KR20070013383A - 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치 - Google Patents

원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070013383A
KR20070013383A KR1020050067634A KR20050067634A KR20070013383A KR 20070013383 A KR20070013383 A KR 20070013383A KR 1020050067634 A KR1020050067634 A KR 1020050067634A KR 20050067634 A KR20050067634 A KR 20050067634A KR 20070013383 A KR20070013383 A KR 20070013383A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vanadium
platinum
core
filter
monitoring system
Prior art date
Application number
KR1020050067634A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100694436B1 (ko
Inventor
박문규
차동민
이용관
이창섭
차균호
최유선
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020050067634A priority Critical patent/KR100694436B1/ko
Publication of KR20070013383A publication Critical patent/KR20070013383A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100694436B1 publication Critical patent/KR100694436B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
    • G21C17/108—Measuring reactor flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00—Measuring neutron radiation
    • G01T3/006—Measuring neutron radiation using self-powered detectors (for neutrons as well as for Y- or X-rays), e.g. using Compton-effect (Compton diodes) or photo-emission or a (n,B) nuclear reaction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

이 발명은 즉발신호비율(Prompt Fraction)이 약 7%인 바나듐과 약 72%인 백금계측기의 신호 중 지연신호를 보상하며, 칼만(Kalman) 필터와 달리 측정 신호의 공분산(Covariance)을 사전에 알 필요가 없어 필터설계가 매우 용이하며 매우 효율적인 지연시간 보상효과가 있어서 최대오차를 최소화하는 필터링(Filtering) 방법론인 H∞필터를 이용하여 계측기의 응답신호를 보상하며, 계측기의 동적 모델과 계측기 재료의 물리적 특성으로 시간지연되는 신호를 보상하여 정확한 신호를 재구성하며, 원자로의 안전성을 감시/보장하는 매우 중요한 시스템인 노심보호/감시계통의 정확도/신뢰도를 제고하여 노심 안전성을 증진하며, 단순한 동적보상 방법을 개선하여 정확한 중성자속 측정방법을 제공할 수 있는, 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치에 관한 것으로서,
원자로내에 설치되어 있는 백금계측기 및 바나듐계측기로부터 입력되는 신호를 포함한 발전소의 운전상태와 관련된 데이터를 수집하는 플랜트 모니터링 시스템과, 상기한 플랜트 모니터링 시스템으로부터 전달되는 노내 계측기 신호를 보상하는 H∞필터와, 노심 출력분포 및 열적 여유도를 계산하여 운전원에게 제공하는 코어 모니터링 시스템을 포함하여 이루어진다.
계측기, 백금, 바나듐

Description

원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치{Time-delay compensation device for Vanadium/Platinum in-core detectors and method thereof}
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 원자로 노심내 바나듐 계측기의 지연신호 보상장치의 응답특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 원자로 노심내 백금 계측기의 지연신호 보상장치의 응답특성을 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 원자로 2 : 백금 계측기
3 : 바나듐 계측기 4 : 플랜트 모니터링 시스템
5 : H∞필터 6 : 코어 모니터링 시스템
이 발명은 원자력 발전 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 즉발신호비율(Prompt Fraction)이 약 7%인 바나듐과 약 72%인 백금계측기의 신호 중 지연신호를 보상하며, 칼만(Kalman) 필터와 달리 측정 신호의 공분산(Covariance)을 사전에 알 필요가 없어 필터설계가 매우 용이하며 매우 효율적인 지연시간 보상효과가 있어서 최대오차를 최소화하는 필터링(Filtering) 방법론인 H∞필터를 이용하여 계측기의 응답신호를 보상하며, 계측기의 동적 모델과 계측기 재료의 물리적 특성으로 시간지연되는 신호를 보상하여 정확한 신호를 재구성하며, 원자로의 안전성을 감시/보장하는 매우 중요한 시스템인 노심보호/감시계통의 정확도/신뢰도를 제고하여 노심 안전성을 증진하며, 단순한 동적보상 방법을 개선하여 정확한 중성자속 측정방법을 제공할 수 있는, 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치에 관한 것이다.
원자력 발전소의 설계자는 핵연료가 견딜 수 있는 최대 허용출력을 미리 계산하여 최대 허용출력에 관한 정보를 제공하고, 운전원은 최대 허용출력을 넘지 않도록 운전함으로써 핵연료의 건전성이 유지되도록 한다.
상기한 최대 허용출력을 계산하기 위해서는 원자로 노심내의 중성자 출력분포를 정확히 측정해야 한다.
이와 같이 원자로 노심내의 중성자 출력분포를 정확히 측정하는 것은 원자로의 안정성 확보에 있어서 매우 중요하다.
원자로 노심내의 중성자속을 측정하기 위한 노내계측기는 다음의 표에서 나 타난 바와 같이 에미터 재료의 물리적 특성에 따라 응용분야가 제한된다.
에미터 재료 열중성자 단면적 (n,e) 지연응답 (n,γ,e) 즉발응답 (n,e) 즉발응답 응용분야
Co-59 37x10-24 cm2 O × O Flux Mapping/제어/보호
Pt-195 24x10-24 cm2 O × × Flux Mapping/제어/보호
Rh-103 145x10-24 cm2 × - - Flux Mapping
V-51 4.9x10-24 cm2 × × O Flux Mapping
Hf02 115x10-24 cm2 O × O Flux Mapping/제어/보호
Ag 64.8x10-24 cm2 × - - Flux Mapping
일반적으로 발전용 원자로의 노심내 중성자속을 측정하기 위한 노내계측기에서는 로듐(Rh-103), 바나듐(V-51), 백금(Pt-195) 등이 에미터 재료로서 이용되고 있다.
이와 같은 노내 계측기의 에미터 재료중 에미터 핵에 대한 중성자의 방사화 반응(n, e)을 이용하는 경우에, 일반적으로 표적핵의 β-붕괴 반감기에 따른 시간지연이 발생하게 된다.
로듐(Rh-103)의 경우 약 175초의 시간지연이 발생하게 되며, 로듐(Rh-103)의 경우 재래식 폴 어사인먼트(Pole Assignment) 개념의 디지털필터를 적용하여 지연시간을 약27초로 보상하는 알고리즘을 사용하고 있으며, 이 경우에 칼만(Kalman) 필터를 사용한 보상알고리즘이 알려져 있다.
상기한 칼만필터는 Rudolf E. Kalman에 의해 발명된 것으로서, 최소자승법 (Least Square Method)을 사용해서 실시간으로 잡음(noisy) 운동 방정식(equations of motion)을 가진 시간에 따른 방향(time-dependent state vector)을 추적하는 효율적인 재귀 계산법(recursive computational solution)이다. 상기한 칼만필터는 하나의 시스템이 시간에 따른 변화를 적절하게 예측할 수 있도록 잡음(noise)으로부터 신호(signal)를 찾아내기위해 사용된다. Stanley Schmidt는 최초로 칼만필터 를 실제로 응용하여 사용했다고 알려져있다. 지금까지 다양한 종류의 칼만필터가 개발되었는데, 소위 단순 칼만필터(simple Kalman filter)라 불리우는 칼만의 원래의 형식에서부터, Schmidt의 extended filter, information filter, Bierman과 Thornton 등등에 의해 개발된 다양한 squrar-root filter 들이 있다. 이와 같은 칼만필터는 제어시스템공학에서 광범위하게 사용된다.
중수로 원전에 사용되는 바나듐(V-51)의 경우 즉발신호비율(Prompt Fraction)이 약 7%이며, 약 325초의 시간지연이 발생하게 되며, 대체적으로 신호보상을 하지 않고 사용한다.
중수로 원전의 백금(Pt-195)의 경우 즉발응답비율이 72%로 상당히 크며, 정확한 신호를 재생하기 위해서는 보상이 필요하지만, 중수로원전의 백금(Pt-195)은 신호보상을 하지 않고 사용한다.
이와같이, 종래의 바나듐(V-51) 및 백금(Pt-195) 노내 계측기는 신호보상이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 즉발신호비율(Prompt Fraction)이 약 7%인 바나듐과 약 72%인 백금계측기의 신호 중 지연신호를 보상하기 위한, 원자로 노심내 바나듐 및 백금 계측기의 지연신호 보상장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 칼만(Kalman) 필터와 달리 측정 신호의 공분산(Covariance)을 사전에 알 필요가 없어 필터설계가 매우 용이하며 매우 효율적인 지연시간 보상효과가 있어서 최대오차를 최소화하는 필터링(Filtering) 방법론인 H∞필터를 이용하여 계측기의 응답신호를 보상하는, 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 계측기의 동적 모델과 계측기 재료의 물리적 특성으로 시간지연되는 신호를 보상하여 정확한 신호를 재구성하는, 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 원자로의 안전성을 감시/보장하는 매우 중요한 시스템인 노심보호/감시계통의 정확도/신뢰도를 제고하여 노심 안전성을 증진하는, 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단순한 동적보상 방법을 개선하여 정확한 중성자속 측정방법을 제공할 수 있는, 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 원자로내에 설치되어 있는 백금계측기 및 바나듐계측기로부터 입력되는 신호를 포함한 발전소의 운전상태와 관련된 데이터를 수집하는 플랜트 모니터링 시스템(Plant Monitoring System, PMS)과, 상기한 플랜트 모니터링 시스템으로부터 전달되는 노내 계측기 신호를 보상하는 H∞필터와, 노심 출력분포 및 열적 여유도를 계산하여 운전원에게 제공하는 코어 모니터링 시스템(Core Monitoring System, CMS)을 포함하여 이루어지 며, 상기한 H∞필터는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112005040604867-PAT00001
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 다른 구성은, 원자로내에 설치되어 있는 백금계측기 및 바나듐계측기로부터 입력되는 신호를 포함한 발전소의 운전상태와 관련된 데이터를 수집하는 플랜트 모니터링 시스템과, 상기한 플랜트 모니터링 시스템으로부터 전달되는 노내 계측기 신호를 보상하는 H∞필터와, 노심 출력분포 및 열적 여유도를 계산하여 운전원에게 제공하는 코어 모니터링 시스템을 포함하여 이루어지며, 상기한 H∞필터는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112005040604867-PAT00002
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직 한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 1는 이 발명의 일실시예에 따른 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치의 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치의 구성은, 원자로(1)내에 설치되어 있는 백금계측기(2) 및 바나듐계측기(3)와, 백금계측기(2) 및 바나듐계측기(3)로부터 입력되는 신호를 포함한 발전소의 운전상태와 관련된 데이터를 수집하는 플랜트 모니터링 시스템(4)과, 상기한 플랜트 모니터링 시스템(2)으로부터 전달되는 노내 계측기 신호를 보상하는 H∞필터(5)와, 노심 출력분포 및 열적 여유도를 계산하여 운전원에게 제공하는 코어 모니터링 시스템(6)을 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치 및 방법의 작용은 다음과 같다.
본 발명은 원자력발전소의 안전운전에 있어서 매우 중요한 노심보호/감시계통의 일부인 바나듐 및 백금 노내계측기의 신호처리 방법 개선에 관한 것으로서, 도 1은 노내계측기 구조와 이를 이용한 노심보호/감시체계 개념도를 보여주고 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명은 바나듐 및 백금 계측기의 반응시간을 보상하기 위하여 H∞ 필터(5)를 적용하는 방법을 기술하고 있다. 종래의 칼만(Kalman) 필터 방법이 평균오차를 최소화하도록 설계되는 데 반해, 본 발명의 H∞필터(5)는 최대오차(worst case error)를 최소화하도록 설계된다. 또한 종래의 칼만(Kalman) 필터는 시스템과 측정오차의 공분산(Covariance)을 미리 알고 있다는 가정 하에 설계되어 플랜트에 설치 후 또 다른 튜닝(tuning) 과정이 필요하나, 본 발명의 H∞ 필터(5)는 이러한 제한이 부가되지 않으므로 필터를 쉽게 설계할 수 있다. 또한 본 발명의 H∞ 필터(5)는 리카티(Riccati) 방정식의 해를 구하는 대신에 선형 행렬 부등식(Linear Matrix Inequality, LMI)를 이용한 해법을 도입함으로써 볼록 최적화(convex optimization) 문제로 전환하여 필터 이득(gain)을 구하며, 해밀토니안 행렬(Hamiltonian Matrix)의 고유값(Eigenvalue)이 순허수(Pure Imaginary)가 될 때 해를 구할 수 없는 단점을 개선하며, 최근 전산기 성능의 발달과 유용한 최적화 알고리즘이 발견되어 리카티(Riccati) 방정식을 푸는 것과 비슷한 시간 내에 훨씬 유용한 해를 구하는 것이 가능하다.
가) a Priori H∞ 필터
다음의 수식(1)과 같은 선형불변이산 시스템을 고려하자.
Figure 112005040604867-PAT00003
(1)
여기서 x∈Rn는 상태벡터(state vector), y∈Rr는 측정 출력 벡터(measurement output vector), w∈Rq는 프로세스(process) 및 측정 노이즈(noise)가 포함된 교란벡터(disturbance vector)이며, z∈Rp는 추정하고자 하는 변수이다.
본 발명에서 설계하고자 하는 필터는 다음의 수식(2)와 같은 형태이다.
Figure 112005040604867-PAT00004
(2)
여기서, K∈Rr ×r는 필터 이득(filter gain)이다.
상태에러벡터(state error vector)를 ek = xk - ＾xk, 로 정의하면 추정 오류 동역학(estimation error dynamics)은 다음의 수식(3)과 같이 주어진다.
Figure 112005040604867-PAT00005
(3)
H∞ 필터(5) 설계의 가장 중요한 특징은 다음과 같이 모든 한정 에너지 교란(bounded energy disturbance)에 대해 최악 추정 오류 에너지(worst-case estimation error energy) ∥e∥2를 최소화하여 추정치 ＾zk 를 구하는 것이다.
Figure 112005040604867-PAT00006
(4)
여기서, Hwe는 교란(disturbance) ω와 추정오차 e 사이의 전달함수(transfer function)이다. 상기한 수식(4)의 유도(induced) l2 norm은 신호가 유한하다는 것 외에는 어떠한 조건도 부가되지 않는 다는 점에 H∞ 필터(5)의 유용성이 있다. ∥Hwe∥∞<r 조건을 충족하는 r-suboptimal H∞ 필터 문제는 다음과 같은 이산시간 한정 실 보조정리(discrete-time Bounded Real Lemma)를 만족시키는 대칭 포지티브 데피닛 행렬(symmetric positive definite matrix)을 결정하는 것이다.
다음은 이산시간 한정 실 보조정리(discrete-time Bounded Real Lemma)에 대하여 설명한다.
다음과 같은 LMI 조건을 만족하는 포지티브 데피닛 행렬(positive definite symmetric matrix) P∈Rn ×n가 존재하면 (A-KC)가 점근적 안정상태(asymptotically stable)이고, ∥Hwe∥∞<r 이다.
Figure 112005040604867-PAT00007
(5)
상기 수식 (5)를 풀기 쉬운 형태로 전환하기 위해 필터 이득 K=P-1W, W=Rn × r 로 정의하며, 수식(5)는 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112005040604867-PAT00008
(6)
상기한 수식(6)은 다시 다음의 수식 (7)과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112005040604867-PAT00009
(7)
Schur 보수(complement)를 이용하면 상기한 수식(7)은 다음의 수식(8)과 같은 형태로 된다.
Figure 112005040604867-PAT00010
(8)
상기한 수식(8)은 이산시간 최적(discrete-time optimal) 필터의 LMI 가능성(feasibility) 문제가 된다. LMI r-optimal H∞ 필터는 LMI 최적화(optimization) 문제를 상기한 수식(8)의 LMI 제한(constraint)하에서 해를 구하는 것이다.
나) a Posteriori H∞ 필터
상기한 수식(2)의 이산시간(discrete-time) H∞ 필터는 (k+1) 단계(step)의 해를 구하기 위해 k번째 측정치를 이용하므로, 한 단계 지연(one step delay)이 불가피한 전(Priori) 필터이다. 샘플링(Sampling) 간격이 큰 문제인 경우 다음과 같이 동일 시간 단계(time step)의 측정치를 이용하는 후(Posteriori) 필터를 사용하는 것이 유리하다.
후(Posteriori) 필터에서 수식(2)는 다음의 수식(9)와 같은 형태가 된다.
Figure 112005040604867-PAT00011
(9)
상태에러벡터(state error vector)를 ek = xk - ＾xk, 로 정의하면 필터 오류 동역학(error dynamics)은 다음의 수식(10)과 같이 주어진다.
Figure 112005040604867-PAT00012
(10)
(k+1)번째 단계(step)의 외생항(exogenious term)으로 인해 수식(10)을 이용하여 LMI 시스템(system)을 구성하는 것이 쉽지 않으므로 필터 설계를 단순화하기 위해 본 발명에서는 D=0으로 가정하였다. 이에따라, 상기한 수식(5)와 수식(8)은 각각 다음의 수식(11) 및 수식(12)와 같이 전환된다.
Figure 112005040604867-PAT00013
(11)
Figure 112005040604867-PAT00014
(12)
여기서, Y=CA, Z=CB이고 필터 이득(gain)은 K=P-1X이다.
다음의 수식(12)의 LMI도 컨벡스(convex) 문제이며 다음과 같은 알고리즘으로 해를 구할 수 있다.
알고리즘
Begin;
수식(8) 혹은 수식(12)를 이용하여 LMI를 구성하고 타당성을 검사;
최적치 r 정의;
수식(8)혹은 수식(12)의 가능 도메인(feasible domain) 정의 ;
가능 도메인(feasible domain) 내에서 최적치 계산;
수식(8)의 P 및 W (a priori filter) 혹은 수식(12)의 P 및 X (a posteriori filter) 계산;
K=P-1W 혹은 K=P-1X로 정의되는 r-optimal H∞ 필터이득(filter gain) 계산;
End;
다) 응용 결과
본 발명에서는 93% 정도의 시간 지연을 갖는 바나듐계측기(3)와 28% 정도의 시간 지연을 갖는 백금계측기(2)의 지연신호 보상에 개발된 방법론을 적용하였다. 샘플링(sampling) 간격은 1초로 후(Posteriori) 필터를 적용하였다.
바나듐계측기(3)의 연속시간(continuous-time) 모델은 다음의 수식(13)과 같다.
Figure 112005040604867-PAT00015
(13)
여기서, p 는 즉발신호비율(Prompt Fraction) (0.0721), φ(t):는 Flux, V 은 바나듐 농도, Cr:은 크롬농도, τ 은 바나듐계측기의 시정수, w(t)는 임의변수(Random Variable)이다.
상기한 바나듐 계측기(3)의 동적 모델 상수 및 시정수 값은 다음의 표와 같다.
ai (Time Constants)
Group 1 0.9363 325
Group 2 -0.0078 13320
φ는 바나듐 계측기(3)에서의 중성자속으로 보상하고자 하는 변수이다. 샘플링간격(sampling interval)이 1초인 경우에 대해 시뮬레이션(simulation)을 수행하였다.
상기한 수식(13)의 연속시간 모델을 이산시스템으로 전환하여 필터를 적용할 경우에 도 2와 같이 H∞ 필터는 1 단계(step)만에 90%이상에 도달하는 응답특성을 보여주고 있다. (응답시간은 단위응답의 90%에 도달하는 시간으로 정의)
한편, 백금계측기(2)의 연속시간(continuous-time) 모델은 다음의 수식(14)와 같다.
Figure 112005040604867-PAT00016
(14)
여기서,
Figure 112005040604867-PAT00017
상기한 백금 계측기(2)의 동적 모델 상수 및 시정수 값은 다음의 표와 같다.
(Yield Fraction) (Time Constants)
Group 1 0.016 3.9
Group 2 0.032 30.0
Group 3 0.017 250.0
Group 4 0.061 2400.0
Group 5 0.026 170000.0
φPT 는 백금계측기(2)에서 중성자속으로 보상하고자 하는 변수이다.
샘플링 간격(sampling interval)이 1초인 경우에 대해 시뮬레이션(simulation)을 수행하였다.
수식(14)의 연속시간 모델을 이산시스템으로 전환하여 필터를 적용할 경우도 3과 같이 H∞ 필터는 1 단계(step)만에 90%이상에 도달하는 응답특성을 보여주고 있다. (응답시간은 단위응답의 90%에 도달하는 시간으로 정의)
이와 같이 본 발명은 노심내의 중성자속 측정 시간지연을 최소화하여 노심보호/감시계통에 정확한 신호를 제공함으로써 원자로의 운전여유도를 확장하고 안전성을 제고하며, 특히, 원자로의 운전 유연성을 제고하여 불필요한 출력감발 혹은 불시정지를 방지하여 원자력발전소의 경제성을 크게 높일 수 있다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 즉발신호비율(Prompt Fraction)이 약 7%인 바나듐과 약 72%인 백금계측기의 신호 중 지연신호를 보상하며, 칼만(Kalman) 필터와 달리 측정 신호의 공분산(Covariance)을 사전에 알 필요가 없어 필터설계가 매우 용이하며 매우 효율적인 지연시간 보상효과가 있어서 최대오차를 최소화하는 필터링(Filtering) 방법론인 H∞필터를 이용하여 계측기의 응답신호를 보상하며, 계측기의 동적 모델과 계측기 재료의 물리적 특성으로 시간지연되는 신호를 보상하여 정확한 신호를 재구성하며, 원자로의 안전성을 감시/보장하는 매우 중요한 시스템인 노심보호/감시계통의 정확도/신뢰도를 제고하여 노심 안전성을 증진하며, 단순한 동적보상 방법을 개선하여 정확한 중성자속 측정방법을 제공할 수 있는, 효과를 갖는다.

Claims (6)

  1. 원자로내에 설치되어 있는 백금계측기 및 바나듐계측기로부터 입력되는 신호를 포함한 발전소의 운전상태와 관련된 데이터를 수집하는 플랜트 모니터링 시스템과,
    상기한 플랜트 모니터링 시스템으로부터 전달되는 노내 계측기 신호를 보상하는 H∞필터와,
    노심 출력분포 및 열적 여유도를 계산하여 운전원에게 제공하는 코어 모니터링 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기한 H∞필터는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치.
    Figure 112005040604867-PAT00018
  2. 원자로내에 설치되어 있는 백금계측기 및 바나듐계측기로부터 입력되는 신호를 포함한 발전소의 운전상태와 관련된 데이터를 수집하는 플랜트 모니터링 시스템과,
    상기한 플랜트 모니터링 시스템으로부터 전달되는 노내 계측기 신호를 보상하는 H∞필터와,
    노심 출력분포 및 열적 여유도를 계산하여 운전원에게 제공하는 코어 모니터링 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기한 H∞필터는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치.
    Figure 112005040604867-PAT00019
  3. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 바나듐계측기의 연속시간(continuous-time) 모델은 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치.
    Figure 112005040604867-PAT00020
    여기서, p 는 즉발신호비율(Prompt Fraction) (0.0721), φ(t):는 Flux, V 은 바나듐 농도, Cr:은 크롬농도, τ 은 바나듐계측기의 시정수, w(t)는 임의변수(Random Variable)이다.
  4. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 백금계측기의 연속시간(continuous-time) 모델은 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치.
    Figure 112005040604867-PAT00021
    여기서,
    Figure 112005040604867-PAT00022
  5. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 바나듐 계측기의 동적 모델 상수 및 시정수 값은 다음의 표와 같은 것을 특징으로 하는 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치.
    ai (Time Constants) Group 1 0.9363 325 Group 2 -0.0078 13320
  6. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 백금 계측기의 동적 모델 상수 및 시정수 값은 다음의 표와 같은 것을 특징으로 하는 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치.
    (Yield Fraction) (Time Constants) Group 1 0.016 3.9 Group 2 0.032 30.0 Group 3 0.017 250.0 Group 4 0.061 2400.0 Group 5 0.026 170000.0
KR1020050067634A 2005-07-26 2005-07-26 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치 KR100694436B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050067634A KR100694436B1 (ko) 2005-07-26 2005-07-26 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050067634A KR100694436B1 (ko) 2005-07-26 2005-07-26 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070013383A true KR20070013383A (ko) 2007-01-31
KR100694436B1 KR100694436B1 (ko) 2007-03-12

Family

ID=38013092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050067634A KR100694436B1 (ko) 2005-07-26 2005-07-26 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100694436B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101387343B1 (ko) * 2012-05-25 2014-04-21 한국수력원자력 주식회사 바나듐 노내계측기 신호지연 보상방법
KR101484000B1 (ko) * 2012-05-04 2015-01-19 한국수력원자력 주식회사 노심감시 및 노심보호 융합형 노내계측기 집합체
CN114242275A (zh) * 2021-11-18 2022-03-25 中广核研究院有限公司 一种保护系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100960788B1 (ko) 2008-05-15 2010-06-01 한국전력공사 원자로의 고정형 계측기

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4411858A (en) 1981-01-30 1983-10-25 Scandpower, Inc. Power performance monitoring system for nuclear reactor fuel core
US5251242A (en) 1992-06-22 1993-10-05 Westinghouse Electric Corp. Bi-metallic, self powered, fixed incore detector, and method of calibrating same
JPH06201884A (ja) 1992-09-22 1994-07-22 Toshiba Corp 原子炉出力監視装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101484000B1 (ko) * 2012-05-04 2015-01-19 한국수력원자력 주식회사 노심감시 및 노심보호 융합형 노내계측기 집합체
KR101387343B1 (ko) * 2012-05-25 2014-04-21 한국수력원자력 주식회사 바나듐 노내계측기 신호지연 보상방법
CN114242275A (zh) * 2021-11-18 2022-03-25 中广核研究院有限公司 一种保护系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR100694436B1 (ko) 2007-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hashemian Power Systems
Coble et al. A review of sensor calibration monitoring for calibration interval extension in nuclear power plants
KR100694436B1 (ko) 원자로 노심내 바나듐 및 백금계측기의 지연신호 보상장치
JP7227959B2 (ja) 絶縁分離された核計装出力信号のスケーリング方法および当該方法を用いたシステム
US3979256A (en) Monitoring circuit for reactor safety systems
Hashemian Applying online monitoring for nuclear power plant instrumentation and control
Blomberg et al. A contribution to the experience of noise measurements and analysis in a BWR power plant
JP2647573B2 (ja) 炉心出力分布監視装置、原子炉防護装置、原子炉炉心検出器装置及び原子炉炉心監視方法
JPS63290994A (ja) 炉心性能計算装置
KR101387343B1 (ko) 바나듐 노내계측기 신호지연 보상방법
CN110555192A (zh) 一种基于数字电路消除自给能中子探测器延迟效应的方法
JP2975654B2 (ja) 炉心監視装置
Sides Jr et al. Identification of neutron noise sources in a boiling water reactor
Sweeney et al. Relationship of core exit-temperature noise to thermal-hydraulic conditions in PWRs
Griffith et al. Optimal calibration of nuclear instrumentation
Park et al. The signal compensation method for the neutron flux in the measurement system using self-powered neutron detector
Demazière et al. On-Line Determination of the MTC (Moderator Temperature Coefficient) by Neutron Noise and Gamma-Thermometer Signals
Favorite et al. A new variational functional for space-time neutronics
Bae et al. Evaluation of the neutron power signal calibration by the digital NMS applied to the research reactor
Britton Jr et al. Johnson noise thermometry system requirements
Na et al. A research overview for developing enhanced reactor operation strategy through improved sensing and control at NPPs
Kallol et al. Temporal redundancy methods using risk-sensitive filtering and parameter estimation to detect failures in neutronic sensors during reactor start-up and steady-state operation
Ray et al. Calibration and estimation in multiply redundant measurement systems
O'neil et al. Enhanced core flow measurement in the advanced boiling water reactor
Estrada Frequency Response Measurements of Power Reactor Characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130304

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140227

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150302

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160302

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170302

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180302

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190305

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200305

Year of fee payment: 14