KR20160073997A - 원자로 운전정지기간 중 붕소 희석도를 모니터링하는 방법 - Google Patents

원자로 운전정지기간 중 붕소 희석도를 모니터링하는 방법 Download PDF

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Abstract

중성자원 영역 검출기 출력에 온도 보상을 적용하는 원자력 발전소 운전정지기간 중에 원자로 냉각수의 붕소 농도의 변화를 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 따라서 상기 방법은 사전설정된 값을 초과하는 검출기 계수율의 변화를 확인하기 위해서 보상된 출력 신호를 모니터링한다.

Description

원자로 운전정지기간 중 붕소 희석도를 모니터링하는 방법{A METHOD FOR MONITORING BORON DILUTION DURING A REACTOR OUTAGE}
본 발명은, 일반적으로는 중성자원 영역 내의 원자로 노심의 반응도를 모니터링하는 것에 관한 것이며, 더 구체적으로는 원자로 운전정지기간 중 붕소 희석도를 모니터링하는 것에 관한 것이다.
가압수형 원자로 발전 시스템에 있어서, 노심에 지지되는 복수의 연료봉에서 발생하는 핵분열 연쇄 반응에 의해 가압 용기의 노심에서 열이 발생된다. 연료봉은 연료 조립체 내에 이격된 관계로 유지되며 연료봉 사이의 공간에는 냉각수 채널이 형성되고 그 채널을 통해 붕산수가 흐른다. 냉각수 내의 수소는 연료봉 내의 농축 우라늄으로부터 방출되는 중성자를 감속시켜서 핵반응의 수를 증가시키고 따라서 공정 효율을 증가시킨다. 제어봉 안내관은 연료봉 위치 대신에 연료 조립체 내에 배치되며 노심으로 삽입되거나 노심으로부터 회수되도록 작동될 수 있는 제어봉을 안내하는 역할을 한다. 삽입되었을 때, 제어봉은 중성자를 흡수하며 따라서 노심 내에서 발생되는 핵반응의 수와 열의 양을 감소시킨다. 냉각수는 연료 조립체를 통해 원자로부터, 열이 보다 저압으로 증기 발생기의 쉘 측에 있는 물로 전달되는 증기 발생기의 튜브 측으로 흐르며, 이는 전기를 생산할 준비를 갖춘 터빈-발전기를 구동시키는데 일반적으로 사용되는 증기를 발생시킨다. 증기 발생기의 튜브 측을 빠져나가는 냉각수는 공정을 재개하기 위해서, 주 냉각수 펌프에 의해 폐루프 사이클에서 원자로로 다시 공급된다.
원자로의 출력 수준은 일반적으로 3가지 영역, 즉 중성자원 영역 또는 시동 영역, 중간 영역, 및 출력 영역으로 나누어진다. 이들 3가지 영역은 6개의 모드, 즉 출력이 5% 초과인 제 1 모드, 출력이 5% 미만인 제 2 모드, 냉각수의 온도가 350°초과인 핫 스탠바이(hot standby)로서 공지된 제 3 모드, 냉각수의 온도가 350°미만인 핫 셧다운(hot shutdown)으로서 또한 공지된 제 4 모드, 냉각수의 온도가 200°미만인 콜드 셧다운으로서 공지된 제 5 모드, 및 냉각수의 온도가 140°미만인 연료교체를 위한 제 6 모드로 세분될 수 있다. 원자로의 출력 수준은 안전 작동을 보장하도록 계속해서 모니터링된다. 그러한 모니터링은 통상적으로, 원자로의 중성자 선속을 측정하기 위해서 원자로 노심의 내외측에 배치되는 중성자 검출기에 의해 수행된다. 임의의 지점에서 원자로 내의 중성자 선속이 핵분열 속도에 비례하기 때문에, 중성자 선속은 또한, 출력 수준에 비례한다.
핵분열 및 이온화 챔버는 원자로의 중성자원 영역, 중간 영역, 및 출력 영역에서 선속을 측정하는데 사용되어 왔다. 통상적인 핵분열 및 이온화 챔버는 모든 정상적인 출력 수준에서 작동할 수 있으나, 이들 챔버는 일반적으로 중성자원 영역에서 방출되는 저 수준의 중성자 선속을 정확히 검출할 정도로 민감하지 않다. 따라서, 원자로의 출력 수준이 중성자원 영역에 있을 때 중성자 선속을 모니터링하기 위해서 별개의 저 수준의 중성자원 영역 검출기가 통상적으로 사용된다.
노심에서의 핵분열 반응은 적절한 에너지 수준에서 자유 중성자가 연료봉 내에 함유되어 있는 핵분열 가능 물질의 원자와 충돌할 때 발생한다. 그 반응은 원자로 냉각수 내에 있는 노심으로부터 추출되는 대량의 열 에너지의 방출 및 더 많은 핵분열 반응을 생성하는데 이용될 수 있는 추가의 자유 중성자의 방출을 초래한다. 이들 방출 중성자들의 일부는 노심을 탈출하거나 중성자 흡수제, 예를 들어 제어봉에 의해 흡수되며, 따라서 전통적인 핵분열 반응을 일으키지 않는다. 노심에 존재하는 중성자 흡수 물질의 양을 제어함으로써, 핵분열 과정의 속도가 제어될 수 있다. 핵분열 가능 물질에서 발생하는 임의의 핵분열 반응이 항상 있을 수 있으나, 노심이 운전정지될 때, 방출된 중성자는 지속적인 일련의 반응들이 발생하지 않을 정도의 고속으로 흡수된다. 정해진 시기에서의 중성자 수가 이전 시기의 중성자 수와 동일해질 때까지 중성자 흡수 물질을 감소시킴으로써, 그 핵분열 과정은 자력 연쇄반응으로 되며 원자로는 "임계적 상태(critical)"라고 말한다. 원자로가 임계적 상태일 때, 중성자 선속은 원자로가 운전정지기간 상태일 때보다 6배 정도 더 높다. 몇몇 원자로에서, 실용적인 상태전환 간격(transition interval)을 달성하도록 운전 정지된 노심에서 중성자 선속 증가를 가속시키기 위해서 인공 중성자원이 원자로 노심에서, 핵분열 물질을 함유하는 연료봉 사이에 이식된다. 이러한 인공 중성자원은 원자로의 출력 증가를 돕기 위해서 중성자 선속의 국소적인 증가를 야기한다.
인공 중성자원의 부재시, 이전 시기에서의 자유 중성자의 수에 대한 한 시기에서의 자유 중성자의 수의 비율은 "중성자 증배 인자(neutron multiplication factor)"(Keff)로서 지칭되며 원자로 반응도 측정치로서 사용된다. 환언하면, 원자로 노심에 대한 임계도의 측정치가 Keff, 즉 파괴와 손실 모두에 기여하는 총 중성자 손실에 대한 중성자 생성의 비율이다. Keff가 1보다 클 때, 파괴되는 것보다 더 많은 중성자가 생성된다. 유사하게, Keff가 1보다 작을 때, 생성되는 것보다 더 많은 중성자가 파괴된다. Keff가 1보다 작을 때, 원자로는 "준임계적 상태(subcritical)"로서 지칭된다.
연료교체를 위한 운전정지기간 중에, 원자로 헤드는 노심 내의 연료 조립체로 접근하기 위해서 상부 내부 구조물과 함께 제거된다. 그러한 접근을 제공하기 위해서, 제어봉이 상부 내부 구조물과 함께 제거되지만, 노심 내의 연료 조립체를 제거된 제어봉과 함께 준임계적 상태로 유지하기 위해서 노심의 냉각수 내에 있는 붕소의 농도가 증가된다. 발전소 운전정지기간 중에 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도를 모니터링하는 것은 운전정지기간 허용범위(shutdown margin)를 확인하고 우발적 임계상태를 방지하기 위한 중요한 측면이다. 연료교체를 위한 운전정지기간 이후의 제 6 모드로부터 제 2 모드로의 전환 중에, 발전소는 붕산 농도를 대략 2,300 ppm으로부터 1,800 ppm으로 변경할 것이다. 운전정지기간의 이러한 상태전환 기간 중에, 발전소 운전원의 관심을 요구하는 상당히 많은 수의 행동들이 수행된다. 통상적으로, 운전정지기간 허용범위는 주로, 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도를 주기적으로 샘플링하고 원자로 냉각수 시스템에서 부주의한 붕소 희석을 방지하도록 희석원(dilution source)을 관리상 로킹 아웃(locking out)함으로써 모니터링된다. 대부분의 발전소는 또한, 계수율의 통계적으로 상당한 증가에 대한 중성자원 영역 검출기의 출력 신호를 샘플링하고, 수동으로 조절되는 사전설정된 계수율의 증가, 예를 들어 계수율의 2배 증가에 기초하여 알람을 제공하는 대신에 붕소 희석도 모니터링을 갖는다.
2011년 5월에 하나의 상업용 원자력 발전소에서 연료교체를 위한 운전정지기간 중에, 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도가 누설 밸브로 인해 24시간 내에 2,443 ppm으로부터 1,483 ppm으로 예기치 않게 감소되었다. 의무적인 운전정지 붕소 농도는 1,410 ppm이었다. 중성자원 영역 검출기의 출력 신호는 3배만큼 증가되었으나, 이러한 증가에 기여한 작동들은 주로 병행(concurrent) 원자로 냉각 시스템의 온도 증가로 인한 것이다. 발전소의 유틸리티(utility)는 그들의 2차적인 인공 중성자원을 사전에 제거했으며, 이는 그들의 중성자원 영역 검출기 계수율을 낮추며 실제적인 준임계적 상태에서 반응도 변화의 관찰을 더욱 어렵게 한다. 발전소가 표준 운전정지절차를 따르는 동안, 화학반응이 모니터링되는 동안 샘플 채취에 대한 화학적 감시 감독이 24시간 마다 수행되고, 희석물 유동로를 형성하는 밸브들이 폐쇄되고 로크 아웃(locked out)되었으나, 어느 하나의 밸브가 누출되었다. 희석이 발생하는 동안, 병행 원자로 냉각수 시스템 온도는 약 325℉로부터 475℉로 증가하며, 중성자원 영역 검출기에 대한 결과가 은폐되고 운전정지 알람 시에 수동 조정되는 고 선속에 대한 효과가 감소되었다.
이와 같이, 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 변화를 확인하기 위한 더욱 민감한 검출 시스템이 바람직하다.
따라서, 현재의 방법을 사용하여 용이하게 검출될 수 없는 변화에 대해서 붕소 농도 변화를 연속적으로 모니터링하는 그러한 동적 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
우발적 임계상태에 대해 발전소를 보호하기 위해서 제 2 모드 내지 제 6 모드의 작동 중에 붕소 농도의 작은 변화를 정확히 모니터링하는 것이 본 발명의 추가의 목적이다.
또한, 현재 붕소 희석 사고 분석 요건에 의해 부과된 작동 제약조건 및 노심 설계 제약조건의 제거를 가능하게 할 정도로 신뢰성 있는 그러한 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
이들 및 다른 목적은 발전소 내의 기존 계기장비의 전기 출력을 사용하는 원자력 발전소의 운전정지기간 중에 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도를 모니터링하는 방법을 사용하여 달성된다. 상기 방법은 발전소 운전정지기간 중에 원자로 노심 근방의 원자로 용기의 외측에 위치되는 중성자원 영역 중성자 검출기의 계수율을 시간의 함수로서 나타내는 출력 신호를 모니터링한다. 상기 방법은 또한, 시간의 함수로서 원자로 냉각수 시스템 내의 냉각수의 온도를 모니터링한다. 상기 방법은 또한, 계수율 출력 신호와 조합될 때 냉각수 온도의 변화에 기인된 계수율 출력 신호의 실질적인 임의의 변화를 계수율 출력 신호에 대해 보상하는 모니터링된 온도의 함수인 보상 신호를 발생한다. 그 후 상기 방법은 보상된 계수율 출력 신호를 얻기 위해서 보상 신호를 계수율 출력 신호에 적용하며 보상된 계수율 출력 신호에서의 사전 선택된 증가량을 확인한다.
바람직한 실시예에서, 보상 신호는 다음 식으로 주어지는 강수관의 온도 감쇠 인자(DTAF)로서 정의된다;
Figure pct00001
(1)
여기서, R의 값은 중성자원 영역 검출기와 원자로 용기 사이의 거리 및 중성자원 영역 검출기와 노심 주변의 연료 조립체 사이의 유효 거시 중성자 제거 단면적의 함수이며, ρ는 원자로 용기 내측의 물 밀도의 변화이다. 선택된 기준(ΔC(ΔCR))으로부터 보상된 계수율 출력 신호(ΔCc(t))의 편차는 반응도 변화가 발생하고 있는지 또는 발생했는지에 대한 표시이며 ΔCc(t)의 값은 다음 식으로 주어진다:
Figure pct00002
. (2)
바람직하게, 다음에 설정되는 하나의 모니터링된 계수율 출력 신호로부터 ΔCc의 예상된 임의 변동을 결정하기 위한 에러 전파 기술의 적용은 ΔCc(ΔCE)에서의 임의 변동에 대한 예상 범위를 실질적으로 다음과 같이 표현될 수 있게 한다:
Figure pct00003
(3)
여기서, σCR의 값은 시간 기준 간격(t)에서(in an interval around time) 얻은 중성자원 영역 계수율 측정의 상당한 모집단에 대한 측정 평균 편차이며, C(t)의 값은 σCR을 결정하는데 사용되는 데이터의 평균값이며, σCR을 결정하는데 사용되는 계수율 측정의 수는 바람직한 반응도 변화 검출 감도를 얻는데 필요한 σCR의 바람직한 최대 값의 함수인 운전원 지정 가능 상수(operator addressable constant)이다. 전술한 실시예에서, ΔC(t)가 전술한 식(3)에 의해 제공되는 ΔC의 예상 범위 밖에 있으면, 상기 방법은 반응도 변경이 발생하고 있거나 발생되었다고 확인한다. 바람직하게, ΔC(t)의 연속적인 샘플에 대한 선택된 수는 반응도 변화가 발생하고 있다는 것을 확인하기 이전에 ΔC의 예상 범위 밖에 있는 샘플의 정해진 부분으로 결정된다. 일 실시예에서, 연속적인 샘플에 대한 선택된 수는 대략 10이다.
본 발명에 대한 더 많은 이해는 첨부 도면과 함께 읽을 때 바람직한 실시예에 대한 다음 설명으로부터 얻어질 수 있다.
도 1은 원자력 발전 시스템의 1차 측(primary side)에 대한 개략도,
도 2는 예상 계수율과 측정 계수율을 위한 계수율 비율 대 원자로 냉각 시스템 저온 레그(cold leg) 온도의 도표.
도 1은 원자로 증기 공급 시스템(12)이 전력을 생성하도록 터빈-발전기(도시되지 않음)를 구동시키기 위해 증기를 공급하는 원자력 발전소(10)의 1차 측을 예시한다. 원자로 증기 공급 시스템(12)은 가압 용기(18) 내에 수용되는 원자로 노심(16)을 포함하는 가압수형 원자로(14)를 가진다. 원자로 노심(16)에서의 핵분열 반응은 노심을 통과하는 물과 같은 원자로 냉각수에 의해 흡수되는 열을 발생한다. 가열된 냉각수는 고온 레그 배관(20)을 통해 증기 발생기(22)로 순환된다. 원자로 냉각수는 원자로 냉각수 펌프(24)에 의해 증기 발생기(22)로부터 저온 레그 배관(26)을 통해 원자로(14)로 복귀된다. 통상적으로, 가압수형 원자로는 고온 레그(20)를 통해 가열된 냉각수가 각각 제공되는 적어도 2개 그리고 보통, 3개 또는 4개의 증기 발생기(22)를 가지며, 저온 레그(26)와 원자로 냉각수 펌프(24)와 함께 1차 루프를 형성한다. 각각의 1차 루프는 증기를 터빈-발전기에 공급한다. 그러한 2개의 루프가 도 1에 도시되어 있다.
원자로(14)로 복귀된 냉각수는 환형 강수관을 통해 하향으로 그리고 그 후에 노심(16)을 통해 상향으로 흐른다. 노심의 반응도 및 원자로(14)의 전력 출력은 노심 내측으로 선택적으로 삽입될 수 있는 제어봉에 의해서 단기 기준으로 제어된다. 장기 반응도는 냉각수에 용해되는 붕소와 같은 중성자 감속제의 농도 제어를 통해서 조절된다. 붕소 농도의 조절은 냉각수가 전체 노심을 통해 순환하기 때문에 노심 전반에 걸쳐 반응도를 균일하게 하는 영향을 끼친다. 다른 한편으로, 제어봉은 국소 반응도에 영향을 끼치며, 노심(16) 내의 축방향 및 반경방향 출력 분포의 비대칭을 초래한다. 노심(16) 내의 상태는 여러 개의 상이한 센서 시스템에 의해 모니터링된다. 이들은 원자로(14)로부터 빠져나오는 중성자 선속을 측정하는 노심외 검출기 시스템을 포함한다. 노심외 검출기(28)는 원자로가 운전정지될 때 사용되는 중성자원 영역 검출기, 시동 및 운전정지 중에 사용되는 중간 영역 검출기 및 원자로가 대략 5% 출력 이상일 때 사용되는 출력 영역 검출기를 포함한다. 노심내 검출기는 또한, 출력 운전 중에 통상적으로 사용된다.
중성자원 영역 검출기 계수율(ΔC)의 변화가 노심에서의 대응 변화(Keff)에 의해 확인될 수 있다는 것이 당업자에게 공지되어 있다. 이상적인 경우에, 기준 값(Keff(KR))과 다른 상태 값(Keff(K1)) 사이의 반응도 변화 및 시간(t)은 통상적으로 다음과 같이 표현된다:
Figure pct00004
(4)
원자로 냉각수 시스템 온도의 변화가 원자로 용기 내측의 물 밀도(ρ)의 변화로 인해 측정된 중성자원 영역 검출기 감응의 변화를 생성한다는 것이 또한 알려져 있다. 임의의 시간에서 측정된 중성자원 영역 계수율과 대응 원자로 냉각수 시스템 온도(T1)는 다음 식에 의해 주어지는 강수관의 온도 감쇠 인자로서 정의된다:
Figure pct00005
(1)
모니터링된 원자로 냉각수 시스템 온도는 저온 레그, 고온 레그 또는 이들 두 관의 평균으로부터 취해질 수 있다. R의 값은 중성자원 영역 검출기와 원자로 용기 사이의 거리 및 중성자원 영역 검출기와 노심 주변의 연료 조립체 사이의 유효 거시 중성자 제거 단면적의 함수이다. R은 노심 반응도를 일정하게 유지하는 동안 상이한 온도에서 취한 계수율 측정으로부터 경험적으로, 또는 표준 중성자 이동 방법을 사용하여 분석적으로 결정된다. 원자로 용기 내측의 온도가 노심 반응도의 대응하지 않는 상당한 변화에 따라 변화되는 경우에, 온도 변화 중에 측정된 계수율에 DTAF을 적용하는 것은 수정된 (ΔC(t))를 근본적으로 일정하게 유지하는 역할을 할 것이다. 수정은 원자로 운전원이 원자로 냉각수 시스템 온도에 기인한 중성자원 영역 계수율의 변화를 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도가 변화되었다면 알 수 있었을 것과 같은 반응도 변화에 기인한 계수율 변화와 혼동하지 않는 것을 보장한다.
선택된 기준(ΔC(ΔCR))으로부터 (ΔC(t)(ΔCC(t)))의 수정된 측정 값의 편차는 이제, 반응도 변화가 발생하고 있거나 발생했다는 것을 표시한다. 계수율의 이러한 예상치 못한 변화는 도 2의 원자로 냉각수 시스템의 온도 함수로서 도시적으로 도시된다. ΔCC(t)의 값은 다음 식으로 주어진다:
Figure pct00006
(2)
공정 측정값 및 측정된 중성자원 영역 검출기 신호의 고유한 임의의 성질(inherent random nature)은 각각의 시간 단계, 즉 샘플링 단계에서 ΔC의 측정 값의 변동을 유도할 것이다. 이들 변동은 작은 반응도 변화를 검출하기 위한 ΔC(t)의 사용을 불확실하게 만들 것이다. 다음에 설정되는 하나의 계수율 측정으로부터 ΔCC의 예상된 임의 변동을 결정하는데 에러 전파 기술을 적용하는 것은 ΔCC(ΔCE)의 임의 변동에 대한 예상 범위가 다음 식에 의해 95% 신뢰 수준에서 결정될 수 있게 한다:
Figure pct00007
(3)
σCR의 값은 시간 기준 간격(t)에서 얻은 중성자원 영역 계수율 측정의 상당한 모집단에 대한 측정된 평균 편차이다. C(t)의 값은 σCR을 결정하는데 사용되는 데이터의 평균값이다. σCR을 결정하는데 사용되는 계수율 측정의 수는 바람직한 반응도 변화 검출 감도를 얻는데 필요한 σCR의 바람직한 최대 값의 함수인 운전원 매김가능 상수이다. 측정된 ΔCC(t)가 식(3)에 의해 제공되는 ΔC의 예상 범위 밖에 있다면, 운전원은 반응도 변화가 발생하다고 결론지을 수 있다. 위정(false positive) 또는 위부(false negative) 표시를 피하기 위해서, 예상 범위 내외의 연속 주기의 수에 대한 요건의 사용은 상황을 운전원에게 표시할 준비가 되기 이전에 요구된다.
이후에 청구되는 본 발명의 방법의 바람직한 실시예의 단계는 다음과 같다:
(a) 중성자원 영역 검출기 계수율 측정값 세트를 얻는 단계,
(b) 상기 측정값 세트의 평균값을 계산하는 단계,
(c) 상기 데이터 세트의 평균 편차를 계산하는 단계,
(d) 목표 평균 편차값이 얻어질 때까지 상기 (a), (b) 및 (c) 단계를 반복하는 단계,
(e) 상기 (d) 단계로부터의 평균 편차값을 기준 값(CR)으로서 붕소 농도의 허용불가능한 변화를 확인하기 위한 알람 시스템에 입력하는 단계,
(f) 새로운 데이터 세트의 평균 편차가 (d) 단계에서 얻어진 평균값보다 크지 않을 때까지, 중성자원 영역 검출기 측정에 대한 새로운 데이터 세트를 얻는 단계,
(g) 상기 (f) 단계를 완료하는데 사용되는 데이터 세트의 평균값을 계산하는 단계,
(h) 기준 계수율에 대응하는 평균 온도 및 (g) 단계로부터 평균값을 계산하는데 사용되는 계수율을 사용하여 (g) 단계로부터의 평균값에 적용될 DTAF의 값을 계산하는 단계,
(i) 상기 (h) 단계로부터의 DTAF에 (g) 단계로부터의 평균 계수율을 곱하는 단계,
(j) 상기 (i) 단계에서 얻어진 값으로부터 CR을 감산하는 단계,
(k) 상기 (j) 단계에서 계산된 차이가 식(3)에 의해 제공되는 예상 편차 범위 밖에 있는지를 결정하는 단계,
(l) 상기 (j) 단계로부터의 차이가 예상 범위 안쪽에 있다면, (f) 단계 내지 (k) 단계를 대략 10회 이상 반복하는 단계(차이가 예상 범위 밖에 있다면 (m)단계로 진행),
(m) 측정된 차이 값 중 적어도 9개가 예상 범위 내에 있다면, 반응도 변화 상태 출력을 무알람 상태로 설정하는 단계,
(n) (f) 단계 내지 (l) 단계를 대략 10회 이상 반복하는 단계,
(o) 상기 (m) 단계로부터 얻은 값 중 적어도 9개가 예상 범위 밖에 있다면, 반응도 변화 상태 출력을 "예(yes)"로 설정하는 단계,
(p) 중성자원 영역 검출기가 비활성화될 때까지 상기 (f) 단계 내지 (o) 단계를 반복하는 단계.
CR의 새로운 값이 얻어지고, 모든 발전소 운전정지기간 반응도 변화의 완료 이후에 시스템에 입력될 것이다. (l) 단계와 (n) 단계에서 명시된, 수집되고 분석된 추가 데이터의 수는 사용자 조절 가능한 입력이라는 것을 이해해야 한다. 유사하게, (m) 단계와 (o) 단계에서 제시된 시스템의 반응도 상태를 설정하기 위해서 예상 범위 내에 또는 밖에 있어야 하는 측정된 차이 값의 수는 결과에 대한 원하는 정확도에 의존할 것이며 사용자 조절 가능한 입력이다.
본 발명의 특정 실시예가 상세하게 설명되었지만, 이들 세부사항에 대한 다양한 변경 및 대안이 본 개시의 전체 교시에 비추어 발전될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는 첨부된 청구범위 및 그의 임의의 균등물과 모든 균등물의 전체 범위에 주어지게 될 본 발명의 사상에 관하여 단지 예시하고자 하는 의미이지 제한하고자 하는 의미가 아니다.

Claims (13)

  1. 원자력 발전소 운전정지기간 중에 원자로 냉각수 시스템(10)의 붕소 농도를 모니터링하는 방법으로서,
    발전소 운전정지기간 중에 원자로 노심(16) 근방의 원자로 용기(18)의 외측에 위치되는 중성자원 영역 중성자 검출기(28)의 계수율을 시간의 함수로서 나타내는 출력 신호를 모니터링하는 단계,
    시간의 함수로서 원자로 냉각수 시스템(10) 내의 냉각수의 온도를 모니터링하는 단계,
    계수율 출력 신호와 조합될 때, 냉각수 온도의 변화에 기인된 계수율 출력 신호의 실질적인 임의의 변화를 계수율 출력 신호에 보상하는, 모니터링된 온도의 함수인 보상 신호를 발생시키는 단계,
    보상된 계수율 출력 신호를 얻기 위해서 상기 보상 신호를 계수율 출력 신호에 적용하는 단계, 및
    상기 보상된 계수율 출력 신호에서 사전 선택된 증가량을 확인하는 단계를 포함하는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상 신호는 다음 식
    Figure pct00008

    에 의해 주어지는 강수관의 온도 감쇠 인자(DTAF)로 정의되며, R의 값은 중성자원 영역 검출기와 원자로 용기 사이의 거리 및 중성자원 영역 검출기와 노심 주변의 연료 조립체 사이의 유효 거시 중성자 제거 단면적의 함수인
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    선택된 기준(ΔC(ΔCR))으로부터 상기 보상된 계수율 출력 신호(ΔCC(t))의 편차는 반응도 변화가 발생하고 있거나 발생했다는 표시이며, 상기 ΔCC(t)의 값은 다음 식
    Figure pct00009

    으로 주어지는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    다음에 설정되는 하나의 모니터링된 계수율 출력 신호로부터 ΔCc의 예상된 임의 변동을 결정하기 위한 에러 전파 기술의 적용은 ΔCc(ΔCE)에서의 임의 변동에 대한 예상 범위를 실질적으로 다음과 같이 표현될 수 있게 하며,
    Figure pct00010

    여기서, σCR의 값은 시간 기준 간격(t)에서 얻은 중성자원 영역 계수율 측정의 상당한 모집단에 대한 측정된 평균 편차이며, C(t)의 값은 σCR을 결정하는데 사용되는 데이터의 평균값이며, σCR을 결정하는데 사용되는 계수율 측정의 수는 바람직한 반응도 변화 검출 감도를 얻는데 필요한 σCR의 바람직한 최대 값의 함수인 운전원 지정 가능 상수(operator addressable constant)인
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    ΔC(t)가 다음 식
    Figure pct00011

    에 의해 제공되는 ΔC의 예상 범위 밖에 있는지를 결정하는 단계, 및
    반응도 변화가 발생하고 있거나 발생했는지를 확인하는 단계를 포함하는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    ΔC(t)의 연속적인 샘플의 선택된 수는 반응도 변화가 발생하고 있다는 것을 확인하기 이전에, ΔC의 예상 범위 밖에 있는 샘플의 정해진 부분으로 결정되는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    연속적인 샘플의 선택된 수는 대략 10인
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  8. 원자력 발전소 운전정지기간 중에 원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도를 모니터링하는 방법으로서,
    (a) 중성자원 영역 검출기 계수율 측정값 세트를 얻는 단계,
    (b) 상기 중성자원 영역 검출기 계수율 측정값 세트의 평균값을 계산하는 단계,
    (c) 상기 중성자원 영역 검출기 계수율 측정값 세트의 평균 편차를 계산하는 단계,
    (d) 목표 평균 편차값이 얻어질 때까지 상기 (a), (b) 및 (c) 단계를 반복하는 단계,
    (e) 상기 (d) 단계로부터의 평균 편차값을 기준 값(CR)으로서 붕소 농도의 허용불가능한 변화를 확인하기 위한 알람 시스템에 입력하는 단계,
    (f) 새로운 데이터 세트의 평균 편차가 상기 (d) 단계에서 얻어진 평균값보다 크지 않을 때까지, 중성자원 영역 검출기 측정에 대한 새로운 데이터 세트를 얻는 단계,
    (g) 상기 (f) 단계를 완료하는데 사용되는 데이터 세트의 평균값을 계산하는 단계,
    (h) 기준 계수율에 대응하는 평균 온도 및 상기 (g) 단계로부터 평균값을 계산하는데 사용되는 계수율을 사용하여 상기 (g) 단계로부터의 평균값에 적용될 DTAF의 값을 계산하는 단계,
    (i) 상기 (h) 단계로부터의 DTAF에 상기 (g) 단계로부터의 평균 계수율을 곱하는 단계,
    (j) 상기 (i) 단계에서 얻어진 값으로부터 CR을 감산하는 단계,
    (k) 상기 (j) 단계에서 계산된 차이가 예상 편차 범위 밖에 있는지를 결정하는 단계,
    (l) 상기 (j) 단계로부터의 차이 값이 예상 편차 범위 안쪽에 있다면, 상기 (f) 단계 내지 상기 (k) 단계를 정해진 복수 횟수만큼 반복하는 단계,
    (m) 측정된 차이 값들 중, 적어도 상기 정해진 복수 횟수에서 X를 뺀 개수의 차이 값이 예상 범위 내에 있다면, 반응도 변화 상태 출력을 무알람 상태로 설정하는 단계,
    (n) 상기 (f) 단계 내지 상기 (l) 단계를 Y 초과 횟수만큼 반복하는 단계,
    (o) 상기 (n) 단계로부터 얻은 측정된 차이 값 중, 적어도 Y에서 X를 뺀 개수의 차이 값이 예상 범위 밖에 있다면, 반응도 변화 상태 출력을 알람 상태로 설정하는 단계를 포함하는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 중성자원 영역 검출기가 비활성화될 때까지 상기 (f) 단계 내지 상기 (o) 단계를 반복하는 단계를 포함하는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정해진 복수 횟수는 Y와 같은
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 Y는 대략 10과 같은
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 X는 대략 1과 같은
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 CR의 새로운 값은 임계도에 도달한 이후에 또는 상기 중성자원 영역 검출기가 비활성화될 때까지 얻어지고 입력되는
    원자로 냉각수 시스템의 붕소 농도 모니터링 방법.
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