JPS61104295A - 沸騰水形原子炉の出力分布監視装置 - Google Patents

沸騰水形原子炉の出力分布監視装置

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JPS61104295A
JPS61104295A JP59225399A JP22539984A JPS61104295A JP S61104295 A JPS61104295 A JP S61104295A JP 59225399 A JP59225399 A JP 59225399A JP 22539984 A JP22539984 A JP 22539984A JP S61104295 A JPS61104295 A JP S61104295A
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JP
Japan
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reactor
power distribution
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core
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JP59225399A
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Inventor
工藤 義朗
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Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Publication date
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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)

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】 [発明の技術分野] 本発明は沸It!水形原子炉の出力分布監視装置に係わ
り、特に出力分布を高速で監視することのできる沸騰水
形原子炉の出力分布監視装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 一般に、運転中の原子炉においては、その出力分布を監
視することが原子炉の健全性および安全性を確保する上
で極めて重要である。沸騰水形原子炉においては、炉心
内の各燃料棒の出力分布は、例えば予め慣らし運転を実
施して作成した出力分布、すなわち、PCエンベロープ
を越えない範囲゛で運転することが要求されている。
従来の沸騰水形原子炉においては、炉心内の出力分布は
、通常、位置固定型局所出力領域中性子検出器(以下L
PPMと呼ぶ)からの信号およびプラントの熱的収支に
係わる信号をプロセス計算機を用いて処理することによ
り監視されている。、第3図は沸騰水形原子炉の炉心を
示すもので、この炉心は燃料集合体1と制御棒2により
溝成されており、炉心周辺部を除き燃料集合体4体に1
本の割合で制御棒2が配置されている。ざらに燃料集合
体16体に1本の割合でLPRMの監視ストリング3が
配置されている。なお、1本の監視ストリング3には、
高さ方向に4個のLPPMが配置されている。
第4図は出力分布の監視に用いられるプラントの熱的収
支に係わる信号点の主なものを模式的に示すもので、符
号4は原子炉本体を、符号5は再循環ポンプを、符号6
は制御棒を、符号7は炉水浄化系を示している。主な信
号点としては、原子炉圧力8、給水流量9、給水温度1
0.再循環ポンプ駆動電力11、制御棒駆動水流量12
、制御棒駆動水温度13、炉水浄化系流量14、炉水浄
化系入口温度15、炉水浄化系出口温度16があげられ
る。
従来の沸騰水形原子炉における炉心内出力分布の監視は
次のようになされてきた。
すなわち、まず前述した符号8〜16の信号をプロセス
計算機に入力し、熱的収支バランス式を解くことにより
原子炉の総熱出力が評価される。
次に各しPRM信号から予め定められたフィッティング
係数を用いて炉心内の相対的な出力分布が求められる。
この相対的な出力分布と先に求められた総熱出力とから
炉心内の熱出力分布が求められる。
しかしながら、従来、各LPPM信号から相対熱出力分
布を求めるフィッティング式は、炉心内冷却材のボイド
率分布に大きく依存しており、先のフィッティングにお
いては適当なボイド率分布が仮定されていた。
従って、新たに求められた熱出力分布を用いてボイド率
分布を評価し、その値を用いて相対出力分布を再計算す
る必要がある。このような手続をボイド率分布および相
対出力分布が収束するまで  。
繰り返すことにより現状の炉心内熱出力分布を求めるこ
とができる。
このようにして求められた熱出力分布は、各燃料集合体
を高さ方向に幾つかの領域(以下ノードと呼ぶ)に分割
した際の、各ノード毎の平均熱出力密度に関するもので
ある。、 一方、燃料の健全性上監視を要するものは、燃を 料集合体において出力最大となる燃料の出力密度である
。そこでプロセス計算機は、先に求めたノード平均熱出
力密度に予め定められたフィッティング定数(以下局所
ピーキング係数と呼ぶ)を乗じて、最大出力となる燃料
棒の熱出力密度を求める。
そして、このようにして求められた熱出力分布がPCエ
ンベロープを超過しないように原子炉は通常運転される
このように従来の出力分布監視方法は、ボイド率分布と
出力分布とを収束させるための反復計算を必要とするた
め、計算に多大の時間が費され、短周期で監視を行なう
ことができず、例えば1時間周期における監視しか行な
うことができないという問題があった。
また、従来の監視方法では、前述したように、熱的収支
バランスをその評価法の基礎としているため、熱的平行
状態にない炉心状態が速く変化しているような過渡状態
には適用することができないという問題があった。
[発明の目的1 本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
沸騰水形原子炉において炉心状態が速やかに変化する場
合に、簡易手法により出力分布を評価し、高速で熱出力
分布を監視することのできる沸騰水形“原子炉の出力分
布監視装置を提供しようとするものである。
[発明の概要] すなわち本発明は第1図に示すように、原子炉1から中
性子検出器信号等の各種信号を入力し基本中性子束分布
と前記中性子検出器信号との変換係数、局所ピーキング
係数J5 J:び燃料棒熱伝達関数を求める長周期炉心
監視装置2と、前記中性子検出器信号および前記変換係
数を入力し現在の中性子束分布を求める中性子束分布演
算装@3と、前記局所ピーキング係数、前記燃料棒熱伝
達関数および前記現在の中性子束分布を入力し炉心内の
熱出力分布を求める熱出力分布演算装@4とを備えたこ
とを特徴とする沸騰水形原子炉の出力分イ[監視装置で
ある。
すなわち本発明では、物理モデルに基づぎ周期的に炉心
を監視して3次元中性子束分布と、中性子束分布から熱
出力分布までの燃料棒熱伝達関数を作成する長周期炉心
監視装置の結果を利用して現状の熱出力分布を求めるこ
とにより、前述した目的が達成される。
長周期炉心監視装置により得られた各燃料集合体毎の平
均中性子束分布を以下基本中性子束分布と称することと
しP’k 11.Jで表わす。ここで添字i 、Jは燃
料集合体の炉心内径方向位置を表わし、kはノードの高
さ方向の位置を表わしている。また、添字1 、Jで表
わされる燃料集合体の熱出力最大の燃料棒に対して作成
された燃料棒熱伝達関数をG’k 、1.J  (S)
で表わす。また、このときのLPRM信号をRON、I
Lで表わす。なお、ここで添字見はL P P Mスト
リングの炉心内径方向位置を表わし、nは各ストリング
に配置されたLPPMの高さ方向位置を表わしている。
本発明では、まず基本中性子束分布とLPPM信号との
変換係数COk 、1.Jが定義される。
変換係数COk 、1.Jは以下のように定義される。
COk  、l   、J  =(POk  、1  
 、J  )/(ΣWk   、ll *R”、   
、丈 )・・・・・・ (1,)ここでNは1ス1〜リ
ング当たりのLPRM数、Wk 、nは適当に定められ
た重み係数であり、また燃お1集合体位置1  、Jは
LPRMストリングえに属するものとする。
さて、炉心状態の変動に比べて変換係数COk、1.J
の変化は十分に小さいから、基本中性子束分布POk 
、+、jと、そのときのLPRM信号の値より得た変換
係数COk 、1.jを用いて任意の時点の中性子束分
布を評価することができる。
そこで任意時点のLPRM信号をRn  、Lとすると
、中性子束分布Pk 、l  、Jは前述した(1)式
を用いて次式により求めることができる。
Pk 、+  、J=C’b  、1  、Jざらに長
周pA炉心監説装置で評価された各燃料集合体中の出力
最大の燃料棒の燃料棒熱伝達関数をGOk 、1.J 
 (S)および局所ピーキング係数をrk、1.J と
すれば、熱出力分布Qk 、+、jは次式で求めること
ができる。
Qh  、1  、J =Gok、1  、J  (S
)*r   k    、1     、J   :I
:Ph     、1     、J   −−−(3
)この方法によれば、変換係数COh、+、j1燃料棒
熱伝達関数G’k 、1.J  (S)および局所ピー
キング係数rk、1.Jを記憶することにより、LPR
M信号から直接熱出力分布を容易に得ることができ、極
めて高速の出力分布監視が可能となる。
[発明の実施例] 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明す
る。
第2図は本発明の一実施例の沸騰水形原子炉の出力分布
監視装置を示すもので、この沸騰水形原子炉の出力分布
監視装置はプロセス計’3tff5、長周期炉心監視装
置6、出力分布演算装置7、記憶装置8、積分装置9、
比較装置10、表示装置11とから構成されている。な
お、プロセス計算機5および長周期炉心監視装置6は、
従来からプラント内に配置されている。
プロセス計算機5は、運転中の原子炉1から短期間でL
PRM信号および炉心を3次元で扱った物理モデルに基
づいた長周期炉心監視装置6に必要な信号を入力し、こ
れを長周期炉心監視装置6に出力する。
長周期炉心監視装置装置6は3次元核熱水力計算を行な
い、基本中性子束分布POh  、1.J、変換係数C
’b、+、j、局所ピーキング係数rk  。
1、Jおよび燃料棒熱伝達関数G’k 、+、J(S)
を計算し、これらの結果をプロセス計算機5および出力
分布演算装置7を介し、て記憶装置8内に記憶する。
出力分布演算装置7は、プロセス計紳機5から短周期で
送られてくるLPPM信号を入力し、記憶装置8内に記
憶されている変換係数COk 、+、Jおよび重み係数
Wk +fiを用い前述した(2)式に基づいて現状の
中性子束分布Pk 、I  、Jを求める。
積分装置9は、出力分布演算装置7から現状の中性子束
分布Pk 、1  、Jを、記憶装置8から燃料棒熱伝
達量!2G’k 、1.J  (S)を入力し、時間領
域で積分を行ない、燃料集合体平均熱出力分布を求める
出力分布演算装置7は、積分装置って求められた燃料集
合体平均熱出力分布を入力し、これに局所ピーキング係
数rk、1.Jを乗じて出力最大の燃料棒の熱出力分布
Qx、1.Jを求める。
配憶装置8は、出力分布演算装置7で求められた熱出力
分布をaa憶する。
比較装置10は、記憶装置8に記憶された熱出力分布Q
k 、+  、−と、例えばPCエンベロープとを比較
し、制限1直を逸脱していないかどうか判断し、この結
果を、例えばCRTディスプレイからなる表示装置11
に出力し運転員に知らせる。
なお、基本中性子束分布P’k 、+、J、変換係数C
Oに 、I 、 J等は長周期炉心監視装置6による長
周期炉心監視プログラムが実行される毎に更新され、誤
差の蓄積が回避される。
なお、3次元炉心監視プログラム実行時に監視すべぎ燃
料集合体座標1.7を指定することにより沸騰水形原子
炉の出力分布監視装置の演算量を軽減し、さらに高速化
を図ることができる。
また、前述した(3)式で用いられる局所ピーキング係
数rk、+、Jを燃料集合体内のすべての燃料棒に対し
定義してrk、1.J としてすべての燃料棒に対し熱
出力分布を得ることができる。なお、ここで41mは燃
料集合体内の燃料棒座標を示している。
[発明の効果〕 以上jホべたように本発明の沸騰水形原子炉の出力分布
監視装置によれば、少ない演算量で熱出力分布を容易に
評価することができるため、従来より大幅に高速化され
た出力分布の監視を可能にすることができる。さらに熱
出力分布を平衡を仮定せず、LPPM信号からだけで求
めているので、過渡時にも適用することができる。
従って、炉心状態が速く変化している場合にも、高速か
つ極めて短周期で炉心の熱出力分布の監視を行なうこと
ができ、原子炉の健全性および安全性確保に寄与すると
ころ大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を承けブロック図、第2図は本発明の沸
騰水形原子炉の出力分布監視装置の一実施例を示すブロ
ック図、第3図は炉心内に配置されるLPRMを示ず説
明図、第4図は従来の出力分布監視に用いられるプラン
ト熱的収支に係わる信号点を示す♂e管系統図である。 1・・・・・・・・・・・・沸騰水形原子炉2・・・・
・・・・・・・・長周期炉心監視装置3・・・・・・・
・・・・・中性子束分布演算装置4・・・・・・・・・
・・・熱出力分布演算装置代理人弁理士   須 山 
佐 − 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原子炉から中性子検出器信号等の各種信号を入力
    し基本中性子束分布と前記中性子検出器信号との変換係
    数、局所ピーキング係数および燃料棒熱伝達関数を求め
    る長周期炉心監視装置と、前記中性子検出器信号および
    前記変換係数を入力し現在の中性子束分布を求める中性
    子束分布演算装置と、前記局所ピーキング係数、前記燃
    料棒熱伝達関数および前記現在の中性子束分布を入力し
    炉心内の熱出力分布を求める熱出力分布演算装置とを備
    えたことを特徴とする沸騰水形原子炉の出力分布監視装
    置。
JP59225399A 1984-10-26 1984-10-26 沸騰水形原子炉の出力分布監視装置 Pending JPS61104295A (ja)

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