JPS6116036B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、沸謄水型原子炉（BWR）の出力変
更監視方法に関する。

BWRの出力変更は、制御棒操作または炉心流
量変更操作によつて実現できるが、以下では、主
として炉心流量による出力変更運転時を対象とし
て本発明を説明する。炉心流量と出力との間に
は、種々の制限から一定の運転許容範囲が定めら
れている。その範囲を第１図に示す。ここで、曲
線abは再循環ポンプ速度下限曲線、曲線cdは燃
料棒の熱的制限による制御棒引抜き阻止曲線、曲
線efはポンプキヤビテーシヨンに関する制限曲
線、曲線ghは再循環ポンプ速度上限曲線を示
す。運転許容範囲は、これらの曲線に囲まれた領
域である。また、曲線ijは流量制御曲線と呼び、
ある制御棒パターンで炉心流量を変更したときの
出力変化を示す。制御棒パターンが異なると流量
制御曲線は、曲線klのように前記曲線ijを平行移
動した曲線となる。出力変更時においては、第２
図に示す如く、出力変更に伴ない核分裂生成物ゼ
ノンの濃度変化が生じる。しかも、これによる反
応度変化がかなり大きいため、変更後の出力を一
定に保つためには、炉心流量を大きく変化させる
必要がある。このときの炉心特性変化を第２図、
及び熱出力（以下、出力と称する）と炉心流量の
軌跡を出力、炉心流量マツプを第３図に示した。
尚第２図では、炉心流量出力の他にゼノン濃度を
フアクタとしている。第２図、第３図の軌跡Ａ→
Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇはその変化手順を示して
いる。低出力時（軌跡Ｂ→Ｃ→Ｄ）の炉心流量変
化は、制限値から遠ざかる方向であり問題となら
ないが、高出力復帰時（軌跡Ｅ→Ｆ→Ｇ）の炉心
流量は、復帰直前の状態（Ｄ点）によつては高出
力復帰時に運転制限条件に違反する可能性があ
る。たとえば、Ｄ点（炉心流量が第２図のＤ点に
到達する前から出力を上昇させるとE′点で、ま
たD″点（長時間低出力状態を保持するとこの点
に達する。）からE″点を介して出力を上昇させる
とF′点（高出力復帰後の最小流量到達点）でそ
れぞれ運転制限条件に違反する。従来の運転方法
では、この運転制限条件に違反するか否かの判定
を、前出の出力、炉心流量マツプを使用し、オフ
ライン計算での解析結果やオペレータの運転経験
を基にして実行していた。

本発明は、出力変更時において、高出力復帰直
後あるいは高出力保持時の炉心流量が、運転制限
条件に違反するか否かを、オフライン解析結果や
運転経験を必要とすることなく簡単に判断するこ
とができ、しかも、否の場合に運転制限条件に違
反しない変更出レベルを得ることができる出力変
更監視方法を提供しようとするものである。

本発明の要旨は、ゼノン・よう素マツプ上の運
転許容範囲に応じて出力レベル変更を行わせるよ
うにしたものである。以下、本発明を詳述する。

高出力復帰後の炉心流量変化は、前記のように
ゼノン濃度の過渡変化と１対１に対応づけること
ができる。そこで、高出力復帰時の炉心流量制限
値（上限値と下限値）をゼノン濃度の制限値で規
定する。ゼノン濃度、よう素濃度の過渡変化は、
下記の動特性方程式に従う。

ｄＩ／ｄｔ＝〓_IΣＰ−λ_IＩ …(1) ｄＸ_ｅ／ｄｔ＝〓_XΣＰ＋λ_IＩ−λ_XＸ_e−δ_XＸ_eＰ
… (2) ここで、 Ｘ_e，Ｉ：炉心平均のＸ_e ¹³⁵，Ｉ¹³⁵の濃度 Σ ： 〃 の核分裂断面積 Ｐ ： 〃 の熱出力 λ_X，λ_I：Ｘ_e ¹³⁵，I¹³⁵の崩壊定数 〓_X，γ_I：Ｘ_e ¹³⁵，I¹³⁵の核分裂１回当りの発
生個数 である。式(1)，(2)を使用して、種々の初期値に対
する出力変更後のゼノン濃度とよう素濃度の過渡
変化を求め、これをゼノン・よう素マツプにまと
める。到達出力が100％のときのゼノン・よう素
マツプの例を第４図に示す。この図は高出力復帰
直前の状態をＨ曲線におけるＪ点（ゼノン濃度
X₀、よう素濃度I₀）とすると、高出力（Ｐ＝100
％）復帰後のゼノンとよう素濃度は曲線Ａに沿つ
て変化する。すなわち、よう素濃度は単調に増加
するが、ゼノン濃度は一度減少し、その後単調に
増加した後、平衡点（出力100％）に到達するこ
とを示している。尚、平衡点とはゼノンとよう素
とのバランスがとれた状態点を示している。ここ
で、高出力（100％）復帰後の炉心流量の制限値
（上限値Ｕは第３図の曲線gh、下限値Ｌは曲線
cd）に対応するゼノン濃度の制限値を求め、ゼ
ノン・よう素マツプ上に記入する。（第５図参
照）。ゼノン濃度の上限値Ｕは、高出力（100％）
復帰直後の炉心流量が曲線gh（第３図参照）に
違反しない限界値を示す。また、ゼノン濃度の下
限値Ｌは、高出力100％）復帰後の炉心流量の最
小値が曲線cd（第３図参照）に違反しない限界
値を示す。したがつて、高出力復帰時の炉心流量
が制限値以内である運転許容範囲は、前記２つの
上、下限値と、下限値に接するゼノン・よう素軌
跡（曲線Ｍ）及びゼノン・よう素が存在しえない
境界を示す直線Ｎで囲まれた領域（斜線部分）で
ある。高出力復帰直前のゼノンとよう素濃度がこ
の範囲に存在すれば、100％出力状態へ復帰して
も、炉心流量は運転制限条件に違反することはな
い。以上述べた方法によつて、到達出力を種々変
更させたときのゼノン・よう素マツプから運転許
容範囲を求め、それを１つのマツプとしてまとめ
る。その例を第６図に示す。第６図では、Ｐ＝
100％、Ｐ＝90％、Ｐ＝80％、Ｐ＝70％での許容
範囲Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｖを示している。出力変更時に
おける当該マツプの使用方法は以下の通りであ
る。式(1)，(2)を使用して時時刻々のゼノンとよう
素を実時間で求める。高出力復帰直前に、その時
刻のゼノンとよう素濃度を第６図の運転許容範囲
と比較する。その点が領域Ｑ内にあれば、100％
出力まで復帰可能であり、また、領域Ｒ内にあれ
ば90％まで出力を復帰させうること等が簡単に判
断できる。

以上の説明では、制御棒パターンを一定として
ゼノン・よう素マツプ上の運転許容範囲を求めた
が、制御棒操作を併用する出力変更時には、制御
棒パターンごとにゼノン・よう素マツプの運転許
容範囲を求め、前述と同様な方法で使用すること
ができる。

本発明の実施例を第７図に用いて説明する。熱
出力計算装置３は、原子炉圧力容器１の炉心２か
ら得られるヒートバランスデータを使用して時々
刻々の熱出力Ｐを計算する。ゼノン動特性計算装
置４は、当該熱出力Ｐを使い前述の式(1)，(2)に基
づいてゼノン、よう素濃度を計算する。続いて、
計算されたゼノンとよう素濃度をCRT表示装置
５に入力し、前者を縦軸に、後者を横軸にとつて
表示する。一方、ゼノン・よう素マツプ作成装置
７は、式(1)，(2)に基づいて到達出力をパラメータ
として、種々の初期値から出発するゼノン・よう
素マツプを作成し、運転許容範囲作成装置９へ出
力する。ゼノン制限値計算装置８は、出力・炉心
流量マツプを内蔵し、制御棒駆動装置６からの制
御棒パターン信号ｒを使つて、到達出力をパラメ
ータとしたゼノン濃度の上、下限値を計算し前記
運転許容範囲作成装置９へ出力する。運転許容範
囲作成装置９は、これら２つの入力信号から第６
図に相当する運転許容範囲を求め、これを前記
CRT表示装置５へ出力する。その結果オペレー
タは、CRT画面に表示された運転許容範囲と、
ゼノン、よう素濃度の相対関係から要求された出
力変更が実現可能か否かを判断し、否の場合には
運転制限条件に違反しない出力レベルを決定する
ことができ、出力変更操作の速応が可能となる。
なお、出力変更要求が実現可能出力より高いとき
は、限界値まで出力を徐々に上昇させ、その後、
ゼノン、よう素濃度の変化を待ち、余裕が生じた
時点で出力をさらに上昇させる等の方法を採用す
ることにより、より安全なBWR運転を実現する
こともできる。

以上述べた如く、本発明によれば、出力変更後
の炉心流量変化が運転制限条件に違反するか否か
を、オフライン解析結果や運転経験を必要とする
ことなく簡単に判断でき、しかも運転制限条件に
違反しない（実現可能な）変更後出力を簡単に求
めることができ、出力変更操作の速応が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は出力・炉心流量マツプ上の運転制限条
件を説明する図、第２図は出力変更時の炉心特性
変化を説明する図、第３図は出力変更時の出力、
炉心流量軌跡を説明する図、第４図はゼノン・よ
う素マツプの１例を示す図、第５図はゼノン・よ
う素マツプ上での運転許容範囲の求め方を説明す
る図、第６図は前記運転許容範囲の１例を示す
図、第７図は本発明の実施例を示す図である。 １…圧力容器、２…炉心、３…熱出力計算装
置、４…ゼノン動特性計算装置、５…CRT表示
装置、７…ゼノン・よう素マツプ作成装置、８…
ゼノン制限値計算装置、９…運転許容範囲作成装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 沸謄水型原子炉から得られる出力・流量マツ
   プ上の運転許容範囲をゼノン・よう素マツプ上の
   運転許容範囲に対応づけ、現時点のゼノン・よう
   素濃度と、前記マツプ上の運転許容範囲との相対
   関係から、運転許容範囲を逸脱しない出力レベル
   変更後の出力レベルを監視決定する沸謄水型原子
   炉出力変更監視方法。