JPH102987A - 原子炉の炉心監視装置 - Google Patents
原子炉の炉心監視装置Info
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- JPH102987A JPH102987A JP8152033A JP15203396A JPH102987A JP H102987 A JPH102987 A JP H102987A JP 8152033 A JP8152033 A JP 8152033A JP 15203396 A JP15203396 A JP 15203396A JP H102987 A JPH102987 A JP H102987A
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 適度な安全裕度をもった経済性の高い原子炉
運転を安定的に行う。 【解決手段】 原子炉で過渡事象の発生を想定した場合
においても燃料の健全性を確保するために、炉心性能計
算手段２の情報に基づいて過渡解析を行い当該時点のＣ
ＰＲやＬＨＧＲを計算する過渡解析計算手段４と、通常
運転時に遵守すべきＣＰＲ等の運転制限値をリアルタイ
ムで計算する運転制限値計算手段５を具備する。ＣＰＲ
等が運転制限値を逸脱した場合に制御棒の選択挿入等の
指令を発することや、炉心状態の変化が大きいときには
事前解析によって予め求められた運転制限値を与えるこ
とも考えられる。
運転を安定的に行う。 【解決手段】 原子炉で過渡事象の発生を想定した場合
においても燃料の健全性を確保するために、炉心性能計
算手段２の情報に基づいて過渡解析を行い当該時点のＣ
ＰＲやＬＨＧＲを計算する過渡解析計算手段４と、通常
運転時に遵守すべきＣＰＲ等の運転制限値をリアルタイ
ムで計算する運転制限値計算手段５を具備する。ＣＰＲ
等が運転制限値を逸脱した場合に制御棒の選択挿入等の
指令を発することや、炉心状態の変化が大きいときには
事前解析によって予め求められた運転制限値を与えるこ
とも考えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉を運転する
うえで遵守すべき運転制御値を適切に計算し炉心の運転
状況を監視する原子炉の炉心監視装置に関する。
うえで遵守すべき運転制御値を適切に計算し炉心の運転
状況を監視する原子炉の炉心監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉を運転する際には、通常運転時に
おいて原子炉の安全性を保つための様々な制限値を遵守
する必要がある。また原子炉内に、冷却材の流量変化や
炉心内の温度や圧力の変化等の何らかの過渡変化が発生
した場合においても、原子炉の安全性を保つための制限
値を遵守する必要がある。
おいて原子炉の安全性を保つための様々な制限値を遵守
する必要がある。また原子炉内に、冷却材の流量変化や
炉心内の温度や圧力の変化等の何らかの過渡変化が発生
した場合においても、原子炉の安全性を保つための制限
値を遵守する必要がある。
【０００３】特に燃料の破損に関わる制限値の代表的な
ものとして、線出力密度（Linear Heat Generation Rat
e ；以下ＬＨＧＲという。）と限界出力比（Critical P
owerRatio；以下ＣＰＲという。）が挙げられる。ＬＨ
ＧＲとは燃料棒の単位長さあたりの発熱量をさす。また
ＣＰＲは、燃料集合体のある点において沸騰遷移を生じ
させる燃料集合体出力（限界出力と呼ばれる。）と実際
の燃料集合体出力との比である。
ものとして、線出力密度（Linear Heat Generation Rat
e ；以下ＬＨＧＲという。）と限界出力比（Critical P
owerRatio；以下ＣＰＲという。）が挙げられる。ＬＨ
ＧＲとは燃料棒の単位長さあたりの発熱量をさす。また
ＣＰＲは、燃料集合体のある点において沸騰遷移を生じ
させる燃料集合体出力（限界出力と呼ばれる。）と実際
の燃料集合体出力との比である。
【０００４】一般的な原子炉においては、ＬＨＧＲにつ
いては、燃料被覆管と燃料ペレットの機械的相互作用に
よる被覆管の破損等を防止する観点から「燃料被覆管に
１％の円周方向の平均塑性歪が生じる線出力密度」以下
となるよう、炉心の最高線出力密度を制限している。ま
たＣＰＲについては、熱伝達の悪化による燃料被覆材の
焼損等を防止する観点から、「炉心内燃料の９９．９％
以上が沸騰遷移を起こさない」ように、炉心内の最小限
界出力比を制限している。こうして定められたＬＨＧＲ
やＣＰＲの基準値、つまり上述の最高線出力密度及び最
小限界出力比のことを安全限界値という。定格出力にお
ける定常運転状態でこれらの安全限界値を遵守していれ
ば、通常予想される過渡変化においても燃料の健全性が
損なわれることはない。
いては、燃料被覆管と燃料ペレットの機械的相互作用に
よる被覆管の破損等を防止する観点から「燃料被覆管に
１％の円周方向の平均塑性歪が生じる線出力密度」以下
となるよう、炉心の最高線出力密度を制限している。ま
たＣＰＲについては、熱伝達の悪化による燃料被覆材の
焼損等を防止する観点から、「炉心内燃料の９９．９％
以上が沸騰遷移を起こさない」ように、炉心内の最小限
界出力比を制限している。こうして定められたＬＨＧＲ
やＣＰＲの基準値、つまり上述の最高線出力密度及び最
小限界出力比のことを安全限界値という。定格出力にお
ける定常運転状態でこれらの安全限界値を遵守していれ
ば、通常予想される過渡変化においても燃料の健全性が
損なわれることはない。
【０００５】一般に原子炉運転中に何らかの過渡変化が
発生した場合、ＬＨＧＲやＣＰＲは一時的に悪化する。
すなわちＬＨＧＲは一時的に増加し、ＣＰＲは一時的に
減少する。よって、原子炉の安全性を保つための制限値
としては、過渡変化時に一時的に悪化する量を考慮し
て、上記の安全制限値よりも厳しい制限値を設定する必
要がある。以後この厳しい制限値のことを運転制限値と
呼ぶ。
発生した場合、ＬＨＧＲやＣＰＲは一時的に悪化する。
すなわちＬＨＧＲは一時的に増加し、ＣＰＲは一時的に
減少する。よって、原子炉の安全性を保つための制限値
としては、過渡変化時に一時的に悪化する量を考慮し
て、上記の安全制限値よりも厳しい制限値を設定する必
要がある。以後この厳しい制限値のことを運転制限値と
呼ぶ。
【０００６】従来、原子炉の運転制御においては、ＬＨ
ＧＲやＣＰＲに関する運転制御値は、運転を行う前の事
前解析によって決定されている。すなわち、炉心状態に
よって変化する条件については、ある典型的な、かつ十
分余裕をもった条件を仮定して、過渡変化を想定した場
合の炉心装置を動特性方程式等を用いた解析により模擬
して、運転制限値を求めていた。以後過渡変化を想定し
た場合の動特性方程式等を用いた解析のことを過渡解析
と呼ぶ。
ＧＲやＣＰＲに関する運転制御値は、運転を行う前の事
前解析によって決定されている。すなわち、炉心状態に
よって変化する条件については、ある典型的な、かつ十
分余裕をもった条件を仮定して、過渡変化を想定した場
合の炉心装置を動特性方程式等を用いた解析により模擬
して、運転制限値を求めていた。以後過渡変化を想定し
た場合の動特性方程式等を用いた解析のことを過渡解析
と呼ぶ。
【０００７】しかし、実際の原子炉運転においては、過
渡解析に用いる条件に十分な余裕をもたせた結果、運転
制限値が必要以上に厳しくなり、効率の良い原子炉の運
転を妨げている場合があった。ここでいう過渡解析に用
いる条件の代表的なものとしては、過渡変化時のスクラ
ムによる印加反応度（以後スクラム反応度と呼ぶ。）や
炉心の反応度係数が挙げられる。
渡解析に用いる条件に十分な余裕をもたせた結果、運転
制限値が必要以上に厳しくなり、効率の良い原子炉の運
転を妨げている場合があった。ここでいう過渡解析に用
いる条件の代表的なものとしては、過渡変化時のスクラ
ムによる印加反応度（以後スクラム反応度と呼ぶ。）や
炉心の反応度係数が挙げられる。
【０００８】このスクラム反応度を縦軸にとり、制御棒
挿入割合を横軸にとったものをスクラム反応度曲線とい
う。図４はスクラム反応度曲線の一例を示すグラフであ
る。図４に示されるように、一般に制御棒挿入割合を０
％から徐々に増加させると、すなわち制御棒を徐々に挿
入すると、それに伴ってスクラム反応度は減少する。こ
のスクラム反応度曲線は、炉内の軸方向の出力分布によ
って変わるため、事前解析において一意に決定すること
ができない。
挿入割合を横軸にとったものをスクラム反応度曲線とい
う。図４はスクラム反応度曲線の一例を示すグラフであ
る。図４に示されるように、一般に制御棒挿入割合を０
％から徐々に増加させると、すなわち制御棒を徐々に挿
入すると、それに伴ってスクラム反応度は減少する。こ
のスクラム反応度曲線は、炉内の軸方向の出力分布によ
って変わるため、事前解析において一意に決定すること
ができない。
【０００９】よって事前解析においてはある典型的なス
クラム反応度曲線を選択し、さらに保守性をもたせるた
めに、この選択されたスクラム反応度曲線に一定のマー
ジンを付加した、より厳しい条件となるスクラム反応度
曲線を過渡解析の条件としている。また炉心の反応度係
数についても、例えば、炉心内のボイド率が大きくなり
反応度の厳しくなる炉心の燃焼末期における値を代表さ
せ、さらにマージンを考慮して過渡解析の条件としてい
る。
クラム反応度曲線を選択し、さらに保守性をもたせるた
めに、この選択されたスクラム反応度曲線に一定のマー
ジンを付加した、より厳しい条件となるスクラム反応度
曲線を過渡解析の条件としている。また炉心の反応度係
数についても、例えば、炉心内のボイド率が大きくなり
反応度の厳しくなる炉心の燃焼末期における値を代表さ
せ、さらにマージンを考慮して過渡解析の条件としてい
る。
【００１０】図４に示したグラフのうち、実線で示され
る曲線８は事前解析において過渡解析の条件としている
スクラム反応度曲線の一例である。また破線で示される
曲線９は実運転中のスクラム反応度曲線の一例である。
る曲線８は事前解析において過渡解析の条件としている
スクラム反応度曲線の一例である。また破線で示される
曲線９は実運転中のスクラム反応度曲線の一例である。
【００１１】ここで、スクラム反応度曲線の特性を表す
量としてスクラム指標を考える。スクラム指標とは、制
御棒挿入割合を０％から５０％まで引き上げたときに炉
心に投入される反応度のことである。例えばスクラム反
応度曲線８に対するスクラム指標とは、曲線８により囲
まれた、図中斜線で示される領域１０の積分値である。
また、図５はスクラム指標に対する過渡変化時における
ＣＰＲの減少量の一例を示すグラフである。このグラフ
からもわかるように、スクラム指標の値が大きいほど、
ＣＰＲの減少量は小さくなる。またこのときＬＨＧＲの
増加量は小さくなる。つまり、スクラム指標の値が大き
いほど、過渡変化における安全限界値の悪化量は小さく
なる。
量としてスクラム指標を考える。スクラム指標とは、制
御棒挿入割合を０％から５０％まで引き上げたときに炉
心に投入される反応度のことである。例えばスクラム反
応度曲線８に対するスクラム指標とは、曲線８により囲
まれた、図中斜線で示される領域１０の積分値である。
また、図５はスクラム指標に対する過渡変化時における
ＣＰＲの減少量の一例を示すグラフである。このグラフ
からもわかるように、スクラム指標の値が大きいほど、
ＣＰＲの減少量は小さくなる。またこのときＬＨＧＲの
増加量は小さくなる。つまり、スクラム指標の値が大き
いほど、過渡変化における安全限界値の悪化量は小さく
なる。
【００１２】図４におけるスクラム反応度曲線８、９に
対応するスクラム指標は、それぞれ０．３２と０．７で
ある。よって図５によれば、過渡解析の条件としている
スクラム反応度曲線８においてはＣＰＲの悪化量すなわ
ち減少量は０．２７であるのに対し、実運転中のスクラ
ム反応度曲線９においてはＣＰＲの悪化量は０．１２で
ある。つまりこの例に示される結果によれば、現状での
ＣＰＲの悪化量は０．１５もの余裕（マージン）を有し
ており、それだけ過渡変化における条件としてはかなり
厳しいものであるといえる。
対応するスクラム指標は、それぞれ０．３２と０．７で
ある。よって図５によれば、過渡解析の条件としている
スクラム反応度曲線８においてはＣＰＲの悪化量すなわ
ち減少量は０．２７であるのに対し、実運転中のスクラ
ム反応度曲線９においてはＣＰＲの悪化量は０．１２で
ある。つまりこの例に示される結果によれば、現状での
ＣＰＲの悪化量は０．１５もの余裕（マージン）を有し
ており、それだけ過渡変化における条件としてはかなり
厳しいものであるといえる。
【００１３】その他にも、例えば炉心内計装系のバイパ
ス状態についても、過渡解析においては厳しい条件を設
定し、大きな余裕を確保している。このような運転制限
値は、例えば炉心の設計等に際して一つの制約条件とし
て考慮される。もしＣＰＲに対する運転制限値が上述し
た厳しい条件と比べてより緩やかであれば、それだけ炉
心設計に関する自由度が高まる。よってこの場合、運転
制限値の許容範囲内で反応度の高い燃料集合体を炉心内
に集中して配置する等の設計を行うことにより、中性子
経済の高い炉心を設計することができる。
ス状態についても、過渡解析においては厳しい条件を設
定し、大きな余裕を確保している。このような運転制限
値は、例えば炉心の設計等に際して一つの制約条件とし
て考慮される。もしＣＰＲに対する運転制限値が上述し
た厳しい条件と比べてより緩やかであれば、それだけ炉
心設計に関する自由度が高まる。よってこの場合、運転
制限値の許容範囲内で反応度の高い燃料集合体を炉心内
に集中して配置する等の設計を行うことにより、中性子
経済の高い炉心を設計することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の原子炉の炉心監
視装置においては、上述した運転を行う前の事前解析に
より決定した運転制限値に基づいて、実運転中の制限値
の推移を監視している。このため、実際の運転制限値に
対して大きな余裕（マージン）をもたせた運転を行うこ
とが余儀なくされていた。つまり従来の原子炉の炉心監
視装置は、経済性の高い運転を行うという観点において
は、かなり厳しい制限を有するといえる。
視装置においては、上述した運転を行う前の事前解析に
より決定した運転制限値に基づいて、実運転中の制限値
の推移を監視している。このため、実際の運転制限値に
対して大きな余裕（マージン）をもたせた運転を行うこ
とが余儀なくされていた。つまり従来の原子炉の炉心監
視装置は、経済性の高い運転を行うという観点において
は、かなり厳しい制限を有するといえる。
【００１５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、リアルタイムで当該時点において適切な運転制限
値を計算することで、原子炉の運転制限値に対し従来考
慮されていた大きな余裕（マージン）を適切な範囲内で
低減し、より経済性の高い原子炉運転を行うことを目的
とする。
あり、リアルタイムで当該時点において適切な運転制限
値を計算することで、原子炉の運転制限値に対し従来考
慮されていた大きな余裕（マージン）を適切な範囲内で
低減し、より経済性の高い原子炉運転を行うことを目的
とする。
【００１６】
【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、実機のプロセスデータ等の初期データ
を保存する記憶手段と、この記憶手段の情報に基づいて
炉心性能計算を行う炉心性能計算手段と、前記記憶手段
の情報に基づいて燃料の線出力密度及び限界出力比の安
全限界値を計算する安全限界値計算手段とを具備する原
子炉の炉心監視装置において、前記炉心性能計算手段の
情報に基づいて過渡解析を行い当該時点の線出力密度、
限界出力比及びこれらの変化量を計算する過渡解析計算
手段と、この過渡解析計算手段及び前記安全限界値計算
手段で計算された当該時点の情報に基づいて通常運転時
に遵守すべき燃料の線出力密度及び限界出力比の運転制
限値を計算する運転制限値計算手段を具備することを特
徴とする原子炉の炉心監視装置を提供する。
に、本発明では、実機のプロセスデータ等の初期データ
を保存する記憶手段と、この記憶手段の情報に基づいて
炉心性能計算を行う炉心性能計算手段と、前記記憶手段
の情報に基づいて燃料の線出力密度及び限界出力比の安
全限界値を計算する安全限界値計算手段とを具備する原
子炉の炉心監視装置において、前記炉心性能計算手段の
情報に基づいて過渡解析を行い当該時点の線出力密度、
限界出力比及びこれらの変化量を計算する過渡解析計算
手段と、この過渡解析計算手段及び前記安全限界値計算
手段で計算された当該時点の情報に基づいて通常運転時
に遵守すべき燃料の線出力密度及び限界出力比の運転制
限値を計算する運転制限値計算手段を具備することを特
徴とする原子炉の炉心監視装置を提供する。
【００１７】この構成により、原子炉運転中にオンライ
ン・リアルタイム処理によって当該時点における適切な
運転計算値を計算する。この原子炉の炉心監視装置の過
渡解析計算手段は、実機のプロセスデータ及び運転履歴
を用いて動特性方程式による過渡解析を行う手段を具備
する。
ン・リアルタイム処理によって当該時点における適切な
運転計算値を計算する。この原子炉の炉心監視装置の過
渡解析計算手段は、実機のプロセスデータ及び運転履歴
を用いて動特性方程式による過渡解析を行う手段を具備
する。
【００１８】また、過渡解析計算手段は、入力される情
報に基づいて特に過渡解析を行う必要性の高い事象を選
択して選択的に過渡解析を行うよう設定してもよい。さ
らに、この原子炉の炉心監視装置に原子炉運転補助手段
を具備することにより、炉心状態の運転制限値に対する
余裕が規定値より小さくなった場合や運転制限値を逸脱
した場合に、制御棒の選択挿入や炉心流量の減量の指令
を発するように設定してもよい。あるいはこの場合に警
報を発生し状況を運転員に知らせるよう設定してもよ
い。
報に基づいて特に過渡解析を行う必要性の高い事象を選
択して選択的に過渡解析を行うよう設定してもよい。さ
らに、この原子炉の炉心監視装置に原子炉運転補助手段
を具備することにより、炉心状態の運転制限値に対する
余裕が規定値より小さくなった場合や運転制限値を逸脱
した場合に、制御棒の選択挿入や炉心流量の減量の指令
を発するように設定してもよい。あるいはこの場合に警
報を発生し状況を運転員に知らせるよう設定してもよ
い。
【００１９】この構成により、適切な制御を行うことに
よって運転制限値からの逸脱を回避する。さらに、この
原子炉の炉心監視装置に、事前解析によって予め求めら
れた運転制限値を与える運転制限値代替計算手段を具備
することにより、炉心状態の変化が小さいときには運転
制限値計算手段において前記運転制限値の計算を行い、
炉心状態の変化が大きいときには前記運転制限値代替計
算手段によって前記運転制限値を与えるように設定して
もよい。この構成により、過渡解析計算に時間を要する
ような場合でも常にリアルタイムで適切な運転制限値を
与えることができる。
よって運転制限値からの逸脱を回避する。さらに、この
原子炉の炉心監視装置に、事前解析によって予め求めら
れた運転制限値を与える運転制限値代替計算手段を具備
することにより、炉心状態の変化が小さいときには運転
制限値計算手段において前記運転制限値の計算を行い、
炉心状態の変化が大きいときには前記運転制限値代替計
算手段によって前記運転制限値を与えるように設定して
もよい。この構成により、過渡解析計算に時間を要する
ような場合でも常にリアルタイムで適切な運転制限値を
与えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態に
係る原子炉の炉心監視装置のブロック図である。本実施
形態に係る原子炉の炉心監視装置は、実機のプロセスデ
ータや運転履歴、また燃料等の原子炉構成要素に関する
初期データを保存するデータ記憶手段１と、このデータ
記憶手段１と接続され炉心性能計算を行う炉心性能計算
手段２と、データ記憶手段１と接続され安全限界値を計
算する安全限界値計算手段３と、データ記憶手段１及び
炉心性能計算手段２と接続され過渡事象を想定した場合
のＣＰＲやＬＨＧＲの変化量を計算する過渡解析計算手
段４と、さらにこの計算結果及び安全限界値計算手段３
の情報に基づきＣＰＲやＬＨＧＲの運転制限値を計算す
る運転制限値計算手段５とから構成される。
いて図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態に
係る原子炉の炉心監視装置のブロック図である。本実施
形態に係る原子炉の炉心監視装置は、実機のプロセスデ
ータや運転履歴、また燃料等の原子炉構成要素に関する
初期データを保存するデータ記憶手段１と、このデータ
記憶手段１と接続され炉心性能計算を行う炉心性能計算
手段２と、データ記憶手段１と接続され安全限界値を計
算する安全限界値計算手段３と、データ記憶手段１及び
炉心性能計算手段２と接続され過渡事象を想定した場合
のＣＰＲやＬＨＧＲの変化量を計算する過渡解析計算手
段４と、さらにこの計算結果及び安全限界値計算手段３
の情報に基づきＣＰＲやＬＨＧＲの運転制限値を計算す
る運転制限値計算手段５とから構成される。
【００２１】原子炉運転中に定期的に、例えば数時間毎
に、実機の炉心のプロセスデータをデータ記憶手段１か
ら過渡解析計算手段４へ入力する。このプロセスデータ
としては、当該時点での炉心出力、炉心内冷却材流量等
がある。またさらに詳細なプロセスデータとしてはこれ
らに加えて炉心内出力分布等が必要とされる。しかし、
炉心内出力分布については一般的には炉内計装系による
プロセスデータのみから得られるものではなく、炉心性
能計算手段２により出力分布計算を行う必要がある。
に、実機の炉心のプロセスデータをデータ記憶手段１か
ら過渡解析計算手段４へ入力する。このプロセスデータ
としては、当該時点での炉心出力、炉心内冷却材流量等
がある。またさらに詳細なプロセスデータとしてはこれ
らに加えて炉心内出力分布等が必要とされる。しかし、
炉心内出力分布については一般的には炉内計装系による
プロセスデータのみから得られるものではなく、炉心性
能計算手段２により出力分布計算を行う必要がある。
【００２２】炉心性能計算手段２においては炉心の出力
分布の他に、燃焼度分布やボイド分布等が計算される。
また燃料の燃焼度等から、炉心の反応度係数やギャップ
コンダクタンス等の物性値を求める。こうして炉心性能
計算手段２の計算結果は、実機プロセスデータとともに
データ記憶手段１に保存される。
分布の他に、燃焼度分布やボイド分布等が計算される。
また燃料の燃焼度等から、炉心の反応度係数やギャップ
コンダクタンス等の物性値を求める。こうして炉心性能
計算手段２の計算結果は、実機プロセスデータとともに
データ記憶手段１に保存される。
【００２３】また、過渡解析計算手段４では、当該時点
において過渡変化の発生を想定した場合のＣＰＲやＬＨ
ＧＲの変化量を計算する。こうした過渡解析は、オンラ
インで過渡解析計算手段４に入力される実機のプロセス
データをもとに、動特性方程式やプラントの制御特性を
用いた動特性解析コードによる計算により行う。
において過渡変化の発生を想定した場合のＣＰＲやＬＨ
ＧＲの変化量を計算する。こうした過渡解析は、オンラ
インで過渡解析計算手段４に入力される実機のプロセス
データをもとに、動特性方程式やプラントの制御特性を
用いた動特性解析コードによる計算により行う。
【００２４】さらに運転制限値計算手段５において、過
渡解析計算手段４で求められたＣＰＲやＬＨＧＲの変化
量を、安全限界値計算手段３により与えられる安全限界
値に上乗せして、当該時点の運転制限値を求めることが
できる。
渡解析計算手段４で求められたＣＰＲやＬＨＧＲの変化
量を、安全限界値計算手段３により与えられる安全限界
値に上乗せして、当該時点の運転制限値を求めることが
できる。
【００２５】この構成により、本実施形態に係る原子炉
の炉心監視装置によって、定期的にプロセスデータから
当該時点の運転制限値を求めることができる。またこう
して求められた運転制限値は、従来の事前解析により求
められる運転制限値と比較してマージンが少ない。従っ
て運転中に運転状況に即したより妥当な運転制限値を得
ることができる。
の炉心監視装置によって、定期的にプロセスデータから
当該時点の運転制限値を求めることができる。またこう
して求められた運転制限値は、従来の事前解析により求
められる運転制限値と比較してマージンが少ない。従っ
て運転中に運転状況に即したより妥当な運転制限値を得
ることができる。
【００２６】また本実施形態の変形例として、過渡解析
計算手段４において、ＣＰＲやＬＨＧＲの変化量に限ら
ず、より広範囲にわたり詳細に過渡解析を行うことが考
えられる。すなわち過渡解析計算手段４においては、実
機プロセスデータや、炉心性能計算手段２において計算
された炉心の出力分布、燃焼度分布やボイド分布等の結
果に基づいて、いくつかの、例えば制御棒誤引き抜きや
発電機負荷遮断を想定した過渡解析を行い、ＣＰＲ、Ｌ
ＨＧＲの変化量に加えて、出力分布の変化、燃料被覆管
温度の変化やボイド率の変化等を求める。
計算手段４において、ＣＰＲやＬＨＧＲの変化量に限ら
ず、より広範囲にわたり詳細に過渡解析を行うことが考
えられる。すなわち過渡解析計算手段４においては、実
機プロセスデータや、炉心性能計算手段２において計算
された炉心の出力分布、燃焼度分布やボイド分布等の結
果に基づいて、いくつかの、例えば制御棒誤引き抜きや
発電機負荷遮断を想定した過渡解析を行い、ＣＰＲ、Ｌ
ＨＧＲの変化量に加えて、出力分布の変化、燃料被覆管
温度の変化やボイド率の変化等を求める。
【００２７】また、過渡解析計算手段４においては想定
されるいくつかの過渡事象に対して過渡解析を行うが、
過渡事象を選択し特定の事象に対してのみ過渡解析を行
うよう設定することも考えられる。この際には、種々の
炉心状態に対して、燃料の健全性を確保するうえで厳し
くなる過渡事象を過渡解析計算手段４に予め設定してお
く。そして過渡解析計算手段４に入力される種々のデー
タに基づいて特に過渡解析を行う必要性の高い事象を選
択し、選択的に過渡解析を行う。例えば、最小限界出力
比の減少量すなわち悪化量が増大し燃料の健全性確保が
厳しくなる事象としては、燃焼の初期においては給水加
熱喪失、また燃焼の末期においては発電機負荷遮断が挙
げられる。このような選択的過渡解析により、解析に要
する計算時間を短縮することができる。
されるいくつかの過渡事象に対して過渡解析を行うが、
過渡事象を選択し特定の事象に対してのみ過渡解析を行
うよう設定することも考えられる。この際には、種々の
炉心状態に対して、燃料の健全性を確保するうえで厳し
くなる過渡事象を過渡解析計算手段４に予め設定してお
く。そして過渡解析計算手段４に入力される種々のデー
タに基づいて特に過渡解析を行う必要性の高い事象を選
択し、選択的に過渡解析を行う。例えば、最小限界出力
比の減少量すなわち悪化量が増大し燃料の健全性確保が
厳しくなる事象としては、燃焼の初期においては給水加
熱喪失、また燃焼の末期においては発電機負荷遮断が挙
げられる。このような選択的過渡解析により、解析に要
する計算時間を短縮することができる。
【００２８】以下本発明の第２の実施形態について図面
を参照して説明する。尚、第１の実施形態と同等の構成
部分については同一符号を付し詳細な説明を省略する。
図２は第２の実施形態に係る原子炉の炉心監視装置のブ
ロック図である。
を参照して説明する。尚、第１の実施形態と同等の構成
部分については同一符号を付し詳細な説明を省略する。
図２は第２の実施形態に係る原子炉の炉心監視装置のブ
ロック図である。
【００２９】本実施形態に係る原子炉の炉心監視装置
は、実機のプロセスデータや運転履歴、また燃料等の原
子炉構成要素に関する初期データを保存するデータ記憶
手段１と、このデータ記憶手段１と接続され炉心性能計
算を行う炉心性能計算手段２と、データ記憶手段１と接
続され当該時点の安全限界値を与える安全限界値計算手
段３と、データ記憶手段１及び炉心性能計算手段２と接
続され過渡事象を想定した場合のＣＰＲやＬＨＧＲの変
化量を計算する過渡解析計算手段４と、さらにこの計算
結果及び安全限界値計算手段３の情報に基づきＣＰＲや
ＬＨＧＲの運転制限値を計算する運転制限値計算手段５
とを具備する。またこれらの手段に加えて、炉心性能計
算手段２及び運転制限値計算手段４と接続され、炉心の
ＣＰＲやＬＨＧＲが過度に悪化したときに警報を発生し
またこれらの悪化量を改善するために制御棒挿入等の操
作を行う原子炉操作補助手段６を具備する。
は、実機のプロセスデータや運転履歴、また燃料等の原
子炉構成要素に関する初期データを保存するデータ記憶
手段１と、このデータ記憶手段１と接続され炉心性能計
算を行う炉心性能計算手段２と、データ記憶手段１と接
続され当該時点の安全限界値を与える安全限界値計算手
段３と、データ記憶手段１及び炉心性能計算手段２と接
続され過渡事象を想定した場合のＣＰＲやＬＨＧＲの変
化量を計算する過渡解析計算手段４と、さらにこの計算
結果及び安全限界値計算手段３の情報に基づきＣＰＲや
ＬＨＧＲの運転制限値を計算する運転制限値計算手段５
とを具備する。またこれらの手段に加えて、炉心性能計
算手段２及び運転制限値計算手段４と接続され、炉心の
ＣＰＲやＬＨＧＲが過度に悪化したときに警報を発生し
またこれらの悪化量を改善するために制御棒挿入等の操
作を行う原子炉操作補助手段６を具備する。
【００３０】本実施形態に係る原子炉の炉心監視装置に
関しては、原子炉操作補助手段６を除いた部分の構成
は、第１の実施形態と同様である。過渡解析計算手段４
では定期的に過渡計算が行われる。原子炉操作補助手段
６は、この過渡解析計算手段４により得られた当該時点
のＣＰＲやＬＨＧＲと、計算手段３から得られた運転制
限値とを比較する。この結果、当該時点のＣＰＲとＬＨ
ＧＲの少なくとも一つが運転制限値を逸脱しているとき
には、原子炉操作補助手段６により警報を発生し、この
逸脱を運転員に知らせる。さらに、原子炉操作補助手段
６の発信する指令信号によって制御棒の挿入あるいは炉
心流量の減量の操作を行う。こうした制御操作により、
ＣＰＲやＬＨＧＲを適切に制御し運転制限値からの逸脱
を回避する。
関しては、原子炉操作補助手段６を除いた部分の構成
は、第１の実施形態と同様である。過渡解析計算手段４
では定期的に過渡計算が行われる。原子炉操作補助手段
６は、この過渡解析計算手段４により得られた当該時点
のＣＰＲやＬＨＧＲと、計算手段３から得られた運転制
限値とを比較する。この結果、当該時点のＣＰＲとＬＨ
ＧＲの少なくとも一つが運転制限値を逸脱しているとき
には、原子炉操作補助手段６により警報を発生し、この
逸脱を運転員に知らせる。さらに、原子炉操作補助手段
６の発信する指令信号によって制御棒の挿入あるいは炉
心流量の減量の操作を行う。こうした制御操作により、
ＣＰＲやＬＨＧＲを適切に制御し運転制限値からの逸脱
を回避する。
【００３１】こうした制御操作に伴って運転制限値は変
化する。そのため、制御棒挿入や炉心流量変化等の操作
を行う前に、炉心性能計算手段２によって操作後の炉心
状態の予測計算を行う。さらにこの予測計算の結果に基
づいて過渡解析計算手段４により再び運転制限値の計算
を行い、制御棒挿入や炉心流量減少の操作が妥当である
ことを確認する。
化する。そのため、制御棒挿入や炉心流量変化等の操作
を行う前に、炉心性能計算手段２によって操作後の炉心
状態の予測計算を行う。さらにこの予測計算の結果に基
づいて過渡解析計算手段４により再び運転制限値の計算
を行い、制御棒挿入や炉心流量減少の操作が妥当である
ことを確認する。
【００３２】この構成により、第１の実施形態と同様の
効果が得られるとともに、ＣＰＲやＬＨＧＲが運転制限
値を逸脱した場合には早期にその逸脱を検知しまた逸脱
を回避する措置をとることができる。
効果が得られるとともに、ＣＰＲやＬＨＧＲが運転制限
値を逸脱した場合には早期にその逸脱を検知しまた逸脱
を回避する措置をとることができる。
【００３３】また本実施形態の変形例として、原子炉操
作補助手段６が作動する条件を、ＣＰＲやＬＨＧＲが悪
化して、運転制限値との差が予め定めた規定値より小さ
くなった時点とすることも考えられる。すなわちこの方
法では、ＣＰＲやＬＨＧＲが運転制限値を逸脱する前に
警報を発し所定の操作を行うことにより、より確実に炉
心の安全性を維持することができる。
作補助手段６が作動する条件を、ＣＰＲやＬＨＧＲが悪
化して、運転制限値との差が予め定めた規定値より小さ
くなった時点とすることも考えられる。すなわちこの方
法では、ＣＰＲやＬＨＧＲが運転制限値を逸脱する前に
警報を発し所定の操作を行うことにより、より確実に炉
心の安全性を維持することができる。
【００３４】以下本発明の第３の実施形態について図面
を参照して説明する。尚、第１または第２の実施形態と
同等の構成部分については同一符号を付し詳細な説明を
省略する。図３は第３の実施形態に係る原子炉の炉心監
視装置のブロック図である。
を参照して説明する。尚、第１または第２の実施形態と
同等の構成部分については同一符号を付し詳細な説明を
省略する。図３は第３の実施形態に係る原子炉の炉心監
視装置のブロック図である。
【００３５】本実施形態に係る原子炉の炉心監視装置
は、実機のプロセスデータや運転履歴、また燃料等の原
子炉構成要素に関する初期データを保存するデータ記憶
手段１と、このデータ記憶手段１と接続され炉心性能計
算を行う炉心性能計算手段２と、データ記憶手段１と接
続され当該時点の安全限界値を与える安全限界値計算手
段３と、データ記憶手段１及び炉心性能計算手段２と接
続され過渡事象を想定した場合のＣＰＲやＬＨＧＲの変
化量を計算する過渡解析計算手段４と、さらにこの計算
結果及び安全限界値計算手段３の情報に基づきＣＰＲや
ＬＨＧＲの運転制限値を計算する運転制限値計算手段５
とを具備する。またこれらの手段に加えて、データ記憶
手段１及び炉心性能計算手段２と接続され、事前解析に
よる運転制限値の代替値を与える運転制限値代替計算手
段７を具備する。
は、実機のプロセスデータや運転履歴、また燃料等の原
子炉構成要素に関する初期データを保存するデータ記憶
手段１と、このデータ記憶手段１と接続され炉心性能計
算を行う炉心性能計算手段２と、データ記憶手段１と接
続され当該時点の安全限界値を与える安全限界値計算手
段３と、データ記憶手段１及び炉心性能計算手段２と接
続され過渡事象を想定した場合のＣＰＲやＬＨＧＲの変
化量を計算する過渡解析計算手段４と、さらにこの計算
結果及び安全限界値計算手段３の情報に基づきＣＰＲや
ＬＨＧＲの運転制限値を計算する運転制限値計算手段５
とを具備する。またこれらの手段に加えて、データ記憶
手段１及び炉心性能計算手段２と接続され、事前解析に
よる運転制限値の代替値を与える運転制限値代替計算手
段７を具備する。
【００３６】本実施形態に係る原子炉の炉心監視装置に
関しては、運転制限値代替計算手段７を除いた部分の構
成は、第１の実施形態と同様である。運転制限値代替計
算手段７においては、例えばスクラム指標に対する、Ｃ
ＰＲやＬＨＧＲの悪化量等が事前解析により求められて
いる。
関しては、運転制限値代替計算手段７を除いた部分の構
成は、第１の実施形態と同様である。運転制限値代替計
算手段７においては、例えばスクラム指標に対する、Ｃ
ＰＲやＬＨＧＲの悪化量等が事前解析により求められて
いる。
【００３７】原子炉運転中、特に定常運転中で炉心状態
の変化が小さいときには、定期的に計算手段５において
いくつかの過渡解析を行い、ＣＰＲやＬＨＧＲの変化量
を求める。この計算により得られたＣＰＲやＬＨＧＲの
変化量を安全限界値に上乗せした値を運転制限値として
得ることができる。
の変化が小さいときには、定期的に計算手段５において
いくつかの過渡解析を行い、ＣＰＲやＬＨＧＲの変化量
を求める。この計算により得られたＣＰＲやＬＨＧＲの
変化量を安全限界値に上乗せした値を運転制限値として
得ることができる。
【００３８】一方、原子炉の起動時等、短時間で炉心状
態が大きく変化するような場合には、過渡解析計算手段
５による過渡解析の計算処理に多くの時間を要すること
が予想される。よってこの場合、正確な運転制限値に基
づいて原子炉の監視を行おうとすると、実機プロセスデ
ータの入力から運転制限値の算出までに有為な時間遅れ
が生じ、原子炉の運転に支障を来すことも考えられる。
このような場合、計算手段５による過渡解析計算を一時
的に中止し、代わりに運転制限値代替計算手段７により
事前解析で得られている運転制限値を代替値として与え
る。
態が大きく変化するような場合には、過渡解析計算手段
５による過渡解析の計算処理に多くの時間を要すること
が予想される。よってこの場合、正確な運転制限値に基
づいて原子炉の監視を行おうとすると、実機プロセスデ
ータの入力から運転制限値の算出までに有為な時間遅れ
が生じ、原子炉の運転に支障を来すことも考えられる。
このような場合、計算手段５による過渡解析計算を一時
的に中止し、代わりに運転制限値代替計算手段７により
事前解析で得られている運転制限値を代替値として与え
る。
【００３９】この構成により、第１の実施形態と同様の
効果が得られるとともに、適切な運転制限値を有為な時
間遅れがないよう常にリアルタイムで得ることができ
る。なお、本実施形態の変形例として、第２の実施形態
に係る原子炉の炉心監視装置の原子炉操作補助装置６を
付加することが考えられる。これにより、炉心の安全性
をより確実に維持することができる。
効果が得られるとともに、適切な運転制限値を有為な時
間遅れがないよう常にリアルタイムで得ることができ
る。なお、本実施形態の変形例として、第２の実施形態
に係る原子炉の炉心監視装置の原子炉操作補助装置６を
付加することが考えられる。これにより、炉心の安全性
をより確実に維持することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の原子炉の
炉心監視装置によれば、原子炉で過渡事象の発生を想定
した場合でも燃料の健全性を確保するための信頼性の高
い運転制限値を、オンライン・リアルタイム処理により
で有為な時間遅れなしに逐次求めることにより、適度な
安全余裕を有しかつ経済性の高い原子炉の運転を安定的
に行うことができる。
炉心監視装置によれば、原子炉で過渡事象の発生を想定
した場合でも燃料の健全性を確保するための信頼性の高
い運転制限値を、オンライン・リアルタイム処理により
で有為な時間遅れなしに逐次求めることにより、適度な
安全余裕を有しかつ経済性の高い原子炉の運転を安定的
に行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る原子炉の炉心監
視装置のブロック図である。
視装置のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る原子炉の炉心監
視装置のブロック図である。
視装置のブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る原子炉の炉心監
視装置のブロック図である。
視装置のブロック図である。
【図４】過渡解析の条件としているスクラム反応度曲線
及び実運転中のスクラム反応度曲線の一例を示したグラ
フである。
及び実運転中のスクラム反応度曲線の一例を示したグラ
フである。
【図５】スクラム指標と限界出力比の相関の一例を示す
グラフである。
グラフである。
１ データ記憶手段 ２ 炉心性能計算手段 ３ 安全限界値計算手段 ４ 過渡解析計算手段 ５ 運転制限値計算手段 ６ 原子炉操作補助手段 ７ 運転制限値代替計算手段 ８ 過渡解析の条件としているスクラム反応度曲線 ９ 実運転中のスクラム反応度曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 博之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内
Claims (6)
- 【請求項１】 実機のプロセスデータ等の初期データを
保存する記憶手段と、この記憶手段の情報に基づいて炉
心性能計算を行う炉心性能計算手段と、前記記憶手段の
情報に基づいて燃料の線出力密度及び限界出力比の安全
限界値を計算する安全限界値計算手段とを具備する原子
炉の炉心監視装置において、前記炉心性能計算手段の情
報に基づいて過渡解析を行い当該時点の線出力密度、限
界出力比及びこれらの変化量を計算する過渡解析計算手
段と、この過渡解析計算手段及び前記安全限界値計算手
段で計算された当該時点の情報に基づいて通常運転時に
遵守すべき燃料の線出力密度及び限界出力比の運転制限
値を計算する運転制限値計算手段を具備することを特徴
とする原子炉の炉心監視装置。 - 【請求項２】 過渡解析計算手段は、実機のプロセスデ
ータ及び運転履歴を用いて動特性方程式による過渡解析
を行うことを特徴とする請求項１記載の原子炉の炉心監
視装置。 - 【請求項３】 過渡解析計算手段は、入力される情報に
基づいて特に過渡解析を行う必要性の高い事象を選択し
て選択的に過渡解析を行うことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の原子炉の炉心監視装置。 - 【請求項４】 炉心状態の運転制限値に対する余裕が予
め定められた規定値より小さくなった場合や運転制限値
を逸脱した場合に制御棒の選択挿入や炉心流量の減量の
指令を発する原子炉運転補助手段を具備することを特徴
とする請求項１乃至３記載の原子炉の炉心監視装置。 - 【請求項５】 炉心状態の運転制限値に対する余裕が予
め定められた規定値より小さくなった場合や運転制限値
を逸脱した場合に警報を発する原子炉運転補助手段を具
備することを特徴とする請求項１乃至４記載の原子炉の
炉心監視装置。 - 【請求項６】 事前解析によって予め求められた運転制
限値を与える運転制限値代替計算手段を具備し、かつ炉
心状態の変化が小さいときには運転制限値計算手段にお
いて前記運転制限値の計算を行い、炉心状態の変化が大
きいときには前記運転制限値代替計算手段によって前記
運転制限値を与えることを具備することを特徴とする請
求項１乃至５記載の原子炉の炉心監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15203396A JP3871733B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 原子炉の炉心監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15203396A JP3871733B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 原子炉の炉心監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102987A true JPH102987A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3871733B2 JP3871733B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=15531593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15203396A Expired - Fee Related JP3871733B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 原子炉の炉心監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3871733B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1113455A1 (en) * | 1999-12-30 | 2001-07-04 | General Electric Company | Method and system for generating thermal-mechanical limits for the operation of nuclear fuel rods |
| EP1804255A2 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | Global Nuclear Fuel-Americas, LLC | Method of determining margins to operating limits for nuclear reactor operation |
| CN101939795A (zh) * | 2007-12-07 | 2011-01-05 | 阿海珐核能公司 | 确定表征核反应堆的可操作性的参数值的方法、确定系统、计算机程序和相应的载体 |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP15203396A patent/JP3871733B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1113455A1 (en) * | 1999-12-30 | 2001-07-04 | General Electric Company | Method and system for generating thermal-mechanical limits for the operation of nuclear fuel rods |
| JP2001296382A (ja) * | 1999-12-30 | 2001-10-26 | General Electric Co <Ge> | 核燃料棒の運転に関する熱的・機械的限界を決定するための方法及びシステム |
| US6535568B1 (en) * | 1999-12-30 | 2003-03-18 | Global Nuclear Fuel -- Americas Llc | Method and system for generating thermal-mechanical limits for the operation of nuclear fuel rods |
| EP1804255A2 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | Global Nuclear Fuel-Americas, LLC | Method of determining margins to operating limits for nuclear reactor operation |
| JP2007183268A (ja) * | 2005-12-30 | 2007-07-19 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 原子炉運転に関する作動限界までのマージンを判定する方法 |
| EP1804255A3 (en) * | 2005-12-30 | 2010-07-07 | Global Nuclear Fuel-Americas, LLC | Method of determining margins to operating limits for nuclear reactor operation |
| CN101939795A (zh) * | 2007-12-07 | 2011-01-05 | 阿海珐核能公司 | 确定表征核反应堆的可操作性的参数值的方法、确定系统、计算机程序和相应的载体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3871733B2 (ja) | 2007-01-24 |
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