいは値
を、補正式あるいは補正値、すなわち補正法としで求め
る。

次にステップ３０ではこの補正法と実験データ２４と比
較して、この補正法の妥当性を検討する。

この補正法が妥当である場合には、この補正法が縮尺モ
デルに基づいて求められているので、ステップ３１で、
実１ｆｉＡＢＷＲ１の流路抵抗値、Ｑ−１（特性および
逆流特性を補正法に適用する。

そして、ステップ３２で、この補正法を、第７図で示す
炉心流量測定系９のコンピュータよりなる測定手段１０
の流ω計算アルゴリズム中に加えることにより、運転停
止のインターナルポンプ７がある場合の周方向流れに起
因する測定炉心流＾）の偏り誤差を補正する。

この測定手段１０の流Ｍ計算アルゴリズムの一例は第４
図に示すように構成され、ＡＢＷＲｌで運転停止中のイ
ンターナルポンプ７がある場合に計測された平均ポンプ
部差圧１」に、第１図で示す補正法確立手段２２で求め
た補正法を適用する一例を示している。

すなわち、第４図に示すようにステップ３３で運転停止
のインターナルポンプ７があることを検出した場合には
、ステップ３４で、補正法確立手段２２により求めたポ
ンプ差圧Ｈの補正値ト１＊を運転中の各インターナルポ
ンプ７のＱ−Ｈ特性と、運転停止中のインターナルポン
プ７°の逆流特性にそれぞれ当て嵌めて、ポンプ流ｆｉ
＋ｑ　ｉと逆流流１−ｑｉとを求め、イの総和を求める
ことによってＡｌ３ＷＲＩ内の仝休の炉心流量Ｑｃを求
める。

したがって本実施例によれば、運転停止のインク−ナル
ポンプ７がある場合に発生する周方向流れに起因する炉
心流へ１の偏り誤差を補正することがでさ゛るので、炉
心流量測定の精度向上を図ることができる。

（発明の効宋〕 以上説明したように本発明によれば、運転停止の原丁炉
内蔵型再循躍ポンプがある場合に発生する周方向流れに
起因する炉心流量の偏り誤差を、管路網モデルによる流
量配分シミュレーションにより簡単、かつ定！６的に求
め、その誤差を偏り誤差として炉心流６Ｎの測定値より
除去することができるので、その炉心流量測定系の測定
精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１本発明に係る原子炉の炉心流量測定システム
の一実施例の全体構成を示すフローチャート、第２図お
よび第３図は第１図で示す管路網モデル構築手段により
構築された管路網モデルをそれぞれ示しており、第２図
は原子炉内蔵型再循環ポンプの全台を運転した場合の等
価回路を示す図、第３図は所要台の原子炉内蔵型再循環
ポンプの運転を停止した場合の等価回路を示す図、第４
図は第１図で示す実施例による実機ＡＢＷＲの炉心流量
を求める１篩アルゴリズムを示す図、第５図は一般的な
改良型沸騰水を原子炉の縦断面図、第６図（Ａ）は−膜
内な工場試験ループ装置を示す図、第６図（Ｂ）は第７
図で示す従来の炉心流量測定系による炉心流量計算アル
ゴリズムを示す図、第７図は従来の炉心流量測定系の構
成図、第８図は第５図で示す原子炉内蔵型再循環ポンプ
周りの構成を拡大して示１一部拡大縦断面図、第９図は
第５図で示す複数台の原子炉内蔵型再循環ポンプの吐出
側に発生する炉水の周方向流れを示す部分拡大平断面図
、第１０図は第６図（Ａ）で示η工場試験ループ装置の
ｘ−Ｘ線断面図である。 １・・・改良型沸騰水を原子炉（△ＢＷＲ）、２・・・
原子炉圧力容器、３・・・炉心、７・・・原子炉内蔵型
再循環ポンプ（インターナルポンプ）、７ａ・・・ポン
プ吸込側、７ｂ・・・ポンプ吐出側、８・・・工場試験
ループ装置、９・・・炉心流量測定系、２０・・・原子
炉の炉心流量測定システム、２１・・・管路網モデル構
築手段、２２・・・補正法確立手段、２３・・・補正手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数台の原子炉内蔵型再循環ポンプを内蔵する改良型沸
   騰水型原子炉を模擬した原子炉モデルの流動試験により
   得られた実験データに基づいて、この改良型沸騰水型原
   子炉の冷却水の流量配分計算のために必要な等価回路で
   ある管路網モデルを構築する管路網モデル構築手段と、
   前記管路網モデルにおいて前記原子炉内蔵型再循環ポン
   プを、全台運転の場合と所要台運転停止の場合の運転中
   の原子炉内蔵型再循環ポンプのＱ−Ｈ特性と、運転停止
   中の原子炉内蔵型再循環ポンプの逆流特性とをそれぞれ
   求めて、この全台運転の場合と所要台運転停止の場合の
   両Ｑ−Ｈ特性同士のずれを求める一方、前記逆流特性と
   前記管路網モデルの逆流特性とのずれを求め、これらず
   れを補正する補正法を求める補正法確立手段と、前記補
   正法を、前記改良型沸騰水型原子炉の実機の炉心流量を
   測定する炉心流量測定系に適用し、この炉心流量測定系
   により測定された炉心流量を補正する補正手段とを有す
   ることを特徴とする原子炉の炉心流量測定システム。