JPH0423234B2 - - Google Patents

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JPH0423234B2
JPH0423234B2 JP58114375A JP11437583A JPH0423234B2 JP H0423234 B2 JPH0423234 B2 JP H0423234B2 JP 58114375 A JP58114375 A JP 58114375A JP 11437583 A JP11437583 A JP 11437583A JP H0423234 B2 JPH0423234 B2 JP H0423234B2
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JP
Japan
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determined
reactor
phenomenon
unstable
local
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JP58114375A
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Japanese (ja)
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JPS607392A (en
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Shigeto Murata
Masahiro Koike
Yasuhiro Masuhara
Atsuo Yamauchi
Koichi Kotani
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication of JPH0423234B2 publication Critical patent/JPH0423234B2/ja
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    • 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

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉の出力監視方法に係
り、特に核分裂反応上での変化に起因して出力が
時間的に変動する不安定現象が発生した場合には
その旨を精度良好にして検出したうえ、その不安
定現象が炉心全体に発生しているか局所的に発生
しているかを判定するための原子炉出力監視方
法、更には不安定現象が局所的に発生している場
合はその局所位置を特定するための原子炉出力監
視方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for monitoring the output of a boiling water reactor, and in particular to an unstable phenomenon in which the output fluctuates over time due to changes in nuclear fission reactions. If an unstable phenomenon occurs, we need to detect it with high accuracy, and also develop a reactor output monitoring method to determine whether the unstable phenomenon is occurring throughout the reactor core or locally. This invention relates to a nuclear reactor output monitoring method for identifying the local position of a stability phenomenon that occurs locally.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来より原子炉は不安定現象が生じないように
設計され、また、運転されるが、万一、不安定現
象が生じた場合には、早急にその旨を検出したう
え不安定の種類やその発生位置にもとづき不安定
現象を抑制することが必要となつている。これ
は、不安定現象をそのまま放置する場合は制御が
困難となるからである。このため、不安定現象を
検出すべく従来より原子炉出力の監視が行われて
いるが、従来より採られている方法による場合は
精度良好にして不安定現象を検出し得ないものと
なつている。
Conventionally, nuclear reactors have been designed and operated in such a way that unstable phenomena do not occur, but in the event that an unstable phenomenon occurs, it must be detected immediately and the type of instability and its It has become necessary to suppress unstable phenomena based on their location. This is because if the unstable phenomenon is left as it is, control becomes difficult. For this reason, reactor output has traditionally been monitored to detect unstable phenomena, but the conventional methods have good accuracy and cannot detect unstable phenomena. There is.

即ち、従来技術に係る原子炉出力監視方法は、
LPRM(Local Power Range Monitor)検出信
号とこれら信号の平均としてのAPRM
(Averaged Power Range Monitor)信号とを
モニタすることによつて、出力と出力の時間的変
動を検出するようにして行われていたものであ
る。第1図は110万kW級BWRの原子炉炉心平面
(大きさはインチ単位として表示)を示すが、こ
れによる場合、炉心1は764体の燃料集合体2間
に185本の制御棒3や、43体のLPRM4が図示の
如くに配されるようにしてなり、LPRM4各々
はまた4つの中性子検出器よりなるものとなつて
いる。第2図に示す如くLPRMを構成する4つ
の中性子検出器A〜Dは炉下端より( )内に表
示した距離(インチ表示)だけ離れた位置に設け
られ、その位置で中性子を検出することによつ
て、炉心出力が測定されるようになつているわけ
である。
That is, the reactor power monitoring method according to the prior art is as follows:
LPRM (Local Power Range Monitor) detection signals and APRM as the average of these signals
(Averaged Power Range Monitor) signal to detect the output and temporal fluctuations in the output. Figure 1 shows the reactor core plane of a 1.1 million kW class BWR (size is shown in inches). In this case, the reactor core 1 has 185 control rods 3 between 764 fuel assemblies 2, , 43 LPRM4 are arranged as shown in the figure, and each LPRM4 also consists of four neutron detectors. As shown in Figure 2, the four neutron detectors A to D that make up the LPRM are installed at a distance (in inches) shown in parentheses from the bottom of the reactor, and are used to detect neutrons at that position. Therefore, core power is now being measured.

したがつて、もしも、出力変動の振幅が時間と
ともに大きくなる不安定現象が生じた場合にはそ
の旨を、更にはその種別や発生位置を可及的速や
かに検出したうえ出力の変動を制御すべく制御棒
を挿入するなどの措置が採られるようになつてい
るわけである。しかしながら、従来より採られて
いる方法においては、出力変動の振幅がLPRM
信号およびAPRM信号に含まれるノイズの振幅
と同程度か、またはそれよりも小さい場合はそれ
ら信号より直接変動を検出し得なく、また、出力
変動の発生源が炉心内の如何なる領域にあるか
は、監視員が個々のLPRM信号の振幅を比較し
なければならない、といつた不具合があつたもの
である。
Therefore, if an unstable phenomenon occurs in which the amplitude of output fluctuation increases over time, it is necessary to detect this fact, the type and location of occurrence as soon as possible, and then control the output fluctuation. Measures such as inserting control rods are being taken to prevent this. However, in the conventional method, the amplitude of output fluctuation is LPRM
If the amplitude of the noise contained in the signal and APRM signal is the same or smaller than that, it is not possible to directly detect fluctuations from those signals, and it is difficult to determine in what region within the core the source of the power fluctuation is. This was due to a glitch in which observers had to compare the amplitudes of individual LPRM signals.

このため上記方法とは別に、最近、LPRM信
号の処理にスペクトル解析を適用することも考え
られている(特開昭57−50780号公報を参照のこ
と)。不安定現象が発生していない場合でのスペ
クトルを予め求めておき、これと任意時刻に測定
されたLPRM信号のスペクトルとを比較し、そ
の差が設定値よりも大となる場合は不安定現象が
発生していると判定するものである。しかしなが
ら、この方法による場合には、ノイズなどによつ
てスペクトルが変化した場合でも不安定現象が発
生していると誤つて判定される場合があり検出精
度上問題であるばかりか、局所不安定現象の発生
位置を検出し得ないものとなつている。
Therefore, apart from the above-mentioned method, recently it has been considered to apply spectrum analysis to the processing of LPRM signals (see Japanese Patent Laid-Open No. 57-50780). Obtain the spectrum in advance when no unstable phenomenon occurs, and compare this with the spectrum of the LPRM signal measured at any time. If the difference is larger than the set value, it is an unstable phenomenon. It is determined that this is occurring. However, when using this method, even if the spectrum changes due to noise etc., it may be incorrectly determined that an unstable phenomenon has occurred, which not only poses a problem in terms of detection accuracy, but also causes problems with local unstable phenomena. It has become impossible to detect the location of the occurrence.

ここで、遅ればせながら原子炉における不安定
現象一般について簡単に説明すれば、その不安定
現象の発生原因は熱水力学的なものと、反応度的
なものとに大きく大別されるようになつている。
熱水力学的不安定現象では、たとえ燃料棒からの
発熱が一定であつても、流量とボイド率とが周期
的に振動しており、何等核分裂反応はその現象に
関与していないことから、例えばボイラ等でも熱
水力学的不安定現象は発生するようになつてい
る。この熱水力学的不安定現象は、一般的には一
部のチヤンネルに発生する局所的不安定現象とさ
れるが、条件次第では炉心全体に亘る不安定現象
に発展する場合もあるものとなつている。一方、
反応度的不安定現象では、核分裂上での反応の変
化によつて燃料棒からの発熱量が流量やボイド率
とともに振動するようになつており、局所的に発
生することもあれば、炉心全体に亘つて発生する
こともあり得るものとなつている。
Here, I would like to briefly explain the instability phenomena in general in nuclear reactors, although it may be late.The causes of instability phenomena can be broadly divided into thermo-hydraulic ones and reactivity-related ones. ing.
In thermo-hydraulic instability phenomena, even if the heat generation from the fuel rods is constant, the flow rate and void fraction oscillate periodically, and the nuclear fission reaction is not involved in this phenomenon. For example, thermal-hydraulic instability phenomena are beginning to occur in boilers and the like. This thermal-hydraulic instability phenomenon is generally considered to be a local instability phenomenon that occurs in some channels, but depending on the conditions, it can develop into an instability phenomenon that extends to the entire core. ing. on the other hand,
In the reactivity instability phenomenon, the amount of heat generated from the fuel rods oscillates with the flow rate and void ratio due to changes in the reaction during nuclear fission, and it may occur locally, or it may occur throughout the core. It is now possible for this to occur over a period of time.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

よつて本発明の第1の目的は、精度良好にして
反応度的不安定現象を検出し得、その不安定現象
を検出した場合にはそれが炉心全体に係るものか
局所的なものかを判定し得る原子炉出力監視方法
を供するにある。
Therefore, the first object of the present invention is to be able to detect reactivity-related unstable phenomena with good accuracy, and when the unstable phenomenon is detected, to determine whether it is related to the entire core or local. The purpose of the present invention is to provide a method for monitoring nuclear reactor power that can be used to make judgments.

本発明の第2の目的は、その第1の目的に加
え、局所的なものである場合にはその発生位置を
速やかに求め得る原子炉出力監視方法を供するこ
とにある。
A second object of the present invention, in addition to the first object, is to provide a method for monitoring nuclear reactor power that can quickly determine the location of occurrence if the problem is local.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この目的のため本発明は、反応度的不安定現象
(以下、単に不安定現象と称す)発生時での出力
振動の周波数は炉型や運転条件によつて多少の差
は見受けられるもののほぼ0.3〜0.5Hzであつて、
しかも不安定現象が炉心全体に係る場合と局所的
なものの場合とでは出力振動の波形が異なること
に着目し、以下の内容の原子炉出力監視方法を供
せんとするものである。
For this purpose, the frequency of the output oscillation when a reactivity instability phenomenon (hereinafter simply referred to as instability phenomenon) occurs is approximately 0.3, although there are some differences depending on the furnace type and operating conditions. ~0.5Hz,
Furthermore, we have focused on the fact that the waveforms of power oscillations differ depending on whether the instability phenomenon is related to the entire reactor core or when it is localized, and we aim to provide a method for monitoring reactor power as described below.

即ち、LPRM信号をスペクトル解析すること
によつてパワースペクトル密度関数(PSD)を
得たうえ任意2つの信号の全ての組合せに係るコ
ヒーレンスおよび伝達関係を求めることによつて
不安定現象が発生しているか否か、不安定現象が
発生している場合にはそれが炉心全体に係るもの
か局所的なものかが、伝達関数の絶対値および位
相差にもとづき判定されるようにしたものであ
る。
That is, by obtaining the power spectral density function (PSD) by performing spectrum analysis on the LPRM signal, and then determining the coherence and transfer relationship for all combinations of any two signals, it is possible to determine the occurrence of an unstable phenomenon. In this system, it is determined based on the absolute value of the transfer function and the phase difference whether an unstable phenomenon is occurring or not, and whether it is local or related to the entire core.

更に、不安定現象が局所的なものであると判定
された場合には、伝達関数の絶対値および位相差
にもとづき、その発生位置が求められるようにし
たものである。
Furthermore, when it is determined that the unstable phenomenon is local, the position where it occurs is determined based on the absolute value and phase difference of the transfer function.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を第3図から第20図により説明
する。
The present invention will be explained below with reference to FIGS. 3 to 20.

先ず本発明を具体的に説明する前に、その理論
的背景について説明すれば以下のようである。
First, before specifically explaining the present invention, the theoretical background thereof will be explained as follows.

即ち、一般に炉心はその出力が大なる程に、ま
た、炉心軸方向出力分布が下部ピーク(出力のピ
ーク位置が炉心下端に近い状態)になる程に不安
定現象を呈する傾向があるものとなつている。こ
こで、解析条件として炉心を第3図に示す如く4
つの領域〜に分割したうえ領域〜各々に
対し第4図に示す如くに出力分布を与えた場合を
想定すれば、領域は他の領域〜に比し出力
が高く、しかも下部ピークとなつていることから
不安定であり、また領域〜は解析の結果安定
であることが判る。このような状態にある炉心に
は局所的に不安定現象が発生しているわけであ
る。
In other words, in general, a reactor core tends to exhibit unstable phenomena as its power increases and as the power distribution in the axial direction of the core reaches a lower peak (a state in which the peak position of the power is closer to the lower end of the core). ing. Here, as the analysis conditions, the reactor core is set to 4 as shown in Figure 3.
If we assume that the region is divided into two regions and the output distribution is given to each region as shown in Figure 4, then the region has a higher output than the other regions and has a lower peak. Therefore, it is found that it is unstable, and the region ~ is found to be stable as a result of analysis. In such a state, a local instability phenomenon occurs in the core.

ここで領域〜各々での炉心出力の変化の3
次元核熱水力安定性解析コードによる解析結果を
初期値に対する相対値として第5図aに示す。ま
た、第5図bはその一部分を拡大図示したもので
あるが、これからも判るように領域での振動の
振幅は他の領域〜でのそれに比し大きく、ま
た、位相も他の領域〜のそれより遅れており
波形は異なるものとなつている。領域〜でも
出力が振動しているが、これは領域からの中性
子拡散によるものである。また、位相が遅れるの
は、領域では出力が他の領域〜よりも大き
いが故に発生するボイド(蒸気泡)量が多く、こ
のボイドが流路内に存在する時間が他の領域〜
に比して長くなるからである。ボイドが多けれ
ば中性子の減速効果が小さくなり出力は増加しな
くなるわけである。
Here, the changes in core power in each region ~ 3
The analysis results using the dimensional nuclear thermal-hydraulic stability analysis code are shown in Figure 5a as relative values to the initial values. In addition, Figure 5b is an enlarged view of a part of the area, and as can be seen, the amplitude of the vibration in this area is larger than that in other areas, and the phase is also larger than that in other areas. It is later than that and the waveform is different. The output also oscillates in the region ~, but this is due to neutron diffusion from the region. In addition, the reason why the phase is delayed is that the output is larger in the region than in other regions, so there is a large amount of voids (steam bubbles) generated, and the time that these voids exist in the flow path is greater than in other regions.
This is because it is longer than . If there are many voids, the effect of moderating neutrons will be reduced and the output will not increase.

第6図は炉心全体に不安定現象が発生した場合
での同じく3次元核熱水力安定性解析コードを用
い解析した出力応答を初期値に対する相対値とし
て示したものである。この場合には不安定現象が
炉心全体に分布していると考えられるから、振
幅、位相ともにほぼ等しくなる。
FIG. 6 shows the output response, which was analyzed using the same three-dimensional nuclear thermal-hydraulic stability analysis code, as a relative value to the initial value when an instability phenomenon occurs in the entire reactor core. In this case, the instability phenomenon is considered to be distributed throughout the core, so both the amplitude and phase are approximately equal.

本発明は以上の背景の下になされたものであ
り、以下本発明を具体的に説明する。
The present invention has been made against the above background, and will be specifically explained below.

第7図は本発明に係る原子炉出力監視装置を炉
心やLPRMとともに示したものである。これに
よる場合、複数のLPRM4各々を構成している中
性子検出器からの計測信号(LPRM信号)は、
中性子検出器対応の増幅器5,51〜5N、マルチ
プレクサ6、A/Dコンバータ7を介しデイジタ
ル信号化された形で一旦バツフアメモリ8に格納
される。バツフアメモリ8に格納された計測信号
はその後、セレクタ9より選択的にスペクトルア
ナライザ10に与えられ、スペクトルアナライザ
10によつてスペクトル解析されPSDや伝達関
数、コヒーレンスが求められるものである。スペ
クトルアナライザ10からのPSDや伝達関数な
どはその後、演算回路11にて所定に処理演算さ
れるところとなるものである。なお、本例では中
性子検出器の数はN個とされているが、中性子検
出器からのN個の計測信号は必ずしも全て必要と
されず、必要に応じ必要なもののみを選択するこ
とも可能である。適当に計測信号を選択して処理
に供する場合は、より速やかに判定処理を行い得
るものである。また、スペクトルアナライザ10
ではPSDなどが求められるが、これらの物理的
意味は以下のようである。即ち、PSDはランダ
ム変動の平均パワーに対する各周波数成分の寄与
率を表わしたもので、したがつて、不安定振動の
周波数帯域では大きな値を示すことになる。次に
コヒーレンスであるが、これは2つの計測信号の
関連度を表わす指標であり、関連が完全であれば
「1」、全く関連がなければその値は「0」となる
ように定義されたものである。最後の伝達関数は
また、2つの計測信号間の絶対値の比と位相差を
表わすものとなつている。
FIG. 7 shows the reactor power monitoring device according to the present invention together with the reactor core and LPRM. In this case, the measurement signal (LPRM signal) from the neutron detector configuring each of the multiple LPRM4s is
The signal is converted into a digital signal via amplifiers 5, 51 to 5N corresponding to the neutron detector, a multiplexer 6, and an A/D converter 7, and is temporarily stored in the buffer memory 8. The measurement signal stored in the buffer memory 8 is then selectively given to the spectrum analyzer 10 by the selector 9, and the spectrum is analyzed by the spectrum analyzer 10 to determine the PSD, transfer function, and coherence. The PSD, transfer function, etc. from the spectrum analyzer 10 are then subjected to predetermined processing and calculations in the calculation circuit 11. Note that in this example, the number of neutron detectors is N, but all N measurement signals from the neutron detectors are not necessarily required, and only the necessary ones can be selected as necessary. It is. If a measurement signal is appropriately selected and subjected to processing, the determination process can be performed more quickly. In addition, the spectrum analyzer 10
In this case, PSD etc. are required, but their physical meanings are as follows. That is, PSD expresses the contribution rate of each frequency component to the average power of random fluctuations, and therefore shows a large value in the frequency band of unstable vibration. Next is coherence, which is an index that expresses the degree of association between two measurement signals, and is defined as ``1'' if the relationship is perfect, and ``0'' if there is no relationship at all. It is something. The final transfer function also represents the absolute value ratio and phase difference between the two measurement signals.

さて、第8図、第9図は不安定現象が発生した
場合での任意の2つの中性子検出器5I,5Jで測
定されると予想される計測信号の規格化PSDを
示したものである。これら図よりスペクトルのピ
ークは0.3〜0.5Hz付近に現われるが、この事実か
らだけでは不安定現象が発生しているとは判定し
得ないものとなつている。安定時であつても実炉
で測定されたLPRM信号のノイズ解析によれば、
炉型によつては第11図に示す如くに0.35Hzでス
ペクトルのピークが現われるといつた結果も得ら
れているからである(Application of Noise
Analys is Method to Monitor Stability of
Boiling Water Reactor;B.R.Upadhyaya 他
3名、Progress in Nuclear Energy1982.Vo19、
pp657〜664)。したがつて、スペクトルのピーク
の存在は一応の目安になるとしてもピークの存在
を以て直ちに不安定現象が発生していると判定す
ることは信頼性上問題である。しかして、信頼性
を向上させるべく任意2つの信号の全ての組合せ
に係るコヒーレンスCOHIJをとるものである。も
しも不安定現象が発生していれば、第10図に示
す如くにコヒーレンスCOHIJは0.3〜0.5Hzの周波
数帯域で「1」に近い値を示すところとなるもの
である。この際不安定現象が発生しているか否か
を判定するためのしきい値を設定しておく必要が
あるか、しきい値としては「0.5」程度が妥当と
なつている。第12図は炉内における代表的な2
点間で測定されたノイズのコヒーレンスを示した
ものである(Noise Investigations in Boiling−
Water and Pressurized−Water Reactors;G.
Kosaly,Progress in Nuclear Energy Vol.5、
pp145−199)。勿論安定状態時でのものである
が、コヒーレンスは最大値として「0.4」を示し
ていることから、上記の如くに設定することが妥
当であると考えられるものである。
Now, Figures 8 and 9 show the normalized PSD of the measurement signals expected to be measured by any two neutron detectors 5 I and 5 J when an unstable phenomenon occurs. be. From these figures, the peak of the spectrum appears around 0.3 to 0.5 Hz, but from this fact alone it cannot be determined that an unstable phenomenon is occurring. According to the noise analysis of the LPRM signal measured in the actual reactor even when stable,
This is because results have been obtained in which, depending on the furnace type, a spectrum peak appears at 0.35Hz as shown in Figure 11 (Application of Noise
Analyzes is a method to monitor stability of
Boiling Water Reactor; BRUpadhyaya and 3 others, Progress in Nuclear Energy1982.Vo19,
pp657-664). Therefore, even though the presence of a peak in a spectrum can serve as a rough guide, it is a reliability problem to immediately determine that an unstable phenomenon has occurred based on the presence of a peak. Therefore, in order to improve reliability, the coherence COH IJ is calculated for all combinations of arbitrary two signals. If an unstable phenomenon occurs, the coherence COH IJ will show a value close to "1" in the frequency band of 0.3 to 0.5 Hz, as shown in FIG. At this time, it is necessary to set a threshold value to determine whether or not an unstable phenomenon is occurring, and a value of about "0.5" is considered appropriate as the threshold value. Figure 12 shows two typical cases inside the furnace.
It shows the coherence of noise measured between points (Noise Investigations in Boiling).
Water and Pressurized−Water Reactors; G.
Kosaly, Progress in Nuclear Energy Vol.5,
pp145−199). Of course, this is in a stable state, but since the coherence shows a maximum value of "0.4", it is considered appropriate to set it as described above.

第13図はスペクトルアナライザでのスペクト
ル解析の処理フローを、また、第14図は演算回
路で行なわれる安定、不安定の判定処理のフロー
を示したものである。これによるとスペクトル解
析においては先ずN個の中性子検出器からの計測
信号についてPSDが求められ、その後それら計
測信号の2つの全ての組合せについて伝達関数
TIJとコヒーレンスCOHIJが求められるようにな
つている。このスペクトルアナライザでの処理が
終了すれば、次に演算回路が起動され第14図に
示すところの処理が実行されるものである。この
安定、不安定の処理においては全ての計測信号対
応のPSDについて0.3〜0.5Hzの範囲内でピークの
有無が判定され、ピークがあると判定された場合
にはピークが存在すると判定されたものの全ての
組み合せについてのコヒーレンスが基準値(0.5
程度)以上か否かが判定されたうえ、基準値以上
に係る組合せの個数が計数されるようになつてい
る。この場合ピーク有無の判定基準は0.3〜0.5Hz
の帯域でのスペクトルが他の帯域でのそれの1.1
倍以上か否かとされるが、この値は炉型や運転条
件によつて適当に設定されるべきであり、コヒー
レンスの基準値についても同様となつている。
FIG. 13 shows the processing flow of spectrum analysis in the spectrum analyzer, and FIG. 14 shows the flow of the stability/unstable determination processing performed in the arithmetic circuit. According to this, in spectrum analysis, the PSD is first determined for the measurement signals from N neutron detectors, and then the transfer function is calculated for all combinations of two of these measurement signals.
T IJ and coherence COH IJ are becoming sought after. When the processing in the spectrum analyzer is completed, the arithmetic circuit is activated next and the processing shown in FIG. 14 is executed. In this stable/unstable processing, the presence or absence of a peak is determined within the range of 0.3 to 0.5 Hz for the PSD corresponding to all measurement signals, and if it is determined that there is a peak, it is determined that there is a peak. The coherence for all combinations is the standard value (0.5
In addition to determining whether or not the value is greater than or equal to the reference value, the number of combinations that are greater than or equal to the reference value is counted. In this case, the criterion for determining the presence or absence of a peak is 0.3 to 0.5Hz.
The spectrum in one band is 1.1 of that in other bands.
Although it is said to be more than twice that, this value should be appropriately set depending on the furnace type and operating conditions, and the same applies to the reference value of coherence.

このようにしてコヒーレンスが基準値以上のも
のについてはその組合せの個数が計数されるが、
コヒーレンスが基準値以上か否かの処理が終了す
れば、次にその計数された個数の全体の組合せの
個数(NC2(N−1)/2)に対する割合にもとづ
き不安定現象が発生しているか否かが判定される
ものとなつている。本例では計数された個数がN
C2/2よりも大であるか否かによつて不安定現
象が発生されているか否かが判定されているが、
この基準値も炉型などによつて最適に設定される
べきものである。
In this way, the number of combinations with coherence exceeding the reference value is counted,
Once the process of determining whether the coherence is greater than or equal to the reference value is completed, an unstable phenomenon occurs based on the ratio of the counted number to the total number of combinations ( N C 2 (N-1)/2). It is now decided whether or not it is. In this example, the number of items counted is N
It is determined whether an unstable phenomenon is occurring depending on whether or not it is larger than C 2 /2.
This reference value should also be optimally set depending on the furnace type.

以上のようにして不安定現象が発生しているか
否かが知れるが、次に不安定現象が発生している
場合にそれが炉心全体に係るものか、局所的なも
のかを判定する処理について説明する。
As described above, it is possible to know whether or not an unstable phenomenon is occurring.Next, when an unstable phenomenon occurs, the process of determining whether it is related to the entire core or local. explain.

第15図はその処理のフローを示したものであ
る。既に第6図で説明したように不安定現象が炉
心全体に係わつている場合には、炉内各領域での
出力の振幅の相対値はほぼ等しく、また、位相差
も殆ど存在しないことが判る。即ち、任意の2つ
の計測信号の伝達関数TIJを想定すれば、その絶
対値|TIJ|と位相差arg(TIJ)はそれぞれ第16
図、第17図に示す如くになり、0.3〜0.5Hzの周
波数帯域では絶対値は1(0dB)、位相差は0にほ
ぼ等しくなるものである。
FIG. 15 shows the flow of the process. As already explained in Fig. 6, when the instability phenomenon is related to the entire core, the relative values of the amplitude of the output in each region within the reactor are almost equal, and there is almost no phase difference. I understand. That is, assuming the transfer function T IJ of any two measurement signals, its absolute value |T IJ | and phase difference arg (T IJ ) are each the 16th
As shown in FIG. 17, the absolute value is 1 (0 dB) and the phase difference is approximately equal to 0 in the frequency band of 0.3 to 0.5 Hz.

したがつて、第14図に示すフローにて不安定
現象が発生していると判定された場合には、第1
5図に示すフローが実行され、NC2個に係る組合せ
のうち何個が上記条件(1−ε<|TIJ|<1+
ε、且つ−φ<arg(TIJ)<φ)を満たすかが計数
されるようになつている。もしも、最終的に得ら
れる計数結果がNC2/2より大ならば不安定現象
が炉心全体に係るものと判定するものである。こ
の場合ε、φの値は一般的に0.05、π/20として
設定されるが、炉型や運転条件に応じ適当に設定
されるべきである。また、基準として用いたN
C2/2の値にしても同様である。
Therefore, if it is determined that an unstable phenomenon has occurred in the flow shown in FIG.
The flow shown in Figure 5 is executed, and how many of the combinations related to 2 N C meet the above condition (1-ε<|T IJ |<1+
It is counted whether ε and −φ<arg( TIJ )<φ) are satisfied. If the finally obtained counting result is greater than N C 2 /2, it is determined that the instability phenomenon is related to the entire core. In this case, the values of ε and φ are generally set as 0.05 and π/20, but should be set appropriately depending on the furnace type and operating conditions. Also, N
The same applies to the value of C 2 /2.

不安定現象が発生している場合に、それが炉心
全体に係るものではないと判定された場合には、
結局不安定現象が局所的に発生していることにな
るが、このような場合にはその局所位置を特定す
る必要がある。第18図はその局所位置を判定す
るためのフローを示したものである。このフロー
での判定原理は第5図a,bおよび第6図より明
らかな如く不安定現象が局所的に発生した場合に
は、不安定領域に係る計測信号と安定領域に係る
それとの間の伝達関数はその絶対値と位相差が第
19図、第20図に示す如くになるというもので
ある。即ち、中性子検出器5I、5Jからの計測信
号がともに安定領域に係るものであれば伝達関数
TIJの絶対値は1(0dB)近く、また、位相差は0
に近くなるが、これに対し中性子検出器5Iから
の計測信号が不安定領域に係るものである場合に
はIからJへの伝達関数TIJの絶対値は1よりも
相当小さくなり、しかも位相差arg(TIJ)は大き
くなるというものである。したがつて、2つの計
測信号全ての組合せに係る伝達関数の中より絶対
値が最小で、しかも位相差最大のものを検出すれ
ば、不安定現象が発生している局所位置が求めら
れるというわけである。
If an instability phenomenon occurs and it is determined that it does not affect the entire core,
After all, the unstable phenomenon is occurring locally, and in such a case, it is necessary to specify the local position. FIG. 18 shows a flow for determining the local position. As is clear from Figures 5a, b and 6, the judgment principle in this flow is that when an unstable phenomenon occurs locally, the difference between the measurement signal related to the unstable region and that related to the stable region is The absolute value and phase difference of the transfer function are as shown in FIGS. 19 and 20. In other words, if the measurement signals from the neutron detectors 5 I and 5 J are both related to the stable region, the transfer function
The absolute value of T IJ is close to 1 (0 dB), and the phase difference is 0.
However, if the measurement signal from the neutron detector 5 I is related to the unstable region, the absolute value of the transfer function T IJ from I to J will be considerably smaller than 1, and moreover, The phase difference arg ( TIJ ) increases. Therefore, by detecting the transfer function that has the smallest absolute value and the largest phase difference among the transfer functions related to all combinations of two measurement signals, the local position where the unstable phenomenon is occurring can be determined. It is.

さて、第18図に示すフローについて説明すれ
ば、先ず第13図に示すフローにて求められた伝
達関数TIJより伝達関数TJIが|TJI|=1/|TIJ
|、arg(TJI)=−arg(TIJ)として求められるよ
うになつている。例えば伝達関数T12より伝達関
数T21が求められるものである。本例でのフロー
では伝達関数T11、T22、…TNNも求められるよう
になつているが、後述するようにこれらは不要と
されるので適当に処理されるものとなつている。
必要とされる全ての組合せに係る伝達関数が求め
られたならば、次に絶対値が最小で、位相差が最
大の伝達関数TIJが更新可として検出されるよう
になつている。全ての伝達関数より上記条件を満
足する伝達関数TIJを検出すれば、中性子検出器
Iを中心とした領域に不安定現象が発生してい
ると判定し得るものである。したがつて、その領
域対応の制御棒を挿入するなどの措置を採ること
によつて出力の不安定振動を抑制し得るものであ
る。
Now, to explain the flow shown in FIG. 18, first, from the transfer function T IJ obtained in the flow shown in FIG. 13, the transfer function T JI is |T JI |=1/|T IJ
|, arg (T JI ) = −arg (T IJ ). For example, the transfer function T 21 is determined from the transfer function T 12 . In the flow of this example, the transfer functions T 11 , T 22 , .
Once transfer functions related to all required combinations have been found, the next transfer function T IJ with the smallest absolute value and largest phase difference is detected as updatable. If a transfer function T IJ that satisfies the above conditions is detected from all the transfer functions, it can be determined that an unstable phenomenon is occurring in the region centered on the neutron detector 5 I. Therefore, by taking measures such as inserting control rods corresponding to the area, unstable vibrations in the output can be suppressed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明による場合は、計測
信号としてのLPRM信号をスペクトル解析する
ことにPSDを得たうえ、任意2つのLPRM信号
の全ての組合せに係るコヒーレンスおよび伝達関
数を求め、PSDのスペクトルとコヒーレンスと
にもとづき不安定現象の発生の有無を、不安定現
象が発生していると判定された場合には伝達関数
より不安定現象の種別を、更にはその不安定現象
が局所的である場合にはその局所位置を求めるよ
うにしたものである。したがつて、本発明による
場合は、精度良好にして不安定現象の有無とその
種別、更には不安定現象発生に係る局所的位置を
検出し得るという効果がある。
As explained above, in the case of the present invention, the PSD is obtained by spectral analysis of the LPRM signal as a measurement signal, and the coherence and transfer function related to all combinations of any two LPRM signals are obtained, and the PSD spectrum is If it is determined that an unstable phenomenon is occurring, the type of unstable phenomenon is determined based on the transfer function, and if the unstable phenomenon is local. In this case, the local position is determined. Therefore, the present invention has the advantage of being able to detect the presence or absence of an unstable phenomenon and its type, as well as the local position related to the occurrence of the unstable phenomenon, with good accuracy.

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

第1図は、一例でのBWR原子炉炉心平面を示
す図、第2図は、原子炉炉心に配されるLPRM
の構成を説明するための図、第3図、第4図は、
解析条件として炉心を4つの領域に分割したう
え、領域各々に出力分布を与えた場合を示す図、
第5図a,bは、解析によつて求められた原子炉
局所不安定発生時での出力応答とその一部を拡大
して示す図、第6図は、同じく原子炉炉心不安定
発生時での出力応答を示す図、第7図は、本発明
に係る原子炉出力監視装置の構成を炉心などとと
もに示す図、第8図、第9図は、不安定現象発生
時での任意2つの計測信号のPSDを示す図、第
10図は、不安定現象発生時での任意2つの計測
信号間のコヒーレンスを示す図、第11図は、実
炉で測定された安定時でのLPRM信号のノイズ
解析を示す図、第12図は、安定時での炉内にお
ける代表的な2点間で測定されたノイズのコヒー
レンスを示す図、第13図は、スペクトルアナラ
イザでのスペクトル解析の処理のフローを示す
図、第14図、第15図、第18図は、演算回路
で実行される不安定現象有無の判定処理、不安定
現象の種別の判定処理、不安定局所位置の判定処
理のフローをそれぞれ示す図、第16図、第17
図は、不安定現象の種別を判定するための原理を
説明するための図、第19図、第20図は、不安
定局所位置を判定するための判定原理を説明する
ための図である。 1……炉心、4……LPRM、5,5I〜5N……
増幅器、6……マルチプレクサ、7……A/Dコ
ンバータ、8……バツフアメモリ、9……セレク
タ、10……スペクトルアナライザ、11……演
算回路。
Figure 1 shows an example of the BWR reactor core plane, and Figure 2 shows the LPRM installed in the reactor core.
Figures 3 and 4 are for explaining the configuration of
A diagram showing the case where the core is divided into four regions as an analysis condition and a power distribution is given to each region.
Figures 5a and b are diagrams showing an enlarged view of the output response when local instability occurs in the nuclear reactor obtained through analysis, and Figure 6 shows the output response when local instability occurs in the reactor core. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the reactor power monitoring device according to the present invention together with the reactor core, etc., and FIGS. 8 and 9 are diagrams showing the output response when an unstable phenomenon occurs. Figure 10 shows the PSD of the measurement signal. Figure 10 shows the coherence between any two measurement signals when an unstable phenomenon occurs. Figure 11 shows the LPRM signal in a stable state measured in an actual reactor. Figure 12 shows the noise coherence measured between two typical points in the furnace during stable conditions. Figure 13 shows the process flow of spectrum analysis in the spectrum analyzer. 14, 15, and 18 show the flowcharts of the process of determining the presence or absence of an unstable phenomenon, the process of determining the type of unstable phenomenon, and the process of determining an unstable local position, which are executed by the arithmetic circuit. Figures shown, Figures 16 and 17, respectively.
The figure is a diagram for explaining the principle for determining the type of unstable phenomenon, and FIGS. 19 and 20 are diagrams for explaining the determination principle for determining the unstable local position. 1...Core, 4...LPRM, 5,5 I ~ 5 N ...
Amplifier, 6... Multiplexer, 7... A/D converter, 8... Buffer memory, 9... Selector, 10... Spectrum analyzer, 11... Arithmetic circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 沸騰水型原子炉における核分裂反応変化に伴
う反応度的不安定現象の有無を判定したうえ、不
安定現象有と判定された場合には、該現象の種別
として炉心全体に係るものか、局所的なものかが
判定されるようにした原子炉出力監視方法であつ
て、炉内に散在設置された複数の中性子検出器か
らの計測信号をスペクトル解析することによつ
て、パワースペクトル密度関数を求めたうえ、任
意2つの計測信号の全ての組合せに係るコヒーレ
ンスおよび伝達関数を求め、パワースペクトル密
度関数の特定周波数帯域にスペクトルのピークが
存在することを前提として、コヒーレンスより不
安定現象有と判定された際には、伝達関数の絶対
値および位相差にもとづき、不安定現象の種別が
判定される原子炉出力監視方法。 2 沸騰水型原子炉における核分裂反応変化に伴
う反応度的不安定現象の有無を判定したうえ、不
安定現象有と判定された場合には、該現象の種別
として炉心全体に係るものか、局所的なものかが
判定され、局所的なものと判定された場合にはそ
の発生位置が判定されるようにした原子炉出力監
視方法であつて、炉内に散在設置された複数の中
性子検出器からの計測信号をスペクトル解析する
ことによつて、パワースペクトル密度関数を求め
たうえ、任意2つの計測信号の全ての組合せに係
るコヒーレンスおよび伝達関数を求め、パワース
ペクトル密度関数の特定周波数帯域にスペクトル
のピークが存在することを前提として、コヒーレ
ンスより不安定現象有と判定された際には、伝達
関数の絶対値および位相差にもとづき、不安定現
象の種別が判定され、局所的なものであると判定
された際には、伝達関数の絶対値および位相差に
もとづき、不安定局所位置が判定される原子炉出
力監視方法。
[Claims] 1. After determining the presence or absence of an unstable reactivity phenomenon accompanying changes in nuclear fission reaction in a boiling water reactor, if it is determined that an unstable phenomenon exists, the entire reactor core is classified as the type of the phenomenon. A reactor output monitoring method that determines whether the output is local or related to the reactor, by performing spectrum analysis of measurement signals from multiple neutron detectors installed scattered within the reactor. After finding the power spectral density function, we find the coherence and transfer function for all combinations of any two measurement signals, and on the premise that the spectrum peak exists in a specific frequency band of the power spectral density function, we calculate the coherence from the coherence. A reactor output monitoring method in which, when it is determined that an unstable phenomenon exists, the type of unstable phenomenon is determined based on the absolute value and phase difference of the transfer function. 2. After determining whether there is a reactivity instability phenomenon associated with changes in the nuclear fission reaction in a boiling water reactor, if it is determined that there is an unstable phenomenon, the type of the phenomenon is whether it is related to the entire reactor core or if it is localized. A reactor output monitoring method in which it is determined whether the neutron is local, and if it is determined to be local, the location of the occurrence is determined, and the method uses multiple neutron detectors installed scattered within the reactor. The power spectral density function is determined by spectral analysis of the measurement signal from the Assuming that there is a peak of When it is determined that this is the case, the unstable local position is determined based on the absolute value and phase difference of the transfer function.
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