JPH02290596A - Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument - Google Patents

Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument

Info

Publication number
JPH02290596A
JPH02290596A JP2031427A JP3142790A JPH02290596A JP H02290596 A JPH02290596 A JP H02290596A JP 2031427 A JP2031427 A JP 2031427A JP 3142790 A JP3142790 A JP 3142790A JP H02290596 A JPH02290596 A JP H02290596A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
network model
rotation speed
pump
pumps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2031427A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Fujii
藤井 高夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2031427A priority Critical patent/JPH02290596A/en
Publication of JPH02290596A publication Critical patent/JPH02290596A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

PURPOSE:To exactly measure flow rates by providing a computing means in which the piping network model equiv. to prescribed flow passages is programmed and analytically computing the flow rates while corresponding the respective constants of the predetermined piping network model to a rotating speed signal. CONSTITUTION:The rotating speed signals from speedometers 22 which measure the rotating speeds of motors 11 for driving circulating pumps 10 are respectively inputted to the piping network model computing element 30. The computing element 30 calculates the total sum of the flow rates discharged from the entire part of the circulating pumps when one or plural units of the pumps among the plural circulating pumps stop or slow down in rotating speed. The piping network model equiv. to the flow passages of the cooling water in a pressure vessel 1 is previously programmed in the computing element 30. The flow rates in the respective parts on the piping network model is analytically computed in accordance with the rotating speed signals of the pump inputted to the computing element 30 from the speedometers 22 and the flow rate signals which are the results thereof are inputted to a calibration switch 28. The switch 28 selectively switches the flow rate signals outputted from the computing element 27 or the computing element 30. The calibration of the signal from the computing element 27 and the back up of the system of this computing element 27 are executed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は容器内の流体を流体移動手段により移動させた
時の流路の任意部分の流量を測定する流量測定装置およ
び,さらには圧力容柵内の冷却材を複数のポンプで循環
させる原子炉にあって、これらポンプで循環される冷却
材の流量を正確に測定して原子炉の出力を制御するため
の原子炉の運転装置に関する. (従来の技術) 沸騰水形原子炉では、圧力容器の内部の冷却水を複数の
循環ポンプによって炉心を通過させて循環させる.そし
て、このような沸騰水形原子炉においては、この炉心を
通過して循環する冷却水の流量、流量分布を正確に測定
し、この原子炉の状態を常時監視する必要がある. 従来の沸騰水形原子炉の概略的な構造および冷却水流量
の測定方法を第6図を参照して説明する.この原子炉は
圧力容器1を備え、この圧力容器1内には炉心2が収容
されている.この炉心2はシュラウド(仕切板)6内に
収容され,とのシュラウド6の上部には気水分離器3が
設けられ、上記の炉心2で発生した蒸気から水を分離し
,乾燥した蒸気を図示しないタービン等に供給する.蒸
気から分離された冷却水は,上記のシュラウド6の外周
面と圧力容器1の内周面の間に形成された通路を通って
下降し、複数の循環ポンプ10によって炉心2の下部に
送られ、この炉心2内に下方から流入し、この炉心内で
沸騰して炉心の上部から流出する.そして、冷却材は上
記したような経路を循環する.上記の循環ポンプ10は
、この圧力容器の外側に配置されたモータ11によって
シャフト9を介してそれぞれ駆動される. このような原子炉では,上記の炉心内に流入する冷却水
の流量を正確に測定し、この原子炉の状態を監視する必
要がある.このような冷却水の流量を測定する従来の測
定手段は以下のように構成されている. 上記の炉心2の炉心入口部14には、複数の複数組の炉
心入口部差圧計25の導管の開口部25A, 25Bが
開口している。なおこれらの導管の開口部は、この炉心
2の炉心支持板,または燃料集合体のエントランスノズ
ルに配置される.これらの開口部から導入された圧力に
対応した圧力信号は、差圧/流量変換器26に送られ、
冷却材の流量が測定される。
Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a flow rate measuring device and method for measuring the flow rate in any part of a flow path when a fluid in a container is moved by a fluid moving means. Furthermore, in a nuclear reactor where the coolant inside the pressure vessel is circulated by multiple pumps, the reactor output is controlled by accurately measuring the flow rate of the coolant circulated by these pumps. Regarding the operating device. (Prior art) In a boiling water reactor, cooling water inside a pressure vessel is circulated through the reactor core using multiple circulation pumps. In such boiling water reactors, it is necessary to accurately measure the flow rate and flow rate distribution of cooling water circulating through the reactor core, and to constantly monitor the reactor status. The general structure of a conventional boiling water reactor and the method for measuring the cooling water flow rate will be explained with reference to Figure 6. This nuclear reactor is equipped with a pressure vessel 1, and a reactor core 2 is accommodated within this pressure vessel 1. This reactor core 2 is housed in a shroud (partition plate) 6, and a steam-water separator 3 is provided above the shroud 6 to separate water from the steam generated in the core 2 and to produce dry steam. It is supplied to a turbine, etc. (not shown). The cooling water separated from the steam descends through a passage formed between the outer peripheral surface of the shroud 6 and the inner peripheral surface of the pressure vessel 1, and is sent to the lower part of the core 2 by a plurality of circulation pumps 10. , flows into the reactor core 2 from below, boils within the reactor core, and flows out from the upper part of the reactor core. The coolant then circulates through the path described above. The above-mentioned circulation pumps 10 are each driven via a shaft 9 by a motor 11 arranged outside the pressure vessel. In such a reactor, it is necessary to accurately measure the flow rate of cooling water flowing into the reactor core and monitor the reactor status. Conventional measurement means for measuring the flow rate of cooling water are configured as follows. Openings 25A and 25B of conduits of a plurality of sets of core inlet differential pressure gauges 25 are opened in the core inlet 14 of the core 2 described above. Note that the openings of these conduits are arranged at the core support plate of this core 2 or at the entrance nozzle of the fuel assembly. Pressure signals corresponding to the pressures introduced through these openings are sent to the differential pressure/flow rate converter 26,
Coolant flow rate is measured.

上記の炉心入口差圧計25の校正およびバックアップ用
として、これとは別の複数のポンプ部差圧計23が設け
られている.これらのポンプ部差圧計23の導管の開口
部23A, 23Bは、各循環ポンプ10の吸込側およ
び吐出側に配置されている。このポンプ部差圧計23か
ら出力された差圧信号は、ポンプ部演算器24に入力さ
れる.また,これらの循環ポンプlOを駆動するモータ
11の回転速度はそれぞれ速度計22によって測定され
,これらの速度計22から出力された速度信号は上記の
ポンプ部演算器24に入力される.上記の各循環ポンプ
10は、予めテストスタンド(別途試験によって)によ
って吸込側と吐出側の差圧,ポンプの回転速度をパラメ
ータとし、これらのパラメータとポンプの吐出流量との
関係が求められており、これらの関係は予め上記のポン
プ部演算器24にプログラムされている.したがって、
このポンプ部演算器24によって、各循環ポンプlOの
流量が測定される.このポンプ部演算器24から出力さ
れた各循環ポンプの流量信号は、演算器27に入力され
、これらの循環ポンプ全体の流量の総和が求められる. この演算器27および上記の差圧/流量演算器26から
それぞれ出力された流量信号は、校正切換器28を介し
てこの原子炉の運転監視装置29に入力される.この校
正切換器28を切換え作動させることによって、上記の
炉心入口部差圧計25の校正や、この系統が作動不良に
なった場合のバックアップをおこなう. ところで、上記のポンプ部差圧計23の系統は、複数の
循環ポンプ10のうちの一部のポンプが停止、または部
分運転をしている場合には、その測定精度が低下する.
その理由を第7図(a)および第7図(b)を参照して
説明する。
A plurality of pump differential pressure gauges 23 are provided separately for calibrating and backing up the core inlet differential pressure gauge 25 described above. The openings 23A and 23B of the conduits of these pump differential pressure gauges 23 are arranged on the suction side and the discharge side of each circulation pump 10. The differential pressure signal output from the pump differential pressure gauge 23 is input to the pump computing unit 24. Further, the rotational speeds of the motors 11 that drive these circulation pumps IO are each measured by speedometers 22, and the speed signals output from these speedometers 22 are input to the pump section calculator 24 mentioned above. For each of the above-mentioned circulation pumps 10, the relationship between these parameters and the discharge flow rate of the pump is determined in advance on a test stand (by a separate test) using the differential pressure between the suction side and the discharge side and the rotation speed of the pump as parameters. , these relationships are programmed in advance into the pump section calculator 24. therefore,
This pump section calculator 24 measures the flow rate of each circulation pump IO. The flow rate signals of each circulation pump outputted from the pump section calculator 24 are input to the calculator 27, and the sum of the flow rates of all these circulation pumps is determined. The flow rate signals outputted from this calculator 27 and the differential pressure/flow rate calculator 26, respectively, are input to the reactor operation monitoring device 29 via a calibration switch 28. By switching and operating this calibration switch 28, the above-mentioned core inlet differential pressure gauge 25 is calibrated, and backup is performed in case this system malfunctions. By the way, in the system of the pump section differential pressure gauge 23, when some of the plurality of circulation pumps 10 are stopped or partially operated, the measurement accuracy decreases.
The reason for this will be explained with reference to FIGS. 7(a) and 7(b).

第7図(a)および第7図(b)は,これらの循環ポン
プ10の配置されているレベルにおける圧力容器1の模
式的な横断面図である。これらの図中の符号12は円筒
状のシュラウドサポートレグを示し、このシュラウドサ
ポートレグ12には各循環ポンプ10の正面に対応した
位置、および隣接する2つの循環ポンプ10の中間に対
応した位置にそれぞれレグ開口13が形成されている. 第7図(a)は、全ての循環ポンブ10がほぼ等しい回
転速度で運転されている状態を示し、冷却材の流れは矢
印で示している。この場合には,各循環ポンプ10から
吐出された冷却材の一部は、各循環ポンプの位置に対応
したレグ間13から直接炉心の下部プレナムに流入し、
またこれら各循環ポンプlOから吐出された冷却材の残
りの部分は水平周方向に流れ,隣接する循環ポンプlO
からのこれら冷却材の流れは、これら循環ポンプ10の
間の中間部で合流し、これら循環ポンプlGの間に位置
したレグ開口13を介して炉心の下部プレナムに流入す
る. また,第7図(b)には一部の循環ポンプIOBが停止
し,他の循環ポンプIOAが等しい回転速度で運転され
ている場合の冷却材の流れを黒い矢印で示す. この場
合には,この停止した循環ポンプIOBの両側の循環ポ
ンプIOAから周方向に流れた冷却材が, この停止し
た循環ポンプIOAの吐出側に流れ、この吐出側に流れ
た冷却材の一部はこの循環ポンプIOAに対・応したレ
グ開口13を介して炉心の下部プレナムに流入するが、
残りの一部はこの停止した循環ポンプ10Bを通って逆
流する. したがって、このような場合には、運転して
いる各楯環ポンブIOAから吐出される冷却材の流量を
合計しても、炉心2に流入する冷却材の流量は正確に算
出できない. 上記の第7図(b)を参照して説明したケースは,理解
を容易にするために単純なケースを例示したが,実際の
プラントでは、複数の循環ポンプが停止し,また運転し
ている循環ポンプも回転数がそれぞれ異なった状態で運
転されている場合等のケースが想定され、特に何らかの
原因で1台乃至複数台のポンプが停止しても、残りのポ
ンプの回転数を若干上げて冷却材の流量を確保し、プラ
ントの運転を続行することが要求される。このような複
雑なケースにおいて冷却材の流量を正確に測定すること
は困難であった. 、また、上記したような問題は、上記の原子炉の圧力容
器内で循環する冷却材の流量測定の場合の他に、その他
の装置、化学プラント等においても同様に生ずる問題で
ある.たとえば、熱交換器、ボイラ、化学プラントにお
ける撹拌装置、透析装置,ガス反応装置、固体/流体分
離装置、等では、容器内に複雑な流体の流通、循環流路
が形成され,このような流路を流体が流通する構造をな
している。これらの装置においても、通常の運転状態か
ら逸脱した状態で運転された場合の容器内の流体の流れ
の状態を正確に測定することは困難であり,上述した原
子炉の場合と同様に容器内を複雑に流れる流体の流量を
正確に測定することが要望されている. (発明が解決しようとする課題) このようにある種のプラントあるいは装置にあっては、
容器内に複雑な流体の流通、循環流路が形成され、この
ような流路を流体が流通する構造をなしている.これら
の装置においても、通常の運転状態から逸脱した状態で
運転された場合の容器内の流体の流れの状態を正確に測
定することは困難であり、上述した原子炉の場合と同様
に容器内を複雑に流れる流体の流量を正確に測定するこ
とが要望されている。そして運転状態を常に安定させて
おくことも要望されている。
FIGS. 7(a) and 7(b) are schematic cross-sectional views of the pressure vessel 1 at the level where these circulation pumps 10 are arranged. Reference numeral 12 in these figures indicates a cylindrical shroud support leg, and this shroud support leg 12 has a position corresponding to the front of each circulation pump 10 and a position corresponding to the middle of two adjacent circulation pumps 10. A leg opening 13 is formed in each. FIG. 7(a) shows a state in which all circulation pumps 10 are operated at approximately the same rotational speed, and the flow of coolant is indicated by arrows. In this case, a portion of the coolant discharged from each circulation pump 10 flows directly into the lower plenum of the core from the leg gap 13 corresponding to the position of each circulation pump,
In addition, the remaining part of the coolant discharged from each circulation pump IO flows in the horizontal circumferential direction, and the remaining part of the coolant discharged from each circulation pump IO flows horizontally and
These coolant flows from the circulation pumps 10 join midway between the circulation pumps 10 and enter the lower plenum of the core through leg openings 13 located between the circulation pumps 1G. Furthermore, in Fig. 7(b), black arrows indicate the flow of coolant when some circulation pumps IOB are stopped and other circulation pumps IOA are operated at the same rotational speed. In this case, the coolant that has flowed in the circumferential direction from the circulation pumps IOA on both sides of the stopped circulation pump IOB flows to the discharge side of the stopped circulation pump IOA, and a portion of the coolant that has flowed to the discharge side flows into the lower plenum of the core through the leg opening 13 corresponding to this circulation pump IOA,
The remaining part flows back through the stopped circulation pump 10B. Therefore, in such a case, the flow rate of coolant flowing into the reactor core 2 cannot be calculated accurately even if the flow rates of coolant discharged from each shield ring pump IOA in operation are totaled. The case explained with reference to Fig. 7(b) above is a simple case for ease of understanding, but in an actual plant, multiple circulation pumps are stopped and then operated again. Circulation pumps may be operating at different rotational speeds, so even if one or more pumps stop for some reason, it is possible to slightly increase the rotational speed of the remaining pumps. It is required to ensure the flow of coolant and continue plant operation. Accurately measuring the coolant flow rate in such complicated cases was difficult. Furthermore, the above-mentioned problems occur not only in the case of measuring the flow rate of coolant circulating in the pressure vessel of a nuclear reactor, but also in other equipment, chemical plants, etc. For example, in heat exchangers, boilers, stirring devices in chemical plants, dialysis devices, gas reaction devices, solid/fluid separation devices, etc., complex fluid circulation and circulation channels are formed in containers. It has a structure in which fluid flows through the channel. Even with these devices, it is difficult to accurately measure the state of fluid flow inside the vessel when operated under conditions that deviate from normal operating conditions. There is a need to accurately measure the flow rate of fluids that flow in complex ways. (Problem to be solved by the invention) In this kind of plant or equipment,
Complex fluid circulation and circulation channels are formed within the container, and the structure is such that fluid flows through these channels. Even with these devices, it is difficult to accurately measure the state of fluid flow inside the vessel when operated under conditions that deviate from normal operating conditions. There is a need to accurately measure the flow rate of fluids that flow in complex ways. It is also required to keep the operating state stable at all times.

本発明は、以上の要望を満足するためになされたもので
,その目的は容器内の流体が流体循環手段によってこの
容器内に形成された所定の流路を循環する装置において
、この流体の流れの状態が通常の場合から変化したよう
な場合でも、この流体の流量を正確に測定することがで
きる流量測定装置を提供するものであり、さらには、こ
の流量測定装置を原子炉に適用し,原子炉の運転を常に
安定に制御するための原子炉の運転装置を提供するもの
である. 〔発明の構成〕 (ml題を解決するための手段) 本発明の流量測定装置は、流体移動手段を駆動するモー
タの回転数を回転数検出手段によって検出し、この回転
数に対応した信号を管路網(pipe network
)演算手段に入力し、この管路網演算手段には容器内に
形成される流体の流路と流体回路的に等価な管路網モデ
ル(pipe networkmodel)がプログラ
ムされており、この管路網モデルにおける上記流体循環
手段に対応する定数をこの流体循環手段を駆動するモー
タの回転数に対応した値に設定し、この管路網モデル上
の任意の部分の流量を解析的に算出し、この算出結果か
らこの管路網モデル上の任意の部分に対応した上記容器
内の部分の流量を測定するものである。
The present invention has been made to satisfy the above-mentioned needs, and its purpose is to provide a system in which fluid in a container is circulated through a predetermined flow path formed in the container by a fluid circulation means. The purpose of the present invention is to provide a flow rate measuring device that can accurately measure the flow rate of this fluid even when the state of the fluid has changed from normal. This product provides a nuclear reactor operating system that constantly and stably controls the operation of a nuclear reactor. [Structure of the Invention] (Means for Solving the ML Problem) The flow rate measuring device of the present invention detects the rotational speed of a motor that drives a fluid moving means using a rotational speed detection means, and generates a signal corresponding to this rotational speed. pipe network
) is input to the calculation means, and this pipe network calculation means is programmed with a pipe network model equivalent in terms of fluid circuit to the fluid flow path formed in the container. The constant corresponding to the fluid circulation means in the model is set to a value corresponding to the rotation speed of the motor that drives this fluid circulation means, and the flow rate of any part on this pipe network model is calculated analytically. From the calculation results, the flow rate of a portion within the container corresponding to an arbitrary portion on this pipe network model is measured.

また,本発明の原子炉の運転装置は、複数のポンプによ
り所定の流路を循環させられる炉心冷却材の流量または
制御棒の少なくとも一方を制御して原子炉の出力を制御
する制御手段を備えた原子炉の運転装置において,前記
複数のポンプの回転数を各々検出する回転数検出手段と
、この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、こ
の回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算゜手段
と、を備え、前記演算手段には、予め前記所定の流路と
等価的な管路網モデルがプログラムされており、予め求
められている前記ポンプの任意の回転数と相関関係を有
する前記管路網モデルの各部定数を、前記回転数信号に
対応させて設定し、前記管路網モデルの任意の部分の流
量を解析的に演算し、前記演算手段から出力される流量
信号を前記制御手段に入力して、原子炉の出力を制御す
ることを特徴とする原子炉の運転装置である. (作 用) 本発明の流量測定装置によれば容器内の流体の流路を管
路網モデルに置き換え,この管路網モデル上で流量を算
出するので、この容器内の流路の任意の部分における流
量を簡単にかつ正確に算出することができる。したがっ
て、この容器内の流体の流通する流路が複雑な場合であ
っても;また複数の流体循環手段が設けられている場合
でも、この容器内の流路の任意の部分の流量を簡単かつ
正確に算出することができる. また、本発明の流量測定装置は、特に沸騰水形原子炉の
圧力容器内を循環する冷却水の流量を測定する装置とし
て有効である。この圧力容器内には、炉心、シュラウド
,シュラウドサポートレグ等の部材が収容され,これら
の間に形成された流路を冷却水が循環ポンプによって循
環される。この流路は,完全に壁で囲まれた管路の形態
を成しておらず,また形状が複雑であり、このような流
路を冷却水が複数の循環ポンプによって循環される。ま
た、これらのポンプは、停止した場合に逆流を生じ、こ
の圧力容器内の冷却水の流れの状態は極めて複雑となる
。したがって、この圧力容器内の任意の部分における流
量を実際に測定するのは困難である。このような原子炉
の圧力容器内の冷却材の流量測定においては,本発明の
ように、この流路を管路ネットワークモデルに置き換え
、循環ポンプの回転数をこの管路ネットワークモデルの
対応する変数に置き換え、この管路ネットワークモデル
上で流量を算出することにより,この圧力容器内の冷却
材の流量を簡単かつ正確に測定することができるもので
ある. 特に原子炉圧力容器内部の炉心冷却材の循環流量の測定
に応用した時には管路網モデルは,第3図に示されるよ
うに構成される.ここで、α、〜α,は各々ポンプ吐出
部損失、ポンプ間損失、レグ部損失,及び炉内圧力損失
を表す管路抵抗であり,また,x,y,zは各部の流量
を表し、piは各ポンプのQ−H特性(逆流特性の含む
)を表す.この解析モデルを用いて、各節点での流量の
連続条件と各閉管路での圧力の閉合条件によって定式化
される多元連立非線形方程式を数値的に解けば,各部流
量x,y,zを解析的に求めることができる。
Further, the nuclear reactor operating device of the present invention includes a control means for controlling the output of the reactor by controlling at least one of the flow rate of the core coolant circulated through a predetermined flow path by a plurality of pumps or the control rods. In the operating device for a nuclear reactor, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of each of the plurality of pumps, a rotation speed signal from the rotation speed detection means is input, and the flow rate is calculated based on the rotation speed signal. calculation means for calculating a predetermined rotation speed and correlation of the pump, the calculation means being programmed in advance with a pipe network model equivalent to the predetermined flow path; The constants of each part of the pipe network model having the above are set in correspondence with the rotation speed signal, the flow rate of any part of the pipe network model is analytically calculated, and the flow rate signal is output from the calculation means. This is a nuclear reactor operating device characterized in that the output of the nuclear reactor is controlled by inputting the following information into the control means. (Function) According to the flow rate measuring device of the present invention, the flow path of the fluid in the container is replaced with a pipe network model, and the flow rate is calculated on this pipe network model. The flow rate in a section can be easily and accurately calculated. Therefore, even if the flow path through which the fluid flows in this container is complex; or even if multiple fluid circulation means are provided, the flow rate in any part of the flow path in this container can be easily and easily controlled. It can be calculated accurately. Further, the flow rate measuring device of the present invention is particularly effective as a device for measuring the flow rate of cooling water circulating in the pressure vessel of a boiling water nuclear reactor. Inside this pressure vessel, members such as a core, a shroud, and shroud support legs are housed, and cooling water is circulated by a circulation pump through a flow path formed between these members. This flow path is not in the form of a pipe completely surrounded by walls and has a complicated shape, and cooling water is circulated through such a flow path by a plurality of circulation pumps. Furthermore, when these pumps are stopped, backflow occurs, making the flow of cooling water within the pressure vessel extremely complicated. Therefore, it is difficult to actually measure the flow rate at any part within this pressure vessel. In measuring the flow rate of the coolant in the pressure vessel of such a nuclear reactor, as in the present invention, this flow path is replaced with a pipe network model, and the rotation speed of the circulation pump is set as a variable corresponding to this pipe network model. By replacing it with , and calculating the flow rate on this pipe network model, the flow rate of the coolant in this pressure vessel can be easily and accurately measured. In particular, when applied to measuring the circulating flow rate of core coolant inside a reactor pressure vessel, the pipe network model is constructed as shown in Figure 3. Here, α and ~α are pipe resistances representing pump discharge section loss, pump-to-pump loss, leg section loss, and furnace pressure loss, respectively, and x, y, and z represent flow rates at each section, pi represents the Q-H characteristics (including backflow characteristics) of each pump. Using this analytical model, we can numerically solve the multidimensional simultaneous nonlinear equations formulated by the flow rate continuity conditions at each node and the pressure closure conditions at each closed pipe, and then analyze the flow rates x, y, and z at each part. It can be found exactly.

即ち、各循環ポンプの種々の運転状態において,循環ポ
ンプ部差圧計23を用いて管路網モデルの各定数(等価
管路抵抗及びポンプ逆流特性)を予め求めておけば、こ
れらの値を用いて解析的に求められる各部流量によって
、循環ポンプ10の回転数の均一、不均一に係わりなく
炉心部の冷却材循環流量の測定精度が飛躍的に向上する
. さらに、任意の時期あるいは定期的に,上記の手順で管
路網モデルの各定数の値を最適化(再校正)することに
よって,燃料サイクル末期等における炉内圧力損失の時
間的な変化に対しても柔軟に対処でき、高精度の流量測
定を維持することがで肴る。
That is, if each constant (equivalent pipe resistance and pump backflow characteristic) of the pipe network model is determined in advance using the circulation pump differential pressure gauge 23 under various operating conditions of each circulation pump, these values can be used to calculate the The accuracy of measuring the coolant circulation flow rate in the reactor core can be dramatically improved by determining the flow rate at each part analytically determined by the method. Furthermore, by optimizing (recalibrating) the values of each constant of the pipeline network model at any time or periodically using the above procedure, it is possible to deal with temporal changes in pressure loss in the reactor at the end of the fuel cycle, etc. It can be used flexibly and maintain highly accurate flow measurement.

また、この流量測定の結果を制御手段にフィードバック
させて冷却水の流量または制御棒の位置の少なくとも一
方を制御して原子炉の出力が簡単に制御できるため運転
制御が精度良く行なえる.(実施例) 以下、第1図乃至第5図を参照して本発明の実施例を説
明する.第1図は、第1の発明の第1の実施例の流量測
定装置を備えた沸騰水形原子炉の概略の構成を示す。こ
の原子炉は圧カ容器1を備え、この圧力容器1内には炉
心2が収容されている.この炉心2はシュラウド6内に
収容され、このシュラウド6の上部には気水分離器3が
設けられ、炉心2で発生した蒸気がら水を分離し、乾燥
した蒸気を図示しないタービン等に供給する.蒸気から
分離された冷却水は、シュラウド6の外周面と圧力容器
1の内周面の間に形成された通路を通って下降し、複数
の循環ポンプ1oによって炉心2の下部に送られ、この
炉心2内に下方がら流入し、この炉心内で沸騰して炉心
の上部から流出する.そして、冷却水は上記したような
経路を循環する.循環ポンプ1oは、この圧カ容器の外
側に配置されたモータl1によってシャフト9を介して
それぞれ駆動される. ,,−0 [子炉には、上記の炉心内に流入する冷却水
の流量、流量分布を正確に測定し、この原子炉の状態を
監視するため,このような冷却水の流量を認定する測定
手段が設けられている.上記の炉心2の炉心入口部14
には、複数の複数組の炉心入口部差圧計25の導管の開
口部25A, 25Bが開口している.なおこれらの導
管の開口部は、この炉心2の炉心支持板、または燃料集
合体のエントランスノズルに配置される.これらの開口
部から導入された圧力に対応した圧力信号は、差圧/流
量変換器26に送られ、冷却水の流量が測定される.な
お、この第1図では、上記の炉心入口差圧計25は1系
統のみが図示されているが、実際の原子炉では、このよ
うな炉心入口差圧計が複数系統設けられているものであ
る. 上記の炉心入口差圧計25の校正およびバックアップ用
として、これとは別の複数のポンプ部差圧計23が設け
られている.これらのポンプ部差圧計23は、各循環ポ
ンプ毎に設けられている.そして,これらのポンプ部差
圧計23の系統に本発明が適用されている. これらのポンプ部差圧計23の導管の開口部23A,2
3Bは、各循環ポンプ10の吸込側および吐出側に配置
されている.このポンプ部差圧計23から出力された差
圧信号は、ポンプ部演算器24に入力される.また、こ
れらの循環ポンプ10を駆動するモータ11の回転速度
はそれぞれ速度計22によって測定され、これらの速度
計22から出力された速度信号は上記のポンプ部演算器
24に入力される。上記の各循環ポンプ10は、予めテ
ストスタンドによって吸込側と吐出側の差圧、ポンプの
回転速度をパラメータとし、これらのパラメータとポン
プの吐出流量との関係が求められており,これらの関係
は予め上記のポンプ部演算器24にプログラムされてい
る.したがって、このポンプ部演算器24によって、各
循環ポンプ10の流量が測定される。このポンプ演算器
24から出力された各循環ポンプの流量信号は,演算器
27に入力され、これらの循環ポンプ全体の流量の総和
が求められる. この演算器27および上記の差圧/流量演算器26から
それぞれ出力さ九た流量信号は,校正切換器28を介し
てこの原子炉の運転監視装置29に入力する.この校正
切換器28を切換え作動させることによって,上記の炉
心入口部差圧計25の校正や、この系統が作動不良にな
った場合のバックアップを行なう. また、これらの循環ポンプ1oを駆動するモータ11の
回転数を測定する速度計22からの回転速度信号は,管
路網モデル演算器30にそれぞれ入力される.この管路
網モデル演算器30は、上記の複数の循環ポンプlOの
うちの1台または複数台のポンプが停止iたは回転数の
低下を生じたような場合に、これらの循環ポンプ全体か
ら吐出される流量の総和を算出するものである. この管路網演算器30には、上記の圧力容器1内の冷却
水の流路,たとえば循環ポンプ10から炉心の下部プレ
ナムに至る部分の流路と等価的な管路網(pipe n
etwork)モデルが予めプログラムされている.以
下、この流路とこれに対応した管路網モデルとの関係を
説明する. 第2図(a)は、循環ポンプ10の配置されている部分
の側面図を示し、また第2図(b)はこの部分の概略的
な平面図を示す.第2図(a)は、シュラウド6の下部
およびシュラウドサポートレグ12の部分を内側から見
た側面図であり、上記のシュラウド6の下部の外周面と
圧力容器1の内周面との間の通路の下部にはリング状の
ポンプデッキ15がこの通路を閉塞するように配置され
ている。そして、このポンプデッキl5を貫通して、複
数の循環ポンプ10が周方向に等間隔に配置されている
。また、これらの循環ポンプ10の下端部にはノズル9
aが設けられ、これら循環ポンプ1oの上端部の吸込み
口から吸込まれた冷却水は、これらのノズル9aから吐
出される.また、上記のシュラウド6の下端部は、円筒
状のシュラウドサポートレグ12によって支持されてい
る。そして、このシュラウドサポートレグ12には、上
記の循環ポンプ10の正面に対応した位置にそれぞれレ
グ開口13aが形成され、また隣接する循環ポンプ10
の間の中間の位置にもレグ開口13bが形成されている
. (なお,シュラウドサポートレグ12は、上記ボ?プ1
0と対応する位置、すなわち、ポンプ10の正面及び隣
接するポンプ10の中間位置に配置されていてもよい。
Furthermore, the output of the reactor can be easily controlled by feeding back the flow rate measurement results to the control means to control at least one of the flow rate of the cooling water and the position of the control rods, allowing for highly accurate operation control. (Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 shows a schematic configuration of a boiling water reactor equipped with a flow rate measuring device according to a first embodiment of the first invention. This nuclear reactor is equipped with a pressure vessel 1, and a reactor core 2 is housed within this pressure vessel 1. This core 2 is housed in a shroud 6, and a steam separator 3 is provided on the top of this shroud 6 to separate water from the steam generated in the core 2 and supply dry steam to a turbine, etc. (not shown). .. The cooling water separated from the steam descends through a passage formed between the outer peripheral surface of the shroud 6 and the inner peripheral surface of the pressure vessel 1, and is sent to the lower part of the core 2 by a plurality of circulation pumps 1o. It flows into the reactor core 2 from below, boils within the reactor core, and flows out from the upper part of the reactor core. The cooling water then circulates through the path described above. The circulation pumps 1o are each driven via a shaft 9 by a motor l1 arranged outside this pressure vessel. ,, -0 [In order to accurately measure the flow rate and flow rate distribution of the cooling water flowing into the reactor core, and to monitor the status of the reactor, the flow rate of such cooling water is certified. Measurement means are provided. Core inlet section 14 of the above-mentioned reactor core 2
Openings 25A and 25B of the conduits of a plurality of sets of core inlet differential pressure gauges 25 are opened in the. Note that the openings of these conduits are arranged at the core support plate of this core 2 or at the entrance nozzle of the fuel assembly. Pressure signals corresponding to the pressure introduced from these openings are sent to the differential pressure/flow rate converter 26, and the flow rate of the cooling water is measured. Although FIG. 1 shows only one system of the core inlet differential pressure gauge 25, in an actual nuclear reactor, multiple systems of such core inlet differential pressure gauges are provided. A plurality of pump differential pressure gauges 23 are provided separately for calibrating and backing up the core inlet differential pressure gauge 25 described above. These pump section differential pressure gauges 23 are provided for each circulation pump. The present invention is applied to the system of these pump differential pressure gauges 23. These pump section differential pressure gauges 23 conduit openings 23A, 2
3B are arranged on the suction side and the discharge side of each circulation pump 10. The differential pressure signal output from the pump differential pressure gauge 23 is input to the pump computing unit 24. Further, the rotational speeds of the motors 11 that drive these circulation pumps 10 are each measured by speedometers 22, and speed signals outputted from these speedometers 22 are inputted to the pump section calculator 24 described above. For each circulation pump 10 described above, the differential pressure between the suction side and the discharge side and the pump rotation speed are used as parameters in advance on a test stand, and the relationship between these parameters and the pump discharge flow rate is determined. It is programmed in advance in the pump section calculator 24. Therefore, the flow rate of each circulation pump 10 is measured by this pump section calculator 24. The flow rate signals of each circulation pump output from the pump calculator 24 are input to the calculator 27, and the sum of the flow rates of all these circulation pumps is determined. The flow rate signals outputted from this calculator 27 and the differential pressure/flow rate calculator 26, respectively, are input to the reactor operation monitoring device 29 via a calibration switch 28. By switching and operating this calibration switch 28, the above-mentioned core inlet differential pressure gauge 25 is calibrated and backup is performed in case this system malfunctions. Further, rotational speed signals from the speedometers 22 that measure the rotational speeds of the motors 11 that drive these circulation pumps 1o are respectively input to the pipe network model calculator 30. This pipe network model calculator 30 calculates information from all of these circulation pumps when one or more of the plurality of circulation pumps 1O stops or the rotational speed decreases. This calculates the total amount of discharged flow rate. The pipe network calculator 30 has a pipe network (pipe n
etwork) model is pre-programmed. Below, we will explain the relationship between this flow path and the corresponding pipe network model. FIG. 2(a) shows a side view of a portion where the circulation pump 10 is arranged, and FIG. 2(b) shows a schematic plan view of this portion. FIG. 2(a) is a side view of the lower part of the shroud 6 and the shroud support leg 12 seen from inside, and shows the relationship between the outer peripheral surface of the lower part of the shroud 6 and the inner peripheral surface of the pressure vessel 1. A ring-shaped pump deck 15 is arranged at the bottom of the passage so as to close the passage. A plurality of circulation pumps 10 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, penetrating this pump deck l5. In addition, nozzles 9 are provided at the lower ends of these circulation pumps 10.
The cooling water sucked in from the suction ports at the upper ends of these circulation pumps 1o is discharged from these nozzles 9a. Further, the lower end portion of the shroud 6 is supported by a cylindrical shroud support leg 12. Leg openings 13a are formed in the shroud support legs 12 at positions corresponding to the front surfaces of the circulation pumps 10, and the adjacent circulation pumps 10
A leg opening 13b is also formed at an intermediate position between. (Please note that the shroud support leg 12 is
0, that is, in front of the pump 10 and at an intermediate position between the adjacent pumps 10.

(特願昭63−144781号参照))上記の各循環ポ
ンプ10から吐出された冷却水の流れの状態を、第2図
(a), (b)中に矢印で示す。
(See Japanese Patent Application No. 63-144781.) The state of the flow of cooling water discharged from each of the circulation pumps 10 described above is shown by arrows in FIGS. 2(a) and 2(b).

これらの循環ポンプ10のノズル9aから吐出されたf
エは、周方向の流れf2と径方向の流れf3に分割され
、f3はそのままレグ開口13aを通過して炉心の下部
プレナムに流れ、一方f2は隣接する循環ポンプからの
流れf2とg点で合流し,径方向の流れf3となってレ
グ開口13bを通過して炉心の下部プレナムに流れる。
f discharged from the nozzles 9a of these circulation pumps 10
E is divided into a circumferential flow f2 and a radial flow f3, where f3 directly passes through the leg opening 13a and flows into the lower plenum of the core, while f2 is connected to the flow f2 from the adjacent circulation pump at point g. They merge to form a radial flow f3 that passes through the leg opening 13b and flows into the lower plenum of the core.

このような冷却水の流路を管路網モデルに置き換えたも
のを第2図(c)に示す。この第2図(c)の管路網モ
デルでは、第2図(a). (b)の流路と対応する管
路、分岐点を同じ符号で示し、また各管路(流路)の流
動抵抗をそれぞれα■,α2,α3,α,で示してある
FIG. 2(c) shows a model in which such a cooling water flow path is replaced with a pipe network model. In this pipe network model of Fig. 2(c), the pipe network model of Fig. 2(a). Pipe lines and branch points corresponding to the flow path in (b) are indicated by the same reference numerals, and the flow resistance of each conduit (flow channel) is indicated by α■, α2, α3, α, respectively.

このようにして形成された管路網モデルは、上述したよ
うに、予め上記の管路網モデル演算器30?プログラム
されている。そして、この速度計22からこの管路網演
算器30に入力されるポンプの回転速度信号に基づいて
、この管路網モデル上で各部の流量を解析的に演算し、
その結果の流量信号は前述した校正切換器28に入カさ
れる。この校正切換器28は、必要に応じて上記の演算
器27または管路網演算器30から出方される流量信号
を選択的に切換えて運転監視装置29に送り、この管路
網演算器30からの信号によって演算器27がらの信号
の校正、およびこの演算器27の系統のバックアップを
行なう。
As described above, the pipeline network model formed in this way is generated in advance by the pipeline network model calculator 30? programmed. Then, based on the pump rotational speed signal input from the speed meter 22 to the pipe network calculator 30, the flow rate of each part is analytically calculated on this pipe network model,
The resulting flow rate signal is input to the calibration switch 28 described above. This calibration switching device 28 selectively switches the flow rate signal output from the above-mentioned computing device 27 or the pipeline network computing device 30 as needed and sends it to the operation monitoring device 29. The signal from the arithmetic unit 27 is calibrated using the signal from the arithmetic unit 27, and the system of this arithmetic unit 27 is backed up.

次に、このような解析的な演算の詳細を第3図を参照し
て説明する。
Next, details of such analytical calculation will be explained with reference to FIG.

図中 Pi−■r Pit Pi+、は各々循環ポンプ
10に対応しており、各ポンプ1oのQ−H特性(逆流
特性を含む)を表している。ここでQ:ポンプの流量、
H:圧力損失(損失ヘッド)。
In the figure, Pi-■r Pit Pi+ correspond to the circulation pump 10, respectively, and represent the Q-H characteristics (including backflow characteristics) of each pump 1o. Here, Q: pump flow rate,
H: Pressure loss (loss head).

マタ,α■,α2,α,,α。は管路抵抗を示しており
、α1は各ポンプの吐出部損失(ポンプが冷却材を下方
へ吐き出して圧カ容器1の底部に衝突?たリする損失等
),α2は各ポンプ間の損失、α■はシュラウドサポー
トレグ12部損失、α4は、炉内圧力損失(冷却材が炉
心部2内を通過してポンプ10に戻るまでの種々の損失
で経年変化する可能性有り。) また、x,y,zは各部の流量を表している。
Mata, α■, α2, α,, α. indicates the pipe resistance, α1 is the discharge loss of each pump (loss caused by the pump discharging coolant downward and colliding with the bottom of the pressure vessel 1, etc.), and α2 is the loss between each pump. , α■ is the shroud support leg 12 part loss, α4 is the pressure loss in the reactor (there is a possibility that it will change over time due to various losses during the time when the coolant passes through the reactor core 2 and returns to the pump 10.) x, y, and z represent the flow rate of each part.

この第2図(c)及び第3図に示す管路網モデルを用い
,各節点(各分岐点)での流量の連続条件と各閉管路で
の圧力閉合条件によって定式化される各元連立非線形方
程式を数値的に解けば、各部流量x,y,zを解析的に
求められることができる。すなわち、 ■ 各節における流量の連続条件 各節点(各分岐点)に流入する流量は、同一節点から流
出する流量に等しい。
Using the pipeline network model shown in Fig. 2(c) and Fig. 3, the simultaneous conditions for each element are formulated by the flow rate continuity condition at each node (each branch point) and the pressure closure condition at each closed pipeline. By solving the nonlinear equation numerically, the flow rates x, y, and z of each part can be analytically determined. That is, (1) Continuity condition for flow rate at each node The flow rate flowing into each node (each branch point) is equal to the flow rate flowing out from the same node.

Σ qi=Q   … ■ ただし、91は各節点に連結する各管路1,2…mより
の流入量または流出量。
Σ qi=Q...■ However, 91 is the inflow or outflow amount from each pipe line 1, 2...m connected to each node.

■ 閉管路における圧力の閉合条件 各要素閉管路のまわりの圧力損失(損失ヘッド)の代数
和は零である。各管の圧力損失をhiで表し、流れの方
向が例えば時計回りの時hi>O、反時計回りの時hi
<Oに選ぶと、Σ hi=o    …  ■ ただし、mは一つの要素閉管路を構成する管の本数。
■ Pressure closure conditions in closed pipes The algebraic sum of the pressure loss (loss head) around each element closed pipe is zero. The pressure loss in each pipe is expressed as hi, for example, when the flow direction is clockwise, hi>O, and when the flow direction is counterclockwise, hi
If <O is chosen, Σ hi=o... ■ However, m is the number of pipes that constitute one element closed pipe line.

上記■式、■式を基に各節点で非線形連立方程式を作成
して数値的に解くことにより各部流量が求まる。
The flow rate of each part is determined by creating a nonlinear simultaneous equation at each node based on the above equations (■) and (■) and solving it numerically.

即ち、各循環ポンプの種々の運転状1r!A(部分ポン
プ運転の逆流状態も含めて)において、循環ポンプ部差
圧系23を用いて管路網モデルの各定数(等価管路抵抗
及びポンプ逆流特性)を予め求めて管路網演算器30に
記憶しておけば、これらの値を用いて解析的に求められ
る各部流量によって、炉心入口部・差圧系25を用いた
炉心流量の補正を行えば、循環ポンプ10の回転数の均
一、不均一に係わりなく炉心部の冷却材循環流量の測定
精度が飛藷的に向上する。また、何らかの原因で炉心入
口部差圧系25による流量測定に支障が生じた場合にも
,管路網演算器30のみによる流量測定だけでも必要な
測定精度を維持することが可能となる。
That is, various operating conditions 1r of each circulation pump! In A (including the backflow state during partial pump operation), each constant (equivalent pipe resistance and pump backflow characteristic) of the pipe network model is determined in advance using the circulation pump section differential pressure system 23, and the pipe network calculation unit 30, and by correcting the core flow rate using the core inlet/differential pressure system 25 based on the flow rate of each part analytically determined using these values, the rotation speed of the circulation pump 10 can be made uniform. , the measurement accuracy of the coolant circulation flow rate in the reactor core is dramatically improved regardless of non-uniformity. Further, even if a problem occurs in the flow rate measurement by the core inlet differential pressure system 25 for some reason, the necessary measurement accuracy can be maintained by measuring the flow rate only by the pipe network calculator 30.

さらに、任意の時期あるいは定期的に、上記の手順で管
路網モデルの各定数の値を最適化(再校正)することに
よって、燃料サイクル末期等における炉内圧力損失の時
間的な変化に対しても柔軟に対処でき、高精度の流量測
定を維持することができる。
Furthermore, by optimizing (recalibrating) the values of each constant of the pipeline network model at any time or periodically using the above procedure, it is possible to deal with temporal changes in pressure loss in the reactor at the end of the fuel cycle, etc. It is possible to respond flexibly to any situation and maintain highly accurate flow measurement.

また、上述したように管路網演算器30のみによる流量
測定でも必要な測定精度が得られるため、構成の簡略化
およびコストダウンを図ることができる。つまり、第4
図に示すように複数台設置される循環ポンプ10の各々
の駆動用モータ11に取付けらねた速度計22からポン
プの回転数を管路網演算器30に送り、ポンプの回転数
(ポンプにより若干の変動が有り)と各ポンプに固有の
Q−H特性及び予め求めて記憶している管路網モデルの
各定数とから前述の各部流量を求めるようにすればよい
。そして運転監視装置29に流量が表示される.もちろ
ん、この管路網演算器30による流量測定と、炉心入口
部の差圧あるいは循環ポンプ10の出入口近傍の差圧に
よる流量測定のどちらか一方とを組合せて用いてもよい
Further, as described above, the necessary measurement accuracy can be obtained even by measuring the flow rate using only the pipe network calculator 30, so that the configuration can be simplified and costs can be reduced. In other words, the fourth
As shown in the figure, the speed meter 22 attached to each drive motor 11 of a plurality of circulating pumps 10 is sent to the pipeline network calculator 30, and The above-mentioned flow rates at each part may be determined from the Q-H characteristics unique to each pump (with slight variations), and each constant of the pipe network model determined and stored in advance. The flow rate is then displayed on the operation monitoring device 29. Of course, flow rate measurement using the pipe network calculator 30 and flow rate measurement using either the differential pressure at the core inlet or the differential pressure near the inlet and outlet of the circulation pump 10 may be used in combination.

上記のような実施例は、本発明の測定装置を沸騰水形原
子炉の冷却材の流量測定装置に適用したので、この原子
炉の運転制御を容易かつ高い精度で行うことができ、こ
の原子炉の運転制御の信頼性が高い. また,第5図には第2の発明の実施例を示す.このもの
は、制御器31を備え,この制御器31内には前述した
管路網演算器30が内蔵されている。そして、各循環ポ
ンプのモータl1の回転速度が速度計22によって検出
され、これらの速度信号はこの制御器31に入力される
。なお,この第5図では,速度計22は2系統しか図示
されていないが、これらの速度計22は、各循環ポンプ
のモータ毎に設けられているものである。そして、この
制御器3lによって、前述した実施例と同様に冷却水の
流量が算出され、その結果に基づいて各循環ポンプのモ
ータ11に制御信号を送り、これらの循環ポンプ10の
運転を制御し,冷却水の循環流量を制御して原子炉の出
力が制御される。なお、この制御器3lからは、制御棒
の位置調整信号、その他の信号が出力され,炉心出力や
原子炉全体の運転制御を行なうようにしてもよい。
In the above-mentioned embodiment, the measuring device of the present invention is applied to a coolant flow rate measuring device for a boiling water reactor, so that the operation control of this nuclear reactor can be performed easily and with high precision. Reliability of furnace operation control is high. Furthermore, Fig. 5 shows an embodiment of the second invention. This device includes a controller 31, and the above-mentioned pipeline network calculator 30 is built into the controller 31. The rotation speed of the motor l1 of each circulation pump is detected by the speed meter 22, and these speed signals are input to the controller 31. Although only two systems of speedometers 22 are shown in FIG. 5, these speedometers 22 are provided for each motor of each circulation pump. The controller 3l calculates the flow rate of the cooling water in the same way as in the embodiment described above, and based on the result, sends a control signal to the motor 11 of each circulation pump to control the operation of these circulation pumps 10. , the output of the reactor is controlled by controlling the circulating flow rate of cooling water. Note that the controller 3l may output control rod position adjustment signals and other signals to control the core output and the operation of the entire reactor.

なお,上記の実施例の説明では、本発明を沸騰水形原子
炉の圧力容器内の冷却水の循環流量の測定に適用した装
置を例にとって説明したが、本発明はこの実施例には限
定されないことは明白である。
In the explanation of the above embodiment, the present invention was explained using as an example a device applied to measuring the circulating flow rate of cooling water in the pressure vessel of a boiling water reactor, but the present invention is not limited to this embodiment. It is clear that it will not.

たとえば、熱交換器,ボイラ、化学プラントにおける撹
拌装置,透析装置、ガス反応装置、固体/流体分離装置
、等では、容器内に複雑な流体の流通、循環経路が形成
され,このような経路を流体が流通する構造をなしてい
る。これらの装置においても、通常の運転状態から逸脱
した状態で運転された場合の容器内の流体の流れの状態
を正確に測定することは困難であり、上述した原子炉の
場合と同様に容器内を複雑に流れる流体の流量を正確に
測定することが要望されている。したがって、このよう
な各種の装置に本発明の流量測定装置を適用すれば、容
器内の任意の部分における流体の流量を容易かつ正確に
測定することができ、これらの装置の運転管理、運転制
御の信頼性や精度が格段に向上するものである。
For example, in heat exchangers, boilers, stirring devices in chemical plants, dialysis devices, gas reaction devices, solid/fluid separation devices, etc., complex fluid distribution and circulation paths are formed in containers, and such paths are It has a structure that allows fluid to flow through it. Even with these devices, it is difficult to accurately measure the state of fluid flow inside the vessel when operated under conditions that deviate from normal operating conditions. There is a need to accurately measure the flow rate of fluids that flow in complex ways. Therefore, if the flow measuring device of the present invention is applied to such various devices, the flow rate of the fluid in any part of the container can be easily and accurately measured, and the operation management and control of these devices can be improved. This greatly improves the reliability and accuracy of the system.

さらには液体の流量だけでなくファン装置(冷却装置)
等による気体の流量等も測定できるものであって半導体
分野、OA,AV機器分野等本発明の用途は広いもので
ある。
Furthermore, not only the flow rate of liquid but also the fan device (cooling device)
The present invention has a wide range of applications, including the semiconductor field, OA, and AV equipment fields.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述してきたように本発明によれば高精度な循環流
量が測定でき特に原子炉の炉心冷却材の流量測定に適用
した場合には、循環ポンプの回転数の均衡、不均衡に係
わりなく、また、1台ないし複数台の循環ポンプが停止
しているいわゆる部分ポンプ運転時においても炉心流量
を高精度で測定することができ、測定系の信頼性が向上
するとともに原子炉全体の信頼性向上にも寄与する。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to measure the circulating flow rate with high precision, and particularly when applied to the flow rate measurement of the core coolant of a nuclear reactor, it is possible to measure the circulating flow rate regardless of whether the rotation speed of the circulating pump is balanced or unbalanced. In addition, the core flow rate can be measured with high accuracy even during so-called partial pump operation when one or more circulation pumps are stopped, improving the reliability of the measurement system and improving the reliability of the entire reactor. It also contributes to improvement.

また、炉内流動抵抗の時間的な変化に対しても柔軟に対
処でき、プラントの運転寿命のほぼ全範囲にわたって,
高精度の炉心流量測定を維持することができる。
In addition, it can flexibly deal with temporal changes in flow resistance in the reactor, and can be used over almost the entire operating life of the plant.
Highly accurate core flow measurement can be maintained.

そして原子炉の運転制御の精度が向上する。This will improve the accuracy of nuclear reactor operation control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による原子炉内の炉心冷却材循環量測定
装置を一部ブロック図で示す断面図、第2図は原子炉内
の冷却材流路を等価的に置き換える管路網モデルを説明
する説明図、第3図は管路網モデルの詳細図、第4図と
第5図は本発明の他の実施例を示すための循環流量測定
装置を一部ブロック図で示す断面図、第6図は従来の原
子炉内の炉心冷却材循環流量測定装置を一部ブロック図
で示す断面図、第7図は全ポンプ運転時と部分ポンプ運
転(1台ポンプ停止)時におけるポンプ吐出流の流れ方
向のパターンを示した説明図である。 1…原子炉圧力容器(容器)、 2.・・炉心部、     3…気水分離器、6…仕切
板(シュラウド)、 9…ポンプシャフト、 10…ポンプ(流体移動手段)、 11…ポンプ駆動用モータ、 12…シュラウドサポートレグ, 13…レグ開口部、 22…ポンプ速度計(回転数検出手段)、23…ポンプ
部差圧計、 24…ポンプ部演算器,25…炉心入口部
差圧計、26…差圧流量変換器、27…演算器、   
  28…校正切換器、29…運転監視装置、 30…管路網演算器(管路網演算手段)。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 同        松  山  允  之第1図 第 ・図 第 5・図 第 図 第 図
Fig. 1 is a cross-sectional view showing a partial block diagram of a core coolant circulating amount measuring device in a nuclear reactor according to the present invention, and Fig. 2 shows a pipe network model that equivalently replaces the coolant flow path in the reactor. FIG. 3 is a detailed diagram of a pipeline network model; FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing a partial block diagram of a circulating flow rate measuring device to show other embodiments of the present invention; FIG. Figure 6 is a cross-sectional view showing a partial block diagram of a conventional core coolant circulation flow measurement device in a nuclear reactor, and Figure 7 is a pump discharge flow when all pumps are operating and when partial pumps are operating (one pump is stopped). FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pattern in the flow direction. 1...Reactor pressure vessel (vessel), 2. ...Reactor core, 3... Steam separator, 6... Partition plate (shroud), 9... Pump shaft, 10... Pump (fluid moving means), 11... Pump drive motor, 12... Shroud support leg, 13... Leg Opening, 22... Pump speed meter (rotation speed detection means), 23... Pump section differential pressure gauge, 24... Pump section computing unit, 25... Core inlet differential pressure gauge, 26... Differential pressure flow rate converter, 27... Computing unit,
28... Calibration switching device, 29... Operation monitoring device, 30... Pipe network calculation unit (pipe network calculation means). Agent Patent Attorney Noriyuki Chika Yudo Masaru Matsuyama Figure 1, Figure 5, Figure 5

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)モータを有する流体移動手段によって容器内の流
体が所定の流路を流れ、この流路の任意の部分の流量を
測定する流量測定装置において、前記モータの回転数を
検出する回転数検出手段と、 この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、この
回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算手段と、 を備え、 前記演算手段には、予め前記所定の流路と等価的な管路
網モデルがプログラムされており、予め定められている
前記モータの任意の回転数と相関関係を有する前記管路
網モデルの各部定数を、前記回転数信号に対応させて設
定し、前記管路網モデルの任意の部分の流量を解析的に
演算するものであることを特徴とする流量測定装置。
(1) In a flow rate measurement device that allows fluid in a container to flow through a predetermined flow path by a fluid moving means having a motor and measures the flow rate in any part of this flow path, rotation speed detection that detects the rotation speed of the motor. and calculation means for receiving a rotational speed signal from the rotational speed detection means and calculating the flow rate based on the rotational speed signal, wherein the calculation means has a flow path equivalent to the predetermined flow path in advance. A conduit network model is programmed, and constants of each part of the conduit network model having a correlation with a predetermined arbitrary rotation speed of the motor are set in correspondence with the rotation speed signal, A flow rate measuring device, characterized in that it analytically calculates the flow rate of any part of the pipe network model.
(2)原子炉圧力容器内の底部に複数のレグ開口が形成
されたシュラウドサポートレグを介して固定されたシュ
ラウドの外側にその周方向に複数のポンプを配設し、前
記圧力容器内の炉心冷却材が所定の流路を流れ、この流
路の任意の部分の流量を測定する流量測定装置において
、 前記複数のポンプの回転数を各々検出する回転数検出手
段と、 この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、この
回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算手段と、 を備え、 前記演算手段には、予め前記所定の流路と等価的な管路
網モデルがプログラムされており、予め求められている
前記ポンプの任意の回転数と相関関係を有する前記管路
網モデルの各部定数を、前記回転数信号に対応させて設
定し、前記管路網モデルの任意の部分の流量を解析的に
演算するものであることを特徴とする流量測定装置。
(2) A plurality of pumps are disposed in the circumferential direction on the outside of the shroud, which is fixed via a shroud support leg in which a plurality of leg openings are formed at the bottom of the reactor pressure vessel, and a plurality of pumps are disposed in the circumferential direction of the shroud, and A flow rate measuring device in which coolant flows through a predetermined flow path and measures the flow rate in any part of the flow path, comprising: rotation speed detection means for detecting the rotation speed of each of the plurality of pumps; and from the rotation speed detection means. a calculation means for receiving a rotation speed signal and calculating the flow rate based on the rotation speed signal, the calculation means being programmed in advance with a pipe network model equivalent to the predetermined flow path. constants of each part of the pipe network model that have a correlation with an arbitrary rotation speed of the pump that has been determined in advance are set in correspondence with the rotation speed signal, and A flow rate measuring device characterized in that it analytically calculates the flow rate of.
(3)前記ポンプの少なくとも一台の炉心冷却材出入口
部の差圧を検出する差圧測定手段と、あらかじめ前記ポ
ンプの任意の回転数ごとに求められている前記差圧と炉
心冷却材の流量との相関関係を利用して、前記回転数検
出手段から検出されるポンプ回転数と前記差圧測定手段
から検出される差圧とから流量を測定する炉心冷却材流
量測定手段とを設け、この炉心冷却材流量測定手段の校
正用として前記演算手段を用いることを特徴とする請求
項2記載の流量測定装置。
(3) Differential pressure measuring means for detecting the differential pressure between the inlet and outlet portions of the core coolant of at least one of the pumps, and the differential pressure and the flow rate of the core coolant that are determined in advance for each arbitrary number of revolutions of the pump. core coolant flow rate measuring means for measuring the flow rate from the pump rotational speed detected by the rotational speed detection means and the differential pressure detected by the differential pressure measuring means, using the correlation between the 3. The flow rate measuring device according to claim 2, wherein said calculation means is used for calibrating a core coolant flow rate measuring means.
(4)前記ポンプは、前記シュラウドおよびシュラウド
サポートレグの外周面と前記圧力容器の内周面との間に
形成された通路内に配置され、前記管路網モデルは、前
記ポンプのノズル部、このノズル部から前記レグ開口ま
で、前記ノズル部から前記通路内の隣接するポンプとの
中間点まで、この中間点から前記レグ開口まで、の各流
路をそれぞれ閉管路に置き換えて構成したものであるこ
とを特徴とする請求項2記載の流量測定装置。
(4) The pump is disposed in a passage formed between the outer circumferential surface of the shroud and shroud support legs and the inner circumferential surface of the pressure vessel, and the pipe network model includes a nozzle portion of the pump, Each flow path from the nozzle part to the leg opening, from the nozzle part to the midpoint between the adjacent pump in the passage, and from this midpoint to the leg opening is replaced with a closed pipe. 3. The flow rate measuring device according to claim 2, characterized in that:
(5)前記管路網モデルの各部定数は、n台のポンプ(
n=1、2、3…)の各々のQ−H特性をPn(ただし
Q:ポンプの流量、H:圧力損失)、前記ポンプのノズ
ル部の吐出部損失をα_1、前記ポンプ間の損失をα_
2、前記シュラウドサポートレグ部損失をα_3、前記
炉内圧力損失をα_4とし、これらα_1、α_2、α
_3、α_4をそれぞれ管路網モデルの対応する閉管路
の管路抵抗として適用したものであることを特徴とする
請求項2記載の流量測定装置。
(5) The constants of each part of the pipeline network model are calculated using n pumps (
n = 1, 2, 3...), each Q-H characteristic is Pn (where Q: pump flow rate, H: pressure loss), the discharge part loss of the nozzle part of the pump is α_1, and the loss between the pumps is α_
2. The shroud support leg loss is α_3, the pressure loss in the furnace is α_4, and these α_1, α_2, α
3. The flow rate measuring device according to claim 2, wherein _3 and α_4 are respectively applied as pipe resistances of corresponding closed pipes in the pipe network model.
(6)複数のポンプにより所定の流路を循環させられる
炉心冷却材の流量または制御棒の少なくとも一方を制御
して原子炉の出力を制御する制御手段を備えた原子炉の
運転装置において、 前記複数のポンプの回転数を各々検出する回転数検出手
段と、 この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、この
回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算手段と、 を備え、 前記演算手段には、予め前記所定の流路と等価的な管路
網モデルがプログラムされており、予め求められている
前記ポンプの任意の回転数と相関関係を有する前記管路
網モデルの各部定数を、前記回転数信号に対応させて設
定し、前記管路網モデルの任意の部分の流量を解析的に
演算し、前記演算手段から出力される流量信号を前記制
御手段に入力して、原子炉の出力を制御することを特徴
とする原子炉の運転装置。
(6) A nuclear reactor operating device comprising a control means for controlling the output of the reactor by controlling at least one of the flow rate of the core coolant circulated through a predetermined flow path by a plurality of pumps or a control rod, A rotation speed detection means for detecting the rotation speed of each of a plurality of pumps; and a calculation means for receiving a rotation speed signal from the rotation speed detection means and calculating the flow rate based on the rotation speed signal, A pipe network model equivalent to the predetermined flow path is programmed in advance in the calculating means, and constants of each part of the pipe network model have a correlation with an arbitrary rotation speed of the pump determined in advance. is set in correspondence with the rotational speed signal, the flow rate of any part of the pipe network model is calculated analytically, the flow rate signal outputted from the calculation means is inputted to the control means, and the atomic A nuclear reactor operating device characterized by controlling the output of the reactor.
JP2031427A 1989-02-17 1990-02-14 Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument Pending JPH02290596A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2031427A JPH02290596A (en) 1989-02-17 1990-02-14 Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3607389 1989-02-17
JP1-36073 1989-02-17
JP2031427A JPH02290596A (en) 1989-02-17 1990-02-14 Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02290596A true JPH02290596A (en) 1990-11-30

Family

ID=26369898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2031427A Pending JPH02290596A (en) 1989-02-17 1990-02-14 Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02290596A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000516542A (en) * 1996-07-17 2000-12-12 アプライド・パワー・インコーポレイテッド Pump unit with speed converter
JP2016516208A (en) * 2013-04-10 2016-06-02 アレバ・エヌペ Method for simulating fluid flow inside a reactor vessel, method for calculating mechanical deformation of components in a reactor core, and related computer program products
JP2016522396A (en) * 2013-04-10 2016-07-28 アレバ・エヌペ Method for simulating fluid flow inside reactor vessel, method for calculating mechanical deformations of reactor core components, and related computer program products

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000516542A (en) * 1996-07-17 2000-12-12 アプライド・パワー・インコーポレイテッド Pump unit with speed converter
JP2016516208A (en) * 2013-04-10 2016-06-02 アレバ・エヌペ Method for simulating fluid flow inside a reactor vessel, method for calculating mechanical deformation of components in a reactor core, and related computer program products
JP2016522396A (en) * 2013-04-10 2016-07-28 アレバ・エヌペ Method for simulating fluid flow inside reactor vessel, method for calculating mechanical deformations of reactor core components, and related computer program products
US10354766B2 (en) 2013-04-10 2019-07-16 Areva Np Methods for simulating the flow of a fluid in a vessel of a nuclear reactor and for calculating the mechanical deformation of assemblies of a nuclear reactor core, and associated computer program products
US10354767B2 (en) 2013-04-10 2019-07-16 Areva Np Methods for simulating the flow of a fluid in a vessel of a nuclear reactor and for calculating the mechanical deformation of assemblies of a nuclear reactor core, and associated computer program products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU3504000A (en) Flow measurement with diagnostics
JPS61180546A (en) Temperature monitor for dynamotor
US5118461A (en) Flow rate measuring apparatus
JPH02247599A (en) Improvement in measured value accuracy of flowrate at core of boiling water reactor
US5682410A (en) Method for determining core flow rate and water temperature/density in boiling water reactor
JPH02290596A (en) Flow rate measuring instrument and operating device for nuclear reactor utilizing this instrument
Krapivtsev Model studies of coolant flow hydrodynamics in VVER-1000 in-reactor pressure channel
Krapivtsev et al. Model studies of interloop coolant mixing in VVER-1000 in-reactor pressure channel
JP4441110B2 (en) Flow measuring device and method for boiling water reactor internal pump
KR910002338B1 (en) Process for the monitoring of leaks in the primary circuit of a pressurized water nuclear reactor
JPH02118495A (en) Reactor flow rate measuring instrument
JPH0210917B2 (en)
JPS63293496A (en) Instrument for measuring circulating flow rate of coolant in nuclear reactor
JPH0252837B2 (en)
JPH11190791A (en) Reactor core flow rate measuring device
SU1740813A1 (en) Method and device for diagnosis of positive-displacement hydraulic machine
JP2945907B1 (en) Core flow monitoring system
JP2684239B2 (en) Abnormality diagnosis device for steam-using equipment
JPS6361190A (en) Cooling-water circulating flow measuring device in nuclear reactor
JPH02147990A (en) Reactor core flow measurement method
Cahlin Dynamic Modeling of Target's Cooling Systems
JPH0437395B2 (en)
JP3886664B2 (en) In-furnace process quantity measuring device
JPS6243528A (en) Mixing type apparatus for measuring temperature of fluid
JPH02222889A (en) Presumption of fuel break position of fast breeder reactor