KR101158459B1 - 원자로 노심 모니터링 방법 및 장치 - Google Patents

원자로 노심 모니터링 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

원자로는 가동형 프루브식 노내(爐內) 계측 시스템(4)을 포함하고, 그 노내 계측 시스템의 측정 채널(3)들이 노심의 높이에 걸쳐 피계측 연료 조립체(2') 내에 합체되어 측정 채널들을 형성한다. 변위 케이블의 일단에 각기 고정된 가동형 프루브들은 각 측정 채널 내에서 노심의 전체 높이에 걸쳐 중성자 플럭스 측정들을 행할 수 있게 한다. 노심은 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터를 소정의 한계값과 비교함으로써 모니터링된다. 그 임계적인 파라미터가 한계값에 접근하는 것으로 판명되거나 또는 노심(1)에서 측정되는 물리적인 양들로부터 결정되는 그것의 값이 모델을 기초로 하여 계산되는 값으로부터 벗어나는 것으로 판명되면, 노심(1)의 적어도 하나의 측정 채널(3) 내로 가동형 프루브가 인입되고, 그 가동형 프루브는 노심(1)의 높이에 걸쳐 이동되며, 1조의 중성자 플럭스 측정들이 행해지고, 가동형 프루브에 의해서 행하여지는 중성자 플럭스 측정치들을 이용하여 그 임계적인 파라미터를 계산한다.
Figure R1020050029675
원자로 노심, 모니터링, 중성자 플럭스, 프루브

Description

원자로 노심 모니터링 방법 및 장치{METHOD AND INSTALLATION FOR MONITORING THE CORE OF A NUCLEAR REACTOR}
도 1은 본 발명의 범위 내에서 사용되는 전체 노내 계측 시스템의 개략도.
도 2는 원자로의 몇 가지 운전 단계들에 걸쳐, 본 발명의 방법을 구현하는 동안에 수행되는 여러 가지 태스크를 보여주는 블럭도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 노심 2, 2': 연료 조립체
3: 측정 채널 4, 15: 노내 계측 시스템
6: 계측실 7, 8, 9: 컴퓨터
8', 9': 워크스테이션 12: 데이터 획득 유닛
본 발명은 가압수 원자로, 특히 가압수 냉각식 원자로의 노심을 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
가령 가압수에 의하여 냉각되는 것들과 같은 원자로들은 노심을 구비하는데, 그 노심은 수직 방향을 따라, 즉 노심의 높이에 걸쳐 종축선들과 나란한 대체로 곧 은 각기둥형인 연료 조립체들로 구성된다.
원자로의 운전중에는, 원자로가 완벽하게, 그리고 규정 및 표준 규격에 의하여 설정된 일반적인 안전 조건에 따라서 운전되는 것을 항상 보장해야 한다.
특히, 중성자 플럭스의 생성 및 체적 분포 노심에서 방출되는 출력의 용적 분포(volume distribution)가 노심의 정상(normal)적이고도 만족스러운 운전에 상응하는 조건에 따르고 있는 것인지를 결정하는 것이 필요하다.
이를 위하여, 노심 내에서의 출력의 용적 분포, 중선자 플럭스 형상 인자들 또는 심지어 핵비등 이탈율(departure from nucleate boiling ratio)과 같은 원자로의 노심 운전 파라미터들을 결정하고 계산하는 것이 필요하다. 이들 파라미터들은 특히, 노심 전체에 걸친 중성자 플럭스의 삼차원 분포를 결정할 수 있도록 하는 노심 내의 중성자 플럭스 측정치들(neutron flux measurements)로부터 결정된다.
중성자 플럭스 측정치들로부터 결정되는, 정규 운전시의 노심의 상태를 특징을 나타내는 파라미터들은 언제든지 원자로 설계 연구중에 정해진 범위를 벗어나는 일이 없어야 한다.
노심의 운전의 특징을 나타내는 파라미터들 중 하나가 한계값을 초과하는 경우, 경보 장치를 작동시키고 원자로의 운전에 관한 여러 가지 측정을 행하여야 한다.
원자로 노심의 운전을 효율적으로 모니터링하기 위해서는, 물리적이 노심 운전 파라미터와 노심 내의 플럭스 분포를 가급적 단시간 내에 결정해야 한다.
운전중인 원자로를 연속해서 모니터링하는 데 필요한 노심의 플럭스 측정들 은 노심 외부에 배치되고 "노외(ex-core)" 검출기라고 불리는 검출기들에 의하여 일반적으로 행해지고 있다.
노심의 높이에 걸쳐 몇 개(예컨대, 6개)의 측정단들을 구비하는 이들 검출기들은 일반적으로, 노심의 두 개의 대칭축 평면에 관하여 대칭으로 배치되어 그들 사이에 90˚의 각도를 이루는, 반응로 노심 원주부 둘레의 4개의 영역에서 측정을 행하도록 배치된다.
측정단들을 구비하는 노외 검출기들은 노심 전체 높이에 걸쳐 다양한 높이에서, 그리고 원주 방향으로 노심 둘레에 분포된 4개의 영역에서 플럭스 측정치들을 얻는 데 사용된다. 그러나, 이들 노외 장치들은 노심 내부의 중성자 플럭스의 근사치 및 중성자 플럭스 분포의 근사적인 표시만을 제공할 뿐이다. 결국, 얻어진 모니터링 파라미터들은 매우 정밀하지 않으며, 안전상의 이유 때문에 도달되거나 초과되지 말아야 할 이들 파라미터들의 임계치에 관하여 더 큰 안전 여유를 제공하여야 한다.
노심 내의 중성자 플럭스 분포의 보다 정밀한 표시를 얻기 위해서는, 일반적으로 소형 핵분열 챔버들로 이루어지는 "노내(in-core)" 프루브라 불리는 매우 작은 가동형의 특정 프루브를 사용해서, 비교적 멀리 떨어진 정기적인 시간 간격, 예컨대 매달 노심 내부에서 상보적인 플럭스 측정치들을 취한다. 노내 프루브들은 각각 그 노내 프루브가 반응로 계측 시스템의 측정 채널 내부에서 이동할 수 있게 하는 텔레프렉스 케이블(Teleflex cable)이라 불리는 가요성 케이블의 단부에 고정된다. 각 측정 채널은 그것의 단부들 중 하나가 원자로 빌딩의 바닥에 배치된 계 측실로 나온다. 핵분열 프루브들은 계측실로부터 측정 채널 내에서 이동된다. 각 측정 채널은, 원자로 노심 내에 연료 조립체용 계측 튜브와 핵분열 프루브가 도달하는 계측 튜브 내의 딤블(thimble)을 구비한다. 중성자 플럭스 측정은 노심의 전체 횡단면에 걸쳐 분포되는 1조의 연료 조립체들의 수직으로 지향된 계측 튜브들에 의하여 형성된 측정 채널들 내에서 수행된다.
예를 들면, 177개의 연료 조립체들을 구비하는 노심의 경우에, 56개의 측정 채널들을 사용하는 것이 일반적인 관행이다. 93개의 연료 조입체들을 구비하는 노심에는 58개의 측정 채널들이 사용되고, 157개의 연료 조립체들을 구비한 노심의 경우에는 48 또는 55개의 측정 채널이 사용되며, 205개의 연료 조립체를 구비하는 노심에 대해서는 60개의 측정 채널이 사용된다.
중성자 플럭스 측정은 가동형 노내 프루브가 노심의 전체 높이에 걸쳐 저속으로 이동하고 있는 동안에 행하여진다. 그러므로, 노심의 높이에 걸쳐 조밀한 간격의 많은 중성자 플럭스 측정 지점들을 취할 수 있다. 예를 들면, 각 측정 채널의 높이에 걸쳐 분포되는 600개의 지점에서 측정을 행할 수 있다. 더욱이, 노심 내의 피계측 연료 조립체의 분포 및 노심의 대칭 구조로 인하여, 중성자 플럭스를 플럭스 맵(flux map) 형태로 나타내기에 충분한 영상이 얻어진다. 공지의 운전 절차의 경우에는 플럭스 맵의 정밀한 결정이 가동형 프루브를 이용하여 주기적으로만 수행된다.
원자로의 운전중에 원자로의 노심 내부에 배치되어 영구적으로 유지되는 플럭스 측정 프루브도 또한 공지되어 있다. "콜렉트론(collectron)" 형태일 수도 있 는 그러한 중성자 플럭스 측정 프루브는 원자로 노심의 전체 높이에 걸쳐 플럭스 측정 검출기들을 형성하기 위하여 두 개의 연속된 검출기들 사이에 일정한 공간을 두고 수직으로 정렬된 배열의 측정 로드들(measurement rods)의 형태로 조립되는 것이 일반적이다. 이들 측정 로드들은 가동형 프루브에 의하여 측정에 사용되는 것이 보통인 딤블 내로 각기 도입된다. 길이가 노심의 높이와 거의 같은 각 플럭스 측정 검출기들 또는 측정 로드들은 콜렉트론들에 의하여 형성되는 예컨대 8개의 측정 프루브를 구비할 수도 있다.
원자력 발전소의 성능을 최적화할 목적으로 생산비를 저감하기 위하여, 원자로에 의하여 생산되는 핵출력(nuclear power)을 삼차원적으로 계속해서 모니터링할 수도 있다. 이는 모니터링 파라미터를 정밀하게 계산할 수 있게 하고, 이들 파라미터들의 임계치들을 최적으로 사용할 수 있게 한다.
측정 프루브들과 로드들을 구비하는 고정식 노내 계측 시스템을 사용하여 원자로에 의해서 발생되는 출력을 모니터링함으로써, 만족스런 결과들을 성취할 수 있다. 그러나, 원자로의 모든 운전 단계에서 원자로를 모니터링할 수 있도록 처리 시간을 감소시키기 위한 방법들이, 예컨대 프랑스 특허 FR-2.796.196호 및 FR-2.796.197호에 제안되어 있는데, 여기에서는 고정 계측기에 의한 측정을 고려한 계산 코드를 기초로 노심을 모니터링하기 위한 중성자 플럭스 분포를 결정함에 있어서 충분한 정밀도를 유지하면서도, 원자로를 연속해서 모니터링하기 위하여 가동형 계측 시스템의 측정 채널 수에 비하여 적은 수의 측정 로드들이 사용된다.
고정식 노내 계측 시스템의 측정 로드에 가장 빈번하게 사용되는 중성자 플 럭스 측정 프루브는 로듐계 콜렉트론(rhodium-based collectron)이다. 그 콜렉트론들은 원자로 노심 내부에서 중성자 방사에 노출되어 강도가 중성자 플럭스 밀도에 정비례하는 전류를 발생시킨다. 이들 콜렉트론들은 외부의 전원을 필요로 하지 않는다.
고정식 노내 계측 시스템은 다른 노내 계측 시스템(예컨대, 가동형 프루브를 구비하는 노내 계측 시스템)를 사용하거나, 또는 절대적인 방법으로서, 임의의 순간에 콜렉트론들의 감도를 결정함으로써, 캘리브레이션(calibration)되어야 한다. 후자의 캘리브레이션 방법은 각 콜렉트론에 의하여 출력되는 전류의 적분의 계산을 필요로 한다.
콜렉트론의 감도는 시간에 따라 변한다. 중성자 방사를 받으면, 콜렉트론 이미터 내에 함유된 로듐의 양이 (완전한 출력으로 원자로를 운전하는 경우에 상당하는 조건에서 월 단위로 약 1%씩) 감소한다. 그러므로, 이러한 소모를 고려하기 위하여, 도중에 콜렉트론 신호에 대한 보정이 행해져야 한다. 이들 보정은 로듐 농도의 변화와 활성화된 로듐의 붕괴로 초래되는 생성물(이 생성물은 팔라듐임)의 차폐 효과 양자 모두에 기인한다.
콜렉트론의 감도의 변화를 추적하는 것은, 이 콜렉트론에 의하여 출력되는 전류의 적분을 계산함으로써, 특히 측정 시스템의 제한된 감도에 기인한 특정 에러를 수반하고서만 달성된다. 특히, 측정 시스템은 낮은 중성자 밀도에 상응하는 낮은 전류 레벨을 검출할 수 없다.
원자로를 운전하는 동안에 로듐의 농도가 감소하기 때문에, 콜렉트론들은 제 한된 수명(약 7년)을 가지며, 결과적으로 교체되어야 한다. 그러한 교체 작업은 원자로 베셀(vessel)의 상부를 통해서 그 콜렉트론들로 구성된 측정 로드들과, 이들 측정 로드들을 수용하는 딤블들을 취출하는 것을 필요로 한다. 이들 측정 로드들은 임시적으로 원자로 구역에 보관되지만 그 후에 재처리되어야 한다.
측정 로드들의 취출, 저장 및 재처리 작업은 원자로의 운전과 관련하여 추가의 비용을 발생시킨다.
그러므로, 노심을 모니터링하기 위하여 고정식 노내 계측 시스템을 사용하는 경우에는, 높은 수준의 측정 정밀도를 보장하기 위하여 콜렉트론들에 대하여 많은 체킹 및 캘리브레이션 작업을 수행하여야 하며, 콜렉트론을 유지 및 교체하는 추가적이 비용을 부담해야 한다. 또한, 가동형 프루브들을 사용하는 노내 계측 시스템은 어떤 경우든 주기적으로 사용되어야 하는데, 이 또한 이러한 가동형 계측 시스템과 관련된 유지비용을 발생시킨다.
중성자 플럭스 측정이 매우 정밀하게 수행될 수 있게 하고, 매우 신속하게 채용되어 큰 융통성을 부여하는 가동형 프루브식 노내 계측 시스템이 원자로의 노심을 연속적으로 모니터링하는 데 사용된 예는 이제까지는 없다.
그러므로, 본 발명의 목적은 원자로 노심의 수직 방향을 따라 나란히 배치되는 1조의 연료 조립체로 구성되는 원자로 노심을 모니터링하는 방법으로서, 상기 노심은 각기 변위 및 측정치 전달 케이블의 단부에 고정된 제1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들과, 이들 플럭스 측정 프루브들을 그것들이 고정된 케이블로, 각기 연료 조립체 내부에서 수직 방향을 따라 노심의 전체 높이에 걸쳐 연장되는 제2조의 측정 채널들 내로 도입 및 변위시키는 수단을 구비하는 가동형 프루브식 노내 계측 시스템을 포함하며, 상기 노심은 다음 방법, 즉 노심 내에서 측정된 물리적인 양으로부터 결정하는 방법 및 노심의 수치 모델(numerical model)을 사용하여 계산하는 방법 중 적어도 하나에 의하여 얻어지는 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터를 적어도 하나의 미리 정해진 한계값과 비교함으로써 모니터링되고, 임계적인 파라미터가 한계값을 초과하는 경우에는 경보를 울리는 것인 노심 모니터링 방법에 있어서, 원자로의 어떤 운전 단계에서도 매우 정밀하고 융통성이 있으면서도, 노심의 모니터링에 수반되는 원자로의 가동 및 유지비를 여전히 제한하는 노심 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 위하여, 원자로의 운전중에, 임계적인 파라미터가 한계값에 접근하거나 측정된 물리적인 양을 기초로 결정된 그 임계적인 파라미터의 값이 수치 모델로부터 계산된 값으로부터 벗어나는 것으로 판정되는 경우에,
-제1조의 플럭스 측정 프루브들 중 적어도 하나의 가동형 프루브를 적어도 하나의 측정 채널에 도입시키고,
- 그 가동형 프루브를 측정 채널의 높이에 걸쳐 이동시키며,
- 측정 채널의 높이에 걸쳐 상호 간격을 두고 배치되는 지점들에서 1조의 중성자 플럭스 측정치들을 취하고,
- 중성자 플럭스 측정치들을 사용하여 임계적인 파라미터를 계산하며,
- 그 파라미터를 한계값과 비교한다.
개별적으로 또는 조합적으로 취할 수 있는 보다 구체적인 구현 수단에 따르면,
- 적어도 하나의 가동형 측정 프루브를 사용하여 1조의 중성자 플럭스 측정치들을 취하기 전에, 프루브를 캘리브레이션 조립체의 측정 채널 내로 통과시켜, 수식 Φin = Φin(0) + ksIs(식 중, Is는 중성자 플럭스(Φin)의 작용으로 인하여 프루브에서 흐르는 이온화 전류의 강도이며, Φin(0)는 프루브의 검출 한계값임)에 있어서의 인자(ks, Φin(0))들을 평가함으로써, 제1조의 가동형 프루브들 중 적어도 하나의 프루브를 캘리브레이션하고, 그 캘리브레이션 조립체의 평균 중성자 플럭스(Φin)를 계산하며, 캘리브레이션 조립체 내로 도입된 프루브의 전류를 측정하며;
- 제1조의 프루브들 중 가동형 프루브들에 대한 감도 계수들을 결정하기 위하여 연료의 농축도가 알려져 있는 새로운 연료 조립체들 속으로 프루브들을 통과시킴으로써 1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들 중 가동형 프루브들의 내부 캘리브레이션(intercalibration)을 수행하고;
- 상기 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터는 노심의 적어도 하나의 수치 모델로부터 계산되는 경우를 위하여,
정상 상태(steady state)의 원자로 운전 단계들에 대해서는, 저속 모델(slow model)이라 불리는 노심의 제1 수치 모델이, 원자로 노심 내의 중성자 플럭스의 분포에 있어서의 빠른 변화로 원자로 노심의 과도(過渡) 운전(transient operation)이 있는 경우에는, 고속 모델(fast model)이라 불리는 제2 수치 모델이 계산에 이용되고,
가동 중성자 플럭스 측정 프루브에 의해서 얻어지는 원자로 노심 내의 중성자 측정치를 기초로 수치 모델의 파라미터들에 대한 보정이 이루어지며;
- 가동형 프루브들은 다음의 절차들, 즉,
- 노심에서 측정된 물리적인 양들로부터 결정되는 노심 내의 축선 방향 출력 불평형 측정치와 수치 모델로부터 계산되는 축선 방향 불평형 계산치 사이에서 인지되는 차이에 따라 자동적으로 시작되는 측정 절차,
- 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터가 한계값에 근사한 값을 같은 경우에 자동적으로 시작되는 측정 절차,
- 가동형 프루브식 노내 계측 시스템을 포함시키는 것이 필요하다고 평가한 오퍼레이터에 의해 수동으로 시작되는 측정 절차; 중 하나에 의하여 시작되는 측정 과정들에 걸쳐 노심 내의 중성자 플럭스 측정치의 획득을 위하여 사용되며;
- 원자로 노심의 저속 수치 모델은 원자로 노심의 측정 채널들 내의 중성자 플럭스가 계산되는 복수의 노드들을 가지며, 그 노드들의 수는 측정 채널들 내부에서 원자로 노심 내의 중성자 플럭스가 계산되는 고속 수치 모델의 노드들의 수보다 더 많고;
- 상기 노심을 그 노심의 수치 모델을 기초로 한 계산들을 사용하지 않고 모니터링하기 위하여, 상기 적어도 하나의 임계적인 원자로 노심 운전 파라미터가 그 원자로 노심에서 측정된 물리적인 양들로부터 계산되고, 가동형 프루브식 노내 계측 시스템에서 얻은 중성자 플럭스 측정치들로부터 계산된 그 적어도 하나의 임계적인 원자로 노심 운전 파라미터의 값들이 보정되며;
- 원자로 노심의 임계적인 운전 파라미터의 값들은 가동형 프루브들을 원자로 노심의 측정 채널들 내로 연속해서 통과시킴으로써 보정되고;
- 노심의 횡단면에 분포되는 측정 채널들 내의 중성자 플럭스의 최대치들과, 그 노심 횡단면에 있어서의 가중 계수들로 사용되는 최대 플럭스 값들의 중심의 위치가 측정 채널들을 따라 제1조의 가동형 프루브들의 각 프루브들의 연속적인 패스 과정에 걸쳐 결정되고, 최대 플럭스 값들의 중심의 정확한 위치는 연속된 프루브 패스들 후에 결정되는 중심 위치들과, 노심의 횡방향 평면 위에서, 앞서 결정된 중심에 근접한 측정 채널 주위에 분포되는 측정 채널들 내부의 중성자 플럭스 측정치들을 기초로 한 일련의 근사 계산들에 의하여 결정되며, 고온 냉매 순환 채널의 위치가 그 중심의 정확한 위치에 근접되고;
- 상기 노심은 원자로 노심의 측정 채널들 내로의 가동형 프루브들의 선행의 연속 패스들에 의하여 결정되는 고온 채널에 가장 근접한 측정 채널 내부에서 가동형 프루브식 노내 계측 시스템을 이용한 중성자 플럭스 측정치들에 의하여 모니터링된다.
본 발명은 또한 원자로 노심의 수직 방향을 따라 나란히 배치되는 1조의 연료 조립체로 구성되는 원자로 노심을 모니터링하는 원자로 노심 모니터링 장치로서, 상기 원자로 노심은 각기 변위 및 측정치 전달 케이블의 단부에 고정된 제1조 의 중성자 플럭스 측정 프루브들과, 이들 플럭스 측정 프루브들을 그것들이 고정된 케이블로, 각기 연료 조립체 내부에서 수직 방향을 따라 노심의 전체 높이에 걸쳐 연장되는 제2조의 측정 채널들 내로 도입 및 변위시키는 수단을 구비하는 가동형 프루브식 노내 계측 시스템을 포함하며, 상기 원자로의 노심은 그 노심 내에서 측정된 물리적인 양으로부터 결정하는 방법 및 노심의 수치 모델을 사용하여 계산하는 방법 중 적어도 하나에 의하여 얻어지는 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터를 적어도 하나의 미리 정해진 한계값과 비교함으로써 모니터링되는 원자로 노심 모니터링 장치에 있어서,
- 원자로용 가동형 프루브식 노내 계측 시스템;
- 원자로 노심의 중성자 플럭스 맵들(neutron flux maps)을 분석하기 위한 툴(tool);
- 노심의 물리적인 데이터를 획득하기 위한 데이터 획득 유닛; 및
- 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템에 의하여 원자로 노심 내에서 측정되어 중성자 플럭스 맵과 데이터 획득 유닛으로부터 도입하는 물리적인 데이터를 분석하기 위하여 툴에 의해서 처리되는 중성자 플럭스 값들로부터 원자로 노심의 상기 적어도 하나의 임계적인 파라미터를 계산하는 계산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 노심 모니터링 장치에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 계산 수단이 코어 내의 중성자 플럭스를 계산하기 위한 적어도 하나의 수치 모델과, 그 수치 모델을 보정하기 위한 적어도 하나의 알고리듬을 구비하고, 그 알고리듬은 수치 모델로부터 계산된 원자로 노심의 중성자 플럭 스 값을 가동형 프루브식 노내 계측 시스템에 의해서 측정된 중성자 플럭스 값들과 비교하기 위한 유닛에 연결된다.
본 발명이 명확히 이해되도록 하기 위하여, 이제 예로서 첨부 도면을 참고로 가압수형 원자로의 여러 가지 작동 단계들의 과정에 대하여 본 발명의 방법이 구현되는 것을 설명하겠다.
도 1은 원자로 노심(1)을, 정방형를 기반으로 한 평행 육면체 형상의 연료 조립체(2)들을 구비하는 노심의 관통 단면도 형태로 개략적으로 보여주고 있다.
노심(1)의 횡단면에 걸쳐 분포된 연료 조립체(2')들 중 일부의 것에서는, 연료 조립체의 중심부에 배치되는 계측 튜브가 노심의 높이에 걸쳐 가동형 프루브를 이동시키는 측정 채널로서 사용된다. 피계측 연료 조립체라 불리는 연료 조립체(2')들의 각 계측 튜브는 전체적으로 도면 부호 4가 붙여진 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(In-core Instrumentation System 또는 IIS)의 측정 채널(3)에 연결된다.
수직 말단부가 노심 내부에서 연료 조립체의 계측 튜브로 구성되는 IIS의 측정 채널(3)들은 원자로 격벽(5)을 관통하며, 노심(1)을 수용하는 원자로 베셀 내로(일반적으로 베셀의 하부 헤드를 거쳐) 도달되는 제1 단부와, 원자로 빌등에 근접하게 배치되는 계측실(6)에 도달되는 대향측의 제2 단부를 구비한다.
예를 들면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 193개의 연료 조립체들을 구비하고 출력이 1300 MWe인 원자로의 노심(1)의 경우, 그 노내 계측 시스템 또는 IIS는 원자로 노심(1) 내에 분포된 58개의 피계측 연료 조립체(2')들 중 하나의 계측 튜브와 각기 연통하는 58개의 측정 채널(3)들을 구비할 수 있다. 측정 채널을 구성하는 각 측정 채널(3)은 베셀의 헤드를 관통하는 단부 반대측에 하나의 단부를 구비하는데, 그 하나의 단부는 측정 채널 내에서 이동되도록 계측실(6')로부터 조작될 수 있는 딤블을 수용할 수 있도록 그 계측실(6')(그 계측실(6')은 원자로 빌딩 내부에 배치된다) 내로 도입되며, 이에 따라 그 채널 내로 도입된 단부가 폐쇄되는 딤블은 노심의 전체 높이에 걸쳐 피계측 연료 조립체의 계측 튜브 내에 배치되거나, 또는 반대로 (예컨대, 원자로 노심에 연료를 재장전하기 위하여) 노심으로부터 철회될 수 있다.
계측실(6') 내에는 가동형 프루브들이 배치되는데, 각 프루브는, 특히 피계측 연료 조립체의 수직 계측 튜브 내로 도입된 딤블의 부분 내부에서 이동함에 의해서 운전중인 원자로 노심의 전체 높이에 걸쳐 중성자 플럭스를 측정하기 위하여, 딤블 내에 도입되어 그 딤블 내부에서 이동될 수 있는 변위 케이블(displacement cable)의 단부에 고정된 소형 핵분열 챔버로 이루어져 있다.
가동형 프루브가 고정되는 케이블은 계측실(6) 내에서 할당된 컴퓨터(7)에 연결되고, 따라서 그 컴퓨터(7)는 플럭스 측정치들을 나타내는 신호들을 수신한다. IIS 컴퓨터라고도 불리는 컴퓨터(7)는 원자로 노심 내의 중성자 플럭스 분포를 나타내는 플럭스 맵들을 설정하는 데 사용되는 중성자 플럭스 측정 신호들을 처리한다.
계측실(6') 내에는 또한 계측 채널 내에서 측정 프루브를 이동시키며, IIS 컴퓨터(7)에 의해서 제어되는 복수의 프루브 이동 수단(7')이 있고, 또한 채널들을 선택하는 채널 선택 수단이 있다.
1300 MWe 원자로의 경우에는, 측정 채널들(예컨대, 58개의 측정 채널들) 내로 도입되어 그 내부에서 이동될 수 있는 6개의 측정 프루브들을 이용하는 것이 일반적이다.
900 MWe의 원자로의 경우, 노심 내부의 측정 채널을 구성하는 계측 튜브를 각각 구비하는 48개의 피계측 연료 조립체 중 하나 속으로 도입될 수 있는 5개의 가동형 측정 프루브들을 사용하는 것이 일반적이다.
IIS 컴퓨터(7)는 용장(冗長) 방식으로 연산하는 두 개의 컴퓨터(8, 9)에 연결되며, 이들 컴퓨터 중 하나(8 또는 9)는 능동 연산 모드에 있고, 다른 컴퓨터(9 또는 8)는 스탠바이 상태에서, 이 능동 모드의 컴퓨터가 고장인 경우에 그 컴퓨터에 의해서 실행되는 태스크를 픽업할 준비를 하고 있다. 이들 컴퓨터(8, 9)는 임의의 순간에 서로 대체할 수 있도록 함께 연결되어 있다.
이들 컴퓨터(8, 9)는 원자로 노심에 관한 물리적 데이터에 대해서는 데이터 획득 유닛으로부터, 그리고 중성자 플럭스 측정치를 전달하고, 측정 채널을 선택하며, 원자로 노심(4) 내에서의 측정 프루브들의 이동을 제어하는 데이터에 대해서는, 컴퓨터(7)로부터 도입하는 데이터를 실시간으로 동시에 수신한다.
물리적 데이터 획득 유닛(10)은 특히 노심의 상태를 나타내는 물리적인 양들이 계속적으로 측정될 수 있도록 하는 센서들에 연결되어 있다. 특히, 이들 물리적인 양들은 다음과 같은 것일 수 있다.
- 노외 검출기들(ex-core detectors)에 의해서 측정되는 플럭스(Φex);
- 노심을 떠날 때의 냉매의 온도;
- 노심에 도입할 때의 냉매의 온도;
- 노심 내에서의 반응도를 제어하기 위한 제어 로드 클러스터들의 위치
- 노심의 열에너지(Pth)
- 1차 냉매 유량.
이 리스트가 모든 것을 망라한 것은 아니다.
용장 컴퓨터(8, 9)들 각각은 또한 이들 컴퓨터(8, 9)에 의하여 전송되고 및 선처리되는 중성자 플럭스 측정치에 관한 데이터를 수신하는 개별적인 워크스테이션(8', 9')에 연결된다. 각 워크스테이션(8', 9')은 노심에서 취한 측정치들을 나타내는 중성자 플럭스 맵들을 분석하는 소프트웨어가 탑재된 컴퓨터와, 플럭스 값로부터 원자로 노심의 임계 운전 파라미터들을 계산하는 계산 수단을 구비하고, 그 결과를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 또한 구비한다. 계산 수단의 소프트웨어는 두 개의 워크스테이션(8', 9')에서 동시에 사용된다.
계측실(6')에 수용된 변위 및 선택 수단(7')을 제어 및 작동시키는 제어 캐비넷(cabinet)과 IIS 컴퓨터(7)에 의해서 형성되는 전체 조립체는 프루브가 원자로 노심(1)의 측정 채널들 내에서, 예컨대 약 18 m/분의 속도로 이동되는 동안에 측정치의 획득이 실시간으로 고속으로 이루어지도록 세팅된다.
이제, 여러 가지 운전 단계 동안 원자로의 노심의 운전을 모니터링하기 위한 본 발명의 방법을 구현하는 것에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.
우선, 도 2의 블럭도에 묘사된 요소들의 성질에 대하여 아래에서 설명될 것인 바, 이들은 주어진 도면 부호와 함께 본 발명에 따른 방법을 구현하는 데 사용되는 수단 또는 단계들을 나타낸다.
11: 가장 정상인 상태(steady state)의 원자로가 서서히 변화되는 단계들 동안에 사용되는 원자로 노심의 수치 모델에 대한 계산 코드;
11': 원자로 노심이 신속하게 변화되는 단계들 동안 원자로 노심의 수치 모델에 대한 계산 코드;
11": 중성자 플럭스 맵들을 분석하기 위한 툴;
12: 노심의 물리적 파라미터에 관한 실제의 데이터에 대한 데이터 획득 유닛;
13: 노심의 물리적 파라미터, 특히 노외 중성자 플럭스의 측정치와 계산치 사이의 차이의 결정;
14: 노심의 축선 방향 출력 불평형의 측정치와 계산치 사이의 차이의 결정;
15: 가동형 노내 계측(IIS);
16: 임계적인 파라미터들의 계산 및 한계값들과의 비교;
16': 원자력 플랜트 데이터로부터의 임계적인 파라미터들(노심의 물리적인 파라미터들)의 대략적인 계산;
17: 노외(爐外) 플럭스 차이들에 따른 저속 수치 모델의 실시간 보정;
18: 가동형 프루브들을 이용한 노내 측정치들에 따른 저속 수치 모델의 보 정;
18': 가동형 프루브를 이용한 노내 측정치들에 따른 고속 수치 모델의 보정;
19: 계산된 노내(爐內) 플럭스 값들과 가동형 프루브식 노내 계측 시스템에 의해서 측정된 플럭스 값들 사이의 차이들의 결정;
20: 가동형 노내 계측 시스템의 수동식 제어;
21: 임계 변수들의 그것들의 한계값들과의 비교.
영구적으로, 그리고 가급적 정밀하게 모니터링되어야 할 노심 내의 출력 분포의 특징을 나타내는 5개의 파라미터들은 다음과 같다(중요도 순서로):
1. 축선 방향 출력 불평형 (AO 또는 축선 방향 오프셋)
AO = PTPB/(PT+PB)
식 중, PT와 PB는 각각 노심의 상부와 하부에서 발생되는 출력 레벨들이다.
2. 핫스팟 인자 (FQ)
이는 전체 노심에 걸쳐 생성되는 평균 선형 출력 밀도에 대한 최대 선형 출력 밀도의 비이다.
3. 엔탈피 상승 인자 (F△H)
이는 전체 노심에 걸쳐 얻은 채널당의 평균 엔탈피 상승에 대한 소정 채널(연료 로드들 사이에 배치된 공간) 내의 냉매의 엔탈피의 최대 상승의 비이다.
4. 핵비등 이탈율 (DNBR)
DNBR = 임계 열 플럭스/국부 열 플럭스
5. 최대 선형 출력 밀도
이제, 본 발명에 따른 모니터링 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
노심 모니터링 작업은 컴퓨터(가령, 8 및 9) 내의 제1 또는 제2 수치 모델(11 또는 11') (원자로의 운전 단계에 종속됨)의 사용 및 워크스테이션(가령 8' 및 9') 내에 있는 관련 플럭스 맵을 분석하기 위한 툴(11")의 사용을 기초로 하고 있다.
두 개의 수치 모델(11, 11')들은 중성자 플럭스, 출력 효과, 제논 효과(xenon effect) 및 원자로 연료의 소모와 관련된 노심의 동적인 변화를 나타낸다.
수치 모델들의 계산 알고리듬들의 신속하고 정확한 실행에는 노심 내부의 중성자 플럭스 밀도들의 신속하고 정확한 결정이 필요하다. 가동형 노내 측정 프루브들을 사용하여 중성자 플럭스 밀도 값을 신속하고 정확하게 제공하기 위해서는 그 프루브들이 캘리브레이션되어야 한다.
전술한 바와 같이, 원자로의 가동형 노내 계측 시스템(4)에 장착되는 프루브들의 개수(Ns)는 일반적으로, 1300 MWe 원자로의 경우에는 6이고, 900 MWe 원자로의 경우에는 5이다.
Ns개의 노내 중성자 플럭스 측정 프루브들의 캘리브레이션은 연료 재장전 후 원자로를 재시동할 때, 8% 및 80%의 원자로 공칭 출력 레벨로, 사이클 시작시에(연료봉 장전 후)에 수행된다.
프루브들의 캘리브레이션은 각 프루부에 대하여, 다음 방정식에서의 인자들 ks 및 Φin(0)을 평가하는 것으로 이루어진다.
Φin = Φin(0) + ksIs
식 중, Is는 중성자 플럭스(Φin)에 노출되는 프루브에 흐르는 전기적인 이온화 전류의 강도이고, Φin(0)는 그 프루브의 검출 한계값이다.
두 개의 출력 레벨 8% 및 80% 각각에 대하여, 캘리브레이션 작업은 우선 각 프루브에 대한 4개의 중성자 플럭스 획득 패스들을 행하는 것으로 이루어진다. 프루브들의 첫 두 번의 패스들은 농축도(enrichment)가 정확히 알려져 있는 새로운 연료 조립체에 대한 측정 채널들에서 측정들이 수행되는 내부 캘리브레이션(intercalibration) 패스들이다.
첫 두 캘리브레이션 패스들은 프루브들의 상대적인 감도를 결정하는 데 사용된다. Ns 개의 프루브들 중 하나가 기준 프루브로 선택되고 나머지 Ns-1 개의 프루브들에 대하여 측정된 전류들로부터 상대적인 감도 계수들이 계산된다.
그 후, 연료 조립체를 떠날 때의 냉매 온도를 비롯한 원자로 노심의 물리적 파라미터에 관한 실제의 데이터와 연료 관리 정보가 보충된 플럭스 맵에 관한 데이터를 기초로, 각 캘리브레이션 조립체에 의하여 발생되는 원자로 노심의 열적인 출력(Pth)의 평가가 이루어진다.
캘리브레이션 조립체의 연료 내에서의 평균 중성자 플럭스(Φin)은 새로운 연료의 중성자 특성(특히, 유효 핵분열 횡단면 및 핵분열 물질의 질량)과, 캘리브 레이션 조립체에 의하여 발생되는 열적인 출력(Pth)으로부터, 그리고 또한 감속재의 중성자 특성(유효 흡수 횡단면, 붕소 농도 및 온도)으로부터 계산된다. 이러한 평균 플럭스와 관련되는 것은 프루브의 상대적인 감도 계수에 의하여 보정되는 프루브 전류(Is)의 평균치이다.
그러므로, Ns 개의 캘리브레이션 조립체들에 대하여 Ns x 4 쌍의 평균치(Φin, Is)가 얻어지며, Ns 쌍의 계수들 [ksΦin(0)]이 결정된다. 기준 프루브 이외의 Ns-1 개의 프루브에 대하여, 그 프루브들의 상대적인 감도 계수에 따라 계수들 ks 및 Φin(0) 이 보정된다.
가동형 노내 계측 프루브들을 캘리브레이션하였다면, 원자로의 모니터링이 이루어질 수 있다.
원자로가 정상 상태(steady state)에 있을 때에는 많은 수의 방정식을 취급하기에 충분한 계산 시간이 있다. 이 경우, 저속 수치 모델이라 불리는 제1 수치 모델(11)이 사용되는데, 이것은 원자로 노심의 측정 채널들 내에서의 위치들을 나타내는 많은 수의 노드들(nodes)을 특징으로 한다. 예를 들면, 1300 MWe 원자로의 경우에, 58개의 노내 측정 채널들의 58개의 측정 채널 각각에 8개의 측정 노드들을 사용하는 것이 가능하다. 채널당 8개의 계산 노드들의 수는 계측 튜브를 구성하는 각 측정 채널 내의 8개의 콜렉트론 프루브들이 사용되는 고정형 노내 계측 시스템을 이용하여 아날로그적으로 선택된다.
저속 수치 모델(11)과 관련된 적분 주기는 수치 적분 알고리듬의 안정성과 양립성이 있는 최대치로 설정된다.
저속 수치 모델(11)의 연료 연소도 특성의 파라미터들은 연료 사이클 도중에 연속해서 보정되어야 한다. 이들 보정은 발전 설비로부터의 실제의 데이터(획득 유닛(12)에 의해서 획득되는 전술한 바와 같은 물리적인 양들)에 있어서의 인지된 변화를 기초로, 그리고 또한 실제의 데이터와 이 데이터의 계산치와의 사이의 인지된 차이들(단계 13)로부터 다양한 방법으로 이루어진다.
저속 동적 수치 모델(11)은 노외 중성자 플럭스 측정치(Φex)들과 노외 플럭스의 계산치(Φ'ex)들과의 사이의 인지된 차이들(단계 13)에 따라, 그리고 원자로 냉매의 붕소 농도의 변화, 노심의 반응도를 제어하는 제어 로드 클러스터들의 위치의 변화 및 원자로의 열적인 출력(Pth)에 있어서의 변화와의 상관 관계에 의해서 실시간으로 보정될 수 있다(단계 17).
고속 동적 수치 모델(11)은 또한 네트워크의 노드들에서 측정된 노내 중성자 플럭스의 측정치(Φin)들과 이 동일한 노내 플럭스의 계산치(Φ'in)들과의 사이에서 인지된 차이들(단계 19)에 따라서, 그리고 원자로 냉매의 붕소 농도의 변화, 노심의 반응도를 제어하는 제어 로드 클러스터들의 위치의 변화 및 원자로의 열적인 출력에 있어서의 변화와의 상관 관계에 의해서 보정될 수 있다.
특징적인 연료 연소도 파라미터에 대해서 행하여진 보정들은 사이클의 과중에 걸쳐 축적된다. 이러한 데이터 축적은 연료 사이클의 과정에 걸쳐 사용되어 저 속 수치 모델(11)에 있어서의 연소 현상의 모델링을 개선시킨다.
한편으로는, 데이터 획득 유닛(12) 덕분에 노심의 물리적인 파라미터들에 관한 실제 데이터를 이용하여, 그리고 다른 한편으로는, 계산된 중성자 플럭스 농도(Φ'in)로부터 결정된 노내 출력 분포를 이용하여, 노심에서의 감속재의 삼차원 온도 분포가 계산된다.
원자로의 정상 상태(steady state)의 운전중에는, 노내 중성자 플럭스(Φin)가 가동형 노내 계측 시스템(15)을 이용하여 측정되는 획득 과정들이 세 가지 다른 방법에 의해서 시작될 수 있는데, 즉
첫째로, 노심의 물리적인 양들을 나타내는 실제의 데이터로부터 결정되는 축선 방향 출력 불평형의 측정치와 수치 모델에 의해 계산되는 축선 방향 출력 불평형 계산치와의 사이의 단계 14에서의 인지된 차이에 따라 자동적으로,
둘째로, 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터가 한계값에 근접한 값을 갖고, 그 임계적인 파라미터가 가능하기로는, 예컨대 핵비등 이탈율(DNBR), 선형 출력 밀도(Plin) 또는 엔탈피 상승 인자(FΔH)인 경우에 자동적으로 시작될 수 있다.
가동형 노내 계측 시스템에 의해서 수행되는 중성자 플럭스 측정 과정의 빈도수 및 측정 과정마다의 측정 채널 내에서의 프루브들의 패스들의 수는 임계적이 파라미터들의 측정치들과 한계값들 사이의 차이들에 종속된다.
셋째로, 가동형 노내 계측 시스템을 포함할 필요가 있는 것으로 평가된 경우 에는 오퍼레이터에 의해서 수동으로 시작될 수 있다(단계 20).
저속 수치 모델(11)의 파라미터들은 가동형 계측 시스템에 의해서 측정된 중성자 플럭스 측정치(Φin)들과 수치 모델에 의해서 계산된 중성자 플럭스 계산치(Φin)들과의 사이의, 단계 19에서 인지된 차이들에 따라 단계 18에서 보정된다. 그 보정은 측정 과정의 종료를 기다리지 않고 각각의 노내 중성자 플럭스 측정 획득 패스 후, 가능한 한 빨리 이루어진다. 두 프루브 패스들 사이에는 이 기간 동안에 보정들이 이루어질 수 있을 만큼 충분한 계산 시간이 있다.
노내 측정 과정은 측정된 축선 방향 출력 불평형과 계산된 축선 방향 불평형 사이의 인지된 차이가 임의의 한계값 미만인 경우에는 자동으로, 또는 오퍼레이터가 수치 모델이 충분히 보정된 것으로 간주하는 경우(예컨대, 미리 정해진 기준에 따라)에는 수동으로 중단 또는 종료될 수도 있다.
예컨대 제어 로드 클러스터의 위치에 있어서의 변화 후, 냉매 입구관 온도(cold leg temperature)에 있어서의 변화 후, 1차 냉매의 유량에 있어서의 변화 후, 또는 심지어 2차 냉각 시스템에서의 출력에 있어서의 변화 후에도, 원자로 노심의 과도 운전(transient operation)이 예상되는 경우에, 제2의 수치 모델(11') 또는 고속 수치 모델이 이용된다.
고속 수치 모델(11')은 저속 모델(11)의 노드 네트워크에서보다는 훨씬 더 적은 수의 노드를 포함하는 노드 네트워크를 이용한다. 예를 들면, 1300 MWe 원자로의 경우, 18 x 8 개의 노드들을 사용하는 것이 가능한데, 각 측정 채널은 8개의 노드를 포함하고, 가동형 노내 계측 시스템의 6개의 가동형 프루브들이 3개의 측정 채널들 내로 연속적으로 도입된다.
900 MWe 원자로의 경우, 노드들의 수는 15 x 8 개(3 x 5 채널들)이고, 채널 당 8개의 노드가 있을 수 있다.
이렇게 저감된 노드 네트워크에 포함될 계측 채널들은 각기 반응도 제어 로드 클러스터(또는 출력 제어 로드 클러스터 G1 또는 G2 또는 N1 또는 N2)를 수용하고 있는 연료 조립체들 내에 있는 모든 채널들이어야 한다. 선택되기 위해 남은 계측 채널들은 나머지 출력 제어 로드 클러스터들에 인접한 것들에 대하여 가급적 멀리 있게 된다.
고속 수치 모델은 출력 효과 및 제논 효과로 인한 원자료의 동적 거동을 나타낸다.
고속 수치 모델(11')과 관련된 적분 주기는 예상되는 과도 현상들의 시상수들에 종속되고 컴퓨터의 처리 출력과 모순되지 않는 최소치로 설정된다.
예를 들면, 고속 수치 모델의 수치 적분 주기의 상한이 30초로 설정되도록 평가될 수도 있다.
예컨대 로드 클러스터 위치에 있어서의 변화, 원자로 냉매 시스템의 냉매 입구관 온도에 있어서의 변화, 일차 냉매의 유량에 있어서의 변화, 또는 심지어 이차 냉각 시스템에서의 출력에 있어서의 변화에 의해 수행될 수도 있는 과도 현상이 예상되는 경우, 고속 수치 모델(11')이 사용되게 된다.
고속 수치 모델의 상태 변수들에 대한 초기 조건들은 이들 변수들이 모델이 변화되는 순간에 저속 수치 모델(11)에서 갖게 될 값들로서, 이는 원자로 노심의 운전 변화에 의해서 결정된다.
원자로 노심 내의 감속재의 삼차원 온도 분포는 원자로 노심에서 측정된 실제 데이터(온도 및 열적인 출력)를 이용하여, 그리고 계산된 국부적인 중성자 플럭스 밀도(Φ'in)로부터 결정되는 노심 내에서의 출력 분포를 이용하여 실시간으로 계산된다.
본 발명에 따르면, 과도 현상 동안에 중성자 플럭스에 있어서의 변화를 더욱 정밀하게 추적하고, 가능하기로는 고속 수치 모델(11')의 제논 효과의 특징으로 나타내는 파라미터들을 보정할 수 있도록 하기 위하여, 가동형 노내 계측 시스템(15)이 중성자 플럭스의 노내 측정치(Φin)를 취하는 3개의 획득 패스들을 만들도록 조작된다.
가동형 노내 계측 시스템을 사용하는 중성자 플럭스 측정 과정은 세가지 다른 방법으로 시작될 수 있는데, 즉
첫째로, 축선 방향 출력 불평형의 측정치와 축선 방향 출력 불평형의 계산치 사이의 단계 14에서 인지된 차이에 종속하여 자동적으로 시작되거나,
둘째로, 노심 운전 파라미터들 중 적어도 하나가 임계적인 한계값에 접근하고, 이러한 접근이 단계 16에서 검출되며, 그 임계적인 파라미터가, 예컨대 DNBR, Plin 또는 FΔH인 경우에는, 자동적으로 시작되거나,
셋째로, 단계 20에서 오퍼레이터에 의하여 수동으로 시작될 수 있다.
가동형 노내 계측 시스템에 의해서 측정될 중성자 플럭스에 대한 측정치 획득 과정은 3 x Ns 개의 노심 채널들 내에서의 3번의 측정치 획득 패스들을 포함한다.
중성자 플럭스의 측정치(Φin)와 이 중성자 플럭스의 신속한 모델(11')에 의한 계산치(Φ'in) 사이의 단계 19에서 인지된 차이들에 따라 단계 18에서 수행되는 고속 수치 모델(11')의 파라미터들에 대한 보정은 측정 과정의 종료를 기다리지 않고 각 중성자 플럭스 측정 획득 패스 직후에 수행된다. 두 개의 가동형 프루브 패스들 사이에는 이 기간 동안 보정을 행할 수 있을 만큼 충분한 계산 시간이 있다.
하나의 패스 후에, 측정된 축선 방향 중성자 플럭스 곡선이 계산된 플럭스 곡선과 크게 다른 경우(안전 여유 및 정해진 범위에 종속됨), 오퍼레이터는 단계 21에서 이를 통지 받는다. 3회의 프루브 패스의 각 패스 후에 알람이 울리면, 이는 수치 모델이 실제의 상황으로부터 벗어난다는 것을 의미한다. 이들 조건 하에서, 오퍼레이터는 고속 수치 모델(11')로부터의 입력 데이터를 무시해야 하고, 아래에서 설명되겠지만, 중성자 플럭스 측정치(Φin)와 데이터 획득 유닛(12)에 의해 전달된 발전소 데이터를 이용하여 노심을 모니터링해야 한다.
원자로 노심이 정상 운전 상태(steady operating state)로 복귀한 경우, 오퍼레이터는 저속 수치 모델(11)을 기초로 한 모니터링 모드로 복귀하도록 결정할 수도 있다. 저속 수치 모델(11)의 상태 변수들의 초기 조건들은 모델의 변화 순간에 취해지는 고속 수치 모델의 상태 변수들의 값들로부터 결정된다.
부하 추종 모드로 원자력 설비를 운전하는 경우, 원자로의 출력은 분당 5%의 비율로 변동될 수 있으며, 출력 제어 로드 클러스터들의 이동으로 인하여, 노심의 핫스팟(hot spot)은 로드 클러스터들의 이동 속도와 관련하여 소정의 속도로 반경 방향으로 이동한다.
이들 노심의 운전 조건 하에서, 가동형 노내 계측 시스템을 이용한 "고속" 수치 모델의 파라미터를 보정하기 위한 절차는 가급적 효율적이어야 한다. 중성자 플럭스를 측정하기 위한 노내 측정치 획득 과정은 출력 제어 로드 클러스터들의 이동과 동기하여 이행되게 된다. 프루브들을 노심 내에 삽입하는 순서는 제어 로드 클러스터 이동 순서에 따라 수행되게 된다.
예를 들면, 부하 강하중에는, 출력 제어 로드 클러스터들이 다음의 순서, 즉 G1 ≥ G2 ≥ N1 ≥ N2로 중첩 영역을 가지고 노심 내로 삽입되게 된다.
노내 중성자 플럭스 측정치들의 획득은 프루브들이 노심 내에서 상승하고 있는 경우 및 그것들이 하강하고 있는 경우 등 두 경우 모두에서 이루어지게 되며, 노심 내에서의 가동형 프루브들의 이동 속도는 낮다(3 m/분).
가동형 프루브들을 하부 베셀 헤드에서 계측 채널들에 삽입함에 있어서의 시간을 절감하기 위하여, 가동형 프루브들은 미리 원자로 피트(reactor pit) 내로 이동되게 된다.
제어 로드 클러스터(G1)들과 관련된 계측 채널들을 스캔해야 하는 프루브들만이 우선 그 제어 로드 클러스터(G1)들의 이동과 동기하여 노심 내로 삽입된다.
다음, 제어 로드 클러스터(G2)들이 이동하게 설정되어 있는 경우, 프루브들 은 그 제어 로드 클러스터(G2)들과 관련된 계측 채널들 내로 삽입된다.
체러 로드 클러스터(G1)들과 관련된 계측 채널들을 스캔하는 데 사용된 프루브들이 그 제어 로드 클러스터(G1)들의 효과를 더 이상 모니터링할 필요가 없는 경우, 이들 프루브들은 제어 로드 클러스터(G2)들과 관련된 계측 채널들에 할당된다.
제어 로드 클러스터(N1)들이 이동하게 설정된 경우, 그 프루브들은 제어 로드 클러스터(N1)들과 관련된 계측 채널들에 삽입된다.
제어 로드 클러스터(G2)들과 관련된 계측 채널들을 스캔하는 데 사용된 프루브들이 더 이상 제어 로드 클러스터(G2)들의 효과를 모니터링할 필요가 없는 경우, 이들 프루브들은 제어 로드 클러스터(N1)들과 관련된 계측 채널들에 할당되며, 이상의 과정은 제어 로드 클러스터(N2)들의 경우에도 같다.
이는 "고속" 수치 모델의 응답이 출력 제어 로드 클러스터들의 이동과 양호하게 동기되고, 이러한 응답이 전체 출력 변화 기간에 걸쳐 "거의 연속적으로" 유효하도록 보장한다.
본 발명의 방법은 또한 가령 수치 모델(11, 11')들과 같은 노심의 수치 모델을 기초로 한 계산들을 사용하지 않고 원자로 노심을 모니터링하는 것을 가능하게 한다. 이는, 원자로 안전 및 운전 여유들을 거의 연속해서 정확하게 모니터링하기 위하여 가동형 노내 계측 시스템(15) 및 플럭스 맵 분석 툴(11")을 사용하는 것이 가능하기 때문이다.
임계적인 원자로 운전 파라미터들은 데이터 획득 유닛(12)에 의해서 공급되는 노심의 물리적인 파라미터들의 실제의 값들을 사용하여 단계 16'에서 실시간으 로 대략적으로 계산되고, 이들 임계적인 파라미터들은 노내 중성자 플럭스 측정치들(단계 16)을 기초로 세밀하게 재평가된다.
단계 21에서 오퍼레이터가, 단계 16'에서 대략적으로 계산된 임계적인 노심 운전 파라미터들 중 적어도 하나가 그것의 정상(normal) 운전 범위에서 벗어나는 것을 발견하는 경우, 그는 단계 20에서 가동형 노내 계측 시스템에 의한 3회 패스 중성자 플럭스 측정치 획득 과정을 시작한다. 이러한 측정 과정은 3회의 획득 패스 동안 원자로 노심 내에서 가장 고온의 채널을 결정하는 것을 가능하게 한다.
가동형 노내 계측 시스템(15)에 의해서 얻어질 중성자 플럭스 측정치들에 대하여 고속 제1 측정 획득 패스를 실행함으로써 조사가 시작된다. 반경 방향 출력 분포를 나타내는 측정치들을 얻기 위하여, 이러한 패스 동안에 스캔될 Ns 개의 계측 채널들이 선택된다. 그러한 선택은 노내 온도 측정치의 반경 방향 분포 및 연료 소모도의 반경 방향 분포에 따라 이루어진다.
제1 획득 패스 동안 얻어진 Ns 개의 축선 방향 측정 곡선들로부터 최대치들이 도출된다. 이들 최대치들은 노심의 XY 평면(힝방향 평면) 내에서 최대 측정치들의 제1 중심을 결정하기 위한 가중 계수들로 사용된다. 이 제1 중심에 가장 가까운 계측 채널을 구한다. 반경 방향 출력 분포를 나타내는 Ns-1 개의 다른 채널들이 이 채널과 관련된다. 그 선택은 노내 온도 측정치들의 반경 방향 분포 및 연료 소모도의 반경 방향 분포에 따라 이루어진다. 그 후, 제2 고속 획득 패스가 선택된 Ns 개의 채널들에서 이루어진다.
이 제2 획득 패스 동안 얻어진 Ns 개의 축선 방향 측정 곡선들로부 터 최대 플럭스 값들이 도출된다. 제1 패스에서 결정된 최대치들은 두 프루브 패스들 사이에서 발생된 출력의 변화에 따라 보정된다. 그렇게 해서 얻어진 2 x Ns 개의 최대치들이 노심의 XY 횡방향 평면 내에서 측정된 최대치들의 제2 중심을 결정하기 위한 가중 계수들로 이용된다.
이 제2 중심에 가장 가까운 계측 채널이 앞서 결정된 것과 동일하면, 근처의 다른 하나의 채널이 선택된다. 이 제2 중심에 가장 가까운 계측 채널이 앞서 결정된 것과 다른 경우, 이 계측 채널이 선택된다. 반경 방향 출력 분포를 나탄는 Ns-1 개의 다른 채널들이 이 채널과 관련된다. 그 선택은 노내 온도 측정치들의 반경 방향 분포 및 연료 소모도의 반경 방향 분포에 따라 이루어진다. 그 후, 제3 고속 획득 패스가 선택된 Ns 개의 채널들에서 이루어진다.
이 제3 획득 패스 동안 얻어진 Ns 개의 축선 방향 측정 곡선들로부 터 최대 플럭스 값들이 도출된다. 제1 패스에서 결정된 최대치들은 제1 패스와 제3 패스 사이에서 발생된 출력의 변화에 따라 보정된다. 제2 패스에서 결정된 최대치들은 제2 패스와 제3 패스 사이에서 발생된 출력의 변화에 따라 보정된다. 그렇게 해서 얻어진 3 x Ns 개의 최대치들이 노심의 XY 횡방향 평면 내에서 측정된 최대치들의 제3 중심을 결정하기 위한 가중 계수들로 이용된다. 이 제3 중심의 좌표들은 노심 내에서 가장 고온의 채널의 좌표들로 간주된다.
그렇게 해서 결정된 가장 고온의 채널에 대한 축선 방향 중성자 플럭스 곡선은 가장 가까운 계측 채널 내에서 측정된 축선 방향 중성자 플럭스 곡선으로부터의 외삽법(extrapolation)에 의해서 결정된다.
노내 중성자 플럭스 측정치들의 3 x Ns 개의 축선 방향 곡선들은 임계적인 노심 운전 파라미터가 단계 16'에서 보다 정확하게 계산될 수 있도록 하기 위하여 물리적인 발전 설비 데이터와 관련된다.
임계적인 운전 파라미터들의 정제된 값들과 노심의 물리적인 파라미터의 실제 값들로부터 계산된 어림값들(coarse values) 사이에서 인지된 차이들로부터, 정제된 값들을 갱신하기 위한 두 개의 연속되는 과정들을 분리시키는 기간에 걸쳐 결정된 어림값들에 적용될 보정 인자들이 결정된다.
약 48 시간 지속되는 제논 진동의 경우에, 갱신 주기는 약 8 시간이다.
이러한 방법으로, 노심의 수치 모델을 사용하지 않고 한계값에 대한 임계적인 파라미터 여유를 모니터링하는 것이 가능하다.
필요하다면, 전술한 3회의 프루브 패스 후에, 가동형 프루브를 가장 고온의 채널에 가장 가까운 측정 채널 내로 이동시켜 특정치들을 취함으로써 모니터링 작업을 수행하여, 최대 선형 출력 밀도(Plin), 국부적인 엔탈피 상승(FΔH), 축선 방향 출력 불평형 또는 축선 방향 오프셋(AO) 및 냉매 사고 손실(LOCA: Loss of Coolant Accident) 한계의 접근을 거의 연속적으로 모니터링하는 것이 가능하다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법은, 원자로의 모든 운전 단계들에서, 필요시 원자로의 가동형 노내 계측 시스템을 사용하여 결정되는 임계적인 파라미터들을 한계값들과 비교함으로써 노심의 운전을 모니터링할 수 있다.
특히, 본 발명은 임계적인 한계값에 대한 여유들과 관련하여 상당한 이득을 얻는 것을 가능하게 하고, 따라서 원자로 운전 조건을 개선하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 방법은 고정형 노내 계측 시스템을 사용하는 방법에 대한 보완으로 채용되어도 좋고, 또한 임의의 고정형 노내 계측 시스템과 독립적으로 채용되어도 좋다.
두 가지 형태-가동형과 고정형-계측이 서로를 보완하도록 사용되는 경우, 이들은 용장형 계측 시스템으로서, 고정형 계측을 사용하는 이미 공지된 시스템들의 경우에서처럼 고정형 계측 특유의 용장성을 제공하는 것이 불필요하다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는, 전술한 수치 모델(11, 11')들과 같은 노심의 동작을 시뮬레이션하는 수치 모델의 사용에 관계없이, 원자로의 임의의 운전 단계 및 어떤 경우에도 채용될 수도 있다. 그러므로, 오퍼레이터는 원자로의 임계적인 운전 파라미터들에 있어서의 변동을 정확하고도 거의 연속해서 모니터링하기 위하여 가동형 노내 계측 시스템(15)과 플럭스 맵 분석 툴(11')을 사용한다.
전술한 바와 같이, 노심 운전 파라미터들 중 하나에 의하여 임계적인 한계값의 접근을 모니터링할 수 있도록 하기 위해서는, 어떤 경우에도, 가장 고온의 채널에 가장 근접한 단일한 계측 채널에서만 중성자 플럭스를 측정하면 충분하다.
본 발명에 따른 방법은, 사용되는 노심의 수치 모델의 품질 및 신뢰성에 종속하여, 종래 기술에 따른 정밀 플럭스 맵들을 설정하기 위한 가동형 계측 시스템 의 주기적인 사용의 경우보다는 가동형 노심 계측 시스템의 가동형 프루브들을 가급적 덜 노출시키도록, 즉 프루브들과 케이블들의 원자로 노심 내부의 잔류 시간을 제한하도록 하는 방식으로 채용될 수도 있다.
본 발명의 방법에 따른 가동형 노내 계측 시스템을 사용하면, 가동형 노내 계측 시스템의 보다 저렴한 가동비와 유지비 때문에 고정형 계측 시스템을 사용하는 것 보다 더 경제적이다.
가동형 노내 계측 시스템은 각 측정 채널 내에서 축선 방향으로 분포되는 600개까지의 측정 지점들을 취급할 수 있다. 모든 측정 채널(예컨대, 1300 MWe 원자로에 대하여 58개의 측정 채널들)이 사용되는 경우, 600 x 58 개까지의 지점들로부터의 데이터를 처리하는 것이 가능하다. 이는, 훨씬 더 작은 측정 지점들(예컨대, 1300 MWe 원자로의 경우에 16 x 8 개의 측정 지점들)로 제한되어야 하는 고정형 계측을 기반으로 한 시스템보다는 훨씬 더 정밀한 표시를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 노심에 있어서 매우 낮은 출력 수준(예를 들면 공칭 출력의 8%)까지 노심을 모니터링하는 것을 가능하게 하고, 제논 진동, 부하 추종 또는 원자로의 고온 차단 후의 재시동과 같은 과도 상황을 추적하는 것을 가능하게 한다. 보정치들을 계산하는 데 필요한 시간은 원자로 노심에서 부딪히는 정규의 과도 상황들의 특징을 나타내는 시상수보다는 항상 더 짧다.
프루브들이 미리 캘리브레이션되기 때문에, 수치 모델(11, 11')들의 보정 알고리듬18, 18')들은 지연 시간 없이 프루브들에 의한 플럭스 값들의 획득 직후에 사용될 수 있다. 중성자 플럭스(Φin)의 노내 측정치들은 측정치 획득 패스(지속기가 약 15초임)의 종료 직후에 단계 19에서 처리되고, 그 데이터는 즉시 수치 모델(11, 11')의 파라미터들을 보정하는 데 사용된다.
본 발명은 노심의 높이에 걸쳐 연장하는 측정 채널들 내부의 플럭스들을 측정하는 가동형 프루브들을 도입시킬 수 있는 노심을 구비한 어떤 원자로에도 적용된다.
본 발명에 따른 원자로 노심 모니터링 방법 및 장치는, 원자로의 어떤 운전 단계에서도 매우 정밀하고 융통성이 있으면서도, 노심의 모니터링에 수반되는 원자로의 가동 및 유지비를 여전히 제한할 수 있다.

Claims (12)

  1. 원자로 노심(1)의 수직 방향을 따라 나란히 배치되는 연료 조립체들(2)로 구성되는 원자로 노심(1)을 모니터링하는 원자로 노심 모니터링 방법으로서, 상기 원자로 노심은 각기 변위 및 측정치 전달 케이블의 일 단부에 고정된 제1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들과, 이들 중성자 플럭스 측정 프루브들을 그것들이 고정된 케이블로, 각기 연료 조립체(2') 내부에서 수직 방향을 따라 상기 노심(1)의 전체 높이에 걸쳐 연장되는 제2조의 측정 채널(3)들 내로 도입 및 변위시키는 수단(7')을 구비하는 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)을 포함하며, 상기 원자로의 노심(1)은 그 노심(1) 내에서 측정된 물리적인 양들로부터 결정하는 방법 및 상기 노심의 수치 모델(11, 11')을 사용하여 계산하는 방법 중 적어도 하나에 의하여 얻어지는 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터를 적어도 하나의 미리 정해진 한계값과 비교함으로써 모니터링되는 원자로 노심 모니터링 장치의 원자로 노심 모니터링 방법에 있어서,
    원자로의 운전중에, 상기 임계적인 파라미터가 한계값에 접근하거나 측정된 물리적인 양들을 기초로 결정된 그 임계적인 파라미터의 값이 상기 수치 모델(11, 11')로부터 계산된 값으로부터 벗어나는 것으로 판정되는 경우에,
    - 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)이 상기 제1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들 중 적어도 하나의 가동형 프루브를 적어도 하나의 측정 채널(3)에 도입시키는 단계;
    - 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)이 그 가동형 프루브를 측정 채널(3)의 높이에 걸쳐 이동시키는 단계;
    - 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)이 측정 채널의 높이에 걸쳐 상호 간격을 두고 배치되는 지점들에서 1조의 중성자 플럭스 측정치들을 취하는 단계;
    - 임계적인 파라미터를 계산하는 계산 수단(8, 9, 16)이 상기 중성자 플럭스 측정치들을 사용하여 임계적인 파라미터를 계산하는 단계; 그리고
    - 상기 계산 수단(8, 9, 16)이 그 파라미터를 상기 한계값과 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계는,
    적어도 하나의 가동형 프루브를 사용하여 1조의 측정치들을 취하기 전에,
    상기 가동형 프루브를 캘리브레이션 조립체의 측정 채널 내로 통과시켜, 수식 Φin = Φin(0) + ksIs에 있어서의 인자들[ks, Φin(0)]을 평가함으로써, 상기 제1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들 중 적어도 하나의 가동형 프루브를 캘리브레이션(calibration)하는 단계;
    상기 캘리브레이션 조립체의 평균 중성자 플럭스(Φin)를 계산하는 단계; 및
    상기 캘리브레이션 조립체 내로 도입된 가동형 프루브의 전류를 측정하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 수식에서 Is는 중성자 플럭스(Φin)의 작용으로 인하여 상기 가동형 프루브에서 흐르는 이온화 전류의 강도이고, ks는 Is의 비대칭 계수(multiplying factor)이며, Φin(0)는 상기 가동형 프루브의 검출 한계값인 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들 중 가동형 프루브들에 대한 감도 계수들을 결정하기 위하여 연료의 농축도가 알려져 있는 새로운 연료 조립체들 속으로 그 가동형 프루브들을 통과시키는 단계;
    상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)이 상기 1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들 중 상기 가동형 프루브들의 내부 캘리브레이션(intercalibration)을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터는 노심의 적어도 하나의 수치 모델(11, 11')로부터 계산되는 경우를 위하여, 정상 상태(steady state)의 원자로 운전 단계들에 대해서는, 저속 모델이라 불리는 노심의 제1 수치 모델(11)이, 원자로 노심(1) 내의 중성자 플럭스의 분포에 있어서의 빠른 변화로 원자로 노심의 과도(過渡) 운전이 있는 경우에는, 고속 모델이라 불리는 제2 수치 모델(11')이 계산에 이용되고,
    상기 가동 중성자 플럭스 측정 프루브들에 의해서 얻어지는 원자로 노심(1) 내의 중성자 측정치들을 기초로, 사용되는 수치 모델(11, 11')의 파라미터들에 대한 보정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  5. 제4항에 있어서, 가동형 프루브들은 다음의 절차들:
    - 노심에서 측정된 물리적인 양들로부터 결정되는 노심 내의 축선 방향 출력 불평형 측정치와 상기 수치 모델(11, 11')로부터 계산되는 축선 방향 출력 불평형 계산값 사이에서 인지되는 차이에 따라 자동적으로 시작되는 절차;
    - 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터가 한계값에 근사한 값을 같은 경우에 자동적으로 시작되는 절차;
    - 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)을 포함시키는 것이 필요하다고 평가한 오퍼레이터에 의해 수동으로 시작되는 절차;
    중 하나에 의하여 시작되는 측정 과정들에 걸쳐서 노심 내의 중성자 플럭스 측정치를 획득하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 원자로 노심(1)의 저속 수치 모델(11)은 그 원자로 노심(1)의 측정 채널들(3)에서 원자로 노심내의 중성자 플럭스가 계산되는 복수의 노드들을 가지며, 그 노드들의 수는 측정 채널들(3) 내부에서 원자로 노심 내의 중성자 플럭스가 계산되는 고속 수치 모델(11')의 노드들의 수보다 더 많은 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 노심은 그 노심의 수치 모델(11, 11')을 기초로 한 계산들을 사용하지 않고 모니터링되며, 적어도 하나의 임계적인 원자로 노심 운전 파라미터가 그 원자로 노심(1)에서 측정된 물리적인 양들로부터 계산되고, 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)에서 얻은 노심내의 중성자 플럭스 측정치들로부터 계산된 그 적어도 하나의 임계적인 원자로 노심 운전 파라미터의 값들이 보정되는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 원자로 노심(1)의 임계적인 운전 파라미터의 값들은 가동형 프루브들을 그 원자로 노심의 측정 채널들(3) 내로 연속해서 통과시킴으로 써 보정되는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  9. 제8항에 있어서, 노심의 횡단면에 분포되는 측정 채널(3)들 내의 중성자 플럭스의 최대값들과, 그 노심 횡단면에 있어서의 가중 계수들로 사용되는 최대 플럭스 값들의 중심의 위치는 측정 채널들(3)을 따라 상기 제1조의 가동형 중성자 플럭스 측정 프루브들의 각 가동형 프루브들의 연속적인 패스 과정에 걸쳐 결정되고,
    최대 플럭스 값들의 중심의 정확한 위치는 연속된 가동형 프루브 패스들 후에 결정되는 중심 위치들과, 노심의 횡방향 평면 위에서, 앞서 결정된 중심에 근접한 측정 채널 주위에 분포되는 측정 채널들(3) 내부의 중성자 플럭스 측정치들을 기초로 한 일련의 근사 계산들에 의하여 결정되며,
    고온 냉매 순환 채널의 위치는 그 중심의 정확한 위치에 근접되는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 노심은 상기 원자로 노심(1)의 측정 채널들(3) 내로의 상기 가동형 프루브들의 선행의 연속 패스들에 의하여 결정되는 고온 채널에 가장 근접한 측정 채널(3) 내부에서 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)을 이용한 중성자 플럭스 측정치들에 의하여 모니터링되는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 방법.
  11. 원자로 노심(1)의 수직 방향을 따라 나란히 배치되는 복수의 연료 조립체들(2)로 구성되는 원자로 노심(1)을 모니터링하는 원자로 노심 모니터링 장치로서, 상기 원자로 노심은 각기 변위 및 측정치 전달 케이블의 일 단부에 고정된 제1조의 중성자 플럭스 측정 프루브들과, 이들 중성자 플럭스 측정 프루브들을 그것들이 고정된 케이블로, 각기 연료 조립체 내부(2')에서 수직 방향을 따라 상기 노심(1)의 전체 높이에 걸쳐 연장되는 제2조의 측정 채널(3)들 내로 도입 및 변위시키는 수단(7')을 구비하는 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)을 포함하며, 상기 원자로의 노심(1)은 그 노심(1) 내에서 측정된 물리적인 양들로부터 결정하는 방법 및 상기 노심의 수치 모델(11, 11')을 사용하여 계산하는 방법 중 적어도 하나에 의하여 얻어지는 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터를 적어도 하나의 미리 정해진 한계값과 비교함으로써 모니터링되는 원자로 노심 모니터링 장치에 있어서,
    - 원자로용 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15);
    - 원자로 노심(1)의 중성자 플럭스 맵들을 분석하기 위한 툴(11");
    - 노심의 물리적인 데이터를 획득하기 위한 데이터 획득 유닛(10, 12); 및
    - 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)에 의하여 원자로 노심 내에서 측정되어 중성자 플럭스 맵과 데이터 획득 유닛(10, 12)으로부터 도입하는 물리적인 데이터를 분석하기 위하여 툴(11")에 의해서 처리되는 중성자 플럭스 값들로부터 원자로 노심(1)의 상기 적어도 하나의 임계적인 노심 운전 파라미터를 계산하는 계산 수단(8, 9, 16);을 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 계산 수단이 노심 내의 중성자 플럭스를 계산하기 위한 적어도 하나의 수치 모델(11, 11')과, 그 수치 모델(11, 11')을 보정하기 위한 적어도 하나의 수치 모델 보정수단(18, 18')을 사용하고, 그 수치 모델 보정수단은 수치 모델(11, 11')로부터 계산된 원자로 노심의 중성자 플럭스 값을 상기 가동형 프루브식 노내 계측 시스템(4, 15)에 의해서 측정된 중성자 플럭스 값들과 비교하기 위한 유닛(19)에 연결되는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 모니터링 장치.
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