JPH04204091A

JPH04204091A - 液体金属冷却原子炉の炉心流量の計測方法

Info

Publication number: JPH04204091A
Application number: JP2329070A
Authority: JP
Inventors: Ryuhei Kawabe; 隆平川部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、液体金属冷却タンク形原子炉の炉心流量の計
測方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、液体金属冷却の原子炉の炉心流量の計測手段とし
ては次の二つが知られていた。一つは、ポンプ出口の配
管に流量計を取付けるもので、これには直流式の電磁流
量計が適している。もう一つは、炉心出口において個々
の燃料集合体から出てくる液体金属の流速を測定するも
ので、これには渦電流式の流速計が適している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術のうち、ポンプ出口の配管に流量計を設
ける方法は、配管の径が大きくなると流量−出口の関係
に直線性が失われ、応答時定数も大きくなること、また
流量計よりも下流側の配管に破損が生じた場合には測定
された流量が炉心を流通する実際の流量に一致しなくな
るという問題があった。特に、タンク形原子炉では、配
管に破損が生じた場合、に外部からは直接には検出する
ことはできず、流量検出値の急激な増加から、逆に炉心
流量の減少を推定するという間接的な方法に頼らざるを
えなかった。また、流量計は長時間経過すると特性が変
化する可能性があるので、運転中においても校正ができ
れば望ましいが、タンク形原子炉の場合はヒートバラン
ス法を用いて校正することができないという問題があっ
た。

一方、炉心の出口で冷却材の流速を測定する方法は、燃
料集合体ごとに熱呂力が異なるので、一つだけの測定値
で全流量を推定するわけにいかず。

極めて多数の渦電流式流量計を設置する必要があった・本発明の目的は、タンク形原子炉の運転中を含め常に、
炉心流量を高精度で計測できる方法を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、次の手段により達成することができる。

（１）液体金属冷却タンク形原子炉において、中間熱交
換器には、二次冷却系、水系が熱輸送系として接続され
ている流量計を取り付け、ポンプ周りには液面計を取り
付け、前記２つの計器から得られる測定値から下記の式
により炉心流量を求めること。

（２）（１）において、流量計の液体金属の流路内に内
管を設け、内管に磁場を印加する手段と電位を検出する
手段とを設けた液体金属用流量計を用いること。

〔作用〕

炉心流量は、中間熱交換器の流量の総和から液位変動量
に液面面積を掛けたものを差し引いて求められる。すな
わち、ｉ番目の中間熱交換器の流量をＷ、で表わし、ｊ
番目の液面面積をＳ　Ｊ　、液位をＬＪ、時間をｔとす
ると、炉心流量Ｗｃは次式で求められる。

ここで、中間熱交換器の流量の和Ｗｌは中間熱交換器全
てのものについての和であり、液位についての和はポン
プ周囲の液面の数、すなわちポンプの数だけの液面の液
位の総和である。

（１）式のＷ、は本発明で用いられる流量計によって精
度よく得られ、Ｌ−も液面計で求めることができ、Ｓｌ
も別途に容易に求められるから、Ｗｅが算出できること
になる。

また、流量計単体については内管、すなわち小口径の流
路を設けであるところに取り付けられるように小型化で
きるので、直線性が向上し、応答性が良くなる。

更に、個々の中間熱交換器には、それぞれ別個に、二次
冷却系、水系が熱輸送系として接続されているので、ヒ
ートバランス法により運転中でも流量計を校正すること
ができる。

［実施例〕本発明の一実施例を第１図〜第４図を用いて説明する。

第１図は炉心流量の計測方法の一実施例を示すタンク形
原子炉の縦断面図、第２図はこの実施例におけるナトリ
ウム中電磁流量計の構造の説明図、第３図はこの実施例
における配管破損事故時のナトリウムの流れを示す縦断
面図、第４図はこの実施例における隔壁破損事故時のナ
トリウムの流れを示す縦断面図、第５図は本発明の炉心
流量の計測方法の他の実施例を示す縦断面図である。

次いで、上述の各図にもとづいて詳細に実施例について
説明する。まず第１図において、１は炉心、２は高温プ
レナム、３は中間熱交換器、４は低温プレナム、５はポ
ンプ、６はポンプ吐出管、７はナトリウム中電磁流量計
、８は液面計、９は液面、１０は微分回路、１１は増幅
器、１２は加算回路、１３は流量指示計、１４〜１７は
温度計、１８は流量計、１９は中間熱交換器流量指示計
。

２０は増幅器である。

冷却材であるナトリウムは、炉心１を畠て高温プレナム
２番経て個々の中間熱交換器３に流入する。中間熱交換
器３を出たナトリウムは低温プレナム４に入り、ここか
らポンプ５及びポンプ吐出配管６を経て再び炉心に戻る
。この実施例では、中間熱交換器３の出口にナトリウム
中電磁流量計７を設け、またポンプ周囲にできる低温ナ
トリウムの液面９を液面計８で測定する構成になってい
る。

液面計８の出力は、微分回路１０．増幅器１１を経て加
算回路１２に接続されている。この増幅器１１は信号を
８４倍するとともに、符号を変える機能を持ついる。加
算回路１２には、流量計７からの出力も増幅器２０を経
て接続されており、また、この図には示していないが、
他の液面計及び流量計の出力も全て接続されている。

温度計１４〜１７が、それぞれ高温プレナム。

中間熱交換器−次側出口、二次側入口、二次側出口に取
り付けられており、また二次側流量を測定する校正ずみ
の流量計１８が二次ナトリウム系に設けてあり、また中
間熱交換器側々の流量を示す中間熱交換器流量指示計１
９に増幅器２０の出力が接続されている。

次に、第２図を用いて、ナトリウム中電磁流量計７の構
造を説明する。第２図において、２１は鞍型コイル、２
２は電極、２３はＭＩケーブル、２４はケース（内管）
、２５は固定用板である。

この流量計７は、磁場を作る鞍型コイル２１と、磁場と
ナトリウムの相互作用によって生じる電位を検出する電
極２２からなっている。電極２２の電位は、ＭＩケーブ
ル２３により他の部分からは絶縁されて取り出される。

鞍型コイル２１はケース（内管）２４に納められ、ナト
リウムとは接触しないようになっている。ケース（内管
）２４は固定用板２５により中間熱交換器３の出口にお
いて支持されている。中間熱交換器３を出たナトリウム
の一部はこのナトリウム中電磁流量計７を通過する。こ
の時、ナトリウム中電磁流量計７を通過する割合は一定
であるので、この流量計７で測定された流量を、分岐比
で割ることにより中間熱交換器３全体の流量を知ること
ができる。このように流量計が小型化されるので、流量
−出力の直・練性が向上し、応答時間も短くなる。

炉心１を流通する流量は、全ての中間熱交換器に設置さ
れたこの流量計の出力と全てのポンプ周りに設置された
液面計の出力を知ることができるから、（１）式を用い
て算出することができる。すなわち、液面計８の出力は
、微分回路１０により微分され、増幅器１１により８４
倍され、加算回路１２に入る。また、流量計７の出力、
及び他の液面計出力、流量計出力も加算回路１２で加算
されるので、（１）式の演算が行なうことができること
になる。求められた流量は、流量指示計１３に出力され
る。

個々の中間熱交換器３には、それぞれ別個に、二次系が
接続されているので、ヒートバランス法により、常に流
量計の校正が可能である。すなわち、原子炉を定常の運
転状態として、温度計１４で求めた中間熱交換器３の一
次側の入口温度をＴ１１″、温度計１５で求めた出口温
度をＴ工ｏｕｔとし、温度計１６．１７でそれぞれ測定
した二次側の入口温度をＴ　２ｔ　ｎ、出口温度をＴ、
”ｔ、校正済みの流量計１８で測定した二次側の流量を
Ｗ２とすれば、−次側の真の流量Ｗ工は次式で計算され
る。

この−次側の真の流量Ｗ１と中間熱交換器流量指示計１
９に示される流量とを比較することにより、流量計７の
校正が行われる。温度計１４〜１７及び中間熱交換器流
量指示計１９は校正時のみに取り付けても良く、原子炉
に常時設置しておくことは、必ずしも必要ではない。ま
た必要であれば、二次側の流量計も同様に蒸気発生器の
ヒートバランス法により校正することができる。

次に、第３図によって、ポンプ吐出管が破損する事故が
発生した場合について説明する。第３図において、２６
は吐出管が漏洩するナトリウムである。万一、第３図に
示すようにポンプ吐出管６が破損する事故が発生した場
合でも、吐出管がら漏洩するナトリウム２６は低温プレ
ナム４から外へは出ていかな゛いので、（１）式による
計算値は、正しく炉心を流通する流量を与えることにな
る。

更に、第４図によって、高温プレナムと低温プレナムの
間の隔壁が破損した場合について説明する。第４ＷＩに
おいて、２７は隔壁、２８はナトリウムが流動する方向
の矢印を示す。第４図に示すように、高温プレナム２と
低温プレナム４の間の隔壁２７が破損した場合は、高温
プレナム２から高温プレナム４にナトリウムが矢印２８
で示すように流入するので、（１）式による計算値は炉
心を流通する流量の正しい値を与えない。しかし、この
時でも、高温プレナム２の方が圧力が高いので、低温プ
レナム４側に流入する流れが生じ、炉心を流通する真の
流量は、（１）式で求めた値よりも大きくなり、安全側
の誤差を生じることになる。

第５図は、本発明の他の実施例を示したものである。第
５図において、２９は渦電流式流量計、３０は案内管で
ある。第１図と異なるのは、流量計として渦電流式流量
計２９を採用している点である９１の流量計は案内管３
０を通じて中間熱交換器３の出口に挿入される構造とな
っている。このように他の種類の流量計を使用しても、
その作用は前記の流量計と変らない。

また第２図で詳述したナトリウム電磁流量計７は、タン
ク型原子炉に限るものでなく、ループ型原子炉の大口径
配管中に設置しても有効であり、出力直線性の向上及び
時定数の短縮に寄与する。

また、（１）式の計算には、以上の実施例では、アナロ
グ回路によるものを用いているが、電子計算機上のプロ
グラムによって計算することも極めて容易である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流量測定時における流量−出力の直線
性が向上し応答時定数が短縮される効果がある小形流量
計及びヒートバランス法を用いることにより、常に高精
度で炉心流量を計測することが可能である。また、配管
破損時においても炉心流量が把握できるので安全性も向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉心流量計測方法の一実施例を示すタンク形原
子炉の縦断面図、第２図はこの実施例におけるナトリウ
ム中電磁流量計の構造の説明図、第３１！Ｉはこの実施
例における配管破損事故時のナトリウムの流れを示す縦
断面図、第４図はこの実施例における隔壁破損事故時の
ナトリウムの流れを示す縦断面図、第５図は本発明の炉
心流量の計測方法の他の実施例を示す縦断面図である。１・・・炉心、２・・・高温プレナム、３・・・中間熱
交換器、４・・・低温プレナム、５・・・ポンプ、７・
・・ナトリウム中電磁流量計、８・・・液面計、２１・
・・鞍型コイル、２２・・・電極、２３・・・ＭＩケー
ブル、２８・・・渦電流第　１２ｌ−ＵＣｚ−、Ｉ）＄７”ｂ１４　３−ｈｌｌＢ’２−
４央＆　　　４−４に；Ａフ・Ｕ１４５ｊ１°’ｗ１７
°　７　カトリウム寸９７６ヲ糺１社　　　Ｂ−”Ｌｈ
針２１−・・革臂１Ｌコイル　　２．＞−を棒　　２３
・・−Ｍ１ケーフ′ル第４　図

Claims

【特許請求の範囲】１、液体金属冷却タンク形原子炉において、中間熱交換
器には、二次冷却系、水系が熱輸送系として接続されて
いる流量計を取り付け、ポンプ周りには液面計を取り付
け、前記２つの計器から得られる測定値から下記の式を
用いて炉心流量を求めることを特徴とする炉心流量の計
測方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔ここで、Ｗ＿ｃは炉心流量、Ｗ＿１はｉ番目の中間熱
交換器の流量、Ｓ＿ｊはｊ番目の液面面積、Ｌ＿ｊはｊ
番目の液位、ｔは時間〕２、前記流量計の液体金属の流路内に内管を設け、該内
管に磁場を印加する手段と電位を検出する手段とを設け
た液体金属用流量計を用いた請求項１記載の炉心流量の
計測方法。