JPH0198995A

JPH0198995A - 制御棒引抜監視方法、及び同監視装置

Info

Publication number: JPH0198995A
Application number: JP62256195A
Authority: JP
Inventors: Takanori Shimoju; 下重　孝則; Akira Nishimura; 章西村; Ayumi Michimoto; 道源　歩; Yukihisa Fukazawa; 深沢　幸久; Katsumasa Haikawa; 配川　勝正
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、特にシリコニウムライナ燃料を装荷した原子
炉の炉心における、高出力時での制御棒引抜の監視に好
適な方法及び、同装置に関するものである。

〔従来技術〕

この種の監視技術に関しては、島根原子力発電所２号炉
増設に係る原子炉装置変更許可能申請書、８．８．５．
３　（４）制御棒監視装置が公知である。

以下、上記公知技術の内、本発明に関連する事項を要約
して略述する。

制御棒引抜監視装置（以後、ＲＢＭと略記する）は、引
抜のため選択された制御棒の周辺の局部的炉心出力レベ
ル信号を利用し、この信号力があらかじめ設定されたレ
ベルに達したとき制御棒引抜阻止信号を発するものであ
る。ＲＢＭのレベルは、炉心平均出力と関連させて決定
する。

現行の沸騰水型軽水炉（以後、ＢＷＲと略記する）では
、制御棒は、炉心下方から挿入される。

また、制御棒の引抜きに際しては、１度に一本の制御棒
を選択し得る。

ＲＢＭには、Ａ、Ｂの２チヤンネルがあり、各チャンネ
ルは、操作制御棒近傍の最大８個の局部出力領域計装の
検出器（以後、ＬＰＲＭと略記する）の信号を平均して
、ＲＢＭの指示値を作り出す機能と、この指示値と設定
値とを比較して、制御棒引抜阻止を行なう機能とがある
。

ＲＢＭは、操作すべき制御棒が選択されると、この制御
棒の引抜を監視するのに適したＬＰＲＭとして、その制
御棒に最も近接した最大４本の、検出器集合体内の最大
８個のＬＰＲＭの信号がＲＢＭ入力選択マトリックスに
従い、１つのチャンネルに割当てられる。第２図に、選
択された制御棒とその時選択される検出器集合体との位
置関係を示す。同図で、炉心中央部の制御棒１２に対し
ては、４本の検出器集合体９が選択されるが、炉心周辺
部の制御棒１３，１４に対しては、３本または２本の検
出器集合体１０．１１が選定される。

各検出器集合体内には、４個のＬＰＲＭが備わっている
が、高さ位置により、下からＡ、Ｂ、’Ｃ。

ＤでＬＰＲＭを表わすものとする。第３図に、選択され
た４本の検出器集合体内の１６個のＬＰＲＭのＡ、８２
チヤンネルへの分配を示す。Ａチャンネルは高さ位置Ａ
とＣとに属する８個のＢチャンネルはＢとＤとに属する
８個の、ＬＰＲＭからの信号を取り入れ、平均する。

Ａ、Ｂチャンネルで各々８個の出力を平均した信号は、
制御棒が引抜かれる前に、自動的に、平均出力領域計装
（以後、ＡＰＲＭと略記する。）の指示値と比較され、
較正される。

制御棒の引抜きが開始された後、この監視系のチャンネ
ルＡ、Ｂいずれかの出力が、あらかじめ設定した値を越
えると、それ以上制御棒を引抜けないよう引抜阻止信号
を出す。

設定値は、再循環流量に依存して設定される。

ＢＷＲにおける炉心出力調整法には、再循環ポンプ流量
の調整による方法と制御棒の操作による方法との２つが
ある。再循環ポンプ流量による炉心出力調整では、出力
分布の変化は、はぼ全炉心−様であるが、制御棒の操作
を行なうと、操作側御棒の近傍の局所的出力分布が大き
く変化する。

現行のＢＷＲでは、ＰＣＩＯＭＲルール（燃料ならし運
転法）の制約により、高出力での局所的に激しい出力分
布の変化、即ち、制御棒操作が制約されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年、実用化されているジルコニウムライナー燃料では
、　ＰＣＩＯＭＲルールの制約が無い。従って、運転経
済性の向上のため、高出力時の制御棒操作が、多〈実施
されることが充分に予想される。

さて、ＬＰＲＭは、中性子束を計測しているが、中性子
束には「ゆらぎ」があるために、ＬＰＲＭ信号を平均化
して利用するＲＢＭ自身にも、２％程度の「ゆらぎ」が
生じてしまう。このため、実際には引抜可能なのに、ゆ
らぎのため、ＲＢＭが引抜阻止信号を出してしまうこと
がある。

低出力時には、ＲＢＭは制御棒引抜阻止設定値に対して
充分に余裕があるため、現行のＢＷＲでは問題は生じて
いない。しかし、高出力時においては余裕が小さくなる
ため、ジルコニウムライす燃料を装荷した炉心では、高
出力時の制御棒操作の監視、即ち、ＲＢＭについて対策
をたてる必要がある。

本発明の目的は、ジルコニウムライナ燃料を装荷した炉
心に対し、高出力時での制御棒引抜きに関する融通性が
大きく、経済的な運転が可能な制御棒引抜監視方法及び
、引抜監視装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的原
理を要約して略述すると次の如くである。

即ち、上記目的は、ＲＢＭで利用する信号として、中性
子束の代りに、熱流束相当値を用いることにより達成さ
れる。熱流束相当値は、中性子束に時定数をかけること
により得られる。

上記の原理に基づいて、これを実用面に適用するための
具体的構成として、本発明の方法は、（ａ）複数の御御
棒と、複数の局部出力領域計装の検出器を備えた原子炉
に設けられた制御棒引抜監視装置であって、（ｂ）引抜
こうとする制御棒を１本又は複数本選択すると、その制
御棒に近接した複数の中性子束検出器が選択され、（ｃ
）制御棒の引抜きが開始された後、上記の選択された複
数の検出器の平均出力が予め設定された値を越えたとき
、それ以上、当該制御棒の引抜操作を継続できないよう
に阻止する信号が発せられる構造の制御棒引抜監視装置
によって制御棒引抜を監視する方法において、（ｄ）前
記複数の中性子束検出器の平均出力を、時定数回路を用
いて熱流束相当値に換算し、（ｅ）上記熱流体相当値が
予め設定された値に達したとき、前記の阻止信号を発生
させて制御棒の引抜操作を停止せしめる。

また、上記の方法を実施するために創作した本発明の監
視装置は、上記発明方法の適用対象と同様の監視装置を
適用の対象とし、（ｆ）複数の中性子束検出器の出力を
平均する平均回路と、検出された信号出力を予め設定さ
れた値と比較する比較回路との間に、時定数回路を設け
たものである。

〔作用〕

以上に説明した構成よりなる監視方法によれば、ＬＰＲ
Ｍで測定する中性子束の信号に対して、−般に数秒程度
の時定数をかけると、該中性子束信号は熱流束相当値に
変換される。ＲＢＭにおいて制御棒引抜監視のために熱
流束相当値を利用することは、以下の２つの観点より望
ましい。

（■）「ゆらぎ」の低減中性子の「ゆらぎ」は、約２％程度ある。これに対し、
６秒程度の時定数をかけた熱流束相当値では、「ゆらぎ
」は、約０．３％に低減される。

これは、物理的には、以下の様に理解される。熱流束は
、熱出力の時間的平均値に比例する。また、熱出力は中
性子束に比例する。結局、熱流束は中性子束の時間的平
均値に比例し、「ゆらぎ」が大きく低減される。

本発明においてｒｔ秒間の時定数をかけるｊということ
は、これを演算手法の面について見ると、を秒間の定積
分値をｔで除することに相当する。

（ｎ）物理時意味制御棒の引抜き阻止は、燃料棒の沸騰遷移による被覆管
の損傷を防ぐために行う。而して燃流捧の沸騰遷移は、
中性子体でなく、表面熱流束に関係する。従って、ＲＢ
Ｍにおいては、中性子束の信号ではなく、熱流束相当の
信号により制御棒引抜きを監視することが論理的により
正確である。

さて、中性子束を熱流束に変換するための時定数の値と
線出力密度との関係を第６図に示す。同図により、時定
数の値は、線出力密度により変化することが理解される
。

通常、線出力密度としては、２〜１５ＫＷ／ｆｔの範囲
を考えれば十分であるので、本発明を実施する場合、時
定数として３〜１０秒程度程度囲を考えれば十分である
。

〔実施例〕

次に、本発明に係る監視装置を用いて、本発明に係る監
視方法を実施した１例について説明する。

第１図は、下記２件を充たす沸騰水型原子炉に、本発明
ＲＢＭを適用した場合を示している。

（Ａ）同時に２本以上の制御棒引抜きが許されない。

即ち、１度に１本の制御棒の引抜きのみ許される。

（Ｂ）炉心流量を表わす信号として、ＲＢＭでは再循環
流量を利用する。

以下、本第１図に従い、ＲＢＭの構成と機構とを説明す
る。

ＲＢＭは、局部出力領域計装の検出器（ＬＰＲＭ）と再
循環流量との２つの信号を用いて監視を行なう。ＬＰＲ
Ｍは、第３図に示す検出器集合体１の中に、４個配置さ
れている。４個のＬＰＲＭ１６〜１９は、高さ位置によ
り、下から、Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄと呼びれる。

検出器集合体の炉心内での配置図を、第２図に示す。同
図で、検出器集合体１は、１６体の燃料集合体１５に対
して１体の割合で炉心内に規則正しく配置されている。

なお、制御棒７は、４体の燃料集合体に対して１体の割
合で炉心内に配置されている。

さて、操作すべき制御棒が選択されると、その制御棒に
近接する最大４体の検出器集合体が利用される。即ち、
第２図で、炉心中央部の制御棒１２に対しては、４体の
検出器集合体９が選択されるが、炉心周辺部の制御棒１
３又は同１４に対しては、３体の検出器集合体１０又は
、２体の検出器集合体１１が選択される。

ＲＢＭには、Ａ、Ｂの２チヤンネルがあり、選択された
最大４体の検出器集合体中のＬＰＲＭは、次の様に分配
される。すなわち、第３図に示す様に、ＲＢＭのＡチャ
ンネルに、高さ位置Ａ、ＣのＬＰＲＭをＲＢＭのＡチャ
ンネルに、高さ位置Ｂ。

ＤのＬＰＲＭｔ！：Ｂチャンネルに、それぞれ割当てる
。従って、最大８個のＬＰＲＭが割当てられる。

分配されたＬＰＲＭは、第１図に示す２つの平均回路Ａ
、Ｂに取込まれて平均される。ＬＰＲＭは中性子束を計
測するため、平均された信号にも、２％程度の「ゆらぎ
」が存在する。そこで、本発明では、平均化された信号
が熱流束相当値を示す様に、時定数回路３により６秒の
時定数をかけている。第４図に、ＬＰＲＭ信号の平均値
に、時定数をかけた場合のゆらぎの大きさを示す。同図
より、６秒の時定数をかけると、１．０％であった「ゆ
らぎ」が０．３％　に低減できることがわかる。

制御棒が選択されると、さらに、ＲＢＭのＡ。

Ｂチャンネルに割当てられたＬＰＲＭの信号の平均値を
、平均出力領域計装（ＡＰＲＭ）を用いて較正する必要
もある。この較正は、第１図の初期化データ作成部５に
より、制御棒選択的のＡＰＲＭ（ＡＰＲＭ’）とＬＰＲ
Ｍ平均値（Ｌ　Ｐ　ＲＭ’　ａｖｅ）との比、即ち、ゲ
イン（Ｇ°＝ＡＰＲＭ°／Ｌ’　Ｐ　ＲＭ　’　ａｖｅ
）を初期化データとして作成することにより達成される
。なお、この際ＡＰＲＭ信号は中性子束を表わすので、
時定数回路３により６秒の時定数をかけて、熱流束相当
値に変換する。

制御棒引抜きが開始されると、ＲＢＭは平均回路Ａ、Ｂ
の信号が設定値を越えるかどうか、比較回討４で判定し
、Ａ、Ｂのいずれかの出力が設定値を越えた場合、それ
以上制御棒が引抜けないよう引抜阻止信号を出力す。な
お、比較回路では、平均回路Ａ、Ｂの出力に、６秒の時
定数をかけた信号（Ｌ　Ｐ　ＲＭ　’　ａｖｅ）に、制
御棒操作前に作成したゲイン（Ｇｏ）を掛けて較正した
値（Ｇｏ　・ＬＰＲＭ″ａｖｅ）を利用する。また、設
定値は再循環流量を利用して、以下の様に定められる。

再循環流量をＷとすると、設定値は演算回路７により０
．５５Ｗ＋５０　　と計算され、この設定値が比較回路
で利用される。

本発明は、「ゆらぎ」の大きな中性子束を表わすＬＰＲ
Ｍ平均値の代りに、「ゆらぎ」の小さな熱流束相当値を
用いることにより、制御棒引抜余裕を拡大できるため、
高出力での制御棒操作が考えられるジルコニウムライナ
燃料装荷炉心にも対処できる。

本発明の他の一実施例を第５図に示す。第５図は、本発
明を新型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）に適用した場合で
ある。ＡＢＷＲは、下記の特徴を有している。

（イ）制御棒を一度に、２本以上引抜く、ギヤング引抜
きが可能である。

（ロ）ＡＢＷＲには再循環ポンプはなく、インターナル
ポンプを利用するため、炉心流量は、下部支持板の差圧
から計算される。

上記（イ）、（ロ）の違いにより、第１図で示した実施
例と比べて下記２点が異なるが、他は同じとなる。

（ａ）制御棒のギヤング引抜きに対しては、各制御棒ご
とに、２チヤンネルのＲＢＭで監視する。即ち、４本の
制御棒を同時に引抜くギヤング引抜きでは、２Ｘ４＝８
チヤンネルのＲＢＭで監視する。

その際のＬＰＲＭの選択及び割当ては、第１図で説明し
た実施例と同じである。

（ｂ）設定値計算の際に利用する炉心流量は、下部支持
板の差圧から導出される。炉心流量を用いる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、制御棒引抜に対する融通性が大
きいので、高出力時の制御棒操作に対する融通性も大き
くなり、ジルコニウムライナ燃料を装荷した炉心にも対
応できる。

また、本発明の装置によれば、上記の発明方法を容易に
、しかも確実に実施して、その効果を充分に発揮させる
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図である。第２図はＬＰＲＭと制御棒との炉内配置図である。第３図はＬＰＲＭのＲＢＭへの割当説明図である。第４図は時定数とゆらぎとの関係を示す図表である。第５図は本発明の他の一実施例の構成図である。第６図は線出力密度と時定数との関係を示す図表である
。１・・・検出器集合体、２・・・平均回路、３・・・時
定数回路、４・・・比較回路、５・・・初期化データ作
成部、６・・・再循環流量、７・・・演算回路、８・・
・制御棒、９〜１１・・・検出器集合体、１２〜１４・
・・制御棒、１５・・・燃料集合体、１６〜１・９・・
・ＬＰＲＭの高さ位置、２０・・・炉心流量。

Claims

【特許請求の範囲】１、（ａ）複数の御御棒と、複数の局部出力領域計装の
検出器を備えた原子炉に設けられた制御棒引抜監視装置
であつて、（ｂ）引抜こうとする制御棒を１本又は複数
本選択すると、その制御棒に近接した複数の中性子束検
出器が選択され、（ｃ）制御棒の引抜きが開始された後
、上記の選択された複数の検出器の平均出力が予め設定
された値を越えたとき、それ以上、当該制御棒の引抜操
作を継続できないように阻止する信号が発せられる構造
の制御棒引抜監視装置によつて制御棒引抜を監視する方
法において、（ｄ）前記複数の中性子束検出器の平均出
力を、時定数回路を用いて熱流束相当値に換算し、（ｅ
）上記熱流束相当値が予め設定された値に達したとき、
前記の阻止信号を発生させて制御棒の引抜操作を停止せ
しめることを特徴とする、制御棒引抜監視方法。２、（ａ）複数の御御棒と、複数の局部出力領域計装の
検出器を備えた原子炉に設けられた制御棒引抜監視装置
であつて、（ｂ）引抜こうとする制御棒を１本又は複数
本選択すると、その制御棒に近接した複数の中性子束検
出器が選択され、（ｃ）制御棒の引抜きが開始された後
、上記の選択された複数の検出器の平均出力が予め設定
された値を越えたとき、それ以上、当該制御棒の引抜操
作を継続できないように阻止する信号が発せられる構造
の制御棒引抜監視装置において、（ｆ）複数の中性子束検出器の出力を平均する平均回路
と、検出された信号出力を予め設定された値と比較する
比較回路との間に、時定数回路を設けたことを特徴とす
る、制御棒引抜監視装置。