KR20130139908A - 반응로 차단 정지 알고리즘 - Google Patents

반응로 차단 정지 알고리즘 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 검출기 신호에 응답하여 핵반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기가 개시된다. 상기 제어기는 상기 적어도 하나의 검출기 신호를 수신하고 측정된 플럭스 신호를 출력하는 신호 조정 모듈을 포함한다. 레이트 모듈이 상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생한다. 비교기 회로가 상기 레이트 신호를 정지 설정치와 비교하고 제1 정지 신호를 발생한다.

Description

반응로 차단 정지 알고리즘{REACTOR SHUTDOWN TRIP ALGORITHM}
본 출원은 2010년 9월 17일자로 출원된 미국 가특허출원번호 제61/384,130호의 우선권을 주장하며, 이의 모든 내용은 참고로서 본 출원에 합체된다.
본 발명은 핵반응로 안전 시스템에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 반응로 안전 차단 시스템에 대한 하이 파워에 특히 효과적인 정지 신호에 관한 것이다.
현대의 핵 반응로들은 일반적으로 냉각제 손실 사고(LOCA) 또는 제어불가능한 파워 제어불능과 같은 그러한 재해의 경우에 반응로를 신속히 안전하게 차단하도록 된 하나 이상의 자동 안전 시스템들을 포함하고 있다. 이들 자동 안전 시스템들은 하나 이상의 파라미터들이 대응 드레시홀드, 즉 설정치에 도달할 때 정지된다. 자동 안전 차단 시스템의 정지 로직들의 설계는 2개의 상충되는 요건을 수용해야한다. 즉, 시스템은 반응로 차단을 요하지 않는 스퓨리어스 정지를 피하면서도 재해의 정도를 최소화하기에 충분하게 신속히 정지되어야한다.
일부 실시예들에서, 본 발명은 핵반응로 차단 시스템을 제어하는 방법을 제공한다. 반응로의 코어 내의 핵분열 레이트와 관련된 파라미터는 핵분열 레이트에 대응하는 출력 신호를 제공하는 센서로 검출된다. 측정된 플럭스 신호는 신호 처리 장치에 의해 상기 출력 신호로부터 결정된다. 측정된 플럭스 신호는 반응로의 파워의 퍼센테이지에 대응한다. 측정된 플럭스 신호의 1차 도함수가 레이트 모듈로 계산된다. 레이트 모듈은 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 레이트 신호를 출력한다. 이 레이트 신호는 비교기 모듈에 의해 레이트 신호 설정치와 비교된다. 비교기 모듈은 만일 정지 신호가 레이트 신호 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 발생한다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 반응로 코어를 구비하는 핵 반응로용 차단 시스템을 제공한다. 센서가 반응로 코어와 관계하며, 코어내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 검출함과 아울러 출력신호를 발생하는 동작을 한다. 신호 조정 모듈이 상기 출력 신호에 기초하여, 측정된 플럭스 신호를 발생하는 동작을 한다. 상기 측정된 플럭스 신호는 핵 반응로의 파워의 퍼센테이지에 대응한다. 차단 시스템 정지 제어기는 상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 레이트 모듈과, 그리고 레이트 신호를 정지 설정치와 비교하여 만일 상기 레이트 신호가 정지 설정치보다 크면 정지신호를 발생시키는 비교기 모듈을 포함한다. 차단 장치는 정지신호의 수신 시 반응로 코어내의 중성자를 흡수하는 동작을 한다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 적어도 하나의 센서 신호에 응답하여 핵 반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기를 제공한다. 신호 조정 모듈이 상기 적어도 하나의 검출기 신호를 수신하고 측정된 플럭스 신호를 출력하는 동작을 한다. 레이트 모듈이 상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 한다. 비교기 모듈이 상기 레이트 신호를 정지 설정치와 비교하고 만일 레이트 신호가 상기 정지 설정치보다 크면 제1 정지 신호를 발생하는 동작을 한다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 핵 반응로 차단 시스템을 제어하는 방법을 제공한다. 상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터가 센서로 검출된다. 상기 센서가 상기 핵분열 레이트에 대응하는 출력신호를 제공한다. 신호 처리 장치에 의해 상기 출력 신호로부터 측정된 플럭스 신호가 결정된다. 상기 측정된 플럭스 신호는 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응한다. 상기 측정된 플럭스 신호의 1차 도함수가 레이트 모듈로 계산된다. 상기 레이트 모듈은 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 레이트 신호를 출력한다. 바이어스된 신호를 생성하도록 바이어스 신호 컴포넌트로 상기 레이트 신호가 바이어싱된다. 바이어스-기반 신호 컴포넌트를 생성하도록 상기 바이어스된 신호에 이득이 적용된다. 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응하는 레이트-지원 플럭스 신호를 생성하도록 상기 레이트-기반 신호 컴포넌트와 측정된 플럭스 신호가 합산된다. 상기 레이트-지원 플럭스 신호가 비교기 모듈로 정지 설정치와 비교된다. 상기 비교기 모듈은 만일 상기 레이트-지원 플럭스 신호가 상기 정지 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 발생한다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 반응로 코어를 구비한 핵반응로용 차단 시스템을 제공한다. 센서가 상기 반응로 코어와 관계하며, 상기 코어 내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 검출하고 상기 핵분열 레이트에 관한 출력 신호를 발생한다. 신호 조정 모듈이 상기 출력신호에 근거하여 측정된 플럭스 신호를 발생하는 동작을 한다. 측정된 플럭스 신호는 상기 핵 반응로의 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응한다. 차단 시스템 정지 제어기가 상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 레이트 모듈을 포함한다. 바이어싱 컴포넌트가 바이어스된 신호를 발생하는 동작을 한다. 증폭기 모듈이 레이트-기반 신호 컴포넌트를 생성하도록 상기 바이어스된 신호에 이득을 적용하는 동작을 한다. 합산 모듈이 레이트-지원 플럭스 신호를 생성하도록 상기 레이트-기반 신호 컴포넌트를 상기 측정된 플러스 신호에 적용하는 동작을 한다. 비교기 모듈이 상기 레이트-지원 플럭스 신호를 정지 설정치와 비교하는 동작을 한다. 상기 비교기 모듈은 만일 상기 레이트-지원 플럭스 신호가 상기 정지 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 발생한다. 차단 장치가 정지 신호의 수신 시, 상기 반응로 코어 내의 중성자들을 흡수하는 동작을 한다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 센서 신호에 응답하여 핵반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기를 제공한다. 신호 조정 모듈이 상기 센서 신호를 수신하고, 측정된 플럭스 신호를 출력한다. 레이트 모듈이 상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 한다. 바이어싱 컴포넌트가 바이어스된 신호를 발생하는 동작을 한다. 증폭기 모듈이 레이트-기반 신호 컴포넌트를 생성하도록 상기 바이어스된 신호에 이득을 적용하는 동작을 한다. 합산 모듈이 레이트-지원 플럭스 신호를 생성하도록 상기 레이트-기반 신호 컴포넌트를 상기 측정된 플럭스 신호에 적용하는 동작을 한다. 비교기 모듈이 상기 레이트-지원 플럭스 신호를 상기 정지 설정치와 비교하여 정지 신호를 발생하는 동작을 한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 핵 반응로 차단 시스템을 제어하는 방법을 제공한다. 상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제1 파라미터가 제1 센서로 검출된다. 상기 제1 센서는 상기 핵분열 레이트에 대응하는 제1 출력신호를 제공한다. 상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제2 파라미터가 제2 센서로 검출된다. 상기 제2 센서는 상기 핵분열 레이트에 대응하는 제2 출력신호를 제공한다. 신호 처리 장치로, 적어도 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 적어도 제1 측정된 플럭스 신호와 제2 측정된 플럭스 신호가 되도록 처리한다. 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호 각각은 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응한다. 평균 모듈로, 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호로부터 평균 플럭스 신호가 계산된다. 레이트 모듈로, 상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수가 계산된다. 상기 레이트 모듈은 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 평균 플럭스 가속 신호를 출력한다. 비교기 모듈로, 상기 평균 플럭스 가속 신호가 가속 신호 설정치와 비교된다. 상기 비교기 모듈은 만일 상기 평균 플럭스 가속 신호가 상기 가속 신호 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 출력한다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 반응로 코어를 구비하는 핵반응로용 차단 시스템을 제공한다. 제1 센서가 상기 반응로 코어와 관계하고, 상기 반응로 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제1 파라미터를 검출하며 상기 핵분열 레이트에 관한 제1 출력신호를 발생한다. 제2 센서가 상기 반응로 코어와 관계하고, 상기 반응로 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제2 파라미터를 검출하며 상기 핵분열 레이트에 대응하는 제2 출력신호를 제공한다. 신호 조정 모듈이 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 수신하여 제1 측정된 플럭스 신호와 제2 측정된 플럭스 신호를 발생한다. 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호 각각은 상기 핵 반응로의 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응한다. 평균 모듈이 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호를 수신하고 평균 플럭스 신호를 계산하는 동작을 한다. 레이트 모듈이 상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하고 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 평균 플럭스 가속 신호를 출력한다. 비교기 모듈이 상기 평균 플럭스 가속 신호를 플럭스 가속 신호 설정치와 비교하는 동작을 한다. 만일 상기 평균 플럭스 가속 신호가 상기 플럭스 가속 신호 설정치보다 큰 경우, 상기 비교기 모듈은 정지 신호를 출력하는 발생한다. 적어도 상기 정지 신호의 수신 시, 차단 장치가 상기 반응로 코어내의 중성자들을 흡수하는 동작을 한다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 적어도 제1 센서 출력 신호 및 제2 센서 출력 신호에 응답하여 핵반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기를 제공한다. 신호 조정 모듈이 적어도 상기 제1 센서 출력 신호 및 제2 센서 출력 신호를 수신하고 제1 측정된 플럭스 신호 및 제2 측정된 플럭스 신호를 발생한다. 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호는 상기 핵반응로의 반응로 파워의 퍼센테이지에 각각 대응한다. 평균 모듈이 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호를 수신하며 평균 플럭스 신호를 계산하는 동작을 한다. 레이트 모듈이 상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하고 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 평균 플럭스 가속 신호를 출력하는 동작을 한다. 비교기 모듈이 상기 평균 플럭스 가속 신호를 플럭스 가속 신호 설정치와 비교하는 동작을 한다. 비교기 모듈은 만일 상기 평균 플럭스 가속 신호가 상기 플럭스 가속 설정치보다 큰 경우 제1 정지 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 양상들이 상세한 설명 및 첨부 도면의 숙고를 통해 분명해질 것이다.
도 1은 핵 반응로의 절단 사시도이다.
도 2는 도 1의 핵 반응로와 관련된 안전 차단 시스템(SDS)의 절단 사시도이다.
도 3은 도 1에 보인 핵 반응로의 이온 챔버 검출기의 개략도이다.
도 4는 도 1에 보인 핵 반응로의 코어내 플럭스 검출기의 개략도이다.
도 5는 중성자 플럭스 레이트-기반 SDS 정지 신호에 대한 알고리즘의 블록선도이다.
도 6은 평균 중성자 플럭스 레이트-기반에 대한 알고리즘의 블록선도이다.
도 7은 레이트-지원 중성자 플럭스 레이트-기반에 대한 알고리즘의 블록선도이다
도 8은 평균 중성자 플럭스 가속에 근거한 SDS 정지 신호에 대한 알고리즘의 블록선도이다.
본 발명의 임의의 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명은 이의 적용이 다음의 상세한 설명에 제시된 컴포넌트들 및 다음의 도면에 도시된 구성 및 배열의 세부사항들에만 국한되는 것이 아님을 이해해야 할 것이다. 본 발명은 다른 실시예들에도 적용될 수 있고, 다양한 방식으로 실시 및 수행될 수 있다.
도 1은 압력형 중수 반응로(10)와 같은 그러한 핵 반응로 (예컨대, Canadian Deuterium Uranium (CANDU) 형 핵 반응로)를 도시한 것이다. 반응로(10)는 보강 보울트(vault)(14)내에 설치된다. 보울트(14)는 반응로를 에워싸는 격실 베젤들의 여러 개의 층들 중 하나이다. 이 핵 반응로 환경 및 응용은 단지 예로서 제시되는 것이며, 다른 유형, 크기 및 구성의 핵 반응로들에서의 사용에 적용가능함이 이해되어야 할 것이다. 예컨대, 본 발명은 또한 압력형 경수 반응로, 보일링 수 반응로들 및 액체 금속 반응로들에서의 사용에도 적용가능하다..
일반적으로, 핵 반응로들은 핵연쇄반응(즉, 핵분열)으로부터 에너지를 발생하는바, 자유 중성자가 Uranium-235 (235U) 와 같은 그러한 핵 연료에서 핵분열 원자의 핵에 의해 흡수된다. 자유 중성자가 흡수될 시, 핵분열 원자는 가벼운 원자들로 쪼개져 다른 핵분열 원자들에 의해 흡수될 많은 자유 중성자를 방출하며, 결과적으로 핵 연쇄반응이 야기된다. 핵 연쇄 반응으로부터 방출된 열 에너지는 다수의 다른 프로세스들을 통해 전기 에너지로 변환된다.
반응로(10)는 다수의 연료 채널(18)을 포함하며, 이 연료 채널(18)내에는 핵분열 물질이 적재되는 연료 번들(미도시)이 위치된다. 연료 채널(18)은 CANDU 반응로에서 칼란드리아 (22)로 알려진 원통형 반응로 베젤내에 수평으로 배열된다. CANDU 반응로에서, 칼란드리아(22)에는 중수 조정기가 충전된다. 채워진다. 칼란드리아(22) 내의 연료 채널(18)은 반응로 코어(26)를 형성한다. 피더 파이프(30)가 각각의 연료 채널들(18) 각각에 준-냉각(sub-cooled)의 중수 반응로 냉각제를 공급한다. 피더 파이프들(30) 및 연료 채널들(18)은 1차 반응로 냉각제 이송 루프의 일부를 형성하며, 이 루프는 또한 다수의 스팀 발생기들, 반응로 냉각제 펌프들 및 관련 파이핑을 포함한다.
도1은 또한, 반응로(10)와 관련된 여러 가지 양상의 인스투르먼테이션, 제어, 및 안전 시스템들을 도시한다. 수직으로 지향된 제어봉(34)들이 반응로 코어(26)내의 중성자들의 흡수에 의해 반응성을 변화시키도록 반응로 코어(26)에 제어를 통해 삽입되거나 또는 이로부터 빼내어진다. 이 제어봉(34)은 반응로의 동작 동안, 반응로 코어(26)내의 반응성을 변화시키도록 수동 또는 자동으로 제어될 수 있다.
도 2에 보인 바와 같이, 2개의 독립적인 반응로 안전 차단 시스템(SDS1 및 SDS2)가 제공된다. 단독으로 동작하는 각 차단 시스템은 반응로를 차단하여 안전 차단 상태로 유지하도록 설계되어 있다. 상기 차단 시스템(SDS1, SDS2)은 반응로 제어 시스템에 독립적이고, 또한 서로 독립적이다. 일반적으로, 반응로 동작은 중성자 또는 공정 파라미터의 복수의 표시들이 허용 불가능한 범위에 들어갈 때 (즉, 설정치를 초과할 때) 차단 시스템(SDS1 또는 SDS2)에 의해 종료된다.
안전 차단이 개시되게 할 수 있는 각 파라미터의 측정은 적어도, 3중으로 이루어진다 (즉, 차단 시스템(SDS1, SDS2)에 대해 파라미터 당 적어도 3개의 검출기에 의해 이루어진다). 각 안전 차단 시스템은 또한 3개의 개별적이며 독립적인 정지 채널들(예컨대, SDS1에 대해 채널 D, E, F 및 SDS2에 대해 채널 G, H, J)을 포함하며, 상기 3개의 정지 채널들 중 2개는 안전 차단이 개시되기 전 그들 각각의 정지 설정치를 초과해야 한다는 요건을 갖는다. 이러한 "3개중 2개" 조직은 반응로 차단을 야기하는 스퓨리어스 정지들의 가능성을 감소시킨다. 차단 시스템들에서 이용되는 장비는 반응로 차단 보호에 배타적으로 그리고 다른 목적들 없이 배정됨이 또한 주목되어야 한다. 추가적으로, 차단 시스템(SDS1 또는 SDS2)이 동작된 경우, 예컨대 하나 이상의 제어봉(34)을 빼냄으로써 반응로 코어내로 그 어떤 포지티브 반응성도 삽입하는 것이 가능하지 않도록 인터록킹이 제공될 수도 있다. 이는 또한, 원래의 결함 상태가 여전히 존재하는 동안 반응로 파워 증가의 가능성을 감소시킨다.
도 2에 보인 바와 같이, SDS1은 복수의 스프링-지원 차단 봉(38)들을 포함한다. 이 차단 봉들은 채널 D, E 또는 F로부터 적어도 2개의 신호의 수신 하에서 코어(26) 내로 드롭된다. 이 차단 봉(38)들은 코어(26)내의 중성자들을 흡수하여, 방사능을 신속히 낮추고 그럼으로써 반응로 파워 동작을 종료하고 반응로(10)를 안전 차단 상태로 유지한다. SDS1은 반응로 파워를 이용 가능한 냉각에 부합하는 레벨들로 감소시키기에 충분한 속도 및 네거티브 반응성을 갖는다.
SDS2는 조정기 내에 강한 중성자 흡수 용액(예컨대, gadolinium nitrate))을 주입함으로써, 심각한 공정 제어불능 발생시 반응로를 신속히 차단하는 제 2의 독립적인 방법을 제공한다. 도 2에 보인 바와 같이, 6개의 천공 노즐(42)들이 칼란드리아(22)에 걸쳐 수평으로 활주한다. 각 노즐(42)은 중성자 흡수 용액이 채워진 포이즌 탱크(poison tank)에 연결된다. 고압 헤륨 탱크(50)이 단일의 자동 격리 밸브(54)를 통해 포이즌 탱크(46)에 선택적으로 결합된다. 3개의 채널(G, H 또는 J)중 임의의 2개는 정지 신호를 발생할 때, 상기 자동 격리 밸브(54)가 개방되어 포이즌 탱크(50)에 가압함으로써 중성자 흡수 용액이 반응로 코어(26)내로 주입되게 한다.
반응로의 모니터링 및 제어는 광범위한 중성자 플럭스 레벨의 편성을 요한다. 반응로의 동작 범위(레이팅된 전체 파워의 완전한 차단 범위)내의 플럭스는 107 ~ 1014 N/(cm2s) 범위 - 즉, 중성자 플럭스의 "70년"에서 변화하는 것으로 고려될 수 있다. 도 1을 참조하면, 이온 챔버들(58) 및 코어내 프럭스 검출기(ICFD)(62)들은 반응로 코어 전체에 걸친 및 동작 범위 전체에 걸친 중성자 플럭스의 측정을 제공한다. 이온 챔버들(58) 및 ICFD(62)들은 SDS1 및 SDS2 모두에 의해 그리고 일상적인(routine) 반응로 제어를 위해 활용된다.
3개의 이온 챔버(58)들이 칼란드리아(22)의 각 측에 위치한다. SDSI에 배정된 이온 챔버들(58)이 반응로의 일측에 위치되며, SDS2에 배정된 이온 챔버들은 반대측에 위치되어 시스템 분리를 달성한다. SDS1과 SDS2 각각에는 3개의 이온 챔버들이 즉, 정지 채널 D, E 및 F 마다 1개씩의 이온 챔버 그리고 정지 채널 G, H 및 J마다 1개씩의 이온 챔버(58)가 배정된다.
전체 파워가 15% 미만인 낮은 반응로 파워 레벨에서, 국부적(즉, 지역적) 중성자 플럭스와는 상반되는 벌크(bulk) 중성자 플럭스의 표시는 중요한다. 빠른 응답 시간 및 높은 감도 때문에 이온 챔버들은 낮은 파워의 중성자 플럭스 검출을 위해 이용된다. 이 이온 챔버들(58)은 반응로 코어(10)외부에 위치되며 (그러므로, 이의 판독은 "코어 외부로 부터"로 칭해진다), 70년의 중성자 플럭스에 걸쳐 10-5 ~ 100㎂ 범위에 이르는 신호를 발생하게 된다.
도 3은 이온 챔버(58)의 개략도이다. 이온 챔버(58)는 가스 방지 하우징(70)내에 밀봉된 절연 전극(66)으로 구성된다. 수소와 같은 그러한 방사(irradiation)하에서 화학적으로 안정된 이온화 가스(74)가 챔버를 충진하는데 이용된다. 전극(66) 및 하우징(70)은 중성자 감도를 제공하도록 보론-10 (10B) 으로 코팅된다. 10B 이 중성자를 흡수하면, 이온화 알파 입자가 방출된다. 분극 전압(78) (약 600 Volts) 이 전극(66)에 걸쳐 인가되어 플럭스 레벨에 따라 마이크로-앰프 정도의 작은 전류신호를 생성한다. 하기에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 상기 마이크로-앰프 출력 신호가 처리 및 설정치와 비교되어 단일 채널의 정지 신호를 발생시킨다. 이온 챔버들이 그러한 광범위한 중성자 플럭스를 통해 활용되기 때문에 이온 챔버들로부터의 출력 신호들이 종종 로그 함수를 생성하도록 처리된다. 그러나, 이온 챔버들로부터의 신호들은 또한 선형적으로 표현될 수 있다.
비록 이온 챔버들은 매우 정확한 중성자 검출기들이기는 하나, 이들의 비교적 튼 사이즈, 전압 분극 요건 및 복잡한 구성은 반응로 내부의 플럭스 분포를 검출하는데 이용하기에 비실용적이게 한다. 이러한 목적으로, 단순하고 비교적 저렴한 코어내 플럭스 검출기(ICFD)들이 개발되었다. ICFD들은 반응로 내의 핵분열 레이트에 비례하는 마이크로-앰프 정도의 작은 전류 신호를 생성하는 자가 동력(self-powered) 장치들이다. ICFD들은 지난 10년의 중성자 플럭스에 대한 표시가 대략 5% ~ 100% 범위의 전체 파워로부터 선형 측정 신호를 제공하도록 선택된다. 도 4에 보인 바와 같이, ICFD(62)는 상표명 InconelTM의 외부 시스(sheath) (82) 및 내부 에미터 와이어(86)를 포함한다. 에미터 와이어(86)에 대해 다양한 물질이 사용될 수 있는데, 가장 일반적인 것은 바나튬 또는 플래트늄이다. 외부 시스(82) 및 에미터 와이어(86)는 산화 마그네슘(MgO)과 같은 그러한 절연층(90)에 위해 분리된다.
도 1의 예시된 반응로(10)에서, SDS1에 대해서 54개의 수직으로 지향된 ICFD(62) 및 SDS2에 대해 48개의 수평으로 지향된 ICFD(62)가 존재한다. ICFD(62)들은 다양한 차단 시스템 논리 채널들 사이에 분포되는 데, 채널 D, H 및 J (SDS1)는 각각 18개의 검출기를 그리고 채널 G, H 및 J (SDS2)는 각각 16개의 검출기를 포함한다.
전술한 바와 같이, 중성자 플럭스가 이온 챔버 혹은 ICFD와 같은 그러한 플럭스 검출기에 의해 수신될 때, 결과적인 출력신호는 전체 (full) 반응로 파워에서 마이크로-앰프의 정도로 작은 전류 신호가 된다. 상기 출력 신호들이 SDS1 또는 SDS2에 의해 입력들로서 활용될 수 있기에 앞서, 상기 신호들은 변환되어야만 한다. ICFD의 출력 신호는 초기에 전압으로 변환 및 증폭된 후, 열 플럭스에 매칭되도록 다이내믹 신호 보상기(Dynamic Signal Compensator : DSC)로 불리는 아날로그 회로로 처리된다. 이 DSC는 ICFD의 일시적인 응답과 연료에서의 파워(열)의 대응하는 변화와의 차이를 보정(correction)한다. 결과적인 전압 신호는 전체 파워(full power)의 퍼센테이지(%FP)를 나타낸다.
도 5는 SDS1 또는 SDS2와 같은 그러한 안전 차단 시스템을 위한 플럭스 레이트 알고리즘(92)의 블록 선도이다. %FP를 나타내는 신호(94)가 상기 알고리즘(92)에 의해 수신된다. 신간 단위당 %FP으로 표현되며 상기 신호(94)의 1차 도함수에 기초하는 레이트 신호(98)가 레이트 모듈(102)에 의해 발생된다. 레이트 모듈(102)은 마이크로 프로세서의 일부로 될 수 있거나 혹은 예컨대 미분 회로를 포함할 수 있다.
그후, 레이트 신호(98)가 노이즈 필터 모듈(106)을 통과한다. 예시된 실시예에서, 노이즈 필터 모듈(106)은 2차 순서의 저역 통과 필터이며, 여기서 τ는 필터의 시정수이다. 필터 시정수 τ실험 및 동작 데이터의 분석에 의해 결정되는 독립적인 설계 파라미터이다. 큰 값의 시정수 τ는 피크 노이즈를 감소시킬 뿐만 아니라 이 결과, 주어진 정지 설정치에 대한 정지를 보다 느리게 한다. 필터 시정수 τ 및 정지 설정치의 결정은 스퓨리어스 정지 면역과 응답 시간 사이의 균형이다.
노이즈 필터 모듈(106)을 통과한 후, 필터링된 레이트 신호(106)는 비교기 모듈(114)에 들어간다. 비교기(114)내에서, 상기 필터링된 레이트 신호(110)는 미리설정된 정지 설정치(118)와 비교된다. 만일 필터링된 레이트 신호(118)가 정지 설정치(118)보다 크면, 상기 채널을 위한 정지 신호(122)가 발생된다. 전술한 바와 같이, 적어도 일부 실시예들에서, 동일한 차단 시스템과 관련된 다른 채널상의 하나 이상의 다른 정치 신호들이 반응로 차단전에 요구된다.
도 6은 ICFD의 평균 정지 알고리즘(124)의 레이트에 대한 블럭선도이다. 도 5에 관하여 기술한 정지 알고리즘(92)과는 달리, ICFD의 평균 정지 알고리즘(124)의 레이트는 단일 채널을 통해 n개의 ICFD 검출기들로부터 중성자 플럭스 입력들(126)을 수신한다. 예컨대, 만일 채널 D가 18개의 ICFD를 구비하면, SDS1 채널 D에 대한 정지 알고리즘은 상기 채널과 관련된 모든 18개의 ICFD로부터 입력을 수신한다. n개의 신호들은 평균 모듈(130)에서 수치적으로 평균화되어 평균 측정된 플럭스 신호(134)를 생성한다. 이후, 상기 평균 측정된 플럭스 신호(134)는 레이트 모듈(138)을 통하게 되어 ICFD의 평균 신호(142)의 레이트를 생성한다. 레이트 모듈(138)은 마이크로프로세서의 일부가되거나 혹은 예컨대 미분기 회로를 포함할 수 있다.
이후 신호(142)는 시정수 τ로 2차순의 저역 통과 필터 모듈(146)을 통과하게 된다. 도 5의 회로와 마찬가지로, 시정수 τ가 분석에 의해 결정된다. 이후, ICFD의 평균 신호(150)의 필터링된 레이트가 비교기 모듈(150)에 들어간다. 비교기 모듈(154)내애서, ICFD의 평균 신호의 필터링된 레이트가 미리 설정된 정지 설정치와 비교된다. 만일 ICFD의 평균 신호(150)의 필터링된 레이트가 상기 정지 설정치(158)보다 크면, 이 채널에 대해 정지 신호(162)가 발생한다.
정지 신호(162)를 각각의 ICFD로부터의 개별 신호들이 아닌 ICFD의 평균 신호(142)의 레이트에 기초하게 함은 여러 가지 장점을 갖는다. 먼저, 평균 플럭스 신호의 피크 노이즈는 정지 채널에서 가장 노이즈가 큰 검출기보다 많이 낮다. 보다 낮은 노이즈는 보다 낮은 정지 설정치들의 이용을 가능하게 하며, 결과적으로 정지 신호가 더욱 효율적이게(더욱 빠르게) 된다. 안전 채널에서 단일의 가장 높은 검출기 판독을 활용하는 종래 기술의 정지 신호들과는 달리, 이 정지 로직은 모든 검출기들로부터의 신호들을 이용하며, 따라서 이 로직이 스퓨리어스 정지들에 더욱 안전하게 된다. 더욱이, 이 정지는, 각각의 검출기에 대해 레이트 회로 및 미터기를 요하는 것과는 대조적으로, 반응로 오퍼레이터에게 통보하기 위해 채널당 메인 제어 룸에서 오직 단일의 레이트 회로(138) 및 단일의 미터기만을 요한다.
도 7은 RAROP (레이트-assisted regional over power) 정지 알고리즘(166)의 블럭선도이다. RAROP 정지 알고리즘(166)은 개별 ICFD 신호 판독들 + 이 개별 ICFD 신호들의 변화 레이트(즉, 1차 도함수)에 근거한 컴포넌트에 기초한다. %FP로서 표현되는 측정된 플럭스 신호는 플럭스 레이트 신호(178)(%FP/s)를 생성하도록 레이트 모듈(174)에 들어간다. 이후, 플럭스 레이트 신호(178)는 2 차순의 노이즈 필터 모듈(182)에서 필터링되어, 필터링된 플럭스 레이트 신호(186)를 생성한다. 이후, 바이어스(190)가 상기 필터링된 플럭스 레이트 신호(186)와 비교된다. 만일 상기 필터링된 플럭스 레이트 신호(186)가 상기 바이어스(190)보다 크면, 프럭스 레이트 차(194)는 포지티브(즉, 0보다 큼)가 될 것이다. 시간차로서 표현되는 이득 K는 플럭스 레이트 차(194)와 승산되어, %FP로 표현되는 레이트-지원 컴포넌트(198)을 증폭시킨다. 이 레이트-지원 컴포넌트(198)는 원래 특정된 플럭스 신호(170)에 추가되어 레이트-지원 플럭스 신호(202)를 생성한다. 이 레이트-지원 플럭스 신호(202)는 비교기 모듈(210)에서 미리 설정된 정지 설정치(206)와 비교된다. 만일 레이트-지원 플럭스 신호(202)가 정지 설정치(206)보다 크면, 결과적으로 정지 신호(214)가 발생된다.
RAROP 정지 알고리즘은, LOCA후 ICFD의 레이트 신호들이 검출기들에 의해 측정된 플럭스 증가보다 빠르게 증가한다는 사실을 이용한다. 따라서, RAROP 정지 알고리즘(166)은 대규모 LOCA와 같은 그러한 주요 반응로 상해들에서 정지 시간들을 크게 감소시킬 것으로 기대된다. 이러한 빠른 정지 시간은 피크 반동력, 최대 연료 중심선 온도, 및 피크 외장 온도를 감소시킬 것으로 기대된다.
도 8은 ICFD의 평균 정지 알고리즘(218)의 가속의 블럭선도이다. 이 정지는 ICFD들에 이해 측정된 평균 플럭스의 가속 (2차 도함수)에 근거하며, LOCA후 플럭스 신호의 2차 도함수가 플럭스 신호 자체보다 훨씬 빠르게 증가한다는 사실을 이용한다. 평균 모듈(222)은 ICFD 검출기들로부터 신호들을 수신하여 평균 플럭스 신호(226)를 생성한다. 이후, 이 평균 플럭스 신호(226)는 제1 레이트 모듈(230)에 의해 처리되어 평균 플럭스 레이트 신호(234)를 생성한다. 이 평균 플럭스 레이트 신호(234)는 제 2 레이트 모듈(238)에 의해 처리되어 평균 플럭스 가속 신호(242)를 생성한다. 제1 레이트 모듈(230) 및 제2 레이트 모듈(238)은 예컨대 하나 이상의 미분기 회로들을 포함하는 단일 레이트 모듈로서 구현될 수 있다. 이후, 이 평균 플럭스 가속 신호(242)는 N번 순위의 노이즈 필터 모듈(246)에 의해 필터링된다. 이후, 필터링된 평균 플럭스 가속 신호(250)는 비교기 모듈(254)에 의해 수신되어 및 미리 설정된 정지 설정치(258)와 비교된다. 만일 이 필터링된 평균 플럭스 가속 신호(250)가 상기 정지 설정치보다 크면, 결과적으로 정지 신호(262)가 발생된다. 차단 시스템 채널에서의 ICFD의 평균의 가속에 근거한 정지는 다수의 장점을 갖는다. 비록 이 평균 플럭스 가속이 가장 빠른 플럭스 가속보다 느리지만은, 이 평균에 근거한 정지는 실제로 빠른데, 그 이유는 낮은 노이즈 값들이 많이 낮은 정지 설정치의 이용을 허용하기 때문이다. 더욱이, 스퓨리어스 정지 면역이 증가하는데, 그 이유는 평균 플럭스 가속이 노이즈 스파이크 혹은 어떤 단일 검출기에서의 다른 비정상적인 거동에 크게 감응하지 않기 때문이다.
도 5 내지 8과 관련하여 기술한 정지 설정치(118, 158, 206, 258)는 실험 및 동작 데이터의 분석에 의해 결정된 소정의 값들일 수 있다. 임의의 주어진 시간에서의 정지 설정치는 서로 다른 여러 동작 조건들을 위해 최적화된 복수의 값들 중 하나일 수 있다. 이 정지 설정치는 복수의 정지 설정치들로부터 주어진 동작 조건을 위해 수동 혹은 자동으로 선택될 수 있거나, 혹은 동작 조건을 포함하는 하나 이상의 입력 파라미터들에 의해 결정된 변수일 수 있다. 정지 설정치에 미칠 동작 조건들은 예컨대 반응로 냉각 펌프 속도 또는 동작, 반응로 냉각 압력 혹은 온도, 및 현재 반응로 파워를 포함한다.
여기에서 정지들은 아날로그의 CPU 기반 컴퓨터나 혹은 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 에서 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명은 무엇보다도 특히, 반응로 차단 시스템들을 위한 정지 알고리즘을 제공한다. 본 발명의 다양한 특징들 및 장점들이 다음 특허청구범위에 제시된다.

Claims (60)

  1. 핵반응로 차단 시스템을 제어하는 방법으로서,
    상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 센서로 검출하는 단계와, 상기 센서는 상기 핵분열 레이트에 대응하는 출력신호를 제공하며;
    상기 출력 신호로부터, 측정된 플럭스 신호를 신호 처리 장치로 결정하는 단계와, 상기 특정된 플럭스 신호는 상기 반응로의 파워의 퍼센테이지에 대응하며;
    상기 측정된 플럭스 신호의 1차 도함수를 레이트 모듈로 계산하는 단계와, 상기 레이트 모듈은 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 레이트 신호를 출력하며; 그리고
    비교기 모듈로, 상기 레이트 신호를 레이트 신호 설정치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 비교기 모듈은 만일 상기 레이트 신호가 상기 레이트 신호 설정치보다 큰 경우 정지 신호(trip signal)를 발생하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 코어내 플럭스 검출기와 이온 챔버 검출기중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 복수의 검출기 모듈을 포함하며, 상기 복수의 검출기 모듈 각각은 상기 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 검출하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측정된 플러스 신호를 결정하는 단계는 상기 복수의 검출기 모듈로부터 평균 측정된 플럭스 신호를 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 평균 측정된 플럭스 신호를 계산하는 것은 평균 모듈에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레이트 신호를 노이즈 필터 모듈로 필터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 노이즈 필터 모듈은 필터링된 레이트 신호를 발생하고, 상기 비교기 모듈이 상기 필터링된 레이트 신호를 상기 레이트 신호 설정치와 비교하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레이트 신호를 필터링하는 단계는 제2 차순의 저역 통과 노이즈 필터를 통해 상기 레이트 신호를 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정지 신호에 응답하여, 중성자 흡수 봉들을 상기 반응로의 코어내에 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응로 차단 시스템 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정지 신호는 제1 차단 시스템 로직 채널과 관련된 제1 정지 신호이며, 상기 반응로의 코어 내로 중성자 흡수 봉들을 이동시키는 단계는 적어도, 상기 제1 정지 신호와 그리고, 제2 차단 시스템 로직 채널과 관련된 제2 정지신호에 응답하여 발생하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정지 신호에 응답하여, 상기 반응로의 코어내로 중성자 흡수 용액을 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응로 차단 시스템 제어 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레이트 모듈로, 상기 측정된 플럭스 신호의 1차 도함수를 계산하는 단계는 마이크로프로세서내에서 발생하는 것을 특징으로 하는 반응로 차단 시스템 제어 방법.
  12. 반응로 코어를 구비하는 핵반응로용 차단 시스템으로서,
    상기 반응로 코어와 관계하며, 상기 코어내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 검출하고 상기 핵분열 레이트에 관한 출력 신호를 발생하는 동작을 하는 센서와;
    상기 출력신호에 근거하여, 측정된 플럭스 신호를 발생하는 동작을 하는 신호 조정 모듈과, 상기 측정된 플럭스 신호는 상기 반응로의 퍼센테이지에 대응하며;
    상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 레이트 모듈과 그리고 상기 레이트 신호를 정지 설정치와 비교하고 만일 상기 레이트 신호가 상기 정지 설정치보다 크면 정지 신호를 발생하는 동작을 하는 비교기 모듈을 포함하는 차단 시스템 정지 제어기와; 그리고
    상기 정지 신호의 수신 시, 상기 반응로 코어 내의 중성자들을 흡수하는 동작을 하는 차단 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 차단 시스템 정지 제어기는 상기 레이트 신호로부터 필터링된 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 노이즈 필터를 더 포함하며, 상기 비교기 모듈은 상기 필터링된 레이트 신호를 상기 정지 설정치와 비교하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 제2 차순의 저역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 센서는 복수의 센서들 중 하나이며, 상기 복수의 센서들 각각은 개별 센서 출력 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 개별 출력 신호들을 평균화하는 동작을 하는 평균 모듈을 더 포함하며, 상기 측정된 플럭스 신호는 평균 측정된 플럭스 신호인 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  17. 적어도 하나의 센서 신호에 응답하여 핵반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기로서,
    상기 제어기는:
    상기 적어도 하나의 검출기 신호를 수신하고 측정된 플럭스 신호를 발생하는 동작을 하는 신호 조정 모듈과,
    상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 레이트 모듈과; 그리고
    상기 레이트 신호를 정지 설정치와 비교하고 만일 상기 레이트 신호가 상기 정지 설정치보다 크면 정지 신호를 발생하는 동작을 하는 비교기 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 1차 도함수 신호를 필터링하여 필터링된 1차 도함수 신호를 발생하는 동작을 하는 노이즈 필터를 더 포함하며, 상기 비교기 모듈은 상기 필터링된 1차 도함수 신호를 상기 정지 설정치와 비교하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 제2 차순의 저역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 제어기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 신호 조정 모듈로부터 출력된 상기 측정된 플럭스 신호는 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  21. 핵반응로 차단 시스템을 제어하는 방법으로서,
    상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 센서로 검출하는 단계와, 상기 센서는 상기 핵분열 레이트에 대응하는 출력신호를 제공하며;
    상기 출력 신호로부터 측정된 플럭스 신호를 신호 처리 장치로 결정하는 단계와, 상기 측정된 플럭스 신호는 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응하며;
    상기 측정된 플럭스 신호의 1차 도함수를 레이트 모듈로 계산하는 단계와, 상기 레이트 모듈은 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 레이트 신호를 출력하며;
    바이어스된 신호를 생성하도록 바이어스 신호 컴포넌트로 상기 레이트 신호를 바이어싱하는 단계와;
    바이어스-기반 신호 컴포넌트를 생성하도록 상기 바이어스된 신호에 이득을 적용하는 단계와;
    반응로 파원의 퍼센테이지에 대응하는 레이트-지원 플럭스 신호를 생성하도록, 상기 레이트-기반 신호 컴포넌트와 측정된 플럭스 신호를 합산하는 단계와;
    그리고
    비교기 모듈로, 상기 레이트-지원 플럭스 신호를 정지 설정치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 비교기 모듈은 만일 상기 레이트-지원 플럭스 신호가 상기 정지 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 센서는 코어내 플러스 검출기와 이온 챔버 검출기중 하나인 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 레이트 신호를 바이어싱하기에 앞서, 노이즈 필터로 상기 레이트 신호를 필터링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 레이트 신호는 제2 차순의 저역 통과 필터로 수행되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 정지 신호에 응답하여 중성자 흡수 봉들을 상기 반응로 코어 내로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 정지 신호는 제1 차단 시스템 로직 채널과 관련된 제1 정지 신호이며, 상기 반응로 코어내로 중성자 흡수 봉들을 이동시키는 단계는 적어도, 상기 제1 정지 신호와 그리고 제2 차단 시스템 로직 채널을 갖는 제2 정지 신호에 응답하여 발생하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 정지 신호에 응답하여 상기 반응로 코어 내로 중성자 흡수 용액을 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응로 차단 시스템 제어 방법.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 바이어스 신호 컴포넌트로 상기 레이트 신호를 바이어싱하는 단계는 네거티브 바이어스 신호 컴포넌트로 수행되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 이득은 포지티브 값을 갖는 비이어스된 신호들에 적용되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 이득은 네거티브 값을 갖는 바이어스된 신호들에는 적용되지 않는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  31. 반응로 코어를 구비한 핵반응로용 차단 시스템으로서,
    상기 반응로 코어와 관계하며, 상기 코어내의 핵분열 레이트에 관한 파라미터를 검출하고 상기 핵분열 레이트에 관한 출력 신호를 발생하는 동작을 하는 센서와;
    상기 출력신호에 근거하여 측정된 플럭스 신호를 발생하는 동작을 하는 신호 조정 모듈과, 상기 측정된 플럭스 신호는 상기 핵반응로의 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응하며;
    상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 레이트 모듈과, 바이어스된 신호를 발생하는 동작을 하는 바이어싱 컴포넌트와, 바이어스-기반 신호 컴포넌트를 생성하도록 상기 바이어스된 신호에 이득을 적용하는 동작을 하는 증폭기 모듈과,
    레이트-지원 플럭스 신호를 생성하도록, 상기 레이트-기반 신호 컴포넌트를 상기 측정된 플러스 신호에 적용하는 동작을 하는 합산 모듈과, 그리고 상기 레이트-지원 플럭스 신호를 정지 설정치와 비교하는 동작을 하며, 만일 상기 레이트-지원 플럭스 신호가 상기 정지 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 발생하는 비교기 모듈과; 그리고
    상기 정지 신호의 수신 시, 상기 반응로 코어 내의 중성자들을 흡수하는 동작을 하는 차단 장치를 포함하는 것을 특징을 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 차단 장치는 중성자 흡수 봉들을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 차단 장치는 중성자 흡수 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 검출기는 코어내 플럭스 검출기와 이온 챔버 검출기 중 하나인 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  35. 제31항에 있어서,
    상기 바이어싱 컴포넌트는 네거티브 바이어스를 상기 레이트 신호에 적용하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 차단 시스템 정지 제어기는 상기 1차 도함수 신호를 필터링하기 위한 제2 차순의 저역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  37. 센서 신호에 응답하여 핵반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기로서,
    상기 센서 신호를 수신하고, 측정된 플럭스 신호를 출력하는 신호 조정 모듈과;
    상기 측정된 플럭스 신호로부터 레이트 신호를 발생하는 동작을 하는 레이트 모듈과;
    바이어스된 신호를 발생하는 동작을 하는 바이어싱 컴포넌트와;
    레이트-기반 신호 컴포넌트를 생성하도록 상기 바이어스된 신호에 이득을 적용하는 동작을 하는 증폭기 모듈과;
    레이트-지원 플럭스 신호를 생성하도록 상기 레이트-기반 신호 컴포넌트를 상기 측정된 플럭스 신호에 적용하는 동작을 하는 합산 모듈과; 그리고
    상기 레이트-지원 플럭스 신호를 상기 정지 설정치와 비교하여 정지 신호를 발생하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제어기는 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기 .
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제어기는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 레이트 신호를 필터링하는 동작을 하는 제2 차순의 저역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기
  41. 핵 반응로 차단 시스템을 제어하는 방법으로서,
    상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제1 파라미터를 제1 센서로 검출하는 단계와, 상기 제1 센서는 상기 핵분열 레이트에 대응하는 제1 출력신호를 제공하며;
    상기 반응로의 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제2 파라미터를 제2 센서로 검출하는 단계와, 상기 제2 센서는 상기 핵분열 레이트에 대응하는 제2 출력신호를 제공하며;
    신호 처리 장치로, 적어도 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 적어도 제1 측정된 플럭스 신호와 제2 측정된 플럭스 신호가 되도록 처리하는 단계와, 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호 각각은 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응하며;
    평균 모듈로, 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호로부터 평균 플럭스 신호를 계산하는 단계와;
    레이트 모듈로, 상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하는 단계와, 상기 레이트 모듈은 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 평균 플럭스 가속 신호를 출력하며; 그리고
    비교기 모듈로, 상기 평균 플럭스 가속 신호를 가속 신호 설정치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 비교기 모듈은 만일 상기 평균 플럭스 가속 신호가 상기 가속 신호 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 제1파라미터를 검출하는 단계는 제1의 코어내 플럭스 검출기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 제2 파라미터를 검출하는 단계는 제2의 코어내 플럭스 검출기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  44. 제41항에 있어서,
    상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하는 단계는 제1 레이트 회로로 상기 평균 플럭스 신호의 1차 도함수를 계산하는 것을 포함하며, 상기 제1 레이트 회로는 평균 플럭스 레이트 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 핵 반응로 차단 시스템 제어 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하는 단계는 제2 레이트 회로로 상기 평균 플럭스 신호의 1차 도함수를 계산하는 것을 포함하며, 상기 제2 레이트 회로는 평균 플럭스 가속 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  46. 제41항에 있어서,
    노이즈 필터 모듈로, 상기 평균 플럭스 가속 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 노이즈 필터 모듈은 필터링된 평균 프럭스 가속 신호를 출력하고, 상기 필터링된 평균 플럭스 가속 신호는 상기 가속 신호 설정치와 비교되는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 평균 플럭스 가속 신호는 적어도 제2 차순의 자역 통과 필터를 통해 상기 평균 플럭스 가속 신호를 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  48. 제41항에 있어서,
    상기 정지 신호에 응답하여 상기 반응로 코어 내로 중성자 흡수 봉들을 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 반응로 차단 시스템 제어 방법.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 정지 신호는 제1 차단 로직 채널과 관련된 제1 정지 신호이며, 상기 반응로 코어 내로 중성자 흡수 봉들을 이동시키는 단계는 적어도 상기 제1 정지 신호와, 그리고 제2 차단 시스템 로직 채널과 관련된 제2 정지 신호에 응답하여 발생하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  50. 제41항에 있어서,
    상기 정지 신호에 응답하여 상기 반응로 코어내로 중성자 흡수 용액을 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로 차단 시스템 제어 방법.
  51. 반응로 코어를 구비하는 핵반응로용 차단 시스템으로서,
    상기 반응로 코어와 관계하며, 상기 반응로 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제1 파라미터를 검출하여 상기 핵분열 레이트에 관한 제1 출력신호를 발생하는 제1 센서와;
    상기 반응로 코어와 관계하며, 상기 반응로 코어내의 핵분열 레이트에 관한 제2 파라미터를 검출하여 상기 핵분열 레이트에 대응하는 제2 출력신호를 제공하는 제2 센서와;
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 수신하여 제1 측정된 플럭스 신호와 제2 측정된 플럭스 신호를 발생하는 신호 조정 모듈과, 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호 각각은 상기 핵반응로의 반응로 파워의 퍼센테이지에 대응하며;
    상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호를 수신하고 평균 플럭스 신호를 계산하는 동작을 하는 평균 모듈과, 상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하고 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 평균 플럭스 가속 신호를 출력하는 레이트 모듈과, 상기 평균 플럭스 가속 신호를 플럭스 가속 신호 설정치와 비교하고 만일 상기 평균 플럭스 가속 신호가 상기 플럭스 가속 신호 설정치보다 큰 경우 정지 신호를 출력하는 동작을 하는 비교기 모듈을 포함하는 차단 시스템 정지 제어기와; 그리고
    적어도 상기 정지 신호의 수신 시 상기 반응로 코어내의 중성자들을 흡수하는 동작을 하는 차단 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  52. 제51항에 있어서,
    적어도 상기 제1 검출기는 코어내 플럭스 검출기인 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  53. 제51항에 있어서,
    상기 정지 신호는 제1 정지 신호이며, 상기 차단 장치는 작동을 위해 적어도 제2 정지 신호를 요하는 것을 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 제2 정지 신호는 적어도, 상기 핵반응 레이트에 관한 제3 출력 신호를 발생하는 제3 검출기와 관련되는 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  55. 제51항에 있어서,
    상기 차단 장치는 중성자 흡수 봉들을 포함하는 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  56. 제51항에 있어서,
    상기 차단 장치는 중성자 흡수 용액을 포함하는 특징으로 하는 핵반응로용 차단 시스템.
  57. 적어도 제1 센서 출력 신호 및 제2 센서 출력 신호에 응답하여 핵반응로 차단 시스템 정지 신호를 생성하는 제어기로서,
    적어도 상기 제1 센서 출력 신호 및 제2 센서 출력 신호를 수신하고 제1 측정된 플럭스 신호 및 제2 측정된 플럭스 신호를 발생하는 신호 조정 모듈과, 상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호는 상기 핵반응로의 반응로 파워의 퍼센테이지에 각각 대응하며;
    상기 제1 측정된 플럭스 신호와 상기 제2 측정된 플럭스 신호를 수신하며 평균 플럭스 신호를 계산하는 동작을 하는 평균 모듈과;
    상기 평균 플럭스 신호의 2차 도함수를 계산하고 시간 단위당 반응로 파워의 퍼센테이지에 관한 평균 플럭스 가속 신호를 출력하는 동작을 하는 레이트 모듈과; 그리고
    상기 평균 플럭스 가속 신호를 플럭스 가속 신호 설정치와 비교하고 만일 상기 평균 플럭스 가속 신호가 상기 플럭스 가속 설정치보다 큰 경우 제1 정지 신호를 출력하는 동작을 하는 비교기 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  58. 제57항에 있어서,
    상기 제어기는 필드 프로그램가능 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  59. 제57항에 있어서,
    상기 제어기에서 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
  60. 제57항에 있어서,
    상기 평균 플럭스 가속 신호를 수신하고 필터링된 평균 프럭스 가속 신호를 출력하는 노이즈 필터를 더 포함하며, 상기 필터링된 평균 플럭스 가속 신호는 상기 가속 신호 설정치와 비교되는 것을 특징으로 하는 제어기.


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