JPH0219919B2 - - Google Patents

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JPH0219919B2
JPH0219919B2 JP56073574A JP7357481A JPH0219919B2 JP H0219919 B2 JPH0219919 B2 JP H0219919B2 JP 56073574 A JP56073574 A JP 56073574A JP 7357481 A JP7357481 A JP 7357481A JP H0219919 B2 JPH0219919 B2 JP H0219919B2
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JP
Japan
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axial
core
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power
xenon
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JP56073574A
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English (en)
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JPS57189100A (en
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Hiroshi Tochihara
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、原子炉炉心の軸方向出力を炉心外
で監視する方法に関するものである。
原子炉を安全に運転するためには原子炉炉心の
出力分布を常時監視することが必要である。
従来、このための原子炉炉心の軸方向出力分布
の把握は、その一例として、1次元拡散計算コー
ドによる計算によつてなされていた。原子炉の各
種定常条件下における出力分布は、原子炉出力、
冷却材温度、燃焼度、制御棒位置を決定すれば、
1次元拡散計算によつて精度よく把握されること
が確認されている。また、出力変動状態のような
キセノン過渡変動時には、よう素およびキセノン
の時間的変化を計算によつて追跡することを1次
元拡散計算コードに組み込んでおけば、やはり精
度よく出力分布が把握できることが知られてい
る。しかし、この1次元拡散計算コードによる把
握のための計算はくり返し計算を多用した、かな
り複雑なもので、多くのインプツト・データが必
要であり、計算機の計算時間も多いという問題点
もあるので原子力発電所の運転に直接利用するに
は困難であつた。そこで、原子力発電所サイトで
簡単に原子炉の出力分布を1次元拡散計算コード
により計算するために、軸方向炉心の計算の分点
数を少なくするなど多少精度を落して処理時間を
短くすることも考えられるが、たとえそのように
してサイトの計算機で計算できるようにしても、
各種の出力変動時の予測計算に即時に使うにはな
お時間がかかりすぎて不適であつた。このような
ことから、簡単かつ手較で、計算に多くの時間を
かけてることなく、各種出力変動時などの出力分
布変化を把握できる軸方向出力分布監視方法の開
発が望まれている。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、サイトの運転員が出力変動時等に原
子炉の出力分布変化を簡単かつ迅速で精度も良く
把握することの出来る軸方向出力分布監視方法を
提供することを目的とするものである。
この目的に対応して、この発明の軸方向出力分
布監視方法は、炉心の軸方向上半分の出力を検出
する出力領域中性子検出器と、炉心の軸方向下半
分の出力を検出する出力領域中性子検出器とを炉
心の外側に配設し、それぞれの前記出力領域中性
子検出器による出力検出に基づいて炉心上半分の
相対出力と下半分の相対出力の差を表わすアキシ
ヤルオフセツト信号を取り出し、かつ、炉心底部
の軸方向位置をZb、炉心の下半分における出力
ピークの軸方向位置をZ1、炉心の上半分におけ
る出力ピークの軸方向位置をZ2、炉心頂部の軸
方向位置をZtとするとき、前記炉心を軸方向に
Zb≦Z≦Z1、Z1≦Z≦Z2及びZ2≦Z≦
Ztの三つの部分に分け、それぞれの部分について
前記アキシヤルオフセツトA.O.信号を使用して
関数形表示により軸方向出力分布を導いて監視す
る場合に、炉心の軸方向下半分及び炉心軸方向上
半分のキセノンによる反応差をΔKeff,g1及び
g2を定数とするとき、前記アキシヤルオフセツ
トの変化ΔA.O.を ΔA.O.=g1・ΔKeff+g2 として前記軸方向出力分布を導くことを特徴とし
ている。
以下この発明の詳細を一実施例について説明す
る。
第1図において、1は炉心であつて、圧力容器
2内に配設されている。圧溶容器2の外側には炉
心1を囲んで、4個の出力領域中性子検出器3が
炉心1の軸に関して対称に配設されている。出力
領域中性子検出器3は第2図に示すように各々上
部出力領域検出器3aならびに下部出力領域検出
器3bとによつて構成されており、上部出力領域
検出器3aは炉心1の上半分に対応して配設され
て炉心1の上半分の出力を検出することができ、
また、下部出力領域検出器3bは炉心1の下半分
の出力を検出することができる。上部出力領域検
出器3aの出力をqT、下部出力領域検出器3bの
出力をqBとすると、アキシヤルオフセツト(A.
O.)は、 A.O.=qT−qB/qT+qB×100(%) …(1) で定義される。この発明では、まず、このアキシ
ヤルオフセツトを取り出して軸方向出力分布を導
く。すなわち、第2図に示す如く、炉心の高さを
1.0とし、かつ、 P(z):軸方向出力 Z:軸方向高さ(0〜1.0) Z1:下部ピーク位置 Z2:上部ピーク位置 Fz1:下部ピーク出力 Fz2:上部ピーク出力 Ai(i=1〜4):軸方向各領域の出力分布の
表示式 とすると、炉心の軸方向に(1)0ZZ1、(2)Z1
ZZ2、及び(3)Z2Z1.0の領域に3分割し、 (1) 0ZZ1では、 P(z)=A1=Fz1{cos〔2π(Z−Z1)×a1〕 +c1(Z−Z1)} …(2) (2) Z1ZZ2では P(z)=A2+A3 A2=Fz1e-(z-z 1 )b1×cos〔−2π(Z −Z1)×a2〕 …(3) A3=Fz2e(z-z 2 )b2×cos〔2π(Z −Z2)×a3〕 …(4) (3) Z2Z1.0では P(z)=A4=Fz2{cos〔−2π(Z−Z2)×a4〕 +c4(Z2−Z)} …(5) とする。ここで、a2,a3はa2=a3=1/4(Z2−Z1) である。
次に、 ∫1.0 0P(z)dz=1.0 …(6) と規格化する。(1)式のアキシヤルオフセツト
(A.O.)は次のように表される。
A.O.=∫1.0 z2A4dz+∫z2 0.5(A2+A3)dz −∫0.5 z1(A2+A3)dz−∫z1 0A1dz …(7) 一方、軸方向各点における出力は第3図に例示
する如く、アキシヤルオフセツト変化に対して直
線となる傾向がある。したがつて、一般にA.O.
と上部ピークFz2は次のように表示できる。
Fz1=α1×(A.O.)+α0 Fz2=β1×(A.O.)+β0 …(8) 先の(2)〜(5)までの式を(6),(7),(8)と組み合せる
と(2)〜(5)式中の定数a1,a4,b1,b2が決まつてく
る。
一方、定数c1,c4は、炉心上下端での外挿距離
λ1,λ2が一定値であるとの仮定を使用して、次の
式で決められる。
前記のように式(2)〜(5)の各定数は次のデータを
与えれば自動的に決定され、出力分布を合成計算
できることになる。
上部ピーク位置 :Z2 下部ピーク位置 :Z1 (7)式の係数 :α1,α0,β1,β0 上端での外挿距離 :λ2 下端での外挿距離 :λ1 これらのデータを予め計算にて求めておけば、
任意のアキシヤルオフセツトに相当する軸方向出
力分布が(2)〜(4)式を使用して合成計算される。
以上の技術は昭和55年特許願第182107号の明細
書、図面に記載されているところである。
ところで、こうした求められる軸方向出力分布
のうち、キセノン過渡変動時のものを一層精度を
良くするためには、先の軸方向出力分布にキセノ
ン、よう素の時間変化の影響を組込むことが必要
である。
キセノン、よう素の時間的変化は下記の式の表
わされる。
dI(t,Z)/dt=λII(t,Z)+YI
)…(10) dx(t,Z)/dt=λII(t,Z)+Yx(
) −(λx+())・x(t,Z)…(11
) ただし、 I(t,Z):時間tにおける軸方向位置Zにお
けるよう素の個数密度 x(t,Z):時間tにおける軸方向位置Zにお
けるキセノンの個数密度 λI:よう素の崩壊定数 λx:キセノンの崩壊定数 YI:よう素の核分裂収率 Yx:キセノンの核分裂収率 ():軸方向位置Zにおける核分裂数で次
のように計算される。
()=(Σf1φ1+Σf2φ2) ×P(z)×PREL …(12) x():軸方向位置Zにおけるキセノンの
吸収断面積と中性子束の積で次のように計算
される。x ()=(σa1 xφ1+σa2 xφ2) ×P(z)×PREL …(13) Σf1,Σf2:高速組、熱組の炉心平均核分裂断面
積 φ1,φ2:高速組、熱組の炉心平均中性子束 σa1 x,σa2 x:高速組、熱組のキセノンのミクロ
吸収断面積 PREL:原子炉の炉心相対出力 P(z):軸方向位置Zにおける出力で平均が
1.0に規格化されたもの。前述のP(z)と同
じもの。
である。
(10)式と(11)式を解くと次のようになる。
ただし I0(z):軸方向位置Zにおけるよう素の個数密
度の初期値 X0(z):軸方向位置Zにおけるキセノンの個
数密度の初期値 ΔT:経過時間 である。
P(z)に前述の(2)〜(5)式の関数形による表示
法を使用すればアキシヤルオフセツトから任意の
時点のキセノン軸方向分布が求まることになる
(なお、よう素については中性子吸収断面積が小
さいのでこれを無視する。)。キセノン分布が求ま
れば、炉心上半分および炉心下半分のキセノンに
よる反応度差を次のように算出できる。
ΔKeffx=lnKeffT/KeffB×100 …(17) ただし、 D1,Σa1,ΣR,νΣf1:高速組の炉心平均核定数 D;拡散係数 Σa;吸収断面積 ΣR;除去断面積 νΣf;核分裂断面積と中性子発生数の積 D2,Σa2,νΣf2:熱組の炉心平均核定数 B2:バツクリング Σax 1T,Σax 2T:炉心半分のキセノンの高速組、
熱組の吸収断面積 Σax 1B,Σax 2B:炉心下半分のキセノンの高速
組、熱組の吸収断面積 である。ここで反応度差ΔKeffxとアキシヤルオ
フセツト変化との関係を計算し、グラフにすると
第4図に示すようになり、両者の関係は良好な直
線状となる。すなわち、炉心上半分と下半分の反
応度差とアキシヤルオフセツト変化とには次のよ
うな関係があるとすることができる。
ΔA.O.=g1・ΔKeff+g2 …(18) ただしg1,g2は定数である。したがつて、炉心
上半分と下半分のキセノンによる反応度差にわか
れば、(18)式よりアキシヤルオフセツト変化幅
がわかるので新しい出力分布が計算できる。キセ
ノン過渡動時のアキシヤルオフセツト変化は、こ
のようにして時間経過にしたがい順次計算をして
行うことにより把握できる。出力レベル変化によ
つてアキシヤルオフセツト変化および制御棒挿入
によるアキシヤルオフセツト変化は予め計算した
ものを表形式でインプツトしておき利用すれば、
出力変動時などのキセノン過渡状態の出力分布が
上記のように簡単に把握できる。
以上の如き、操作及び演算による軸方向出力分
布の検出は、第5図に示す装置によつて行う。す
なわち、第5図において、11は軸方向出力分布
監視装置であり、軸方向出力分布監視装置11は
上部出力領域中性子検出器3a及び下部出力領域
中性子検出器3bを備え、それぞれの検出器3
a,3bはアキシヤルオフセツト演算装置13に
接続し、アキシヤルオフセツト演算装置13の出
力信号は、軸方向出力分布演算装置14に接続す
る。検出器3a,3bはそれぞれ炉心の上半分出
力及び下半分出力を検出し、この信号をアキシヤ
ルオフセツト演算装置13に送り、ここで(1)式に
示す初期アキシヤルオフセツト信号が作成され、
これが軸方向出力分布演算装置に送られる。軸方
向出力分布演算装置14では、入力したアキシヤ
ルオフセツト信号と、及び別に入力された出力レ
ベル変化、制御棒位置の信号及び時間幅ΔTによ
つて、かつ、予め準備されて入力されたZ1,Z2
α1,α0,β1,β0,λ1,λ2等のP(z)計算用デー
タ、キセノン、よう素のデータ、2群核定数、ア
キシヤルオフセツト変化のデータ等によつて、
(18)式による演算を行い、軸方向出力分布変化
を演算する。この合成計算された軸方向出力分布
は、必要に応じて他の機器への入力信号とするこ
とができる。
このよう構成された軸方向出力分布監視方法で
は、出力変動時などのキセノン過渡状態の軸方向
出力分布を精度よく、簡単に導くことができる。
すなわち、第6図に全出力状態から制御棒バンク
Dの挿入および引抜により外乱を作つた後のキセ
ノン振動時のアキシヤルオフセツト変化を1次元
拡散計算とこの発明の方法による予測値と比較し
て示している。この発明の方法によつて導いた出
力値は一次元拡散計算結果と良く一致しているこ
とがわかる。また、第7図には全出力状態から50
%出力状態に出力低下後のキセノン振動時のアキ
シヤルオフセツトをこの発明の方法による予測値
を1次元拡散計算法による計算結果と比較してい
る。第7図からこの場合にもこの発明による予測
値は一次元拡散計算結果と良く一致していること
がわかる。しかも、この発明の方法によれば、従
来の一次元拡散計算コードによる計算時間の約1/
100程度で済んでおり、サイト運転員が利用する
方法として適切である。
以上の説明から明らかな通り、この発明によれ
ば、サイトで運転員が出力変動時に原子炉の出力
分布変化を簡単かつ迅速で精度良く把握すること
ができる軸方向出力分布監視方法を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は中性子検出器の配置を示す平面説明
図、第2図は中性子検出器の配置位置を示す側面
説明図、第3図は炉心軸方向各部出力とアキシヤ
ルオフセツト信号との関係を示すグラフ、第4図
は反応度差によるアキシヤルオフセツトの変化例
を示すグラフ、第5図は軸方向出力分布検出装置
の構成を示すブロツク図、第6図は一次元拡散計
算で求めたアキシヤルオフセツト変化とこの発明
の方法で求めたアキシヤルオフセツト変化との比
較を示すグラフ、及び第7図は一次元拡散計算で
求めたアキシヤルオフセツト変化とこの発明の方
法で求めたアキシヤルオフセツト変化との比較の
他の例を示すグラフである。 3(3a,3b)……出力領域中性子検出器、
4……中間領域中性子検出器、11……軸方向出
力分布監視装置、13……アキシヤルオフセツト
演算装置、14……軸方向出力分布演算装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炉心の軸方向上半分の出力を検出する出力領
    域中性子検出器と、炉心の軸方向下半分の出力を
    検出する出力領域中性子検出器とを炉心の外側に
    配設し、それぞれの前記出力領域中性子検出器に
    よる出力検出に基づいて炉心上半分の相対出力と
    下半分の相対出力の差を表わすアキシヤルオフセ
    ツト信号を取り出し、かつ、炉心底部の軸方向位
    置をZb、炉心の下半分における出力ピークの軸
    方向位置をZ1、炉心の上半分における出力ピー
    クの軸方向位置をZ2、炉心頂部の軸方向位置を
    Ztとするとき、前記炉心を軸方向にZb≦Z≦Z
    1、Z1≦Z≦Z2及びZ2≦Z≦Ztの三つの部
    分に分け、それぞれの部分について前記アキシヤ
    ルオフセツトA.O.信号を使用して関数形表示に
    より軸方向出力分布を導いて監視する場合に、炉
    心の軸方向下半分及び炉心軸方向上半分のキセノ
    ンによる反応差をΔKeff,g1及びg2を定数と
    するとき、前記アキシヤルオフセツトの変化ΔA.
    O.を ΔA.O.=g1・ΔKeff+g2 として前記軸方向出力分布を導くことを特徴とす
    る軸方向出力分布監視方法。
JP56073574A 1981-05-18 1981-05-18 Method of monitoring axial power distribution Granted JPS57189100A (en)

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JPH0662218U (ja) * 1993-02-09 1994-09-02 株式会社ベンリー ねじ付釘

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JP2008175692A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Nuclear Fuel Ind Ltd 炉心の軸方向出力分布の測定方法

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