JPH0481696A - 原子炉炉心監視装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉において、炉心特性を性能計算により
求め、運転員に出力分布等の各種情報を提供する原子炉
炉心監視装置に関する。

〔従来の技術〕

原子炉を安全、かつ、効率よく運転するには、誠心状態
をオンラインで迅速、かつ、正確に把握する必要がある
。このため、原子炉の出力分布と温度分布とを精度よく
求めることが要求される。

出力分布に関しては、炉内に多数の中性子検出器を配置
し、その読みによって分布を求める方法が考えられ、熱
中性子炉では主としてこの方法が採用されている。しか
し、原子炉内が高温、高中性子束であり、炉心内が密な
構造になっている場合などには、中性子検出器を置く二
とが困難であり、炉心入口と燃料集合体出口の部分に冷
却材温度計や流量計を設置している場合が多い。このタ
イプの原子炉の炉心状態の把握は主として計算モデルで
行うことになる。

出力分布を計算で求める方法として、三次元多群中性子
拡散方程式を細かいメツシュを用いた差分法で解くこと
が考えられるが、計算時間および必要記憶容量の面から
、この方法はオンライン計算機を用いた炉心監視用とし
ては不適当である。

このため、三次元−群粗メッシュ法、エネルギ・モード
法、シンセシス法、インフルエンス関数法などの近似計
算法が提案されている。しかし、これらの方法はいずれ
も、計算時間および必要記憶容量の点では満足できるが
、計算精度の面で不十分である。

このような問題を克服して、粗いメツシュを用いた三次
元−群拡散計算により、細かいメツシュを用いた三次元
−群拡散計算と同等の精度で炉内出力分布および実効増
倍率を得る方法として修正粗メツシユ法が提案されてい
る。これはアスキュ−（Ａｓｋｅｗ）が提案したように
、第２図に示すように粗メツシユ点間に仮想メツシュ点
を追加し、そこでの中性子束をカレント方向に沿った一
次元バランスから求め、それらの仮想メツシュ点間の中
性子束勾配を用いてメツシュ領域間の中性子カレントを
より厳密に計算する方法である。

燃料集合体当り径方向に一個の六角メツシュを用いた通
常の粗メツシユ計算では次のような差分方程式を解く。

ヤΣ！０ ｅｚｚ ここで、 φ、　　：メッシュ領域１での平均中性子束（ｉ＝ｏは
着目メツシュ領域） Ｄ　Ｉ、Σａ＋＋ｖΣｆｌ：メッシュ領域ｉにおける拡
領域数、吸収断面 積、生成断面積 Ｋｅｚｆ：実効増倍率 す、ｈ２　：径方向および軸方向メツシュ幅ＳＩ　　：
メッシュ領域ｉに接する境界の面積■Ｉ　　：メッシュ
領域ｉの体積 これに対して修正粗メツシユ法では、群定数Ｄ　Ｉ。

Σ＆１．シΣ□、をそれぞれ、（２）〜（５）式のよう
に置き換えて（１）式を解く。その時の解φ−からφム
は（６）式により、 この方法では記憶容量および計算時間は通常の粗メツシ
ユ計算と殆んど変わらずに精度だけを改善できる。この
方法は集合体間隔の小さな（約１０■）原子炉に対して
は、集合体当り径方向に六個の三角メツシュを用いた計
算と同程度の精度を与える有効な方法であることが確認
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところ、が、上記従来手法では、第２図のメツシュ点間
を結ぶ線分に沿った方向の一次元バランス式しか解いて
おらず、それと垂直な方向への中性子のもれは一切考え
ていない。そのため、モデルの適用性が狭く、たとえば
、燃料集合体ピッチが１５ａｎ以上の炉心では、中性子
束分布、及び、出力分布の計算精度が著しく悪化するた
めに使用できない。

本発明の目的は、炉心の性能計算精度を改善した適用性
の広い原子炉炉心監視装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、燃料集合体内
の二次元中性子バランスを取り入れたより高精度の計算
手段を採用する。

〔作用〕

上記のように、オンライン計算機内に、より正確な三次
元中性子拡散計算モデルを導入すると、中性子束分布や
出力分布、温度分布などの計算精度が増し、原子炉炉心
監視装置の適用性が広がることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。本
実施例は原子炉１．冷却材流量・温度測定装置２．出力
分布計算装置３．集合体呂口冷却材温度計算装置４．冷
却材温度の比較装置５．出力分布の修正係数計算装置６
．出力分布修正計算装置７．各種表示値計算装Ｗ８９表
示装Ｗ９から成る。

原子炉炉心１の原子炉出入口冷却材温度、冷却材流量、
集合体冷却材流量および集合体出口冷却材温度が冷却材
流量・温度測定装置２により測定され、そのデータから
炉心高力が計算されて出力分布計算装置３に伝えられる
。この装置では三次元拡散計算により三次元出力分布が
求められる。

この出力分布の計算値を用いて集合体出口冷却材温度計
算装置４で集合体出口冷却材温度が計算され、その結果
が測定値と比較装置５で比較される。

その結果に基づき、修正係数計算装置６で出力分布に対
する修正係数が計算され、出力分布修正計算装置７で出
力分布の計算値に修正因子が乗しられる。この結果に基
づき、各種表示値計算装置８で必要な炉心内データが計
算され、表示装置９により表示される。

次に、出力分布計算装置３で計算する内容を、六角格子
燃料配列を持つ原子炉の場合について説明する。

ここでは、まず式（１）に従って、粗メツシユを用いた
三次元−群中性子拡散計算を行ない、各メツシュの平均
中性子束の近似値φｉ　を得る。ついでＴａｎ５．　Ａ
ｍ、　Ｎｕｃｌ、　Ｓｏｃ、、　ＶｏＱ、５９　＋　　
１５２（１９８９）に記載されている理論に従い、次の
中性子バランス式を、φ１１”及びφＪｌりこついて解
く。

ここでφ１１牟およびφ、１傘は、隣接した六角メツシ
ュの境界に接する、三角メツシュの平均中性子束である
（第３図）。

さて、φ、１傘およびφ、１本が計算できると、メツシ
ュｉからメツシュＪへの中性子カレントＪｉＪは次のよ
うに計算できる。

これは、通常の粗メツシユ計算で得られる中性子カレン
トに比べて、その近傍の中性子束分布をより詳細に取り
入れているため、より正解である。

つぎに、このカレントから、メツシュ１およびメツシュ
ｊの間の実効拡散係数Ｄ　Ｉ　Ｊを、φま一φＪ と定義する。

このＤ　Ｉ　Ｊは、炉心径方向に隣接したメツシュ間の
カレントを計算するためのものである。軸方向に隣接し
たメツシュ間の実効拡散係数の場合は、式（２）式の代
りに次の中性子バランス式を、φ目串およびφｊＸＩに
ついて解けばよい。

メツシュ間の実効拡散係数は、径方向の場合と同様、式
（３）９式（４）により求める。

以上のようにして求めた実効拡散係数を用い。

次の差分方程式を解くことにより、より正確なメツシュ
平均中性子束を得る。

以上、式（２）から式（５）までを、収束するまでくり
返すことにより、詳細メツシュ（三角メツシュ）分割を
用いたのと同等の精度が、１／１０以下の計算回数で得
られる。

この計算法の精度は、アスキューの方法よりも精度がよ
く、集合体間隔の大きい（１５〜１８■）原子炉にも適
用できる。第４図には、集合体間隔１６ａｏの高速炉に
適用した時の計算精度を示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、炉心内中性子束分布および出力分布の
精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は修正
粗メツシユ法の説明図、第３図は本発明で用いている中
性子束分布計算法の説明図、第４図は大型高速炉へ適用
した時の計算誤差の説明図である。 １・・原子炉、２・・冷却材流量・温度測定装置、３・
・出力分布計算装置、４・・集合体出口Ｎａ温度計算装
置、５・・・比較装置、６・・修正係数計算装置、７・
・・出力分布修正計算装置、８・・各種表示値計算装置
、９・・・表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子炉の中性子束分布および前記中性子束分布より
   冷却材温度を求める計算手段と、炉心入口冷却材温度お
   よび燃料集合体出口温度を計測する計測手段と、前記計
   測手段による冷却材温度の測定値と前記計算によつて得
   られた計算値とを比較し、その比較結果に基づき前記計
   算手段によつて得られた中性子束分布の計算値を修正す
   る比較修正手段とを含むことを特徴とする原子炉炉心監
   視装置。