KR950013236B1

KR950013236B1 - 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치 및 방법

Info

Publication number: KR950013236B1
Application number: KR1019870003204A
Authority: KR
Inventors: 제이알. 임핑크 알버트 조세프; 루이스 리챠드 그로브마이어
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 오버메써 씨이. 에프.
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1987-04-04
Publication date: 1995-10-26
Also published as: EP0243049A2; ES2026907T3; JPS62245997A; EP0243049A3; US4774049A; KR870010561A; EP0243049B1

Abstract

내용 없음.

Description

상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치 및 방법

제 1 도는 전형적인 가압수형원자로(PWR)의 모식도.

제 2 도는 PWR로심의 평면도인 노심도형(map)을 나타낸 도면.

제 3 도는 연료봉집합체 및 연료집합체 위치에서의 노심출구 열전대의 예시적배열의 상대위치를 나타낸 PWR로심의 평면도.

제 4 도는 본 발명의 제 1의 양상에 의한 실시예를 나타낸 블록도.

제 5 도는 기준치의 라이브러리를 발생하는 본 발명 시스템의 제 1의 양상에 따른 실시예의 일부분을 나타낸 블록도.

제 6 도는 제 4 도에 나타낸 본 발명 시스템의 제 1의 양상에 따른 실시예를 더욱 자세히 나타낸 블록도.

제 7 도는 본 발명 시스템의 제 1의 양상에 따라 단일의 제어봉을 노심내에 부분적으로 삽입한 경우에 노심내에서의 기준상대 엔탈피 증가분포로부터의 편차의 표시를 나타낸 도면.

제 8 도는 본 발명 시스템의 제 2의 양상에 따른 실시예의 구성을 나타낸 블록도.

제 9 도는 제 8 도에 나타낸 본 발명 시스템의 제 2의 양상에 따른 실시예를 더욱 상세히 나타낸 블록도.

제 10 도는 본 발명 시스템의 제 2의 양상에 따라 제어봉뱅크를 노심내에 부분적으로 삽입했을 때의 노심출력 레벨의 감소를 보상하는 것에 기인하여 노심내에 생기는 기준 3차원 출력분포로부터의 편차의 의사 3차원 표시를 나타낸 도면.

본 발명은 일반적으로 시스템의 운전을 감시하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 원자로의 노심내에서 일어나는 여러가지 물리량의 분포를 감시하여 가시적으로 표시하기위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

핵분열에 의한 대략의 에너지를 제어된 방법으로 방출하는 것은 현재로서는 아주 잘 알려져 있다. 일반적으로 U²²³, U²³⁵또는 PU²³⁹와 같은 핵분열의 원자는 그 핵에 중성자를 흡수하여 핵붕괴한다. 그 결과, 평균적으로 낮은 원자량으로 높은 운동에너지를 갖는 2개의 핵분열생성물, 역시 고에너지의 서너개의 핵분열중성자 및 핵분열감마선이 발생된다.

핵분열생성물의 운동에너지는 핵연료내에서 열로서 급속히 소산된다. 이 경우에 열발생과 동시에 다음의 핵분열을 유기하는 적어도 1개의 중성자가 남아 있으면 핵분열반응은 자기지속성이 되어 열발생은 연속적이 된다. 열은 연료와 열교환관계로 냉각재를 통하게 함으로써 제공된다.

이 핵분열반응은 핵분열생성물, 존재할 수 있는 다른 중성자흡수재 및 노심의 반응영역으로부터의 중성자 누설에 의한 영향을 무효로 하는데 충분한 핵분열성물질이 연료내에 존재하는 한 연속될 수 있다.

이와 같은 핵분열반응을 유용한 양의 열에너지를 발생하는데 충분한 율로 유지하기 위하여 현재, 원자로는 핵분열성물질 즉 핵연료를 판, 관 또는 봉과 같은 여러가지 형상을 가질 수 있는 연료요소내에 수용하도록 설계되고, 구축되어서 운전되고 있다. 이와 같은 연료요소는 통상 그 외부표면에 핵분열물질을 함유하고 있지 않는 내식성이고 비반응성의 피복 또는 클래드(clad)를 가지고 있다. 연료요소는 냉각재류통로 또는 영역내에 서로 일정한 간격으로 연료집합체로서 군별화(群別化)되어 설치되어 있으며, 상술한 자기지속성 핵분열반응이 가능한 노심을 형성하도록 충분한 수의 연료집합체가 이격한 배열로 배설되어 있다. 노심은 통상 원자로 용기내에 수용되어 있다. 통상 가압수형원자로(PMR)에서는 필요에 따라 반응도, 따라서 노심내의 열발생률을 변경하기 위하여 냉각매체(감속재로서의 작용도 한다)내에 중성자흡수원소가 제어된 가변 온도로 함유되어 있다. 또한 연료집합체간에는 노심의 반응도, 따라서 그 출력을 제어하기 위하여 노심내에 축방향으로 세로로 운동가능하도록 하여 제어봉이 산재해서 설치되어 있다.

노심내의 핵출력분포의 제어는 원자로운전에 있어서의 주요한 고려의 대상이다. 노내 및/또는 노외계장으로부터의 데이터의 분석에 의해 분포불량을 검출할 수가 있다.

노심의 출력분포를 감시하기 위한 한가지 관용의 기술로서 고정된 노내검출기를 사용하여 노심내의 다수의 위치에서의 중성자속분포 또는 핵분열감마선 분포를 감시하는 방법이 있다. 이 방법은 신뢰성이 있으며, 소기의 목적을 만족시키는데 유효하나, 실시에 비교적 큰 비용을 요하는 경향이 있으며, 따라서 보편적으로 채용되고 있지는 않다. 다른 방법으로서 주로 원자로 용기의 외부를 둘러싸고 배설된 소수의 비교적염가의 노외중성자속검출기의 사용에 의존하는 방법이 있다. 원자로운전의 안전성을 확보하기 위하여 이 후자의 다른 방법 또는 기술이 사용되고 있는 가압수형원자로(PWR)에 있어서는 노심내에 분명히 소형의 중성자검출기용으로 설치되어 있는 다수의 계장심볼(instrumentation thimble)에 주기적으로 소형의 중성자검출기를 통하는 것에 의존하는 노심내 계장계가 일반적으로 사용되고 있다. 이 노내 계장계는 고정된 노의 중성자검출계의 재교정의 기초가 되는 정보를 모아서 운전을 규제하는 플랜트기술규격이 준수되고 있다는 확인을 하기 위한 상세한 기초출력분포정보를 얻기 위하여 주기적인 베이스로 통상은 각 전 출력 월마다 약 1회 사용된다.이 들 2가지의 기본적인 시도의 하나의 타협으로서 원자로내에 소수열의 고정노내중성자 검출기 또는 감마성검출기를 설치하는 방법이 있다. 연속적으로 출력분포감시의 목적으로 주로 노외중성자검출기에 의존하는 실질적으로 모든 상용 PWR 설비는 미리 선택된 위치에 8열까지의 고정된 노내감마선검출기를 설치하기 위한 수단을 갖추고 있다. 미리 선택된 위치에 이들 노내검출기열을 설치하여도 가동노내검출기계의 동작이 금지되는 일은 없으며, 따라서 허용할 수 있는 비용 및 불편을 감수함으로서 이와 같은 노외검출기열을 설치할 수가 있다. 또한 본 명세서의 개시내용의 범위내에서 노외 전용중성자 검출기 및 소수열의 고정노내검출기의 사용은 동의적인 것으로 생각되며 또한 노외 전용중성자검출기 및 소수열의 고정로내검출기의 사용은 다수의 고정노내검출기열의 사용과 구별되어야 할 것이다.

노외 중성자검출기의 재교정 및 가동검출기 추적에 의한 상세한 3차원 출력분포의 합성을 위한 방법은 해당 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 보통 사용되고 있다.

노내가동검출기계는 실제로는 대단히 드물게 노심출력분포의 감시에 사용되고 있는 것이며, 통상 기준의 정상상태 운전조건하에서만 사용되고 있으므로, 노외중성자검출기만이 실제로 사용되고 있는 플랜트의 운전기간의 많은 부분을 점하는 기간중에 알수가 있는 노심출력 분포의 상세한 것은 아주 제한되며, 따라서 이 방법에는 어느정도의 불리함을 피할 수가 없다.

노내가동검출기계에 의한 비교적빈도수가 적은 주기적 보강만을 하고 출력분포감시 또는 모니터링을 하기 위하여 노외중성자 검출기나 또는 소수열의 고정로내 검출기만을 사용하는 경우에는 하기에 설명하는 바와 같은 몇가지 결점이 있다.

-즉 곧바로 운전제약으로 이행하여, 극단적인 경우에는 장치 또는 플랜트의 출력감소를 강요하여 가혹한 경제적 불이익을 초래할 노심내부에 생길 수 있는 출력피킹의 중대성의 예측이 필연적으로 보수적인 분석적 수법에 고도로 의존한다는 것.

-반경방향 또는 3차원 출력분포에 대한 온라인 감시가 결여되어 있기 때문에 특히 큰제어봉을 삽입할 경우에 노심내의 각 연료집합체에 의해 누적되어 연소도의 예측에 필연적으로 불확적인자가 도입된다. 예측연소도의 오차는 재장전 연료사이클에서의 예상되지 않은 출력피킹을 야기할 수 있다. 이와 같은 일은 부하추종이 정기적으로 이루어지고 있는 경우에는 더욱 증대하게 된다. 왜 그러냐하면 고출력에의 기저부하운전보다도 더 큰 제어봉운동 및 노심내로의 제어봉의 더욱 깊은 삽입이 생기기 때문이다(부하 추종이라 함은 수요에 의해 발전플랜트의 전기출력에 생기는 변화를 흡수하는데 요구되는 원자로 출력의 변동시켄스를 일반적으로 표시하는 술어이다).

-가동로내 검출기계는 마모에 의해 유기되는 구성요소의 고장 또는 오동작을 받기 쉬운 복잡한 기계적 시스템이다. 이 가동로내 검출기계는 출력분포감시에 관한 많은 작업을 하는데 사용할 수가 있으나, 사용회수가 많아지면 시스템의 신뢰성결여의 위험성이 높아지고 보수요건도 급격히 높아지는 위험을 감수하여야 한다.

현재의 관행에서는 거의 모든 상용가압수형발전원자로는 연료집합체의 일부분의 출구노즐이나 또는 그 바로위에 열전대가 설치되어 있다. 전형적인 노심은 일반적으로 약 100∼200체 이상 연료집합체로 구성되어 있으며, 열전대는 통상 약 4곳의 연료집합체 위치중의 1곳에 설치되어 있다.

종래에는 노심출구열전대로부터 얻어지는 정보는 거의 이용되지 않았었다. 전형예에 있어서, 온라인의 프로세스 제어용 플랜트 컴퓨터는 주기적으로 열전대전압을 샘플링하고, 이 전기샘플을 적당한 공학 단위 °F 도는 ℃로 표시되는 디지털치로 변환하여, 그 결과를 라이프린터로 적성되는 노심냉각재출구온도도형의 형태로 표시하고 있다. 요구에 응하여 플랜트컴퓨터는 측정위치에서의 노심냉각제출구온도치를 그 측정장소에서의 등가 F_△H치, 즉 상대 엔탈피상승 또는 증가치로 변환하고, 그 결과를 라인 프린터로 도형 형태로 표시한다. 또한 플랜트컴퓨터는 대칭적인 열전대위치의 F_△H치를 비교함으로써 상한 (1/4)부분의 출력의 기울기 또는 구배를 표시하는 거치른 척도를 제공한다.

플랜트의 오퍼레이터가 노외출력범위 계산용중성자 검출기로부터의 상한 출력의 기울기 또는 구배 혹은 상이한 냉각재 루프의 온도상승치에 의해 나타내어지는 명백한 노심출력분포 이상을 관찰한 경우에는, 오퍼레이터는 최근의 열전대도형을 검토하여 출력분포이상의 존재를 확증하여, 가능성 있는 원인을 식별하는 것을 가능케 하는 어떤 열전대의 읽은 양(지시량)의 변화를 동정할 수 있을 것이다. 그러나 실제로는 노심출구열전대계로부터 이용가능한 정보는 실질적으로 1차적 또는 주된 진단 수단으로서는 사용되고 있지 않아서, 현재의 노심출력분포의 예측상태를 실제로 정식화함에는 이용되고 있지 않다.

따라서 노심출구열전대로부터 얻어지는 정보를 감시하여 표시하고, 그래서 노외중성자검출기계 또는 소수열의 고정로내검출기례로부터 도출가능한 정보와 상기 정보를 조합하여 다수의 고정로내 검출기의 이용가능성에 의존하지 않는 현재의 노심 감시시스템에 존재하는 상술한 결점을 제거하기 위한 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다. 이 필요성이 만족되면 PWR운전의 안전성면이나 상용성면에서 개선된다.

본 발명의 주된 목적은 원자로의 집합체식 노심전력 분포를 감시하고 표시하는 향상된 장치와 방법을 제공하는데 있다.

따라서 이와 같은 목적을 위해 본 발명은 원자로의 노심의 적어도 일부분을 포함한 확정영역에 대하여 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하기 위한 센서감시장치로서, 상기 확정영역의 적어도 일부분을 감시하도록 배치된 복수의 노심출구열전대와 ; 상기 열전대로부터의 출력에 응답하여 대응하는 상대 엔탈피의 상승을 나타내는 값을 발생하기 위한 수단과 ; 상대 엔탈피상승의 값을 보간하여 상기 확정영역의 엔탈피 상승의 보간치를 표시한 출력을 발생하는 보간수단과 ; 상기 상대 엔탈피상승의 값, 보간치, 및 기준치에 응답하여 기준치로부터의 상기 값 및 보간치의 편차를 발생하는 편차발생수단과 : 상기 값 및 상기 보간치를 다수의 상이한 등급으로 분류하기 위한 분류수단과 ; 상기 편차의 등급을 표시하여 엔탈피 상승의 프로파일을 다차원적으로 나타내는 표시수단 : 을 구비한 상대 엔탈피를 표시하기 위한 센서감시장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 노심의 외부위치에서 노심으로부터 방사한 중성자속을 감시하고, 노심내로 유입한 원자로 냉각재의 온도와 노심으로부터 유출하는 냉각재의 온도를 노심출구 열전대계에 의해 감시하는 것을 특징으로 하는 상기 중성자속 측정에 응답해서 3차원 전력분포를 결정하는 스텝에 의해 3차원 전력분포를 재구축하여 나타내는 방식으로 원자로의 3차원 노심전력분포를 감시하고 : 상기 노심출구열전대로부터의 온도측정에 의거해서 3차원 전력분포를 조정하여, 상기 조정된 3차원 노심전력분포를 표시하는 방법을 제공한다.

[실시예]

이해를 용이하게 하기 위하여 전 도면을 통해 공통의 요소를 표시하는 데는 동일한 참조숫자가 사용되고 있다.

제 1 도는 종래기술에 있어서의 운전상의 곤란을 회피하기 위하여 반경방향 및 3차원 출력프로파일을 정확히 감시하기 위하여 본 발명의 방법 및 장치를 사용할 수 있는 발전용의 전형적인 가압수령원자로(PWR)(1)의 원자력 증기공급계(100)를 약시한 도면이다.

제 1 도에 나타낸 바와같이 PWR(1)은 그 뚜껑체(head assembly)(11)에 의해 밀폐되었을때 압력용기를 형성하는 용기(10)을 갖추고 있다. 이 용기(10)의 원통상의 벽과 일체적으로 그리고 이 원통상의 벽에 의해 형성된 냉각재류입구수단(16) 및 냉각재류 출구수단(13)을 가지고 있다. 해당기술분야에서는 주지되어 있는 바와 같이 용기(10)은, 예를 들어 연료집합체(22, 24)와 같은 연료집합체로서 배열된 복수의 피복 핵연료요소(20)(도면에는 그 중의 수개 밖의 표시되어 있지 않다)로 주로 구성되어 있는 이미 설명한 형의 노심(5)을 갖추고 있으며, 이 연료집합체는 주로 참조숫자 14로 나타낸 바와 같은 전길이의 제어봉 위치에 의존하여 상당량의 열을 발생한다. 노심(5)내의 핵분열 반응으로 열이 발생되고, 그 열은 노심(5)을 통과해서 흐르는 예를 들어 경수와 같은 원자로 냉각재에 의해 흡수된다. 열은 입구수단(16)으로부터 유입하여 출구수단(13)으로부터 유출하는 냉각재류에 의해 노심으로부터 빠져 나간다. 일반적으로 출구수단(13)으로부터 유출하는 냉각재류는 학렛부(hot leg)(9)라 칭하는 출구도관을 통해서 열교환증기발생기(26)에 반송되고, 이 열교환증기발생기에서 가열된 냉각재류는 물과 열교환관계에 있는 관을 통해 반송되며, 그 결과로서, 물은 증발하여 증기를 발생한다. 이 열교환증기발생기에 의해 발생된 증기는 통상 터빈발전기(42)를 구동하여 전력을 발생하는데 사용된다. 냉각된 원자로냉각재는 증기발생기(26)로부터 원자로 냉각재펌프(32)에 의해 도관 즉, 콜드렉부(cold leg)(15)를 통해 증기발생기(26)로부터 입구수단(16)으로 복귀된다. 입구수단(16)을 통해서 원자로압력용기(10)에 공급된 후에, 냉각재는 강제적으로 노심조(12)의 외측을 돌아서 아래방향으로, 그리고 노심(5)의 내부를 윗방향으로 연료집합체에 의해 형성된 냉각재 통로를 지나 순환시켜지고, 그에 따라 원자로 냉각재는 노심(5) 및 그 연료봉(20)을 냉각한다.

원자로냉각재의 압력을 어떤 허용한계내로 유지하기 위해 가압계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이와같이 폐재순환 1차 루프(closed recycling primary loop)는 용기와 증기발생기를 결합한 냉각재 배관계를 갖추고 있다. 제 1 도에 나타낸 용기와 관련해서 도시를 명확히 하기 위해 단 1개의 증기발생기 밖에 나타내있지 않으나, 1개 이상의 이와 같은 폐재순환 1차 루프를 사용할 수 있으며, 이와 같은 루프의 수는 플랜트마다 다를 수 있는 것으로서 통상은 2개, 3개 또는 4개의 루프가 사용되고 있다.

원자로의 노심(5)의 반응도는 붕소와 같은 중성자흡수재를 원자로내각재에 용해함으로써, 그리고 노내에 제어봉, 예를 들어 제어봉(14)을 삽입함으로써 제어된다.

원자로 냉각재의 붕소농도는 원자로냉각재펌프(32)의 상류측에서 콜드렉부(15)로부터 냉각재를 추출하여, 적당히 붕소를 첨가하거나 또는 제거하여, 적절한 붕소농도의 냉각재를 펌프(32)의 하류측에서 콜드렉부(15)로 복귀시키는 원자로보급수계(19)에 의해 조정한다.

제어봉(14)와 같은 제어봉은 중성자흡수재로 형성되어 있으며, 제어봉제어계(21)에 의해 노심(5)내에 삽입되고 또 빼내어진다. 이 제어봉제어계(21)는 원자로제어계(23)로부터 지령을 받는다. 전형적으로는 제어봉은 군(group)단위로 운동되며, 이들 군은 제어봅뱅크라 칭하여진다. 또, 상기 제어봉제어계(21)는 해당 기술분야에서는 잘 알려진 것으로서 각 제어봉의 위치의 하나의 척도를 부여해준다.

검출기계(35, 36)의 검출기와 같은 노외중성자검출기는 중성자 속, 따라서 노심(5)의 출력레벨을 감시한다. 또한 대부분의 PWR에는 중성자검출용의 노내가동검출기계(27)가 설치되어 있으며, 이 노내가동검출기계(27)는 노심(5)을 가로지는 방향으로 분포된 다수의 심블(29)을 포함하고 있으며, 이들 심블(29)에 가동검출기(31)를 끼워넣어 노심내 출력분포의 상세한 도형을 발생시킬 수가 있다. 이와 같은 도형발생은 예를 들어 월베이스와 같이 주기적으로 이루어져서, 노심내에 잠재적 또는 실제적 한계극한점(limiting hot spot)이 존재하는가의 여부가 결정된다.

PWR중에는 검출기열이 영구적으로 심볼(29)과 유사한 심볼내에 배치되어 있는 고정노내검출기계(도시하지 않음)가 설치되어 있는 것이 있다. 원자로의 설치된 고정노내검출기열의 수가 충분히 많으면(40 또는 그 이상이면)이와 같은 설비에는 노내가동검출기계(27)는 요구되지 않는다. 그러나, 이와 같이 다수의 고정노내검출기열로 된 기계의 설치 및 사용에 수반되는 비용은 비교적 많은 경향이 있으며, 따라서 이와 같은 고정노내 검출기열계는 보편적으로는 사용되고 있지 않다. 노내에 설치되어 있는 고정로내 검출기열의 수가 충분히 적을(전형적인 설비에서 8열을 넘지 않음) 경우에는 그에 수반되는 비용도 감수할 수 있는 정도로 되나, 노내가 동검출기계의 필요성은 피할 수 없는 것으로 생각된다.

제 2 도는 연료봉집합체(62)를 포함한 원자로노심(5)의 평면도인 노심도형(197)을 나타낸다. 현재의 관행에서는 대부분의 상용가압수형원자로에서의 연료집합체의 소수부분의 출구 노즐 또는 그 바로 위에는 열전대가 설치되어 있다. 이후에는 이들 열전대를 노심출구열전대라 칭한다. 전형적인 노심은 일반적으로 약 100∼200체의 연료집합체로 구성되어 있으며, 열전대는 통상 대략 4개의 연료봉집합체중의 1개에 배설되어 있다.

제 3 도는 연료집합체(62)의 위치내의 노심출구열전대(64)의 예시적 배열과 더불어 연료봉집합체(62)의 상대위치를 도해한 도면이다. 노심출구열전대(64)로부터의 출력은 노심출구열전대계(71)에 보내어진다. 전형적으로는 이 노심출구열전대계(71)는 주기적으로 열전대 전압을 샘플링하고, 샘플전압을 적당한 공학단위, 예를 들어 °F 또는 ℃의 디지털로 변환한다. 노심출구열전대(64)로부터의 전기출력에 대응하는 온도는 즉시 플랜트감시컴퓨터(도시하지 않음)에 의해 라인 프린터로 인쇄된다. 그러나 이 형태의 정보는 그 자체가 플랜트의 오퍼레이터에 의해 쉽게 해석할 수 없는 것이며, 더구나 이와 같은 해석을 거치지 않으면 이용할 수가 없다.

가일층의 효과적인 정보전달의 목적을 위해 본 발명의 제 1 양상은 연료봉집합체(62)에 대한 반경방향출력 분포의 코히어런트(coherent) 또는 간섭성화상표시를 제공한다. 채용된 가시표시는 제 2 도에 나타낸 노심도형(197)에 유사한 도심도형에 대한 색표시이다. 본 발명의 1실시예에서는 주기적으로 작성되는 노심 중성자속도 형에 의해 주어지는 기준치 또는 선행의 열전대발생출력 분포의 기분치로부터의 노심출력의 편차를 포함한다. 어떤 미리 설정된 한계내에서 편차가 존재하지 않을 경우에는 이 사실을 표시하는데 선택되는 색은 녹색이다.

연료집합체의 출력이 등가기준출력으로부터 감소함에 따라 색은 서서히 푸른 빛을 증가하도록 변화한다. 반대로 연료집합체출력이 기준출력으로부터 증가하면 색은 빨간빛을 증가하도록 변화하고, 이렇게 해서 색은 황색으로부터 오렌지색으로, 그리고 적색으로 변화한다.

작용표시영역은 노심(5)내의 연료집합체(62)의 상대 위치에 대응하는 블록 또는 각 상대위치에서의 연료집합체의 1/4영역(상한 영역)과 같은 부분영역에 대응한 블록으로 분할된다. 이미 설명한 바와 같이 현재의 원자로에서는 연료집합체의 수의 약 1/4의 노심출구 열전대가 설치되어 있다. 코히어런트표시를 얻기 위해서는 연료집합체의 다른 3개의 1/4의 부분에 대해 가설적인 온도신호를 도출하여야 한다. 이 목적을 위해 열전대에 의해 직접 커버되지 않는 연료집합체 또는 연료집합체의 부분영역을 보간하여 코히어런트표시를 제시하기 위해 면스플라인알코리즘(surface spline algorithm)이 사용된다. 또한 출력분포의 기준치로부터의 편차 또는 예측절대치가 미리 설정된 한계로부터 나올경우에는 그것을 표시하기 위한 가시 및/또는 가청경보수단이 설치된다.

상술한 바에 따라 본 발명의 제 1의 양상은 일반적으로 제 4 도의 블록도를 참조함으로써 이해할 수 있을 것이다. 제 4 도에 나타낸 개개의 블록의 각각은 제 5 도 이후의 도면에 상세히 나타나 있다. 또한 본 발명의 이 양상에 의한 바람직한 실시예에서는 디지털컴퓨터로 실행되는 컴퓨터소프트웨어로 구현된 일군의 계산 알고리즘 및 계산제어논리가 포함되는 것은 명백한 것이다. 블록(71)은 제 3 도에 나타낸 바와 같이 열전대의 출력을 받는 노심출구열전대계를 나타낸다. 대응하는 노심위치내에서의 상대온도를 표시하는 열전대로부터의 신호는 노심출구열전대계(71)로부터 블록(72)으로 표시되어 있는 신호처리장치에 공급된다(후술하는 바와 같이 이 신호 처리장치(72)는 열전대 F_△H계산장치(91) 및 F_△H편차계산장치(92)를 갖추고 있다.). 이 신호처리장치(72)는 보간기(보간수단)(73)에 신호를 공급하기 위하여 이 보간기와 양립할 수 있는 형태로 신호를 처리한다(후술하는 바와 같이 보간기(73)는 F_△H편차 내삽/외삽보간장치(93)와, 현재의 집합체 F_△H합성기(106)와, 출력분포편차계산장치(103)와, 상대 F_△H편차분류기(94)로 구성되어 있다). 연료집합체의 출력을 표시하는 각 신호는 다음에 표시인터페이스(74)에 공급된다. 이 표시인터페이스(74)는 (후술하는 바와 같이 2차원 그래픽발생기(95)로 구성되어 있다) 신호를 표시장치(75)와 양립할 수 있는 형태로 처리한다(후술하는 바와 같이 표시장치(75)는 그래픽모니터(100)로 구성되어 있다).

제 5 도에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에서 사용되는 교정계수는 (1) 가동검출기(31)로부터 받은 데이터에 응답하여 노내가동검출기계(27), 또는 설치되어 있는 경우에는 고정노내검출기계 : (2) 노심출구열전대(64)로부터 핫렉부온도검출기(37)및 콜드렉부온도검출기(38)로부터 받은 데이터에 응답하여 노심제어계(23) 및 압력계(51∼53)로부터 받은 데이터에 응답하여 원자로 보호계(41)로부터의 각각의 측정치를 압력함으로써 노심출구열전대교정모듈(80)에서 주기적베이스로 계산된다.

해당기술분야에서는 잘 알려진 방법에 따라서 노심출구열전대교정모듈(80)은 후에 상술하는 방법으로 이용하기 때문에 하기의 정보를 계산하여 기억한다.

(1) 개개의 노심출구열전대(64)에 의한 조리있는 교정계수의 라이브러리(84).

(2) 노심내의 전연료집합체 위치에 대한 집합체마다의 기준상대 엔탈피상승치 F_△H의 라이브러리(86). 이 기준치는 노내가동검출기계, 또는 설치되어 있는 경우에는 고정노내검출기계에 의해 발생되는 노심중성자속도형으로부터 구해진다.

(3) 원자로 용기내의 각각 기능하고 있는 노심출구 열전대(64)에 대한 기준상대 엔탈피상승치 F_△H의 라이브러리(86). 이 기준치는 노내가동검출기계, 또는 설치되어 있는 경우에는 고정노내검출기계에 의해 발생되는 노심중성자속도형으로부터 얻어진다. 실제적으로는 라이브러리(86)의 내용은 라이브러리(85)의 내용의 부분집합이다.

라이브러리(84~86)내의 이들 데이터 및 후술하는 라이브러리(87~88)의 데이터는 후에 이용하기 위해 기억된다. 본 발명의 실시예에서는 이들 라이브러리는 컴퓨터메모리에 저장되며, 다른 실시예에서는 자기디스크 기억장치와 같은 컴퓨터 주변설비에 저장된다.

라이브러리(84~86)는 전형적으로 플랜트운전의 각 실효전출력월마다 한번의 낮은 빈도로 갱신된다. 또한 라이브러리(84~86)를 창출하는데 사용되는 기계(23, 27, 38, 41, 51~53, 71, 80)의 장치 및 방법기술은 해당 기술분야에서는 주지이므로 본 명세서에서는 설명을 생략한다.

본 발명의 이 양상의 실시예의 동작의 상세한 것에 관하여 제 6 도를 참조해서 설명한다. 노심출구열전대계(71)는 실시간 즉 노심출구열전대(64)로부터 측정량을 받는데 수반하여 본 발명의 장치에서 사용되고 있는 실제의 냉각재노심출구온도치를 발생한다. 또한 노심출구열전대(64)는 수동적이며 연속적으로 동작한다. 노심출구열전대(64)로부터의 출력신호를 처리하는 노내열전대계(71)는 (1) 미리설정된 경과시간신호, 전형적으로는 30초 갱신사이클로 발생되는 신호, 또는 (2) 제어봉뱅크 위치의 미리 설정된 변화, 또는 (3) 출력 레벨신호에서의 변화, 전형적으로는 제어봉뱅크운동의 10단계 또는 출력 레벨의 3%의 변화에 응답하여 실시간에서 고빈도로 작동하여 시스템의 나머지 부분의 작동을 개시시킨다. 이 경우에도 노심출구열전대(71)의 방법 및 장치는 해당 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 따라서 본 명세서에서의 설명은 생략한다.

노심출구열전대계(71)에서 산출된 노심출구온도치, 제 1 도에 나타낸 저항온도검출기(37, 38)로부터 각각 얻어져서 원자로제어계(23)를 지나게 된 학렉부온도 및 콜드렉부온도, 그리고 제 1 도에 나타낸 압력계(51~53)로부터 얻어져서 원자로보호계(41)를 지나게 된 원자로 냉각재계압력은 모두 열전대 F_△H계산장치(91)에 입력된다. 그래서 열전대 F_△H계산장치(91)는 열전대교정계수의 라이브러리(84) 및 해당기술분야에서 잘 알려져 있는 방법을 사용하여 실제의 열전대가 배치되어 있는 연료집합체에서 노심을 떠나는 냉각재의 엔탈피와 노심에 유입하는 냉각재의 엔탈피사이의 차의 값으로 변환한다.

열전대 F_△H계산장치(91)에 발생된 F_△H의 값인 F_△H ^j(obs)및 라이브러리(96)로부터의 기준 F_△G값인 F_△H△H ^j(ref)는 F_△H편차계산장치에 전달된다. F_△H편차 계산장치(92)는 다음의 관계식(1)에 따라 대응하는 기준치로부터 각각 기능하고 있는 각 노심출구열전대(64)에 대하여 현재 관찰된 F_△H분수편차를 계산한다.

dF_△Hj=(F_△H ^j(obs)-F_△H ^j(ref)/F_△H ^j(ref)(1)

상기식중에서 j는 임의의 기능중의 노심출구열전대를 표시한다.

기능중의 각 열전대(64)에 대한 분수편차치는 F_△H편타내합/외삽보간장치(93)에 공급된다. 이 내삽/외삽 보간장치(93)는 각 노심출구열전대위치가 기억되어 있는 기하학적좌표와 더불어 분수편차치를 사용하여 전원자로 횡단면에 걸친 F_△H의 분수편차의 분포를 특징지우는 수리함수(Mathematical function)를 발생하고, 이어서 노내의 각 연료집합체 위치 및/또는 각 연료집합체의 각 1/4의 부분의 중심에서의 예측 F_△H분수편차치를 발생한다. 이 예측치를 발생시키는 데는 여러가지 상이한 수학적 방법을 사용할 수가 있으나, 이들 예측치를 발생시키는 데 사용하는 바람직한 수학적 방법은 "면스플라인 방법"으로서 문헌에 알려져 있는 방법이며, 일반적으로 여러가지 2차원 보간용도로 사용되고 있는 방법이다.

관측된 파라미터의 편차치 및 예측편차는 현재의 연료집합체마다 F_△H합성장치(106)에 전송된다. 현재의 연료집합체마다 F_△H합성장치(106)는 기준연료집합체마다 F_△H치의 라이브러리(85)를 사용하여 연료집합체 마다의 출력치 F_△H를 결정한다. 이렇게 구해진 연료집합체마다의 출력치 F_△H는 출력분포편차계산장치(103)에 주어진다.

이 출력분포편차계산장치(103)는 표시기준출력분포 라이브러리(89)를 사용하여 표시를 위한 편차치 dF^XY _△H를 발생한다. 지령에 응답하여 기준갱신장치(105)는 기준표시출력 라이브러리(89)에 저장되어 있는 값을 현재의 연료집합체마다 F_△H합성장치(106)에 의해 발생된 현재 열전대마다의 출력분포 또는 기준연료집합체마다 F_△H분포라이브러리(85)로 치환한다. 원자로운전기간중에 수동에 의한 기동 또는 자동적인 주기적 갱신중의 어느 하나로 주기적으로 기준갱신장치(105)를 작동함으로써 오퍼레이터는 실제적으로 이상이 단순히, 예를 들어 부하감소중의 제어봉뱅크삽입과 같은 오퍼레이터의 제어하에서의 관용의 동작의 결과에 불과한 결과임에도 불구하고 출력분포의 이상이라고 생각되는 가능성이 있는 표시의 발생을 회피할 수가 있는 것이다.

출력분포편차계산장치(103)에 의해 발생되는 편차치 dF^XY _△H는 이어서 상대 F_△H편차분류장치(94)에 전송된다. 이 상대는 F_△H편차분류장치(94)는 각 연료집합체 또는 연료집합체의 각 1/4의 부분에서의 편차치를 편차치의 기호 및 크기에 따라 분류한다. 분류등급 식별 피라미터에는 대응하는 위치지표가 상관 지원진다. 바람직한 실시예에서는 합계 11의 분류를 생각할 수 있다. 분류등급이 집합에 의해 커버되는 분류 편차치의 스펙트럼 또는 분포는 연속되어 있으며, 하나의 등급의 상한이 다음에 고위등급의 하한이 되어있다. 최하위 및 최고위의 등급, 이 실시예에서는 등급 1 및 등급 11는 각각 한측이 경계가 되어 있지 않아서 모든 "극단적인" 편차치를 커버하도록 되어 있다. 2차원 그래픽 표시발생기(95)는 등급식별 피라미터치를 이 실시예의 경우에는 참조표를 사용하여 특정한 색에 연관시킨다. 2차원 그래픽 표시발생기(95)는 그래픽 모니터(100)상의 관련위치에 연료집합체 또는 연료집합체의 1/4의 부분에 대응하는 관련되는 색블록을 발생한다.

이 실시예에서는 F_△H분수편차가 근사적으로 +0.03 또는 -0.03의 경계를 갖는 등급 6에 대응하는 색으로서 녹색을 선택하였다. 따라서 노심출력분포에 이상이 존재하지 않을 경우, 즉 현재의 노심 폭 F_△H분포가 기준 F_△H분포에 아주 유사한 경우에는 표시 스크린 상의 전노심 단면은 균등하게 녹색이 될 것이다.

제 7 도는 좌표 D-12에 위치한 제어봉을 부분적으로 노내에 삽입한 경우에 대응하는 표시를 나타낸다. 이 삽입으로 그 제어봉 근방에서의 출력발생은 감소하고, 이 경우에 단 1개의 제어봉의 삽입에도 불구하고 전출력을 일정하게 유지하도록 하고 있으므로 노심의 반대측에서의 출력발생에는 전체적으로 보아 완만한 증가가 생긴다.

인간적인 인자를 고려하여 서서히 커지는 부(-)의 편차에는 서서히 암색으로 되는 청색의 음영이 할당되어 있다. 또 서서히 커지는 정(+)의 편차는 서서히 밝아지는 색을 발생하여, 황색으로부터 오렌지색으로 천이한다.

따라서 전부가 녹색의 노심 횡단면 표시로부터 다른 색의 영역 또는 윤곽을 포함한 표시로 천이했을 경우에 이는 원자로의 오퍼레이터에 대하여 노심의 반경방향 출력 분포가 바꾸어졌다는 즉시적 가시 지시가 된다. 출현하는 특정색은 변화의 상대적 중대도를 표시하며, 그리고 영역 및/또는 윤곽의 분포는 변화의 종류 및 개연적 원인이 용이하게 인식되는 "특징부호"가 된다. 제 7 도에 나타낸 예에서는 영역(501)은 밝은 청색이고, 영역(502)은 서서히 어두워지는 적색이 서서히 적어지는 거의 동심의 부분영역으로 되며, 영역(503)은 황색이고, 영역(504)은 밝은 오렌지색이다.

본 발명의 이 양상의 부가적인 특징에 의하면 상대 F_△H편차분류장치(94)에 의해 발생되는 등급 식별 파라미터치의 배열이 경보평가장치(96)에 의해 주기적으로 그리고 자동적으로 주사되어, 소정의 허용범위 밖에 있는 등급식별 파라미터의 검출로 관계실경보장치(97)에 의해 가청 및/또는 가시경보가 발생된다. 이 경보는 무엇인가 이상이 노심출력분포에 존재하고, 진단 및 평가를 위해 현재의 편차치 및 현재의 절대치의 표시를 보아야 할 것이라는 사실로 오퍼레이터의 주위를 끌게한다.

본 발명의 또 다른 부가적인 특징에 의하면 F_△H편차 내삽/외삽보간 장치(93)에 의해 발생되는 노심폭예측 F_△H분수편차분포는 현재의 연료집합체마다 F_△H합성장치(106)에서 기준연료집합체마다 F_△H분포라이브러리(85)의 F_△H의 값과 결합되어 절대 F_△H치 분포의 현재의 예측치가 발생된다. 이 과정을 기술하는 적당한 수학적 표현은 다음과 같다.

F^present _{△H : k, 1}=F^ref _{△H : k,1}*(1+δF_{△H : k, 1}) (2)

상기 식 중에서 첨자 K 및 1은 F^present _{△HiK, 1}의 값이 존재하는 노심횡단면에서의 기하학적위치를 표시한다.

현재 F_△H치 및 관련된 위치 데이터 배열은 절대 F_△H분류장치(107)에 전송된다. 절대 F_△H분류장치(107)는 절대 F_△H를 상대 F_△H편차 분류장치(94)와 관련하여 상술한 것과 같은 방법의 등급으로 분류한다. 이어서 절대 등급식별 번호의 배열은 2차원 그래픽 표시 발생기(95)에 공급되어 다색 노심횡단면 표시로 변환된다.

이 표시에서 "고온(hotter)"의 연료집합체는 서서히 밝아지는 색에 의해 표시되며 적색은 미리 설정된 한계보다 큰 F_△H치를 특징으로 하는 "극고온(very hot)" 연료집합체를 표시하고, 또 "저온(cold)"의 연료집합체는 서서히 어두워지는 적색의 음영에 의해 표시된다. 이 표시로 오퍼레이터는 즉시 노심이 플랜트의 기술규격에서 허용되는 레벨보다 높은 상대출력 레벨로 운전하고 있는 연료집합체를 가지고 있는가의 여부의 평가판정을 할 수가 있다.

본 발명의 이 양상의 또 다른 부가적인 양상에 의하면 절대 F_△H분류장치(107)에 의해 발생되는 등급 식별 파라미터치의 배열은 경보평가장치(96)에 의해 주기적 그리고 자동적으로 주사되어 소정의 허용범위 밖에 있는 등급식별 파라미터의 검출로 가청 및/또는 가시경보가 발생된다. 이 경보는 노심출력분포에 무엇인가 이상이 존재해 있는 것, 따라서 진단 및 평가를 위해 현재 편차치 및 절대치의 표시를 관찰해야 할 것이라는 사실로 오퍼레이터의 주의를 끌게 한다.

본 발명의 제 2의 양상은 제 8 도의 블록도를 참조함으로써 전체적으로 이해할 수 있을 것이다. 제 8 도에 나타나 있는 개개의 블록의 각각은 제 9 도에 더욱 상세히 나타나 있다. 이 경우에도 명백한 바와같이 본 발명의 이 제 2의 양상에 의한 바람직한 실시예에서는 디지털 컴퓨터로 실행되는 컴퓨터 소프트웨어로서 구현된 계산 알고리즘 및 계산 제어논리의 집합을 포함한다.

제 8 도를 참조하면 블록(200)은 예를들어 제 1 도에 나타나 있는 검출기(35, 36)와 같은 2개 또는 3개 이상의 중성자에 대해 응동하는 핵 검출기의 1개 또는 2개 이상의 집합으로 구성된 관용의 노외 중성자 검출기계를 표시한다. 각종의 검출기(때로는 "검출기섹션"이라 칭해진다)는 대략 노심의 높이에 필적한 가격으로 서로 상하로 배열되어 있다. 또 블록(201)의 노심내의 선택된 연료집합체 간이거나 또는 선택된 연료집합체내에 특정한 패턴으로 배열된 고정된 노심내 중성자 또는 감마선 검출기의 수개의 열(전형적으로 4열 또는 8열)로 구성된 계를 표시한다. 각 열은 공통의 심블 또는 관내에 상하로 부착된 수개의 (전형적으로는 4~7개)의 개개의 센서로 구성되어 있다. 노외 중성자 검출기계(200)이나 또는 수개 열의 고정노내 검출기계(201)중의 어느 것인가가 요구된다. 그러나 통상 두계가 동시에 사용되는 일은 없다. 각 검출기의 집합 또는 열에 의해 감시되는 노심의 영역(단수 또는 복수)에서의 축방향 출력분포의 요소를 표시하는 블록(200) 또는 블록(201)의 센서로부터 도출되는 신호는 핵 검출기 신호처리장치(202)에 공급된다(후술하는 바와같이 핵 검출 신호 처리장치(202)는 축방향 출력분포합성장치(301), 반경 방향 출력분포 팽창회로(302) 및 출력 분포 F_△H계산장치(303)로 구성되어 있다). 핵검출신호의 처리장치(202)는 노외 또는 노내 검출기 입력신호를 출력분포 수정장치(203)에 공급할 수 있도록 양립할 수 있는 형태로 처리한다(후술하는 바와같이 출력분포 수정장치(203)는 F_△H편차계산장치(304)와 F_△H편차 내삽/외삽 보간장치(93)와 출력분포조정장치(305)를 포함한다).

제 8 도에 나타낸 바와같이 노심출구열전대계(71) 및 열전대 F_△H계산장치(91)는 상술한 것과 같으며 같은 기능을 수행한다. 따라서 같은 참조숫자를 붙이고 있다. 노심내에서의 합성된 현재의 3차원 출력분포를 표시하는 출력분포수정장치(203)로부터의 출력신호는 표시 인터페이스(204)에 공급되고, 이 인터페이스(204)는 신호를 표시장치(205)와 양립할 수 있는 형태로 처리한다.

본 발명의 제 2의 양상에서는 동시에 측정된 노심 중성자속 도형 및 노심출구 온도도형의 결과로부터 열전대 교정계수의 라이브러리(84)를 추출하여 작성하기 때문에 상술한 것과 같은 방법으로 상술한 노심출구열전대 교정장치(80)가 사용된다. 또한 검출기 교정장치(도시하지 않음)는 축방향 팽창계수의 라이브러리(87)를 발생한다. 이들 팽창계수의 값을 결정하는데 사용되는 방법 및 수법은 사용되고 있는 특정한 형의 검출기에 의존하나, 중성자속 도형으로부터 도출된 정보가 입력으로서 사용되는 점에서는 변함이 없다. 또한 관련하는 방법 및 수법은 모두 해당 기술분야에서 잘 알려져 있는 바이다.

적용가능한 원자로에서 얻어지는 1개 또는 복수의 중성자속 도형이나 또는 적용가능한 원자로를 표시하는 분석 모델을 사용한 상세한 3차원 계산중의 어느 것인가의 결과에 대해 단순한 편집방법을 적용함으로써 반경 방향출력비 라이브러리(88)가 작성된다. 이와같은 라이브러리를 얻기 위한 방법은 해당기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 잘 알려져 있다.

본 발명의 이 제 2의 양상의 동작의 상세한 것에 관해 다음에 제 9 도를 참조하여 설명한다. 노외 중성자 검출기계(200) 또는 수열의 고정노내검출기계(201)는 실시간으로 즉 제 1 도에 나타낸 검출기계(35, 36)의 센서와 같은 센서로부터 신호를 받음에 따라 핵 검출기 신호치를 발생한다. 센서자체는 외부 급전형의 것이어도 좋고 또는 스스로 급전하는 형의 것이어도 좋으며, 연속하여 동작한다. 또 노외 중성자 검출기계(200) 또는 수열의 고정노내 검출기계(201)는 연속적으로 동작하여 원센서신호를 처리하여 조정된 출력신호를 축방향 출력분포합성장치(301)에 공급한다. 2개의 검출기계(200, 201)의 동작 방법 및 장치구성은 해당기술분야에서는 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 상술하지 않는다.

노외중성자검출기계(200) 또는 수열의 고정 노내 검출기계(201)에 의해 발생되는 조정된 검출기 신호는 제어봉 제어계(21), 콜드렉부 온도검출기(38) 및 압력계(51~53) (이들 검출기 및 계는 집약적으로 다른 플랜트프로세스 모니터(300)에 그룹화되어 있다)로부터 각각 도출된 제어봉위치, 콜드렉부 온도 및 원자로 냉각재계 압력의 읽은 양과 더불어 축방향 출력분포 합성장치(301)에 입력된다. 본 발명의 특정한 적용예에서는 사용되는 검출기가 해당 기술분야에서 "2부분으로 구성된 노의 검출기(two-section ex-core detector)" 또는 등가적인 의미에 있어서, "장 전리 상자형 검출기(long ion chamber detector)"라 칭하는 형인 것일 경우에는 노심 출력 열전대계(71)에서 산출된 소수의 노심출구 온도치도 축방향 출력분포 합성장치(301)에 입력할 수가 있다. 축방향 출력분포 합성장치(301)는 이들 입력신호를 축방향 팽창계수 라이브러리(87)에 저장되어 있는 계수치와 조합시켜서 검출기에 최근의 노심영역 또는 검출기를 포함한 노심영역에서의 축방향 출력분포를 점 베이스로 표시하는 신호를 발행한다. 축방향 출력분포 합성장치(301)에서 사용되는 적당한 방법은 해당기술분야에서는 잘 알려져 있다.

축방향 출력 분포를 표시하는 값은 반경 방향 출력 분포 팽창회로(302)에 공급되고, 이 팽창회로(302)에서는 현재의 3차원 출력분포의 추정포가 하기와 같이 단순한 관계를 적용함으로써 발생된다.

r^est _l,j,k=q_k*P_{l, j}/P_{i', j'}(3)

상기 식 중에서 r^est _l,j,k는 노심내의 반경방향위치(i, j) 및 축방향위치(k)에서의 "제 1 컷(first cut)" 국소핵 출력레벨이며 ; q^k는 축방향출력분포 합성장치 K에 의해 발생되는 축방향 출력분포의 축방향위치(K)에서의 값이며 ; P_{l, j}/P_{i', j'}는 반경방향위치(i, j)에서의 국소출력레벨을 축방향 출력분포 q^k가 정의되는 기준반경 방향위치(i', j')에서의 국소 출력레벨에 관련되는 반경방향의 출력비이다.

관심있는 모든 반경방향의 위치 및 관심있는 모든 축방향의 노심 영역에 관련된 값은 반경방향 출력비 라이브러리(88)에 저장되어 있다.

축방향 노심영역은 삽입된 제어봉의 특수한 배열에 의해 정의할 수가 있고(따라서 이 경우에는 다른 플랜트 프로세스 모니터(300)로부터 도출되는 제어봉 위치정보가 반경방향 출력분포 팽창회로(302)에 대한 입력으로서 공급된다). 또는 현재의 노심 설계에서 축방향으로 변동할 수 있는 연료의 핵 특성에 의해 정의할 수가 있다.

노심내의 공칭 3차원 출력분포를 기술하는 r^est _l,j,k치는 출력분포 F_△H계산장치(303)에 공급된다. 이 출력분포 F_△H계산장치(303)에서는 하기 식으로 표시하는 관계를 적용함으로써 각 연료집합체 위치(i, j)에서의 공칭 또는 예측 3차원 출력분포치에 의거해서 상대 엔탈피 상승 파라미터 F^PD _△Hi,j에 대한 값이 결정된다.

F^PD _△Hi,j={∑^K _k=1r^est _l,j,k}/ I (4)

상기 식 중에서

I={∑^M _m=1∑^N _n=1∑^K _k=1r^est _{m, n, k}}/N_TFA(5)

_TFA는 노심 집합체의 총수이다.

반응로심 출구 열전대가 이용가능한 연료집합체 위치에서의 출력분포 엔탈피 상승 파라미터^PD _△H의 값은 F_△H편차계산장치(304)에 전달된다.

동시에 또는 짧은 발생시간 동안의 시퀀스로 노심 출구 열전대 계(71)에 의해 발생된 노심출구 냉각제 온도의 값이 열전대 F_△H계산장치(91)에 공급되고, 거기서 열전대 상대 엔탈피 상승 F^TC _△H의 값이 상술한 바와같이 계산된다. 각 반응로심 출구 열전대 위치에서의 열전대 상대 엔탈피 상승 파라미터 F^TC _△H의 구해진 값은 또 F_△H편차계산장치(304)에 전송된다.

F_△H편차계산장치(304)에서는 대응하는 열전대 상대 엔탈피 상승 파라미터로부터의 출력분포 상대 엔탈피 상승 파라미터의 분수편차치가 하기 식에 의해 계산된다.

δF_△He={∑^PD _△He-F^TC _△He}/F^TC _△He(6)

상기 식중에서 e은 반응로심 출구 열전대의 위치를 표시한다.

이들 분수 편차치 δF_△He는 F_△H편차 내삽/외삽 보간장치(93)에 입력되고, 이 장치(93)에서 상술한 방법에 의해 모든 연료집합체 위치에서의 측정 또는 가설적 열전대 상대 엔탈피 상승 피라미터로부터 출력분포 상대 엔탈피 상승 파라미터의 분수편차의 값의 완전한 2차원 배열이 전개된다.

분수 편차치의 내삽/외삽된 배열 δF_{△Hi, j}는 이어서 출력분포 조정장치(305)에서 공칭 3차원 분포치 r^est _i,,j,k와 재결합된다. 재결합된 배열은 다음의 형태를 취하고,

r^adjusted _i,j,k=r^est _{i, ,j,k}=/ (1+δF_{△Hi, j}) (7)

(주기적 중성자속 도형을 거쳐서) 측정된 기준 3차원 노심출력분포 또는 분석적으로 계산된 기준 3차원 노심 출력분포로부터의 편차를 이용하여 현재의 실제 노심 출력분포의 반경방향 성분의 노심외 측정치를 실제 출력 분포의 축방향 성분의 노심의 측정치 또는 극히 제한된 노심내 측정치와 결합하는 작용을 갖는다.

조정된 3차원 출력 분포치 I^adjustedi,j,k는 출력분포 표준화장치(306)에 입력된다. 이 출력분포 표준화장치(306)에서는 노심의 전출력치 Q^nuclear는 다음 관계를 적용함으로써 계산된다.

Q^nuclear=C₁{∑^I _i=1∑^J _j=1∑^K _k=1r^adjusted _i,j,k} (8)

상기 식 중에서 C₁은 조정된 출력분포의 값을 표현하는 단위, 전형적인 그물눈점(mesh point)i, j, k와 관련된 전 노심용적의 분수치 및 전핵출력 Q^nuclear가 표현되는 단위를 고려한 정수이다.

다음에 노심의 전 열출력의 값^thermal이 다음 단계식을 사용하여 결정된다.

Q^thermal=Q_{reated full power} ^**{△h_measured/△h_{full-power-reference}} (9)

상기 식중에서 △hmeasured는 다음 식으로 주어진다.

△h_measured=h_out(

_hot-leg, P)-h_in(

_cold-leg, P) (10)

상기 식중에서 h_out(

_hot-leg, P)는 평균 핫 렉부 온도

_hot-leg및 원자로 냉각재계 압력 P에서의 냉각재의 엔탈피이며, h_in(

_cold-leg, P)도 마찬가지로 정의되고, 또한 △h_{full-power-reference}는 정격 전출력에서의 원자로의 운전에 대응하는 원자로 용기 엔탈피 상승으로서 플랜트의 기동중 및 초기운전중에 관용의 칼로리미터기술을 사용하여 확립된다.

마지막으로 합성 3차원 노심 출력분포 r^synthesized _{i, j, k}가 다음의 형태로 출력분포 표준화 장치(306)로 계산된다.

r^synthesized _{i, j, k}=r^adjusted _{i, j, k}* {Q^thermal/Q^nuclear} (9)

합성된 3차원 노심 출력분포 r^synthesized _{i, j, k}의 최종적인 점 베이스의 값은 출력분포 표준화 장치(306)로부터 경보 평가 장치(307)에 공급할 수가 있다. 이 경보 평가 장치(307)는 경보 평가 장치(96)와 아주 유사한 기능을 수행하고, 관제실 경보장치(97)에 적당한 신호를 전송한다. 최종적으로 구해진 점 베이스의 값은 영구기록장치(308)에도 전송된다. 이 영구기록장치(308)는 전형적으로는 자기테이프 장치 또는 라인 프린터이다. 또한 최종적으로 얻어진 점 베이스의 값은 3차원 연소도누산기(Burnup Accumulator) (309)에 입력된다. 이 3차원 연소도 누산기(309)에서는 3차원 연소도 분포의 현재치가 하기식을 사용하여 주기적으로 갱신된다.

BU_{i, j, k}(t)=BU_{i, j, k}(t-△t)+r^synthesized _{i, j, k}*△t*C₂(12)

상기 식중에서 △t는 최후의 갱신에서의 시간 구간의 길이이며, C₂는 r 및 t의 단위를 BU단위로 변환하는데 사용되는 정수이다. 또 3차원 연소도 누산기(309)는 연구기록장치(308)와 주기적으로 교신하여 현재의 연소도 분포를 영구적으로 기록한다.

또한 합성된 3차원 출력분포치는 의사 3차원 그래픽 발생기(310)에 공급된다. 이 의사 3차원 그래픽 발생기(310)는 2차원 그래픽 발생기(95)와 유사한 방법으로 동작하여, 노심내의 일련의 연속하는 높이에서 현재의 합성된 출력분포치와 기준 중성자속 도형 또는 분석계산으로부터 선출된 기준 3차 원점 베이스출력분포에서의 대응하는 값과의 분수차 또는 편차의 색부호화 표시를 발생한다. 기준 3차원 노심 출력 분포의 점베이스의 값은 기준 3차원 출력분포치 라이브러리(90)에 저장되어 있다.

전형적으로는 색부호화는 2차원 그래픽 발생기(95)에서 사용한 분호화와 같으나, 가능하다면 상이한 색부호화 방식을 사용할 수도 있다.

제 10 도는 전력부하 감소에 응답하여 노심내에 제어봉("5개의 제어봉으로 된 D뱅크")을 삽입한 후에 그래픽 모니터(100)에 나타난 중첩평면(stacked plane)의 의사 3차원 그래픽 표시를 나타낸 도면이다. 제 10 도에서 축선(61)은 노심내 축방향으로 따라 그어진 것이고 곡선(602)은 노심내 축방향 출력분포를 표시한다. 평면(700, 750, 800, 850)은 축선(601)을 따르면 점(605, 610, 651, 620) 각각으로 표시되는 축방향 높이로 구어진 노심내의 반경방향 출력분포를 표시한다. 본 발명의 방식에 따른 (1) 평면(700)에 있어서 영역(701~704)은 밝은 오렌지색이고, 영역(705)은 황색으로서 이는 평균적으로 노심의 하부 1/4부분에서의 출력레벨이 기준 3차원 출력 분포치 라이브러리(90)에 저장되어 있는 기준 3차원 노심출력분포에 기록되어 있는 레벨보다 약간높다는 것을 표시한다 : (2) 평면(750)에 있어서 영역(751~754)은 밝은 오렌지색이고, 영역(755)은 녹색이며, 그리고 영역(756)은 황색이다. 이것도 현재의 노심출력분포가 기준 3차원 노심출력분포와 비교해서 노심이 아래절반을 향하여 약간 천이되어 있는 것을 표시한다(이 천이는 노심의 상부에 제어봉이 삽입되었기 때문에 예기되는 것이다) : (3) 평면(800)에 있어서 영역(801~804)은 황색이고, 영역(805)는 녹색이다. 이는 제어봉 삽입에 기인하여 노심의 상부 중앙부분에서의 국소출력에 극히 근소한 증가가 존재함을 표시한다(하부의 2개의 상한 또는 1/4영역에서의 밝은 오렌지색의 영역은 상부중앙 부분에서의 황색의 영역에 대응하며, 아마도 전노심출력 레벨에서의 초기 감소에 응답한 반경 방향 출력 재분포의 결과이라고 생각된다) ; (4) 평면(850)에 있어서 영역(851~855)은 밝은 청으로서 어두운 청색 영역을 둘러싸고 있으며, 영역(856)은 녹색이고, 영역(861~864)은 황색이다. 이 경우에도 "5개의 봉D 뱅크" 제어봉의 삽입으로 노심의 상부 부분에 국소적으로 감소한 출력의 유사한 영역이 발생하고, 그것과 관련해서 제어봉 X-Y 위치로부터 반경방향으로 원격의 영역에 약간 높은 출력(황색의 영역(861~864)) 영역이 발생한 것이다(노심의 상부에서의 노심출력의 5개의 국소적으로 감소한 영역간에서의 유사성은 분명히 "5개의 제어봉 D뱅크"내의 모든 제어봉이 서로 정렬된 상태로 남아 있는 것, 즉 제어봉 구동 오동작이 생기지 않았다는 것이 명믄�나타내고 있다).

또한 같은 "중첩 평면"의 원리에 의거해서 예를들어 절대 국소 출력레벨의 색부호 표시를 나타낸 다른 표시방식도 본 발명의 제 2의 양상에 의해 발생되는 합성된 3차원 출력 분포로부터 용이하게 구축할 수가 있는 것이다.

Claims

원자로의 노심(5)의 적어도 일부분을 포함한 확정영역에 대하여 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하기 위한 센서감지 장치에 있어서, 상기 확정영역의 적어도 일부분을 감시하도록 배치된 복수의 노심 출구 열전대(71)와 : 상기 열전대로부터의 출력에 응답하여 대응하는 상대 엔탈피 상승을 나타내는 값을 발생하기 위한 수단(91)과 ; 상기 상대 엔탈피 상승값을 보간하여 상기 확정영역의 엔탈피 상승의 보간치를 표시한 출력을 발생하는 보간수단(92)과 ; 상기 상대 엔탈피 상승값, 보간치 및 기준치에 응답하여 기준치로부터의 상기 상대 엔탈피 상승값 및 보간치의 편차를 발생하는 편차 발생수단(103)과 ; 상기 상대 엔탈피 상승값 및 상기 보간치를 다수의 상이한 등급으로 분류하기 위한 분류수단(94)과 ; 한정된 영역위에 상기 편차의 등급을 나타내도록 엔탈피 상승의 프로파일을 다차원적으로 표시하는 표시수단(100) : 을 구비한 것이 특징인 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서 감시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 표시수단은 상기 확정영역에 대응하도록 설계된 가시도형에 상기 엔탈피 상승값의 등급 및 상기 보간치의 등급을 표시하고, 상기 가시도형은 상기 확정영역 부분에 대응하는 분할 부분을 가지며, 상기 분할 부분은 상기 엔탈피 상승값의 등급 또는 그에 대응하는 상기 보간치의 등급에 따라 변하는 색을 가지고, 그것에 따라 상기 확정영역에 상대적으로 색이 변화할 수 있는 상대 엔탈피 상승의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 표시수단은 상기 확정영역에 대응하도록 설계된 가시도형에 상기 편차의 등급을 표시하고, 상기 가시 도형은 상기 확정영역 부분에 대응하는 분할부분을 가지며, 상기 분할부분은 그에 대응하는 상기 편차의 등급에 따라 변하는 색을 가지고, 그것에 따라 상기 확정영역에 상대적으로 색이 변화할 수 있는 상기 편차의 프로파일을 표시하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 2 항에 있어서, 미리 선택된 범위밖의 값 또는 보간치를 나타내는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 3 항에 있어서, 미리 선택된 범위밖의 편차를 지시(指示)하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 4 항에 있어서, 상기 지시수단은 상기 범위밖의 값 또는 보간치에 관련된 각 분할부분에 대응하는 상기 도형의 적어도 일부분에 빛을 발하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 2 항에 있어서, 상기 가시도형은 2차원색 그래픽 모니터에 형성된 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 보간 수단은 면스플라인 보간을 실시하는 수단으로 된 것을 특징으로 하는 상대 에탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 2 항에 있어서, 상기 색분류는 상기 상대 엔탈피 상승의 하위 값은 보다 청색이 되고, 상기 상대 엔탈피 상승의 상위값은 보다 적색이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
제 9 항에 있어서, 상기 색분류는 상기 편차의 하위 값은 보다 청색이 되고, 상기 편차의 상위값은 보다 적색이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 센서감시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기준치는 주기적으로 갱신되는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시장치.
노심의 외부위치에서 노심으로부터 방사한 중성자속을 감시하고, 상기 중성자속 측정에 응답해서 3차원 전력분포를 결정하는 스텝으로된 3차원 전력분포를 재구축하여 나타내는 방식으로 원자로의 3차원 노심전력분포를 감시하는 방법에 있어서, 노심내로 유입한 원자로 냉각재의 온도와 노심으로부터 유출하는 냉각재의 온도를 노심출구 열전대대계에 의해 감시하는 스텝과 상기 노심출구 열전대로부터의 온도측정에 의거해서 3차원 전력분포를 조정하는 스텝과 상기 조정된 3차원 노심전력분포를 표시하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시방법.
제 12 항에 있어서, 조정된 3차원 노심 전력분포를 저장하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시방법.
제 12 항에 있어서, 조정된 3차원 노심전력분포로부터 노심내의 연소도 분포를 계산하여 표시하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시방법.
제 12 항에 있어서, 상기 표시스텝은 조정된 3차원 노심전력분포의 미리 결정된 기준치로부터의 편차의 2차원 표시와, 원자로 노심의 주어진 축에 수직인 원자로 노심의 횡단면에 대응하는 2차원 표시를 표시하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시방법.
제 12 항에 있어서, 상기 표시 스텝은 상기 편차를 다수의 상이한 등급으로 분류하고 : 상기 편차의 등급에 따라 상기 편차의 등급을 색 변조된 형태로 표시하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시방법.
제 16 항에 있어서, 상기 색분류는 상기 편차의 하위값이 보다 청색이고, 상기 편차의 상위값이 보다 적색이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 상대 엔탈피의 프로파일을 표시하는 센서감시방법.