JPS59221698A - 加圧水型原子炉の炉心の反応における変化を検出する方法、並びにこの方法を実施するための装置 - 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】 発明の背景 加圧水型原子炉において、炉心の反応における変化の検
出は原子炉が正しい作動音するように制御する手段の１
つを形成する。

炉の出力から炉の燃料の反応における変化全検出するこ
とは公知である。炉の出力は、例えば、炉心の外部にお
る中性子束測定室の助けによシ、燃料の反応の関数とし
て測定可能である。

しかし、これらの方法において、炉心内の一次流体の平
均温度の変化により生ずる炉の反応の変化と、例えは、
り２スタ全折悪く投入するというような、制御クラスタ
の位置の誤シによる炉の反応の変化とを区別することは
不可能である。ここにおいて、り２スタに基づく炉の反
応の変化を知ることは非常に重要である。何故なら、こ
の変化はしはしば非常に大きなものとなり、管理要員が
即座に介入する必要があるからである。また、管理要員
上できるだけ迅速に活動させるためには、例え一時的な
変化にせよ炉の反応の変化が即座に検出されなけれはな
らない。

発明の概略 本発明は、１′）或いはそれ以上の冷却ループを有する
加圧水型原子炉において、炉心の制御クラスタにおける
位置の誤りに起因する炉心の反応の変化を検出する方法
に係る。

本発明によれば、炉心の外部にある中性子束測定室によ
シ炉心の中性子出力が測定され、この中性子出力から直
接計算された燃料の反応ｔ−表わす瞬間的な値が、上記
炉心内の瞬間的な平均温度及び上記炉心を貫通して流れ
る一次流体における平均硼素凝縮とから計算された反応
、を表わす瞬間的な値と比較される。

好ましい実施例においては、中性子出力の原子炉の反応
に関する、中性子の運動方程式ヲ解き、この解から得ら
れた値ｔド“ツブ２効果の影響を考慮に入れた係数で修
正し、炉心の中性子出力９島らμ接計算されｆｃ原子炉
の反応の値を得る。

炉心内の一次流体の平均温度は、上記炉心の入口の上記
−送流体の冷却ループの全てのシステムに対する平均温
度、及び上記炉心からの出口における上記−送流体の平
均温度とから計算され、後者は上記炉心の熱出力、上記
−送流体の総量、及び上記炉心への入口における上記−
送流体の平均温度とから計算されることが望ましい。

″！ｔ、ｆｃ１本発明は上述した方法を実施するための
装置にも係る。

本発明による上記装置は以下の手段から成る。

炉心の中性子出力、コールドブランチにおける一次流体
の平均温度、全ての冷却ループについての上記−送流体
における硼素凝縮、及び上記−送流体の総量とを測定す
る手段、 中性子出力の測定値から原子炉の反応全計算する手段で
あって、且つ、中性子の運動方程式を解く手段、及びこ
の値をドッグ２効果を考慮した係数により修正する手段
とから成る手段、上記炉心の入口における上記−送流体
の平均温度信号全計算する手段であって、この信号がコ
ールドブランチにおける上記−送流体の平均温度信号か
ら得られて、この信号を上記コールドブランチ内の温度
測定点から上記炉心の入口への一次流体の分子の平均通
過時間に相当する時間の遅れのオペレータ、及び上記炉
心の入口から上記炉心の中央への一次流体の分子の通過
時間に相当する、上記炉心内の上記−送流体の熱交換の
ポイントとによル調整する計算手段、 上記炉心の入口における上記−送流体の平均温度信号か
ら上記炉心の入口におけるエンタルピー信号を計算する
ための手段、 上記中性子束と上記−送流体の熱流との熱交換のポイン
トによシ、上記測定された中性子出力から炉心の熱出力
全計算するための手段、上記炉心の熱出力信号と一次流
体の分子が上記炉心を貫通して通る、平均通過時間の１
／２に相当する、上記炉心内の上記−送流体の熱交換の
ポイントにより調整された上記−送流体の全ての総量信
号との商により、上記炉心におけるエンタルピーの上昇
信号を計算するための手段、 上記炉心の入口におけるエンタルピー（ｉ号と上記炉心
におけるエンタルピーの上昇信号と全加算することによ
り、上記炉心の出口におけるエンタルピー信号全計算す
る手段、 上記炉心の出口におけるエンタルピー信号から、上記炉
心の出口における、全ての冷却ループに対する平均温度
信号を計算する手段、 上記炉心の入口及び出口における温度信号から、上記炉
心内の上記−送流体の平均温度信号を計算する手段、 上記炉心内の平均温度信号及び上記−送流体内の硼素凝
縮ｋＷわす信号とから、上記炉心内の反応全表わす信号
を計算する手段、及び 上記中性子出力から得られた、上記反応を表わす信号と
、上記炉心内の平均温度及び上記−送流体内の硼素凝縮
とから得られた上記反応を表わす信号とを比較するため
の手段。

好ましい実施例においては、上記反応を表わす信号は上
記反応の時間導関数から成る。

実施例の詳細な説明 図には、以下に説明する装置によシ測定された炉心の作
動に関連する４つのパラメータ、及び上記装置から導出
されたクラスタに起因する炉の反応の変化とが示されて
いる。

測定された値において、と９わけ、中性子束の測定値は
炉心の外部に配置された４つのマルチレベル中性子束測
定室により従来の方法で測定され、各々の測定室は炉心
の四分円の１つから発せられる中性子束を測定する。こ
こに説明する例においては、本発明によシ４つの装置が
使用され、１つの装置が各々のマルチレベル測定室と組
み合わされる。これにより、例え４つの装置の１つに欠
陥が発見されても、或いは修理中でおっても炉の反応の
変化が制御できる。（ここで、出力分布が全部均一であ
ると仮定する。９ 加算器１は、様々なレベルの上記測定室（例えば、６段
階）で発生される中性子束測定値信号から炉心の平均中
性子出力を表わす信号を得ることができ、この信号は中
性子出力信号と称しζ簡単に参照番号２として示される
。

上記信号２はユニット６に入力され、ユニット６は炉心
の反応及びこの反応の関数でらる中性子出力を計算する
。上記中性子出力と上記反応との間の簡単な関係上用い
ることが好ましく、例えばこれは原子炉で起こる連鎖反
応を遅くする中性子の単１の平均グループを考慮に入れ
るという様なことである。この簡素化により、本発明者
は非常に満足できる結果が得られることに気付いた。そ
れは、上記中性子出力と上記反応との間の簡素化された
関係を用いると、本発明による装置が本発明の目的、即
ち上記反応の変化を正確に、しかも迅速に検出し、これ
らの変化を修正するために適時に入間介入全達成しよう
ということである。

また上記信号２は、１５で示される炉心の熱出力を計算
することもできる。この熱出力は、中性子束と一次流体
の熱流との熱交換のポイント１６によシ計算することが
出来る。上記ポイント１６定数、そしてｐはラプラス変
数を表わす。

熱出力信号１５Ｌユニツト６５に入力され、ユニット３
５は信号３６ｔ−発し、信号６６は加算器６７において
、ユニット６によシ作られた全反応の信号４から引き算
される。信号５６はトップ２−効果の影響全考慮しなが
ら上記反応を修正するための信号である。

一加算器６７の出力端子において得られた信号３Ｂは、
ユニット５へ入力され、ユニット５は信導関数定数でお
り、これはできる限シ干渉なしで信号６を得るためのも
のである（ｐは勿論ラックス変数）。

上記信号６は、炉の中性子束から引き出された信号から
構成されているが、炉の反応を表わす別の信号が、炉心
における一次流体の平均温度の関数として導出される。

このために、ユニット７は各々の冷却ループのコールド
ブランチ（この場合は４つ）において測定された平均温
度を測定する。

このユニット７で作られた信号は８で示される。

子がコールドブランチ内の温度測定点から炉心の入口へ
と流れる平均遷移時間τ２に相当する時間の一丁 遅れを修正する演算子９（伝達関数０２ｐ）によシ、上
記信号８は修正される。上記演算子９はポイント１０へ
と続き、このポイント１０は炉心の入口出力端子におい
ては、全ての冷却ループについて炉心の入口における平
均温度Ｏｅに相当する信号１１が得られる。そしてこの
信号１１は演算子１２へ入力され、この演算子１２は炉
心の入口における平均エンタルピーの値を計算する。こ
のエンタルピーは、例えばθｅにおいて、２次多項式に
よシ定められる。よシ正確を期すためにθｅについて６
次多項式によυ計算することも可能でおる。

このようにして信号１３が得られ、この信号は炉心の入
口における平均エンタルピーを表わす。

更に、−次元体が炉心全通過する間に、この一次流体の
エンタルピーの上昇を計算する手段が用意される。１４
で示される信号は、炉心の熱出力の信号１５と上記−次
元体の総量の信号との商よシ得られる。上記−次元体の
総量の信号は炉の全ての冷却ループ（この場合は４つ）
について−次元体の総量全加算することによりｉられ、
上記総量の信号１７は、炉心全通過する一次流体の分子
の平均遷移時間τ３の１７２に相当する炉心内の−次に
よシ修正される。上記ポイント９１８によジ修正された
総量の信号は１７′で示芒れる。上記信号１５．１７’
、１１及び１６は同相である。

演算子１９は、上記信号１５と上記信号１７′との北上
計算し、これにより信号１４が得られ、この信号１４は
炉心における一次流体の平均エンタルピーの上昇を表わ
す。

そして信号１６及び１４は加算器２０において加算され
、これによシ信号２１が得られ、この信号２１は炉心の
出口における平均エンタルピー全温度を表わす。当然上
記演算子２２は上述の演算子１２と同様にエンタルピー
と温度との間の同一の関係を用いており、２次多項式の
場合には上記出口の温度は正のルートに相当する。

炉心の入口及び出口における一次流体の平均温度を表わ
す信号１１及び２３は、各々１／２に等しい係数に？Ｉ
ｌ−割当てられた後に加算器２４に入力される。この加
算器２４で作られたイハ号２５は、炉この信号２７は炉
心内の一次流体における平均温度の時間導関数を表わす
。τ５は導関数全表わし、Ｔはフィルタを表わし、この
フィルタは上記演算子２６の過渡的な利得を減衰する。

更に、演算子２８は炉心の全ての冷却ループに対する、
−送流体における硼素凝縮の平均測定値信号を作る。上
記オペレータ２８により作られた信号は３０で示される
。原子炉の反応は炉心内の平均温度及び硼素凝縮の関数
であるから、上記オペレータ２８は、その久方端子にお
いて信号２７及び２９を受ける。この結果、信号６ｏが
得られ、ｄρ この信号６０は炉心内の反応の導関数−を表わす。

信号６及び６ｏは６１において比較される。原子炉が正
常に作動している場合には、上記２つの信号は互いに相
殺し合い、比較＠３１により作られる信号３２は０とな
る。しかし、もしこの信号３２が一定の値に達する時は
、例えばり２スタを制御なく投入したというようなりラ
スタ制御において異常が存在することを表わす。上記信
号３２は、２つのスレッシュホールド継電ａ３３及び６
４に入力され、この継電器６６において正の信号が検出
され、６４において負の信号が検出される。このように
、クラスタに起因する反応の変化の方向全知ることが出
来、正の変化負の変化のどちらかに従い異った介入の仕
方を知ることができる。正の変化では、緊急のストップ
−ページが必要であるが、当然、負の変化の場合にはそ
の必要はない。

当然、本発明は、上述の例による実施例のみに限定され
るものではなく、本実施例に対して細部のみが相違し、
生産方法が異なり、或いは等動物の手段全使用するとい
った他の実施態様も含むものである。

上述の例においては、原子炉の変化の時間導関数の２つ
の値が比較されていたが、上記変化の２つの値全直接比
較し、これらの値全表わす信号の連続的な成分上従来の
方法によシ除去することも可能である。

また、ポイント１０及び１７を同様な機能を果す他のポ
イントと変換できる。例えば、これらは非常線形関数で
なくともよい。

また、必要とする技術的な制約を無視して炉心内の一次
流体の平均温度を直接測定することも可能でおる。

いずれの場合にも、全ての信号が同相でアシ、また装置
が永続的作動のみでなく、一時的作動においても適用さ
れるように形態がとられる必要がある。この場合、上述
した例の装置を用いれは、クラスタに起因する異常全非
常に効果的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明実施例の装置の系統を示す図である。 １・・・加算器　２・・・炉心の中性子出力を表わす信
号６・・・炉・心の反応’ｔｉｔｓするユニット　４・
・・加算器５・・・信号６８の導関数を計算するユニッ
ト６・・・ユニット５の信号 ７・・・各々の冷却ループのコールドブランチにおいて
測定された一度の平均を計算するユニット８・・・ユニ
ット７の信号　　９・・・演算子１０・・・ポイント　
　　　　１１・・・ポイント１０の信号１２・・・演算
子 １６・・・炉心の入口における平均エンタルピーを表わ
す信号 １４・・・炉心を横切る一次流体のエンタルピー上昇七
表わす信号 １５・・・炉心の熱出力信号　１７・・・総量信号１８
・・・ポイント　　　　　１９・・・演算子２０・・・
加算器 ２１・・・炉心の出口における平均エンタルピーを表わ
す信号 ２２・・・演算子 ２６・・・炉心の出口における平均温度を表わす信号２
４・・・加算器 ２５−・・炉心内の一次流体の平均温度全表わす信号２
６・・・演算子 ２７・・・炉心内の一次流体の平均温度の時間導関数を
表わす一信号 ２８・・・演算子 ２９・・・演算子２８で作られる信号 ３０・・・炉心における反応の導関数全表わす信号６１
・・・比！ｌ１３！器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉心制御クラスタの位置の誤シに起因する、１つ或
   いはそれ以上の冷却ループを有する加圧水型原子炉の炉
   心の反応における変化全検出する方法において、上記炉
   心の外部にある中性子束測定室によシ炉心の中性子の出
   力（２）全測定し、この中性子の出力から直接計算され
   た燃料の反応を表わす瞬間的な値（６）ｋ、上記炉心内
   の瞬間的な平均温度（２５Ｌ及び上記炉心を流れる一次
   流体における平均硼素凝縮（２９ンとから計算された、
   反応を表わす瞬間的な値（３０）と比較すること全特徴
   とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、中性子
   出力の原子炉の反応に関する中性子の運動方程式を解き
   、この解から得られた値（４）會トップ２効果の影響を
   考慮に入れた係数（６６）で修正する事によシ、炉心の
   中性子出力（２）から直接計算されｆｃ原子炉の反応の
   値（６）を得る方法。 ３、特許請求の範囲第１頓或いは第２項記載の方法にお
   いて、炉心内の一次流体の平均温度（２５）を、上記炉
   心の入口における上記−次流体の、冷却ループの全シス
   テムに対する平均温度（８）及び上記炉心からの出口に
   おける上記−次流体の平均温度（２６）とから計算し、
   ここにおいて上記炉心の熱出力（１５）　、上記−次流
   体の総量（１７）及び上記炉心への入口において測定さ
   れた上記−次流体の平均温度（８）の手段とから計算す
   る方法。 ４、特許請求の範囲第１項〜才６項のいずれかに記載の
   方法を実施するための装置において、炉心の中性子出力
   、コールドブランチにおける一次流体の平均温度、全て
   の冷却ループについての上記−次流体における硼素＃縮
   及び上記−次流体の総ｆ！に全測定する手段、 中性子出力の測定値（２）から原子炉の反応全計算する
   手段（３）であって、且つ中性子の運動方程式會解く手
   ！（６）　、及びこのイ直（４）　’ｅ　）”ツブラ効
   果を考慮した係数（３６）により（ｌｉ＆正する手段（
   ３７）とから成る手段、 上記炉心の人口における上記−送流体の平均温度信号（
   １１）ｔ−計算する手段であって、この信号をコールド
   ブ２ンチにおける上ｍ己−次流体の平均温度信号（８）
   から得て、上記信号を上ｉ己コールド。 ブランチ内の温度測定点から上記炉Ｊひの入口への一次
   流体の分子の平均通過時間τ２に相当する時間の遅れの
   演算子（９）、及び上記炉ＩＣ）の入口〃諷ら上τ３ 記炉心の中央への一次流体の分子の通過時間Σに相当す
   る、上記炉心内の上記−送流体の熱伝達のポイント（１
   ０）とによシ調整する様な言十算手段（１２）、 上記炉心の入口の上記−送流体の平均温度信号（１１）
   から上記炉心の入口におけるエンタルピー信号（１３）
   ｔ−ｔｉ算するための手段、上記中性子束と上記−次涙
   体の熱流との間の熱伝達のポイン）　（１６）により、
   上記測定された中性子出力（２）から炉心の熱出力（１
   ５）　を計算する手段、 上記炉心の熱出力信号（１５）と−送流体の分子が上記
   炉心ｔ−貫通して通る平均通過時間τ３の）に相当する
   上記炉心内の上記−送流体の熱伝達のポイン）　（１８
   ）により調整された上記−送流体の全ての総量信号（１
   ７つとの商により、上記炉心におけるエンタルピーの上
   昇信号（１４）を計算する手段（１９）、 上記炉心の入口におけるエンタルピー信号（１６）と上
   記炉心におけるエンタルピーの上昇信号（１４）を加算
   することにより、上記炉心の出口におけるエンタルピー
   信号（２３）　’ｉ計算する手段（２２ン、上記炉心の
   出口におけるエンタルピー信号（２６）から、上記炉心
   の出口における全ての冷却ループに対する平均温度信号
   （２５）　’に計算する手段、上記炉心の入口及び出口
   における温度信号（１１λ（２６）から、上記炉心内の
   上記−送流体の平均温度信号（２５）を計算する手段、 上記炉心内の平均温度信号（２５ン及び上記−送流体内
   の硼素凝縮を表わす信号（２９）とから、上記炉心内の
   反応を表わす信号（３０）を計算する手段（２８ン、及
   び 上記中性子出力（２）から得られた上記反応を表わす信
   号（６）ｔ−１上記炉心内の平均温度（２５）及び上記
   −送流体内の硼素凝縮（２９）とから得られた上記反応
   を表わす信号（３０）と比較する手段とから成る、上記
   請求の範囲第１項乃至オ６項のいずれか１つの方法を実
   施する装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載の装置において、上記反
   応ヲ宍わす上記信号が上記反応の時同導関数から成る装
   置。