JPH02290596A - 流量測定装置およびそれを利用した原子炉の運転装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は容器内の流体を流体移動手段により移動させた
時の流路の任意部分の流量を測定する流量測定装置およ
び，さらには圧力容柵内の冷却材を複数のポンプで循環
させる原子炉にあって、これらポンプで循環される冷却
材の流量を正確に測定して原子炉の出力を制御するため
の原子炉の運転装置に関する． （従来の技術） 沸騰水形原子炉では、圧力容器の内部の冷却水を複数の
循環ポンプによって炉心を通過させて循環させる．そし
て、このような沸騰水形原子炉においては、この炉心を
通過して循環する冷却水の流量、流量分布を正確に測定
し、この原子炉の状態を常時監視する必要がある． 従来の沸騰水形原子炉の概略的な構造および冷却水流量
の測定方法を第６図を参照して説明する．この原子炉は
圧力容器１を備え、この圧力容器１内には炉心２が収容
されている．この炉心２はシュラウド（仕切板）６内に
収容され，とのシュラウド６の上部には気水分離器３が
設けられ、上記の炉心２で発生した蒸気から水を分離し
，乾燥した蒸気を図示しないタービン等に供給する．蒸
気から分離された冷却水は，上記のシュラウド６の外周
面と圧力容器１の内周面の間に形成された通路を通って
下降し、複数の循環ポンプ１０によって炉心２の下部に
送られ、この炉心２内に下方から流入し、この炉心内で
沸騰して炉心の上部から流出する．そして、冷却材は上
記したような経路を循環する．上記の循環ポンプ１０は
、この圧力容器の外側に配置されたモータ１１によって
シャフト９を介してそれぞれ駆動される． このような原子炉では，上記の炉心内に流入する冷却水
の流量を正確に測定し、この原子炉の状態を監視する必
要がある．このような冷却水の流量を測定する従来の測
定手段は以下のように構成されている． 上記の炉心２の炉心入口部１４には、複数の複数組の炉
心入口部差圧計２５の導管の開口部２５Ａ，　２５Ｂが
開口している。なおこれらの導管の開口部は、この炉心
２の炉心支持板，または燃料集合体のエントランスノズ
ルに配置される．これらの開口部から導入された圧力に
対応した圧力信号は、差圧／流量変換器２６に送られ、
冷却材の流量が測定される。

上記の炉心入口差圧計２５の校正およびバックアップ用
として、これとは別の複数のポンプ部差圧計２３が設け
られている．これらのポンプ部差圧計２３の導管の開口
部２３Ａ，　２３Ｂは、各循環ポンプ１０の吸込側およ
び吐出側に配置されている。このポンプ部差圧計２３か
ら出力された差圧信号は、ポンプ部演算器２４に入力さ
れる．また，これらの循環ポンプｌＯを駆動するモータ
１１の回転速度はそれぞれ速度計２２によって測定され
，これらの速度計２２から出力された速度信号は上記の
ポンプ部演算器２４に入力される．上記の各循環ポンプ
１０は、予めテストスタンド（別途試験によって）によ
って吸込側と吐出側の差圧，ポンプの回転速度をパラメ
ータとし、これらのパラメータとポンプの吐出流量との
関係が求められており、これらの関係は予め上記のポン
プ部演算器２４にプログラムされている．したがって、
このポンプ部演算器２４によって、各循環ポンプｌＯの
流量が測定される．このポンプ部演算器２４から出力さ
れた各循環ポンプの流量信号は、演算器２７に入力され
、これらの循環ポンプ全体の流量の総和が求められる． この演算器２７および上記の差圧／流量演算器２６から
それぞれ出力された流量信号は、校正切換器２８を介し
てこの原子炉の運転監視装置２９に入力される．この校
正切換器２８を切換え作動させることによって、上記の
炉心入口部差圧計２５の校正や、この系統が作動不良に
なった場合のバックアップをおこなう． ところで、上記のポンプ部差圧計２３の系統は、複数の
循環ポンプ１０のうちの一部のポンプが停止、または部
分運転をしている場合には、その測定精度が低下する．
その理由を第７図（ａ）および第７図（ｂ）を参照して
説明する。

第７図（ａ）および第７図（ｂ）は，これらの循環ポン
プ１０の配置されているレベルにおける圧力容器１の模
式的な横断面図である。これらの図中の符号１２は円筒
状のシュラウドサポートレグを示し、このシュラウドサ
ポートレグ１２には各循環ポンプ１０の正面に対応した
位置、および隣接する２つの循環ポンプ１０の中間に対
応した位置にそれぞれレグ開口１３が形成されている． 第７図（ａ）は、全ての循環ポンブ１０がほぼ等しい回
転速度で運転されている状態を示し、冷却材の流れは矢
印で示している。この場合には，各循環ポンプ１０から
吐出された冷却材の一部は、各循環ポンプの位置に対応
したレグ間１３から直接炉心の下部プレナムに流入し、
またこれら各循環ポンプｌＯから吐出された冷却材の残
りの部分は水平周方向に流れ，隣接する循環ポンプｌＯ
からのこれら冷却材の流れは、これら循環ポンプ１０の
間の中間部で合流し、これら循環ポンプｌＧの間に位置
したレグ開口１３を介して炉心の下部プレナムに流入す
る． また，第７図（ｂ）には一部の循環ポンプＩＯＢが停止
し，他の循環ポンプＩＯＡが等しい回転速度で運転され
ている場合の冷却材の流れを黒い矢印で示す．　この場
合には，この停止した循環ポンプＩＯＢの両側の循環ポ
ンプＩＯＡから周方向に流れた冷却材が，　この停止し
た循環ポンプＩＯＡの吐出側に流れ、この吐出側に流れ
た冷却材の一部はこの循環ポンプＩＯＡに対・応したレ
グ開口１３を介して炉心の下部プレナムに流入するが、
残りの一部はこの停止した循環ポンプ１０Ｂを通って逆
流する．　したがって、このような場合には、運転して
いる各楯環ポンブＩＯＡから吐出される冷却材の流量を
合計しても、炉心２に流入する冷却材の流量は正確に算
出できない． 上記の第７図（ｂ）を参照して説明したケースは，理解
を容易にするために単純なケースを例示したが，実際の
プラントでは、複数の循環ポンプが停止し，また運転し
ている循環ポンプも回転数がそれぞれ異なった状態で運
転されている場合等のケースが想定され、特に何らかの
原因で１台乃至複数台のポンプが停止しても、残りのポ
ンプの回転数を若干上げて冷却材の流量を確保し、プラ
ントの運転を続行することが要求される。このような複
雑なケースにおいて冷却材の流量を正確に測定すること
は困難であった． 、また、上記したような問題は、上記の原子炉の圧力容
器内で循環する冷却材の流量測定の場合の他に、その他
の装置、化学プラント等においても同様に生ずる問題で
ある．たとえば、熱交換器、ボイラ、化学プラントにお
ける撹拌装置、透析装置，ガス反応装置、固体／流体分
離装置、等では、容器内に複雑な流体の流通、循環流路
が形成され，このような流路を流体が流通する構造をな
している。これらの装置においても、通常の運転状態か
ら逸脱した状態で運転された場合の容器内の流体の流れ
の状態を正確に測定することは困難であり，上述した原
子炉の場合と同様に容器内を複雑に流れる流体の流量を
正確に測定することが要望されている． （発明が解決しようとする課題） このようにある種のプラントあるいは装置にあっては、
容器内に複雑な流体の流通、循環流路が形成され、この
ような流路を流体が流通する構造をなしている．これら
の装置においても、通常の運転状態から逸脱した状態で
運転された場合の容器内の流体の流れの状態を正確に測
定することは困難であり、上述した原子炉の場合と同様
に容器内を複雑に流れる流体の流量を正確に測定するこ
とが要望されている。そして運転状態を常に安定させて
おくことも要望されている。

本発明は、以上の要望を満足するためになされたもので
，その目的は容器内の流体が流体循環手段によってこの
容器内に形成された所定の流路を循環する装置において
、この流体の流れの状態が通常の場合から変化したよう
な場合でも、この流体の流量を正確に測定することがで
きる流量測定装置を提供するものであり、さらには、こ
の流量測定装置を原子炉に適用し，原子炉の運転を常に
安定に制御するための原子炉の運転装置を提供するもの
である． 〔発明の構成〕 （ｍｌ題を解決するための手段） 本発明の流量測定装置は、流体移動手段を駆動するモー
タの回転数を回転数検出手段によって検出し、この回転
数に対応した信号を管路網（ｐｉｐｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ
）演算手段に入力し、この管路網演算手段には容器内に
形成される流体の流路と流体回路的に等価な管路網モデ
ル（ｐｉｐｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ）がプログラ
ムされており、この管路網モデルにおける上記流体循環
手段に対応する定数をこの流体循環手段を駆動するモー
タの回転数に対応した値に設定し、この管路網モデル上
の任意の部分の流量を解析的に算出し、この算出結果か
らこの管路網モデル上の任意の部分に対応した上記容器
内の部分の流量を測定するものである。

また，本発明の原子炉の運転装置は、複数のポンプによ
り所定の流路を循環させられる炉心冷却材の流量または
制御棒の少なくとも一方を制御して原子炉の出力を制御
する制御手段を備えた原子炉の運転装置において，前記
複数のポンプの回転数を各々検出する回転数検出手段と
、この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、こ
の回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算゜手段
と、を備え、前記演算手段には、予め前記所定の流路と
等価的な管路網モデルがプログラムされており、予め求
められている前記ポンプの任意の回転数と相関関係を有
する前記管路網モデルの各部定数を、前記回転数信号に
対応させて設定し、前記管路網モデルの任意の部分の流
量を解析的に演算し、前記演算手段から出力される流量
信号を前記制御手段に入力して、原子炉の出力を制御す
ることを特徴とする原子炉の運転装置である． （作　用） 本発明の流量測定装置によれば容器内の流体の流路を管
路網モデルに置き換え，この管路網モデル上で流量を算
出するので、この容器内の流路の任意の部分における流
量を簡単にかつ正確に算出することができる。したがっ
て、この容器内の流体の流通する流路が複雑な場合であ
っても；また複数の流体循環手段が設けられている場合
でも、この容器内の流路の任意の部分の流量を簡単かつ
正確に算出することができる． また、本発明の流量測定装置は、特に沸騰水形原子炉の
圧力容器内を循環する冷却水の流量を測定する装置とし
て有効である。この圧力容器内には、炉心、シュラウド
，シュラウドサポートレグ等の部材が収容され，これら
の間に形成された流路を冷却水が循環ポンプによって循
環される。この流路は，完全に壁で囲まれた管路の形態
を成しておらず，また形状が複雑であり、このような流
路を冷却水が複数の循環ポンプによって循環される。ま
た、これらのポンプは、停止した場合に逆流を生じ、こ
の圧力容器内の冷却水の流れの状態は極めて複雑となる
。したがって、この圧力容器内の任意の部分における流
量を実際に測定するのは困難である。このような原子炉
の圧力容器内の冷却材の流量測定においては，本発明の
ように、この流路を管路ネットワークモデルに置き換え
、循環ポンプの回転数をこの管路ネットワークモデルの
対応する変数に置き換え、この管路ネットワークモデル
上で流量を算出することにより，この圧力容器内の冷却
材の流量を簡単かつ正確に測定することができるもので
ある． 特に原子炉圧力容器内部の炉心冷却材の循環流量の測定
に応用した時には管路網モデルは，第３図に示されるよ
うに構成される．ここで、α、〜α，は各々ポンプ吐出
部損失、ポンプ間損失、レグ部損失，及び炉内圧力損失
を表す管路抵抗であり，また，ｘ，ｙ，ｚは各部の流量
を表し、ｐｉは各ポンプのＱ−Ｈ特性（逆流特性の含む
）を表す．この解析モデルを用いて、各節点での流量の
連続条件と各閉管路での圧力の閉合条件によって定式化
される多元連立非線形方程式を数値的に解けば，各部流
量ｘ，ｙ，ｚを解析的に求めることができる。

即ち、各循環ポンプの種々の運転状態において，循環ポ
ンプ部差圧計２３を用いて管路網モデルの各定数（等価
管路抵抗及びポンプ逆流特性）を予め求めておけば、こ
れらの値を用いて解析的に求められる各部流量によって
、循環ポンプ１０の回転数の均一、不均一に係わりなく
炉心部の冷却材循環流量の測定精度が飛躍的に向上する
． さらに、任意の時期あるいは定期的に，上記の手順で管
路網モデルの各定数の値を最適化（再校正）することに
よって，燃料サイクル末期等における炉内圧力損失の時
間的な変化に対しても柔軟に対処でき、高精度の流量測
定を維持することがで肴る。

また、この流量測定の結果を制御手段にフィードバック
させて冷却水の流量または制御棒の位置の少なくとも一
方を制御して原子炉の出力が簡単に制御できるため運転
制御が精度良く行なえる．（実施例） 以下、第１図乃至第５図を参照して本発明の実施例を説
明する．第１図は、第１の発明の第１の実施例の流量測
定装置を備えた沸騰水形原子炉の概略の構成を示す。こ
の原子炉は圧カ容器１を備え、この圧力容器１内には炉
心２が収容されている．この炉心２はシュラウド６内に
収容され、このシュラウド６の上部には気水分離器３が
設けられ、炉心２で発生した蒸気がら水を分離し、乾燥
した蒸気を図示しないタービン等に供給する．蒸気から
分離された冷却水は、シュラウド６の外周面と圧力容器
１の内周面の間に形成された通路を通って下降し、複数
の循環ポンプ１ｏによって炉心２の下部に送られ、この
炉心２内に下方がら流入し、この炉心内で沸騰して炉心
の上部から流出する．そして、冷却水は上記したような
経路を循環する．循環ポンプ１ｏは、この圧カ容器の外
側に配置されたモータｌ１によってシャフト９を介して
それぞれ駆動される． ，，−０　［子炉には、上記の炉心内に流入する冷却水
の流量、流量分布を正確に測定し、この原子炉の状態を
監視するため，このような冷却水の流量を認定する測定
手段が設けられている．上記の炉心２の炉心入口部１４
には、複数の複数組の炉心入口部差圧計２５の導管の開
口部２５Ａ，　２５Ｂが開口している．なおこれらの導
管の開口部は、この炉心２の炉心支持板、または燃料集
合体のエントランスノズルに配置される．これらの開口
部から導入された圧力に対応した圧力信号は、差圧／流
量変換器２６に送られ、冷却水の流量が測定される．な
お、この第１図では、上記の炉心入口差圧計２５は１系
統のみが図示されているが、実際の原子炉では、このよ
うな炉心入口差圧計が複数系統設けられているものであ
る． 上記の炉心入口差圧計２５の校正およびバックアップ用
として、これとは別の複数のポンプ部差圧計２３が設け
られている．これらのポンプ部差圧計２３は、各循環ポ
ンプ毎に設けられている．そして，これらのポンプ部差
圧計２３の系統に本発明が適用されている． これらのポンプ部差圧計２３の導管の開口部２３Ａ，２
３Ｂは、各循環ポンプ１０の吸込側および吐出側に配置
されている．このポンプ部差圧計２３から出力された差
圧信号は、ポンプ部演算器２４に入力される．また、こ
れらの循環ポンプ１０を駆動するモータ１１の回転速度
はそれぞれ速度計２２によって測定され、これらの速度
計２２から出力された速度信号は上記のポンプ部演算器
２４に入力される。上記の各循環ポンプ１０は、予めテ
ストスタンドによって吸込側と吐出側の差圧、ポンプの
回転速度をパラメータとし、これらのパラメータとポン
プの吐出流量との関係が求められており，これらの関係
は予め上記のポンプ部演算器２４にプログラムされてい
る．したがって、このポンプ部演算器２４によって、各
循環ポンプ１０の流量が測定される。このポンプ演算器
２４から出力された各循環ポンプの流量信号は，演算器
２７に入力され、これらの循環ポンプ全体の流量の総和
が求められる． この演算器２７および上記の差圧／流量演算器２６から
それぞれ出力さ九た流量信号は，校正切換器２８を介し
てこの原子炉の運転監視装置２９に入力する．この校正
切換器２８を切換え作動させることによって，上記の炉
心入口部差圧計２５の校正や、この系統が作動不良にな
った場合のバックアップを行なう． また、これらの循環ポンプ１ｏを駆動するモータ１１の
回転数を測定する速度計２２からの回転速度信号は，管
路網モデル演算器３０にそれぞれ入力される．この管路
網モデル演算器３０は、上記の複数の循環ポンプｌＯの
うちの１台または複数台のポンプが停止ｉたは回転数の
低下を生じたような場合に、これらの循環ポンプ全体か
ら吐出される流量の総和を算出するものである． この管路網演算器３０には、上記の圧力容器１内の冷却
水の流路，たとえば循環ポンプ１０から炉心の下部プレ
ナムに至る部分の流路と等価的な管路網（ｐｉｐｅ　ｎ
ｅｔｗｏｒｋ）モデルが予めプログラムされている．以
下、この流路とこれに対応した管路網モデルとの関係を
説明する． 第２図（ａ）は、循環ポンプ１０の配置されている部分
の側面図を示し、また第２図（ｂ）はこの部分の概略的
な平面図を示す．第２図（ａ）は、シュラウド６の下部
およびシュラウドサポートレグ１２の部分を内側から見
た側面図であり、上記のシュラウド６の下部の外周面と
圧力容器１の内周面との間の通路の下部にはリング状の
ポンプデッキ１５がこの通路を閉塞するように配置され
ている。そして、このポンプデッキｌ５を貫通して、複
数の循環ポンプ１０が周方向に等間隔に配置されている
。また、これらの循環ポンプ１０の下端部にはノズル９
ａが設けられ、これら循環ポンプ１ｏの上端部の吸込み
口から吸込まれた冷却水は、これらのノズル９ａから吐
出される．また、上記のシュラウド６の下端部は、円筒
状のシュラウドサポートレグ１２によって支持されてい
る。そして、このシュラウドサポートレグ１２には、上
記の循環ポンプ１０の正面に対応した位置にそれぞれレ
グ開口１３ａが形成され、また隣接する循環ポンプ１０
の間の中間の位置にもレグ開口１３ｂが形成されている
． （なお，シュラウドサポートレグ１２は、上記ボ？プ１
０と対応する位置、すなわち、ポンプ１０の正面及び隣
接するポンプ１０の中間位置に配置されていてもよい。

（特願昭６３−１４４７８１号参照））上記の各循環ポ
ンプ１０から吐出された冷却水の流れの状態を、第２図
（ａ），　（ｂ）中に矢印で示す。

これらの循環ポンプ１０のノズル９ａから吐出されたｆ
エは、周方向の流れｆ２と径方向の流れｆ３に分割され
、ｆ３はそのままレグ開口１３ａを通過して炉心の下部
プレナムに流れ、一方ｆ２は隣接する循環ポンプからの
流れｆ２とｇ点で合流し，径方向の流れｆ３となってレ
グ開口１３ｂを通過して炉心の下部プレナムに流れる。

このような冷却水の流路を管路網モデルに置き換えたも
のを第２図（ｃ）に示す。この第２図（ｃ）の管路網モ
デルでは、第２図（ａ）．　（ｂ）の流路と対応する管
路、分岐点を同じ符号で示し、また各管路（流路）の流
動抵抗をそれぞれα■，α２，α３，α，で示してある
。

このようにして形成された管路網モデルは、上述したよ
うに、予め上記の管路網モデル演算器３０？プログラム
されている。そして、この速度計２２からこの管路網演
算器３０に入力されるポンプの回転速度信号に基づいて
、この管路網モデル上で各部の流量を解析的に演算し、
その結果の流量信号は前述した校正切換器２８に入カさ
れる。この校正切換器２８は、必要に応じて上記の演算
器２７または管路網演算器３０から出方される流量信号
を選択的に切換えて運転監視装置２９に送り、この管路
網演算器３０からの信号によって演算器２７がらの信号
の校正、およびこの演算器２７の系統のバックアップを
行なう。

次に、このような解析的な演算の詳細を第３図を参照し
て説明する。

図中　Ｐｉ−■ｒ　Ｐｉｔ　Ｐｉ＋、は各々循環ポンプ
１０に対応しており、各ポンプ１ｏのＱ−Ｈ特性（逆流
特性を含む）を表している。ここでＱ：ポンプの流量、
Ｈ：圧力損失（損失ヘッド）。

マタ，α■，α２，α，，α。は管路抵抗を示しており
、α１は各ポンプの吐出部損失（ポンプが冷却材を下方
へ吐き出して圧カ容器１の底部に衝突？たリする損失等
），α２は各ポンプ間の損失、α■はシュラウドサポー
トレグ１２部損失、α４は、炉内圧力損失（冷却材が炉
心部２内を通過してポンプ１０に戻るまでの種々の損失
で経年変化する可能性有り。） また、ｘ，ｙ，ｚは各部の流量を表している。

この第２図（ｃ）及び第３図に示す管路網モデルを用い
，各節点（各分岐点）での流量の連続条件と各閉管路で
の圧力閉合条件によって定式化される各元連立非線形方
程式を数値的に解けば、各部流量ｘ，ｙ，ｚを解析的に
求められることができる。すなわち、 ■　各節における流量の連続条件 各節点（各分岐点）に流入する流量は、同一節点から流
出する流量に等しい。

Σ　ｑｉ＝Ｑ　　　…　■ ただし、９１は各節点に連結する各管路１，２…ｍより
の流入量または流出量。

■　閉管路における圧力の閉合条件 各要素閉管路のまわりの圧力損失（損失ヘッド）の代数
和は零である。各管の圧力損失をｈｉで表し、流れの方
向が例えば時計回りの時ｈｉ＞Ｏ、反時計回りの時ｈｉ
＜Ｏに選ぶと、Σ　ｈｉ＝ｏ　　　　…　　■ ただし、ｍは一つの要素閉管路を構成する管の本数。

上記■式、■式を基に各節点で非線形連立方程式を作成
して数値的に解くことにより各部流量が求まる。

即ち、各循環ポンプの種々の運転状１ｒ！Ａ（部分ポン
プ運転の逆流状態も含めて）において、循環ポンプ部差
圧系２３を用いて管路網モデルの各定数（等価管路抵抗
及びポンプ逆流特性）を予め求めて管路網演算器３０に
記憶しておけば、これらの値を用いて解析的に求められ
る各部流量によって、炉心入口部・差圧系２５を用いた
炉心流量の補正を行えば、循環ポンプ１０の回転数の均
一、不均一に係わりなく炉心部の冷却材循環流量の測定
精度が飛藷的に向上する。また、何らかの原因で炉心入
口部差圧系２５による流量測定に支障が生じた場合にも
，管路網演算器３０のみによる流量測定だけでも必要な
測定精度を維持することが可能となる。

さらに、任意の時期あるいは定期的に、上記の手順で管
路網モデルの各定数の値を最適化（再校正）することに
よって、燃料サイクル末期等における炉内圧力損失の時
間的な変化に対しても柔軟に対処でき、高精度の流量測
定を維持することができる。

また、上述したように管路網演算器３０のみによる流量
測定でも必要な測定精度が得られるため、構成の簡略化
およびコストダウンを図ることができる。つまり、第４
図に示すように複数台設置される循環ポンプ１０の各々
の駆動用モータ１１に取付けらねた速度計２２からポン
プの回転数を管路網演算器３０に送り、ポンプの回転数
（ポンプにより若干の変動が有り）と各ポンプに固有の
Ｑ−Ｈ特性及び予め求めて記憶している管路網モデルの
各定数とから前述の各部流量を求めるようにすればよい
。そして運転監視装置２９に流量が表示される．もちろ
ん、この管路網演算器３０による流量測定と、炉心入口
部の差圧あるいは循環ポンプ１０の出入口近傍の差圧に
よる流量測定のどちらか一方とを組合せて用いてもよい
。

上記のような実施例は、本発明の測定装置を沸騰水形原
子炉の冷却材の流量測定装置に適用したので、この原子
炉の運転制御を容易かつ高い精度で行うことができ、こ
の原子炉の運転制御の信頼性が高い． また，第５図には第２の発明の実施例を示す．このもの
は、制御器３１を備え，この制御器３１内には前述した
管路網演算器３０が内蔵されている。そして、各循環ポ
ンプのモータｌ１の回転速度が速度計２２によって検出
され、これらの速度信号はこの制御器３１に入力される
。なお，この第５図では，速度計２２は２系統しか図示
されていないが、これらの速度計２２は、各循環ポンプ
のモータ毎に設けられているものである。そして、この
制御器３ｌによって、前述した実施例と同様に冷却水の
流量が算出され、その結果に基づいて各循環ポンプのモ
ータ１１に制御信号を送り、これらの循環ポンプ１０の
運転を制御し，冷却水の循環流量を制御して原子炉の出
力が制御される。なお、この制御器３ｌからは、制御棒
の位置調整信号、その他の信号が出力され，炉心出力や
原子炉全体の運転制御を行なうようにしてもよい。

なお，上記の実施例の説明では、本発明を沸騰水形原子
炉の圧力容器内の冷却水の循環流量の測定に適用した装
置を例にとって説明したが、本発明はこの実施例には限
定されないことは明白である。

たとえば、熱交換器，ボイラ、化学プラントにおける撹
拌装置，透析装置、ガス反応装置、固体／流体分離装置
、等では、容器内に複雑な流体の流通、循環経路が形成
され，このような経路を流体が流通する構造をなしてい
る。これらの装置においても、通常の運転状態から逸脱
した状態で運転された場合の容器内の流体の流れの状態
を正確に測定することは困難であり、上述した原子炉の
場合と同様に容器内を複雑に流れる流体の流量を正確に
測定することが要望されている。したがって、このよう
な各種の装置に本発明の流量測定装置を適用すれば、容
器内の任意の部分における流体の流量を容易かつ正確に
測定することができ、これらの装置の運転管理、運転制
御の信頼性や精度が格段に向上するものである。

さらには液体の流量だけでなくファン装置（冷却装置）
等による気体の流量等も測定できるものであって半導体
分野、ＯＡ，ＡＶ機器分野等本発明の用途は広いもので
ある。

〔発明の効果〕

以上詳述してきたように本発明によれば高精度な循環流
量が測定でき特に原子炉の炉心冷却材の流量測定に適用
した場合には、循環ポンプの回転数の均衡、不均衡に係
わりなく、また、１台ないし複数台の循環ポンプが停止
しているいわゆる部分ポンプ運転時においても炉心流量
を高精度で測定することができ、測定系の信頼性が向上
するとともに原子炉全体の信頼性向上にも寄与する。

また、炉内流動抵抗の時間的な変化に対しても柔軟に対
処でき、プラントの運転寿命のほぼ全範囲にわたって，
高精度の炉心流量測定を維持することができる。

そして原子炉の運転制御の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉内の炉心冷却材循環量測定
装置を一部ブロック図で示す断面図、第２図は原子炉内
の冷却材流路を等価的に置き換える管路網モデルを説明
する説明図、第３図は管路網モデルの詳細図、第４図と
第５図は本発明の他の実施例を示すための循環流量測定
装置を一部ブロック図で示す断面図、第６図は従来の原
子炉内の炉心冷却材循環流量測定装置を一部ブロック図
で示す断面図、第７図は全ポンプ運転時と部分ポンプ運
転（１台ポンプ停止）時におけるポンプ吐出流の流れ方
向のパターンを示した説明図である。 １…原子炉圧力容器（容器）、 ２．・・炉心部、　　　　　３…気水分離器、６…仕切
板（シュラウド）、 ９…ポンプシャフト、 １０…ポンプ（流体移動手段）、 １１…ポンプ駆動用モータ、 １２…シュラウドサポートレグ， １３…レグ開口部、 ２２…ポンプ速度計（回転数検出手段）、２３…ポンプ
部差圧計、　２４…ポンプ部演算器，２５…炉心入口部
差圧計、２６…差圧流量変換器、２７…演算器、　　　
　　２８…校正切換器、２９…運転監視装置、 ３０…管路網演算器（管路網演算手段）。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　松　　山　　允　　之第１図 第 ・図 第 ５・図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータを有する流体移動手段によって容器内の流
   体が所定の流路を流れ、この流路の任意の部分の流量を
   測定する流量測定装置において、前記モータの回転数を
   検出する回転数検出手段と、 この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、この
   回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算手段と、 を備え、 前記演算手段には、予め前記所定の流路と等価的な管路
   網モデルがプログラムされており、予め定められている
   前記モータの任意の回転数と相関関係を有する前記管路
   網モデルの各部定数を、前記回転数信号に対応させて設
   定し、前記管路網モデルの任意の部分の流量を解析的に
   演算するものであることを特徴とする流量測定装置。
2. （２）原子炉圧力容器内の底部に複数のレグ開口が形成
   されたシュラウドサポートレグを介して固定されたシュ
   ラウドの外側にその周方向に複数のポンプを配設し、前
   記圧力容器内の炉心冷却材が所定の流路を流れ、この流
   路の任意の部分の流量を測定する流量測定装置において
   、 前記複数のポンプの回転数を各々検出する回転数検出手
   段と、 この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、この
   回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算手段と、 を備え、 前記演算手段には、予め前記所定の流路と等価的な管路
   網モデルがプログラムされており、予め求められている
   前記ポンプの任意の回転数と相関関係を有する前記管路
   網モデルの各部定数を、前記回転数信号に対応させて設
   定し、前記管路網モデルの任意の部分の流量を解析的に
   演算するものであることを特徴とする流量測定装置。
3. （３）前記ポンプの少なくとも一台の炉心冷却材出入口
   部の差圧を検出する差圧測定手段と、あらかじめ前記ポ
   ンプの任意の回転数ごとに求められている前記差圧と炉
   心冷却材の流量との相関関係を利用して、前記回転数検
   出手段から検出されるポンプ回転数と前記差圧測定手段
   から検出される差圧とから流量を測定する炉心冷却材流
   量測定手段とを設け、この炉心冷却材流量測定手段の校
   正用として前記演算手段を用いることを特徴とする請求
   項２記載の流量測定装置。
4. （４）前記ポンプは、前記シュラウドおよびシュラウド
   サポートレグの外周面と前記圧力容器の内周面との間に
   形成された通路内に配置され、前記管路網モデルは、前
   記ポンプのノズル部、このノズル部から前記レグ開口ま
   で、前記ノズル部から前記通路内の隣接するポンプとの
   中間点まで、この中間点から前記レグ開口まで、の各流
   路をそれぞれ閉管路に置き換えて構成したものであるこ
   とを特徴とする請求項２記載の流量測定装置。
5. （５）前記管路網モデルの各部定数は、ｎ台のポンプ（
   ｎ＝１、２、３…）の各々のＱ−Ｈ特性をＰｎ（ただし
   Ｑ：ポンプの流量、Ｈ：圧力損失）、前記ポンプのノズ
   ル部の吐出部損失をα＿１、前記ポンプ間の損失をα＿
   ２、前記シュラウドサポートレグ部損失をα＿３、前記
   炉内圧力損失をα＿４とし、これらα＿１、α＿２、α
   ＿３、α＿４をそれぞれ管路網モデルの対応する閉管路
   の管路抵抗として適用したものであることを特徴とする
   請求項２記載の流量測定装置。
6. （６）複数のポンプにより所定の流路を循環させられる
   炉心冷却材の流量または制御棒の少なくとも一方を制御
   して原子炉の出力を制御する制御手段を備えた原子炉の
   運転装置において、 前記複数のポンプの回転数を各々検出する回転数検出手
   段と、 この回転数検出手段からの回転数信号が入力され、この
   回転数信号に基づいて前記流量を算出する演算手段と、 を備え、 前記演算手段には、予め前記所定の流路と等価的な管路
   網モデルがプログラムされており、予め求められている
   前記ポンプの任意の回転数と相関関係を有する前記管路
   網モデルの各部定数を、前記回転数信号に対応させて設
   定し、前記管路網モデルの任意の部分の流量を解析的に
   演算し、前記演算手段から出力される流量信号を前記制
   御手段に入力して、原子炉の出力を制御することを特徴
   とする原子炉の運転装置。