JPH0345359B2 - - Google Patents
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- JPH0345359B2 JPH0345359B2 JP56086856A JP8685681A JPH0345359B2 JP H0345359 B2 JPH0345359 B2 JP H0345359B2 JP 56086856 A JP56086856 A JP 56086856A JP 8685681 A JP8685681 A JP 8685681A JP H0345359 B2 JPH0345359 B2 JP H0345359B2
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- JP
- Japan
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- neutron flux
- control rod
- multiplication factor
- distribution
- effective multiplication
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高速増殖炉における炉心内出力分布、
制御棒反応度などの炉心特性を性能計算により求
めてその情報を原子炉運転員に知らせる高速炉炉
心監視装置に関する。
制御棒反応度などの炉心特性を性能計算により求
めてその情報を原子炉運転員に知らせる高速炉炉
心監視装置に関する。
高速増殖炉は、軽水炉や重水炉などと異なり、
炉内が高温、高中性子束であること、炉心内が密
な構造になつていることなどのため、中性子検出
器を置くことが困難である。このため、炉心内の
中性子束分布、出力分布、温度分布などは計算モ
デルにより求めてこれを監視する方法が従来から
考えられている。特に、中性子分布、実効増倍
率、制御棒反応度などの核特性は、計算時間と電
子計算機の記憶容量の関係から、１群拡散計算に
より求めることが可能である。しかし、中性子の
エネルギー分布を一群で近似した場合、特に制御
棒パターンが大きく変つた時などにはエネルギー
スペクトルが変るために、実効増倍率、制御棒反
応度などの評価精度がかなり低下するという問題
がある。
炉内が高温、高中性子束であること、炉心内が密
な構造になつていることなどのため、中性子検出
器を置くことが困難である。このため、炉心内の
中性子束分布、出力分布、温度分布などは計算モ
デルにより求めてこれを監視する方法が従来から
考えられている。特に、中性子分布、実効増倍
率、制御棒反応度などの核特性は、計算時間と電
子計算機の記憶容量の関係から、１群拡散計算に
より求めることが可能である。しかし、中性子の
エネルギー分布を一群で近似した場合、特に制御
棒パターンが大きく変つた時などにはエネルギー
スペクトルが変るために、実効増倍率、制御棒反
応度などの評価精度がかなり低下するという問題
がある。
本発明は、実効増倍率、制御棒反応度などを短
時間で精度よく評価してそれを運転員に知らせる
ようにした高速炉炉心監視装置を提供するもので
ある。
時間で精度よく評価してそれを運転員に知らせる
ようにした高速炉炉心監視装置を提供するもので
ある。
本発明は、高速炉炉心の出入口Na温度、流量
を検出する検出手段と、該検出手段からの検出値
を取込むプロセス入力装置と、このプロセス入力
装置からの検出値を取込み３次元１群中性子束分
布φを計算する手段と、制御棒を操作した時の空
間位置での中性子束の変化割合ρiを予じめ格納し
てなるメモリ手段と、中性子束φ、随伴中性子束
φ*及びそれらの勾配▽φ、▽φ*で重みをつけた
一群定数を格納するメモリ手段と、上記中性子束
分布φと中性子束の変化割合ρiとから制御棒操作
した時の中性子束分布φ′を算出する手段と、該中
性子束分布φ′と上記一群定数とから変分原理の式
に基づいて制御棒操作した時の実効増倍率K′eff
を算出する手段と、該実効増倍率K′eff又はこの
実効増倍率K′effと現在の実効増倍率Keffとの差
分たる制御棒反応度を表示する表示手段とより成
る。
を検出する検出手段と、該検出手段からの検出値
を取込むプロセス入力装置と、このプロセス入力
装置からの検出値を取込み３次元１群中性子束分
布φを計算する手段と、制御棒を操作した時の空
間位置での中性子束の変化割合ρiを予じめ格納し
てなるメモリ手段と、中性子束φ、随伴中性子束
φ*及びそれらの勾配▽φ、▽φ*で重みをつけた
一群定数を格納するメモリ手段と、上記中性子束
分布φと中性子束の変化割合ρiとから制御棒操作
した時の中性子束分布φ′を算出する手段と、該中
性子束分布φ′と上記一群定数とから変分原理の式
に基づいて制御棒操作した時の実効増倍率K′eff
を算出する手段と、該実効増倍率K′eff又はこの
実効増倍率K′effと現在の実効増倍率Keffとの差
分たる制御棒反応度を表示する表示手段とより成
る。
第１図は本発明の高速炉炉心監視装置の実施例
図である。１は監視対象となる高速増殖炉、３は
プロセス入力装置、４は計算機、５は演算制御装
置、６は外部メモリ、７は表示制御装置、８は
CRTである。高速増殖炉１内には各種の測定器
２が設けられている。演算制御装置５の代表的事
例は、オペレータコンソールである。外部メモリ
６は、磁気ドラムやデイスクより成る。測定器２
は、具体的には、炉心出入口のNa温度検出用、
及びNa流量検出用に配置されている。
図である。１は監視対象となる高速増殖炉、３は
プロセス入力装置、４は計算機、５は演算制御装
置、６は外部メモリ、７は表示制御装置、８は
CRTである。高速増殖炉１内には各種の測定器
２が設けられている。演算制御装置５の代表的事
例は、オペレータコンソールである。外部メモリ
６は、磁気ドラムやデイスクより成る。測定器２
は、具体的には、炉心出入口のNa温度検出用、
及びNa流量検出用に配置されている。
測定器２で検出された炉心出入口のNa温度、
Na流量は、プロセス入力装置３を介して計算機
４に取込まれる。外部メモリ６には核特性の計算
プログラムが事前にセツトされ格納されている。
演算制御装置５は、通常、定期的（１日あるいは
数時間毎）に作動し、外部メモリ６の中に記憶さ
れた核特性の計算プログラム計算機４内の主メモ
リ（図示せず）内に移される。計算機４はこのプ
ログラムに従つて１群３次元拡散計算と変分法の
計算を実施し、中性子束分布、出力分布、実効増
倍率などを計算する。この際、測定器２からプロ
セス入力装置３を介して取込まれた炉心出入口
Na温度、Na流量は炉心熱出力の計算に用いら
れ、これにより中性子束の絶対値が決まる（拡散
計算だけでは、中性子束の分布形は求まるが、絶
対値は決まらない）。こうして計算で得られた中
性子束分布、出力分布、実効増倍率などの監視量
は表示制御装置７により表示のための信号に変換
され、表示装置８で表示される。この表示された
データにより原子炉運転員は炉心の状態を定期的
に監視することができる。
Na流量は、プロセス入力装置３を介して計算機
４に取込まれる。外部メモリ６には核特性の計算
プログラムが事前にセツトされ格納されている。
演算制御装置５は、通常、定期的（１日あるいは
数時間毎）に作動し、外部メモリ６の中に記憶さ
れた核特性の計算プログラム計算機４内の主メモ
リ（図示せず）内に移される。計算機４はこのプ
ログラムに従つて１群３次元拡散計算と変分法の
計算を実施し、中性子束分布、出力分布、実効増
倍率などを計算する。この際、測定器２からプロ
セス入力装置３を介して取込まれた炉心出入口
Na温度、Na流量は炉心熱出力の計算に用いら
れ、これにより中性子束の絶対値が決まる（拡散
計算だけでは、中性子束の分布形は求まるが、絶
対値は決まらない）。こうして計算で得られた中
性子束分布、出力分布、実効増倍率などの監視量
は表示制御装置７により表示のための信号に変換
され、表示装置８で表示される。この表示された
データにより原子炉運転員は炉心の状態を定期的
に監視することができる。
ここで、原子炉運転員が現在の炉停止余裕、燃
焼反応度余裕などの情報を得たい時には、演算制
御装置５を随時に動作させる。即ち、現在の制御
機パターン及び制御棒操作後の制御棒パターンを
入力し、上述の計算を行わせることにより制御棒
操作前後の実効増倍率がわかるので、これから反
応度が随時に得られることになる。尚、制御棒操
作後の中性子束分布は直接拡散計算で求めると時
間がかかるので、制御棒を操作した時の炉心内各
点での中性子束の変化率を予じめデータとして貯
えておき、これを現在、計算機４の主メモリ内に
残つている中性子束分布に乗ずるといつた方法を
用いることにより、計算時間を大巾に縮めること
も可能である。このような方法を用いると、中性
子束分布は誤差を持つが、変分原理の式を用いて
いるため実効増倍率は正確に求まる。
焼反応度余裕などの情報を得たい時には、演算制
御装置５を随時に動作させる。即ち、現在の制御
機パターン及び制御棒操作後の制御棒パターンを
入力し、上述の計算を行わせることにより制御棒
操作前後の実効増倍率がわかるので、これから反
応度が随時に得られることになる。尚、制御棒操
作後の中性子束分布は直接拡散計算で求めると時
間がかかるので、制御棒を操作した時の炉心内各
点での中性子束の変化率を予じめデータとして貯
えておき、これを現在、計算機４の主メモリ内に
残つている中性子束分布に乗ずるといつた方法を
用いることにより、計算時間を大巾に縮めること
も可能である。このような方法を用いると、中性
子束分布は誤差を持つが、変分原理の式を用いて
いるため実効増倍率は正確に求まる。
ここで、外部メモリ６内には、核特性に関する
データ及びその計算方法が手順の形で記憶されて
いる。この計算内容を以下説明する。
データ及びその計算方法が手順の形で記憶されて
いる。この計算内容を以下説明する。
この計算では、中性子束分布は、通常、１群３
次元拡散方程式を差分法で解くことにより求め
る。
次元拡散方程式を差分法で解くことにより求め
る。
DV2φ−Σaφ＋νΣf／Keffφ＝０ ……(1)
ここで、φは中性子束分布、Ｄ，Σa，νΣfは１
群定数、Keffは実効増倍率である。ここで、Ｄ，
Σa，νΣfは多群定数Dg，Σa,g，νΣf,gから次のよう
に縮約される。
群定数、Keffは実効増倍率である。ここで、Ｄ，
Σa，νΣfは多群定数Dg，Σa,g，νΣf,gから次のよう
に縮約される。
ここで、φgはｇ群の中性子束である。このＤ，
Σa，νΣfはメモリ６に中にオフラインで計算され
てデータとして格納されている。更に、後述する
Ｄ，a，νfもオフラインで計算されデータと
してメモリ６に格納されている。
Σa，νΣfはメモリ６に中にオフラインで計算され
てデータとして格納されている。更に、後述する
Ｄ，a，νfもオフラインで計算されデータと
してメモリ６に格納されている。
プロセス入力装置３を介して取込んでなる炉心
のNa入口温度、出口温度、Na流量をもとに計算
機４は炉心出力を計算する。この炉心出力を用い
て(1)式で求めた相対的な中性子束分布を規格化す
る。
のNa入口温度、出口温度、Na流量をもとに計算
機４は炉心出力を計算する。この炉心出力を用い
て(1)式で求めた相対的な中性子束分布を規格化す
る。
実効増倍率を次の変分原理の式に従つて計算す
る（式(1)のKeffは採用しない）。尚、∫dVは空間
積分を意味し、▽は微分演算子（＋ブラ）で、Ｖ
＝〔ｉ∂／∂x＋ｊ∂／∂y＋ｋ∂／∂z〕である。
る（式(1)のKeffは採用しない）。尚、∫dVは空間
積分を意味し、▽は微分演算子（＋ブラ）で、Ｖ
＝〔ｉ∂／∂x＋ｊ∂／∂y＋ｋ∂／∂z〕である。
Keff＝∫dVν▽fφ2／∫dVΣaφ2＋∫dV▽φD・▽φ
……(3) ここで用いられる１群定数は式(2)で定義される
ものと異なり、次のような定義により縮約されて
いる。
……(3) ここで用いられる１群定数は式(2)で定義される
ものと異なり、次のような定義により縮約されて
いる。
ここで、φ* g，φgはエネルギーｇ群の随伴中性
子束及び中性子束、Xgは分裂中性子スペクトル
である。これらのデータはメモリ６に事前に計算
されて格納されている。
子束及び中性子束、Xgは分裂中性子スペクトル
である。これらのデータはメモリ６に事前に計算
されて格納されている。
次に、もし、運転員が制御棒を操作した時の出
力分布及びKeffの変化を知りたい時には、上記
求めた中性子束分布φ（計算機４内の主メモリ内
に残つている）を用いて、次のような計算でまず
中性子束分布φ′を計算する。
力分布及びKeffの変化を知りたい時には、上記
求めた中性子束分布φ（計算機４内の主メモリ内
に残つている）を用いて、次のような計算でまず
中性子束分布φ′を計算する。
φ′（ｘ、ｙ、ｚ）
＝φ（ｘ、ｙ、ｚ）N
〓i=1
ρi（ｘ、ｙ、ｚ） ……(5)
ここで、ρi（ｘ、ｙ、ｚ）はｉ番目の制御棒を
操作した時の位置（ｘ、ｙ、ｚ）での中性子束の
変化割合であり、オフラインで予じめ求めてお
き、データとして格納してなる値である。この
φ′を用いてK′effは式(3)に基づいて計算する。
操作した時の位置（ｘ、ｙ、ｚ）での中性子束の
変化割合であり、オフラインで予じめ求めてお
き、データとして格納してなる値である。この
φ′を用いてK′effは式(3)に基づいて計算する。
上記のように、変分原理の式たる(3)式に基づい
て計算される実効増倍率は、１群拡散方程式（(1)
式）を解くことにより直接得られる実効増倍率に
比べてエネルギー群縮約の誤差が小さくなり、精
度が改善されることになる。このエネルギー群縮
約による誤差は実効増倍率そのものに対しては小
さい（0.3％程度）が、実効増倍率の差が表わさ
れる制御棒反応度に対してはかなり大きく効いて
くる（５〜10％）。従つて、本発明による装置を
用いれば、特に制御棒パターンが大きく変わる時
の制御棒反応度を従来方法よりも正確に予測でき
ることになる。また、本方法によれば、多群の効
果を１群定数の中に予め含めているため、群定数
を記憶するための記憶容量はわずかですむという
利点もある。具体例では、本方法によれば、約
30Kバイト、25群定数を覚えるためには200Kバ
イトの記憶容量であればよい。また、実効増倍率
を別途計算するために増加する計算時間は、３次
元１群拡散計算に要する時間に比べて無視できる
程小さい（1/30以下）。
て計算される実効増倍率は、１群拡散方程式（(1)
式）を解くことにより直接得られる実効増倍率に
比べてエネルギー群縮約の誤差が小さくなり、精
度が改善されることになる。このエネルギー群縮
約による誤差は実効増倍率そのものに対しては小
さい（0.3％程度）が、実効増倍率の差が表わさ
れる制御棒反応度に対してはかなり大きく効いて
くる（５〜10％）。従つて、本発明による装置を
用いれば、特に制御棒パターンが大きく変わる時
の制御棒反応度を従来方法よりも正確に予測でき
ることになる。また、本方法によれば、多群の効
果を１群定数の中に予め含めているため、群定数
を記憶するための記憶容量はわずかですむという
利点もある。具体例では、本方法によれば、約
30Kバイト、25群定数を覚えるためには200Kバ
イトの記憶容量であればよい。また、実効増倍率
を別途計算するために増加する計算時間は、３次
元１群拡散計算に要する時間に比べて無視できる
程小さい（1/30以下）。
次に、制御棒反応度の予測計算時の処理フロー
を第２図に示す。運転員が制御棒操作後の炉心状
態を予測したい時、ステツプ１で、先ず、操作後
の制御棒パターンを演算制御装置、特にオペレー
タコンソール５を通して計算機４に入力する。ス
テツプ２では、入力された制御棒操作に関する情
報を用いて、その操作に対応する各点での中性子
束変化率のデータが外部メモリ６から計算機４に
読込まれる。ステツプ３ではこの中性子束変化率
を、定期的な３次元計算で求められ主メモリ内に
残つている（現在の分布に最も近いと考えられ
る）３次元中性子束分布に乗じることにより、制
御棒操作後の中性子束分布を計算する。ステツプ
４では実効増倍率を計算する。この実効増倍率
K′effと現在の実効増倍率Keffとの差（即ち制御
棒反応度）が＋1.0＄以下（原子炉が暴走しない
範囲）の時には、ステツプ５で出力分布、更に被
覆管の温度分布を計算し、ステツプ６でその結果
を表示する。第３図にその時の表示例を示す。こ
の表示では各燃料集合体を丸印で示し、被覆管最
高温度により３種類に色分けする。即ち、設計許
容温度以下のものは、赤、許容温度に５℃未満の
差しかないものは黄、許容温度から５℃以上低い
ものは青で表示する。また、全炉心で最高温度を
示すものは、その温度、集合体番号に常に右上に
表示する。
を第２図に示す。運転員が制御棒操作後の炉心状
態を予測したい時、ステツプ１で、先ず、操作後
の制御棒パターンを演算制御装置、特にオペレー
タコンソール５を通して計算機４に入力する。ス
テツプ２では、入力された制御棒操作に関する情
報を用いて、その操作に対応する各点での中性子
束変化率のデータが外部メモリ６から計算機４に
読込まれる。ステツプ３ではこの中性子束変化率
を、定期的な３次元計算で求められ主メモリ内に
残つている（現在の分布に最も近いと考えられ
る）３次元中性子束分布に乗じることにより、制
御棒操作後の中性子束分布を計算する。ステツプ
４では実効増倍率を計算する。この実効増倍率
K′effと現在の実効増倍率Keffとの差（即ち制御
棒反応度）が＋1.0＄以下（原子炉が暴走しない
範囲）の時には、ステツプ５で出力分布、更に被
覆管の温度分布を計算し、ステツプ６でその結果
を表示する。第３図にその時の表示例を示す。こ
の表示では各燃料集合体を丸印で示し、被覆管最
高温度により３種類に色分けする。即ち、設計許
容温度以下のものは、赤、許容温度に５℃未満の
差しかないものは黄、許容温度から５℃以上低い
ものは青で表示する。また、全炉心で最高温度を
示すものは、その温度、集合体番号に常に右上に
表示する。
次に、ステツプ４において実効増倍率の差が＋
1.0＄以上の時には直接、ステツプ６で結果を第
４図のように表示する。この表示をみることによ
り、運転員は制御棒反応度及び運転操作の可否を
知ることができる。
1.0＄以上の時には直接、ステツプ６で結果を第
４図のように表示する。この表示をみることによ
り、運転員は制御棒反応度及び運転操作の可否を
知ることができる。
以上の本発明によれば、φ（現在の中性子束）
とρi（制御棒操作した時の中性子束変化割合）と
から制御棒操作したときの出力分布φ′を算出し、
このφ′と一群定数とから変分原理の式に基づいて
K′eff（制御棒操作した時の実効増倍率）を算出で
きた。これによつて、拡散方程式を解くことな
く、簡便に短時間で実効増倍率K′effを算出する
ことができた。制御棒反応度K′eff−Keffについ
ても同じことが云える。
とρi（制御棒操作した時の中性子束変化割合）と
から制御棒操作したときの出力分布φ′を算出し、
このφ′と一群定数とから変分原理の式に基づいて
K′eff（制御棒操作した時の実効増倍率）を算出で
きた。これによつて、拡散方程式を解くことな
く、簡便に短時間で実効増倍率K′effを算出する
ことができた。制御棒反応度K′eff−Keffについ
ても同じことが云える。
第１図は本発明の実施例図、第２図は処理フロ
ー図、第３図、第４図は表示事例図である。 １……高速増殖炉、２……測定器、４……計算
機、６……外部メモリ、８……表示装置。
ー図、第３図、第４図は表示事例図である。 １……高速増殖炉、２……測定器、４……計算
機、６……外部メモリ、８……表示装置。
Claims (1)
- １ 高速炉炉心の出入口Na温度、流量を検出す
る検出手段と、該検出手段からの検出値を取込む
プロセス入力装置と、このプロセス入力装置から
の検出値を取込み３次元１群中性子束分布φを計
算する手段と、制御棒を操作した時の空間位置で
の中性子束の変化割合ρiを予じめ格納してなるメ
モリ手段と、中性子束φ、随伴中性子束φ*及び
それらの勾配▽φ、▽φ*で重みをつけた一群定
数を格納するメモリ手段と、上記中性子束分布φ
と中性子束の変化割合ρiとから制御棒操作した時
の中性子束分布φ′を算出する手段と、該中性子束
分布φ′と上記一群定数とから変分原理の式に基づ
いて制御棒操作した時の実効増倍率K′effを算出
する手段と、該実効増倍率K′eff又は、この実効
増倍率K′effと現在の実効増倍率Keffとの差分た
る制御棒反応度を表示する表示手段と、より成る
高速炉炉心監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56086856A JPS57201891A (en) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | Fast reactor core monitoring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56086856A JPS57201891A (en) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | Fast reactor core monitoring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57201891A JPS57201891A (en) | 1982-12-10 |
| JPH0345359B2 true JPH0345359B2 (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=13898449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56086856A Granted JPS57201891A (en) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | Fast reactor core monitoring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57201891A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4898295A (ja) * | 1972-03-29 | 1973-12-13 |
-
1981
- 1981-06-08 JP JP56086856A patent/JPS57201891A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4898295A (ja) * | 1972-03-29 | 1973-12-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57201891A (en) | 1982-12-10 |
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