KR101444794B1 - 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Ｐｓｅｕｄｏ Ｈｏｔ Ｐｉｎ 출력분포 구성 방법 - Google Patents

노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Ｐｓｅｕｄｏ Ｈｏｔ Ｐｉｎ 출력분포 구성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노심감시계통에서 실시간 노내계측기 신호를 이용한 반경방향 첨두계수 계산 방법에 관한 것으로서, 노내계측기신호를 기반으로 반경방향 첨두계수를 정의하여 이를 노심운전제한치감시계통의 Node 수에 맞게 확장하는 (a) 단계;를 포함하되, [수학식 6]을 토대로
Figure 112012065877224-pat00030
또는 PLRAD(Planar Radial Pecking Factor)를 Table-lookup이 아닌 노내계측기의 신호에 대해서만
Figure 112012065877224-pat00031
계산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 노내계측기 신호를 기반으로 반경방향 첨두계수,
Figure 112012065877224-pat00032
를 정의하여 이를 노심운전제한치감시계통의 Node 수에 맞게 확장함으로써, 고유노심운전제한치감시계통의 정확한 Pseudo Hot Pin 출력분포를 계산하는 효과가 있다.

Description

노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Ｐｓｅｕｄｏ Ｈｏｔ Ｐｉｎ 출력분포 구성 방법{Method for Constructing the Pseudo Hot Pin Power Distribution Using Detector-Signal-Based Planar Radial Peaking Factor in COLSS}
본 발명은 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통(Core Operating Limit Supervisory System, COLSS)의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 관한 것으로서 디지털 노심운전제한치감시계통의 고온 열적 조건의 평가를 위한 Pseudo Hot Pin 출력분포를 계산하는 기술에 관한 것이다.
177개의 핵연료 집합체가 장전되어 있는 한국 표준형 원전 및 후속 원자로에는 실시간으로 혹은 저장된 자료를 이용하여 노심 상태를 파악하는 노심운전제한치감시계통이 설치되어 있다.
노심운전제한치감시계통은 다양한 계측기 정보와 계산 결과를 바탕으로 운전원이 노심 상태를 정확히 파악하고 특히 운전 정지 가능성이 있는 경우 이를 경고하는 역할을 수행하는데, 정상 운전의 경우 어느 정도 운전여유도를 갖고 있는지에 대해 집중적으로 정보를 제공한다.
근래에 원자력 발전소의 운전 이용률을 향상시키기 위해 다양한 연구 개발이 이루어지고 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2001-39442호(노심감시계통에서 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법) 외에 다수의 선행 문헌이 게시되어 있다.
전술한 선행 특허를 살피면, 노심운전제한치감시계통의 축방향 출력분포 계산정확성을 향상하기 위해 가상 핵계측기를 도입하여 출력분포를 계산함에 있어, 가상 핵계측기 구성 및 출력 정보를 얻는 제 1과정과; 출력정보에 따라 축방향 출력분포를 계산하는데 제2과정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나, 출력분포가 비정상적으로 계산됨에 따라 노심운전제한치감시계통이 지시하는 운전 정보 중 운전에 매우 중요한 변수들이 과대평가되어 사실은 운전 여유가 충분함에도 불구하고 원자로 운전에 제한을 받는 등의 문제가 발생되고 있으며, 정확한 출력분포 계산은 어려운 실정이다.
본 발명은 노내계측기 신호를 기반으로 반경방향 첨두계수,
Figure 112012065877224-pat00001
를 정의함으로써, 고유 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포를 계산하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법은, 노내계측기 신호를 기반으로 반경방향 첨두계수를 정의하여 이를 노심운전제한치감시계통의 각 Node수에 맞게 확장하는 (a) 단계;를 포함하되, 반경방향 첨두계수는, [수학식 6]을 토대로
Figure 112012065877224-pat00002
또는 PLRAD(Planar Radial Pecking Factor)를 Table-lookup이 아닌 노내계측기의 신호에 대해서만 계산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 6]
Figure 112013104782550-pat00047

여기서,
Figure 112013104782550-pat00048
는 반경방향 첨두계수(Planar Radial Peaking Factor)를 의미하고, x, y는 x축, y축 2차원 평면을 가리키는데 x, y가 따로 의미를 갖지는 않고 Fxy 자체를 반경방향 첨두계수로 사용되고, 1, Ndet는 I 변수를 지칭하며,
Figure 112013104782550-pat00049
를 의미하고 I는 1부터 Ndet까지의 정수를 의미하며, K=1,5는 K가 1부터 5 까지의 정수를 의미하고, Ndet는 노내계측기 개수(=45 for OPR1000)이고, PHI(I,K)는 집합체 I, 높이 K에서의 핵연료집합체 출력이며,
Figure 112013104782550-pat00050
는 CECOR 1-연료봉 상관인자 = (집합체 I, 높이 K에서의 최대 연료봉 출력 / 노심 평균 연료봉 출력)을 집합체 I, 높이 K에서의 상대 출력 비율로 나눈 값이다.
그리고, PLRAD(Planar Radial Pecking Factor)의 실시간 계산은, 축방향 노내계측기 위치와 노심감시계통 Node에 따라 [수학식 7]을 통해 계산되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 7]
Figure 112013104782550-pat00043

여기서, J는 원자로 노심을 축방향으로 20등분한 node를 의미하는바, 반경방향첨두계수가 축방향으로 20개가 계산되며, J의 변수 각각은 1부터 4까지의 정수, 5부터 8까지의 정수, 9부터 12까지의 정수, 13부터 16까지의 정수, 17부터 20까지의 정수를 의미한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 노내계측기 신호를 기반으로 반경방향 첨두계수
Figure 112012065877224-pat00004
를 정의하고, 이를 노심운전제한치감시계통의 축방향 Node에 적용함으로써, 노심운전제한치감시계통에서 미리 주어진 값이 아닌 실시간 신호에 기반한 Pseudo Hot Pin 출력분포를 계산하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따라 영광 3호기 13주기에 적용하여 연소도가 BU = 0.0[MWD/MTU]인 경우, 반경방향 첨두계수 적용값과 Pseudo Hot Pin 출력분포 비교도.
도 2는 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따라 영광 3호기 13주기에 적용하여 연소도가 BU = 8571.0[MWD/MTU]인 경우, 반경방향 첨두계수 적용값과 Pseudo Hot Pin 출력분포 비교도.
도 3은 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따라 영광 3호기 13주기에 적용하여 연소도가 BU = 15481.0[MWD/MTU]인 경우, 반경방향 첨두계수 적용값과 Pseudo Hot Pin 출력분포 비교도.
도 4는 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따라 COLSIM, LIVE_COLSIM 및 SP_CCR_COLSIM 각각 세 가지 코드로 계산된 Fq Error를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따라 COLSIM, LIVE_COLSIM 및 SP_CCR_COLSIM 각각 세 가지 코드로 계산된 DNBR POL Error를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따라 전체 불확실도평가 수행 결과(UNCERT와 EPOL의 가장 보수적인 결과)를 정리한 도면.
도 7은 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따른 영광 3호기 13주기의 Fq와 DNBR 열적여유도 비교도.
도 8은 본 발명의 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법에 따른 열적여유도를 토대로 영광 3, 4호기 초기 노심의 “Simplified CECOR Implemented COLSIM”에 의한 열적여유도 비교 자료를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법의 축방향 노내계측기 위치와 COLSS Node 관계를 도시한 도면.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
1. 배경
국내에서 운용되고 있는 원자력 경수로 OPR1000과 APR1400 원전에 탑재되어 있는 디지털 노심운전제한치감시계통의 가장 중요한 특징은, 고온 열적 조건을 직접적으로 평가하기 위해 Pseudo Hot Pin 출력분포를 사용한다는 것이다.
즉, 이러한 Pseudo Hot Pin 출력분포를 사용함으로써 전체적인 3차원 노심출력분포를 구체적으로 알지 못해도, 실제의 고온 출력분포(True Hot Pin Power Distribution)의 근사계산을 보수적으로 수행할 수 있다.
이는 On-line 노심운전제한치감시계통이 3차원 해석을 할 수 있을 정도의 전산 능력을 갖고 있지 않기 때문에 감수해야 할 측면이지만, Pseudo Hot Pin 출력분포를 사용함으로써 최종 계산되는 DNBR과 LHR 값의 보수성을 수학적으로 증명할 수 있기 때문이기도 하다.
출력분포 계산에서는 노내검출기 신호, 제어봉의 그룹 위치 및 편차 값을 사용하여 노심 평균 축방향출력분포, 가상 핫 채널의 3차원 출력분포를 계산한다. 3차원 출력분포는 실제 출력분포를 계산하는 것이 아니라 노심 평균 축방향출력분포에 제어봉의 위치에 따른 반경방향 첨두계수를 곱하여 계산된다. 추가로 출력분포는 블록 T, U, W에서 사분출력경사비를 사용하여 조정된다.
Pseudo Hot Pin 출력 분포는 다음의 [수학식 1]과 같이 정의한다.
[수학식 1]
Figure 112012065877224-pat00005
현재의 노심감시계통(COLSS)은 상기 [수학식 1] 의
Figure 112012065877224-pat00006
은 노내계측기의 신호로 실시간 측정된 값을 사용하고, 반경방향 첨두계수
Figure 112012065877224-pat00007
는 제어봉 종류에 따라 미리 계산된 값을 표로 구현하여 아래와 같이 적용하고 있다.
또한, 반경방향 첨두계수는 페널티가 부과되지 않는 반경방향 첨두계수(COLSS DB 상수:
Figure 112012065877224-pat00008
), 제어봉 위치 관련 페널티계수(PF1, PF2) 및 밀도의존 폐널티계수를 사용하여 계산된다.
[수학식 2]
Figure 112012071953057-pat00044
CECOR 방법론에서 기술하고 있는 반경방향 첨두계수의 정의는 아래의 [수학식 3]과 같다.
[수학식 3]
Figure 112012065877224-pat00010
Figure 112012065877224-pat00011

1 Pin Factors는 CECOR Library에 저장되어 있으며, 해당 Axial node에 있는 제어봉 종류의 유무나, 연소도에 따라 재계산되어 적용하도록 구성되어 있다.
또한, Planewise/core 반경방향 첨두계수의 정의는 아래의 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 도출된다.
[수학식 4]
Figure 112012065877224-pat00012
[수학식 5]
Figure 112012065877224-pat00013
이때, [수학식 4]의
Figure 112012071953057-pat00045
는 [수학식 2]의 PLRAD와 동일한 의미를 갖는다.
2. 노내계측기 신호를 기반한 반경방향 첨두계수( Incore Detector Signal Based Planar Radial Peaking Factor )
노심감시계통(COLSS)에서는 3차원 상세 계산이 어렵기 때문에, 실시간 노내계측기 신호를 기반한 반경방향 첨두계수를 새로이 정의하여, 유사 3차원 계산을 수행하고자 한다. 즉, [수학식 4]의
Figure 112012071953057-pat00046
또는 PLRAD(Planar Radial Peaking Factor)를 Table-lookup이 아닌 실시간 노내계측기 신호로부터 직접 구하기 위해, 노내계측기(축방향 5개, 반경방향 45개)의 실시간 신호에 대해서만
Figure 112012071953057-pat00016
를 계산하도록 다음의 [수학식 6]과 같은 근사식을 정의하는 것이다.
[수학식 6]
Figure 112013104782550-pat00051

여기서,
Figure 112013104782550-pat00052
는 반경방향 첨두계수(Planar Radial Peaking Factor)를 의미하고, x, y는 x축, y축 2차원 평면을 가리키는데 x, y가 따로 의미를 갖지는 않고 Fxy 자체를 반경방향 첨두계수로 사용되고, 1, Ndet는 I 변수를 지칭하며,
Figure 112013104782550-pat00053
를 의미하고 I는 1부터 Ndet까지의 정수를 의미하며, K=1,5는 K가 1부터 5 까지의 정수를 의미하고, Ndet는 노내계측기 개수(=45 for OPR1000)이고, PHI(I,K)는 집합체 I, 높이 K에서의 핵연료집합체 출력이며,
Figure 112013104782550-pat00054
는 CECOR 1-연료봉 상관인자 = (집합체 I, 높이 K에서의 최대 연료봉 출력 / 노심 평균 연료봉 출력)을 집합체 I, 높이 K에서의 상대 출력 비율로 나눈 값이다.
PLRAD를 상기 [수학식 6]과 같이 정의하면, CECOR Coupling Coefficients를 이용하는 반경방향 출력분포 계산이 없어도 PLRAD를 실시간으로 계산할 수 있다. 또한, 노내계측기의 중앙점이 노심축방향으로 (10%, 30%, 50%, 70%, 90%)의 위치에 있기 때문에, PLRAD(J=1,20)를 다음의 [수학식 7]과 같이 확장하여 적용하기로 한다.
[수학식 7]
Figure 112013104782550-pat00018

여기서, J는 원자로 노심을 축방향으로 20등분한 node를 의미하는바, 반경방향첨두계수가 축방향으로 20개가 계산되며, J의 변수 각각은 1부터 4까지의 정수, 5부터 8까지의 정수, 9부터 12까지의 정수, 13부터 16까지의 정수, 17부터 20까지의 정수를 의미한다.
3. 노내계측기 신호를 이용한 반경방향 첨두계수 계산 방법론 평가
본 평가의 궁극적 목적은 "[수학식 6] 및 [수학식 7]로 정의되는 Planar Radial Peaking Factors, PLRAD (J=1,20)를 적용하여 구성한 Pseudo Hot Pin Power Distribution 방법론이, DNBR POL과 LHR POL값을 95/95 확률/신뢰도로 적절하게 추정하고 있음"을 보이기 위한 것이다.
본 방법론의 실현 가능성을 확인하기 위하여, 기존의 COLSS 시뮬레이션 코드(COLSIM) (a);와 COLSIM에 본 발명인 Live Signal Based Planewise Fxy 방법론을 모사한 코드 (b);와 COLSIM에 2절에서 언급한 CECOR 방법론을 모사한 코드 (c);를 만들어 총 3종의 코드를 가지고 영광 3호기 13주기에 적용하여 비교 평가하였다.
3.1 반경방향 첨두계수 비교
세 가지 코드로 계산된 반경방향 첨두계수 적용값과 그에 따른 Pseudo Hot Pin 출력분포를 특정 연소도(BU = 0.0, 8571.0, 15481.0[MWD/MTU])에서 비교하였다.
도 1은 특정 연소도가 BU = 0.0[MWD/MTU](주기 초반)인 경우의 반경방향 첨두계수 적용값과 Pseudo Hot Pin 출력분포 비교도이고, 도 2는 특정 연소도가 BU = 8571.0[MWD/MTU](주기 중반)인 경우의 반경방향 첨두계수 적용값과 Pseudo Hot Pin 출력분포 비교도이며, 도 3은 특정 연소도가 BU = 15481.0[MWD/MTU](주기 후반)인 경우의 반경방향 첨두계수 적용값과 Pseudo Hot Pin 출력분포 비교도 이다.
반경방향 첨두계수가 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 세 가지의 코드 결과가 상당히 상이하게 보이지만, 축방향 평균 출력분포와 함께 Pseudo Hot Pin 출력분포를 만들면 큰 차이를 보이지는 않는다. 이러한 차이는 최종적으로는 DNBR POL 과 LHRPOL 값의 결정에 영향을 미칠 것이므로, 전체 불확실도의 평가를 통해서 그 정도를 확인할 수 있다.
3.2 DNBR/LHR POL 관련 Penalty 비교
도 4는 COLSIM, LIVE_COLSIM 및 SP_CCR_COLSIM 각각 세 가지 코드로 계산된 Fq Error를 도시한 도면이고, 도 5는 COLSIM, LIVE_COLSIM 및 SP_CCR_COLSIM 각각 세 가지 코드로 계산된 DNBR POL Error를 도시한 도면이다.
또한, 도 6은 전체 불확실도 평가 수행 결과, UNCERT와 EPOL의 가장 보수적인 결과를 정리한 도면이다.
UNCERT는, Live Fxy 방법론에 의한 값이 기존 방법론에 비해 2.75% (=(1.0961/1.0668 - 1)*100) 정도 작은 Penalty가 적용된다. 이는 Live Fxy 방법론의 Pseudo Hot Pin 출력분포가 그만큼 더 크게 즉 보수적으로 적용되었다는 의미이다.
또한, EPOL는, 본 방법론에 의한 값이 기존 방법론에 비해 어느 정도 차이를 보이고 있다 ( = 1.91% = (1.06676/1.04674-1)*100). DNBR POL 계산에는 출력분포의 적분 개념이 적용되기 때문에 본 방법론의 Pseudo Hot Pin 출력분포와 기존 방법론과의 차이는 실제 설계 자료로서만 확인할 수 있다.
전술한 바와 같은 불확실도 분석은, 기존 COLSS 전체불확실도 해석과 마찬가지로 노내계측기의 "Random Fail"을 가정하고 수행된 것이다. 즉, 노내계측기의 건전성이 의심될 때 현재의 절차와 마찬가지로 해당 신호를 삭제하여 적은 개수의 신호로만 불확실도를 계산하는 것이다. 이에 비해 의심스러운 노내계측기 신호를 설계값으로 대체하는 방법론을 적용하면, 노내계측기 수가 물리적으로 감소함에도 불구하고 전체적인 불확실도는 오히려 작아지는 "노심운전제한치감시계통 구현의 모순현상"이 존재하는 바, 본 방법론에서는 이러한 모순 현상이 원천적으로 일어나지 않는다.
3.3 열적여유도 비교
실제의 설계 절차에 의하면 전체불확실도 계산 Raw Values의 최대값에 관련 보정이 이루어진 후 최종 가변 상수가 결정될 것이지만, 본 평가에서는 이 값들이 최종값이라는 가정으로 열적여유도 평가를 수행하였다.
도 7은 Y3C13 Fq와 DNBR 열적여유도를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 열적여유도를 토대로 영광 3, 4호기 초기 노심의 SP_CCR_COLSIM에 의한 열적여유도 비교 자료를 도시한 도면이다.
영광 3 호기 13 주기에 대한 해석 결과, 본 방법론이 기존 방법론에 비해 Fq 열적여유도는 최대 10.46%, DNBR 열적여유도는 최대 5.21% 증가하는 것으로 평가되었다.
이는 기존방법론에서 설치된 Fxy가 주기 중 최대값을 사용하는데 반해서, 본 방법론은 자동적으로 Fxy 의 Burndown Effect를 이득으로서 취하는 부분이 크기 때문이다.
도 8의 영광 3,4 호기 COLSIM vs SP_CCR_COLSIM 열적여유도 비교에서 보듯이, Planewise Fxy 를 Original CECOR 로부터 직접 계산하여 적용하는 경우, Fq 열적여유도는 절대값 기준 최대 7.41%, DNBR 열적여유도는 절대값 기준 최대 10.31% 증가하는 것으로 평가되었다. Fq 열적여유도의 이득이 DNBR 이득보다 작게 나오는 것은 초기 노심의 출력분포 특성으로 판단되며, Live Fxy 방법론도 비슷한 경향을 보일 것으로 추정할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, Live Fxy 방법론과 Sp CECOR 방법론의 열적여유도 경향은 비슷한 것으로 평가되었으며, 이는 Planewise Fxy 만을 개선하는 Live Fxy 방법론의 유용성을 확인할 수 있는 부분이다. 즉, Coupling Coefficient 개념을 사용한 반경방향 출력분포(Radial Solution)를 구하는 Full 3-D 계산을 통하지 않고, Instrumented Signals의 Peaking Information만을 기존 방법론에서 추가 고려함으로써 충분한 열적여유도 이득이 발생할 것으로 판단된다.
이하, 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법은, 노내계측기 신호를 기반으로 반경방향 첨두계수,
Figure 112012065877224-pat00019
를 정의하여 노심운전제한치감시계통의 Node수에 맞게 확장한다.(S10).
이때, 반경방향 첨두계수는, [수학식 6]을 토대로
Figure 112012065877224-pat00020
또는 PLRAD(Planar Radial Pecking Factor)를 Table-lookup이 아닌 노내계측기(축방향 5개, 반경방향 45개)의 신호에 대해서만
Figure 112012065877224-pat00021
계산을 수행한다.
[수학식 6]
Figure 112012065877224-pat00022

이렇게 구한
Figure 112012065877224-pat00023
를 COLSS에 적용하기 위해서는 축방향 20개의 Node가 필요하므로, 도 10에 도시된 축방향 노내계측기 위치와 노심감시계통(COLSS) Node의 관계 및 [수학식 7]을 토대로 반경방향 첨두출력(Planewise Fxy)에 대한 계산에 의해 수행한다.
[수학식 7]
Figure 112012065877224-pat00024

전술한 방법론에 따라 영광 3호기 13주기에 대한 해석 결과, 본 발명에 따른 Pseudo Hot Pin 출력분포 계산 방법이 기존 방법론에 비해 Fq 열적여유도는 최대 10.46%, DNBR 열적여유도는 최대 5.21% 증가하는 것으로 평가되었다.
또한, 본 발명에 따른 Pseudo Hot Pin 출력분포 계산 방법(Live Fxy 방법론)과 Sp CECOR 방법론의 열적여유도 경향은 비슷한 것으로 평가되었으며, 이에 따라 Full 3-D 계산을 통하지 않고, Instrumented Signals의 Peaking Information만을 기존 방법론에서 추가 고려함으로써 충분한 열적여유도 이득이 발생할 것으로 판단된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (2)

  1. (a) 노심운전제한치감시계통에서 노내계측기 신호를 기반으로 반경방향 첨두계수(Planar Radial Peaking Factor)를 정의하는 단계; 및
    (b) 상기 정의된 반경방향 첨두계수를 노심운전제한치감시계통의 Node 수에 맞게 확장하는 단계;를 포함하되,
    상기 반경방향 첨두계수 계산은, [수학식 6]을 토대로 또는 PLRAD(Planar Radial Pecking Factor)를 Table-lookup이 아닌 노내계측기의 신호에 대해서만 계산을 수행하는 것을 특징으로 하는 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성방법.
    여기서,
    Figure 112014039192171-pat00055
    는 반경방향 첨두계수(Planar Radial Peaking Factor)를 의미하고, x, y는 x축, y축 2차원 평면을 가리키는데 x, y가 따로 의미를 갖지는 않고 Fxy 자체를 반경방향 첨두계수로 사용되고, 1, Ndet는 I 변수를 지칭하며,
    Figure 112014039192171-pat00056
    를 의미하고 I는 1부터 Ndet까지의 정수를 의미하며, K=1,5는 K가 1부터 5 까지의 정수를 의미하고, Ndet는 노내계측기 개수(=45 for OPR1000)이고, PHI(I,K)는 집합체 I, 높이 K에서의 핵연료집합체 출력이며,
    Figure 112014039192171-pat00057
    는 CECOR 1-연료봉 상관인자 = (집합체 I, 높이 K에서의 최대 연료봉 출력 / 노심 평균 연료봉 출력)을 집합체 I, 높이 K에서의 상대 출력 비율로 나눈 값이다.
    [수학식 6]
    Figure 112014039192171-pat00058
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PLRAD(Planar Radial Peaking Factor)의 실시간 계산은,
    축방향 노내계측기 위치와 노심감시계통 Node에 따라 [수학식 7]을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는 노내계측기 신호 기반의 반경방향 첨두계수를 이용한 노심운전제한치감시계통의 Pseudo Hot Pin 출력분포 구성 방법.
    여기서, J는 원자로 노심을 축방향으로 20등분한 node를 의미하는바, 반경방향첨두계수가 축방향으로 20개가 계산되며, J의 변수 각각은 1부터 4까지의 정수, 5부터 8까지의 정수, 9부터 12까지의 정수, 13부터 16까지의 정수, 17부터 20까지의 정수를 의미한다.
    [수학식 7]
    Figure 112013104782550-pat00029
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109065198B (zh) * 2018-07-11 2020-03-03 岭澳核电有限公司 一种核电机组功率提升裕度监测方法、装置及系统
CN110322976B (zh) * 2019-08-06 2020-11-24 中国核动力研究设计院 一种用于反应堆lpd和dnbr在线保护和监测的实现方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06118193A (ja) * 1992-10-08 1994-04-28 Toshiba Corp 原子炉炉心核特性模擬装置
JPH0875891A (ja) * 1994-09-02 1996-03-22 Toshiba Corp 原子炉の炉心性能計算方法および装置
JPH10504384A (ja) * 1994-07-21 1998-04-28 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレイション 炉心における三次元出力分布及び冷却材密度の変化について補正した炉外検出器出力電流から加圧水型原子炉の出力を正確に算出する方法及び装置
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3791922A (en) * 1970-11-23 1974-02-12 Combustion Eng Thermal margin protection system for a nuclear reactor
US4330367A (en) * 1973-05-22 1982-05-18 Combustion Engineering, Inc. System and process for the control of a nuclear power system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06118193A (ja) * 1992-10-08 1994-04-28 Toshiba Corp 原子炉炉心核特性模擬装置
JPH10504384A (ja) * 1994-07-21 1998-04-28 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレイション 炉心における三次元出力分布及び冷却材密度の変化について補正した炉外検出器出力電流から加圧水型原子炉の出力を正確に算出する方法及び装置
JPH0875891A (ja) * 1994-09-02 1996-03-22 Toshiba Corp 原子炉の炉心性能計算方法および装置
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