JPH06186380A - 原子炉炉心性能計算装置 - Google Patents

原子炉炉心性能計算装置

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JPH06186380A
JPH06186380A JP4335791A JP33579192A JPH06186380A JP H06186380 A JPH06186380 A JP H06186380A JP 4335791 A JP4335791 A JP 4335791A JP 33579192 A JP33579192 A JP 33579192A JP H06186380 A JPH06186380 A JP H06186380A
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JP
Japan
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calculation
calculation means
result
reactor
nuclear
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JP4335791A
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English (en)
Inventor
Hiroki Sano
広樹 佐野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • 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

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】集合体一体を水平方向1ノードとする第1の核
熱水力計算手段2と、集合体四体を1ノードとする第2
の計算手段3と、第2の手段3と第1の手段2の計算結
果の相違を補正する手段6により、間歇的に第1の計算
手段2の計算を実施する。現状監視要求時には、第2の
手段3による計算結果を保存した結果の相違を考慮し、
修正表示する。 【効果】従来の炉心性能計算装置に比べ、3次元の中性
子束分布等の計算時間を短縮でき、高速な監視計算や、
予測計算が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉出力分布等を計
算監視、あるいは予測するための原子炉炉心性能計算装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、原子炉の炉心の監視,予測には、
TIP(Traversing In-Core Probe),LPRM(Local P
ower Range Monitor)等の炉内中性子計測器による計数
値を利用すると同時に、原子炉の固有値,3次元の出力
分布,中性子束分布,熱的制限値からの余裕などの核熱
水力特性を求めるため、物理モデルに基づく3次元炉心
シミュレータを備えている。物理モデルは、中性子をエ
ネルギにより、高速群,熱外群,熱群等に分類し、各群
の中性子束の従う拡散方程式を導いたのち、これらを1
群化した、いわゆる、修正1群拡散方程式を解く核計算
モデルが良く用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】拡散方程式は、通常、
水平方向に数百体ある燃料集合体一体一体を1格子と
し、軸方向に十数ノードから二十数ノードの格子に分
割,離散化して解かれる。この核計算モデルには炉心内
のボイド分布や燃焼度分布,制御棒の有無などにより決
まる核定数を係数として含んでいる。ところで、中性子
束分布が変化すると出力分布が変化し、炉内のボイド分
布が変化するため、核定数が変化する。このため、つじ
つまの合う中性子束分布と、ボイド分布を求めるために
は格子上の変数を何度も置き換え、計算する反復計算を
要し、特にオンラインで監視,予測をする際には、非常
に時間がかかるという問題がある。
【0004】本発明の目的は、監視,予測計算を短時間
で実行する原子炉炉心性能計算装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、水平方向に集合体一体を1格子とする従
来の3次元計算手段(第1の計算手段)に加え、制御棒
周りの集合体四体を1格子とする3次元計算手段(第2
の計算手段),第2の計算手段の計算結果の第1の計算
手段の計算結果に対する相違を表す指標を保存する手
段,上記保存手段に保存した指標を入力とし第2の計算
結果を補正する手段を備え、上記第1の計算手段による
監視を間歇的に実行するとともに、その間の監視,予測
は上記第2の計算手段により実行する構成とした。
【0006】また、上記手段及び上記補正結果を第1の
計算手段に入力する手段とを備え、第1の計算手段に初
期計算結果を与える構成とした。
【0007】
【作用】第2の計算手段は第1の計算手段より少ない格
子点数で計算するため、計算時間が短い。また、第2の
計算手段の計算結果の第1の計算手段の計算結果に対す
る相違を保存し、第2の計算結果を補正することによ
り、第2の計算手段を代用することにより生じる誤差が
低減できる。このため、第1の計算手段による計算は第
2の計算手段による誤差低減のために間歇的に実行すれ
ば良く、第2の計算手段を主体として計算することで全
体の計算時間が短縮できる。
【0008】また、第2の計算手段による計算誤差が十
分補正されない場合、第2の計算手段による計算の補正
結果を用い、第1の計算手段の入力とすることにより、
第1の計算手段での計算の初期値とすることができる。
これにより、第1の計算手段での反復回数が減り、全体
の計算時間を短縮できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の運転計画作成装置の第1の実
施例を図1により説明する。図1において、1は原子炉
炉心性能計算装置、2は第1の核熱水力計算手段、3は
第2の核熱水力計算手段、4は測定値入力部、5は保存
装置、6は補正装置、10は原子炉、11は炉心、12
はプロセスデータ処理部、13は表示装置を示してい
る。以下それぞれの計算部の動作について詳細に説明す
る。
【0010】原子炉10の炉心11からTIP,LPR
M等による中性子束測定正データφT0,φL0が得られる
と、プロセスデータ処理部12は測定値入力装置4を備
えた炉心性能計算装置1にTIP実測値φT ,LPRM
実測値φL として送られる。
【0011】入力装置4は、LPRM,TIPの故障を
統計的手法などで判断したのち、正常と判断されたデー
タ、または最も確からしい値に置き換えたのちのデータ
を、第1の計算手段1や第2の計算手段2に転送する。
ここではこのような処理後のTIP実測値,LPRM実
測値もφT,φLとして示している。
【0012】第1の計算手段2は、監視計算時には炉心
データとして得られる原子炉熱出力,炉心流量,制御棒
パターン等の運転パラメータ,予測計算時にはユーザ所
望の運転パラメータに基づき、修正1群中性子拡散モデ
ルに基づく核熱水力計算手段を実施する。この計算で
は、集合体一体を1計算格子(ノード)とし、それぞれ
の集合体の核特性を表す核定数をノードごとのボイド
率,燃焼度,燃料温度等の関数としている。この計算の
際、第1の計算手段は、入力装置4から得られた実測値
φTや、φLに合うように、中性子束や出力分布計算結果
を補正する。あるいは修正1群中性子拡散方程式に補正
パラメータを用意し、このパラメータを補正しながら中
性子束や出力分布を計算する。得られた中性子束分布,
出力分布、また補正パラメータ等(x1 、以下これらを
単に結果ともいう)は、第1の計算手段実行時に必要に
応じて表示装置13に表示され、保存装置5に送られ
る。
【0013】第1の計算手段による計算は、TIP走行
時は毎回計算するが、LPRMの実測値が得られ、監視
計算を要求される場合、全部について計算されず、数回
に1回実行される。
【0014】第2の計算手段3は、監視計算時には炉心
データとして得られる原子炉熱出力,炉心流量,制御棒
パターン等の運転パラメータ,予測計算時にはユーザ所
望の運転パラメータに基づき、修正1群中性子拡散モデ
ルに基づく核熱水力計算手段を実施する。この計算で
は、制御棒周りの集合体四体を1計算格子(ノード)と
し、それぞれの集合体の核特性を表す核定数を運転パラ
メータや、燃焼度,燃料温度等の関数としている。制御
棒周りの集合体の核特性を表す核定数は、第1の計算手
段に使用される核定数の四体の中性子束重み付き平均等
を用いることができる。
【0015】この計算の際、第2の計算手段は、入力装
置4から得られた実測値φT や、φL に合うように、中
性子束や出力分布計算結果を補正する。あるいは修正1
群中性子拡散方程式に補正パラメータを用意し、このパ
ラメータを補正しながら中性子束や出力分布を計算す
る。得られた中性子束分布,出力分布、また補正パラメ
ータ等(x2 、以下これらを単に結果ともいう)は、第
2の計算手段実行時に必要に応じて表示装置13に表示
されるとともに保存装置5に送られる。また、第1の計
算手段による計算のない場合、補正装置6にも結果を送
る。
【0016】第2の計算手段による計算は、TIP走行
時、LPRMの実測値が得られ、監視計算を要求される
場合、ともに毎回実行される。
【0017】なお、第2の計算手段3は、第1の計算手
段2と同じプログラムであり、使用する定数等を変える
など、使用法のみを変えても良い。
【0018】保存装置5には第1,第2の両計算手段に
よる計算実行時に第2の計算手段3による結果x2 と、
第1の計算手段2による結果x1 の相違を表す指標α
(例えばx2とx1の差あるいは比等、以下保存値とい
う)が計算され、保存される。この結果保存点数は、少
なくとも第1の計算手段の計算格子数分の情報を格納す
る分必要である。
【0019】補正装置6では第2の計算手段による計算
だけを実行した際に、保存装置5から保存値αを取りだ
し、最新の第2の計算手段による計算結果x2 に保存し
たときの逆算(たとえば、αとx2 の和,積)等を施
し、補正結果x′を計算する。なお、x2が集合体四体
に一体の結果であるのに対し、x1,x′は集合体一体
一体の結果であることはいうまでもない。
【0020】求められた補正結果x′は要求時に表示装
置13に表示される。計算手段2を用いたことによる誤
差は、前回計算時の第1の計算結果により補正されるた
め、この結果は、全監視計算要求時に計算手段1のみを
用いて計算した結果と良く一致する。特に、集合体周り
の四体の燃料核特性が似通っているとき有効である。本
実施例によれば、第1の計算手段に対して計算点数1/
4の第2の計算手段により3次元核熱水力計算時間が約
1/4となる。
【0021】次に、本発明の運転計画作成装置の第2の
実施例を図2により説明する。図2は、第1の実施例に
おける補正装置6から第2の計算手段による計算の補正
結果x′を第1の計算手段3に受け渡す構成となってい
る。なお、その他の装置構成は第1の実施例と同様とな
っている。第1の計算装置ではこの結果を用い、前回計
算時の結果を置き換えて計算の初期値とし、その後今回
の計算値x1 を計算し、表示装置13に表示する。
【0022】制御棒周りの四体の燃料集合体の核特性が
一体一体かなり異なっていると、第1の実施例のように
第2の計算手段に監視計算や予測計算を任せると、前回
の第1の計算手段による計算結果を用いて、結果が補正
されているとはいえ、誤差が増大する可能性がある。そ
こで、本実施例では第2の計算手段による計算結果は、
前回の第1の計算結果により補正したのち、第1の計算
結果の初期値として用い、第1の計算手段で今回の監視
予測結果を計算する。第2の計算結果の補正値は、第1
の計算手段の前回の計算結果に比べ、第1の計算手段に
対する良い初期値となっているため、第1の計算手段に
よる計算の反復回数を減らすことができる。
【0023】なお、この際、第1の計算手段による計算
は、知識処理的手法により誤差が大きくなったことを判
断する手段を設けて起動する、もしくは第1の実施例よ
り単に回数を増やすことにより起動できる。
【0024】本実施例によれば、計算点数の1/4の第
2の計算手段により第1の計算手段に収束解に近い初期
値を与えることができ、第1の計算手段の3次元核熱水
力計算における反復回数を減らし、計算時間を短縮する
効果がある。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、炉心性能計算において
時間を要する3次元核熱水力計算時間を短縮し、全体の
監視,予測計算時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の運転計画作成装置の第一の実施例を表
すブロック図。
【図2】本発明の運転計画作成装置の第二の実施例の断
片図を表す説明図。
【符号の説明】
1…原子炉炉心性能計算装置、2…第1の核熱水力計算
手段、3…第2の核熱水力計算手段、4…測定値入力
部、5…保存装置、6…補正装置、10…原子炉、11
…炉心、12…プロセスデータ処理部、13…表示装
置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉の熱出力,炉心流量,制御棒パター
    ン等の炉心状態を表すパラメータ、及び炉内中性子検出
    器の計数値を入力とし、上記原子炉の固有値,3次元の
    出力分布,中性子束分布,熱的制限値からの余裕などの
    核熱水力特性を計算する原子炉性能計算装置において、
    上記原子炉の炉心に装荷される燃料集合体一体の占める
    領域を囲む2次元正方体系を、3次元核熱水力特性計算
    における水平方向の1格子として計算する第1の計算手
    段と、複数の隣接する燃料集合体の占める領域を囲む2
    次元正方体系を、3次元核熱水力特性における水平方向
    の1格子として計算する第2の計算手段と、上記第1の
    計算手段による計算結果と上記第2の計算手段による結
    果の相違を表す指標を上記第1の計算手段の計算格子点
    数分保存する手段と、上記保存結果を入力し、第2の計
    算手段の計算結果を補正する手段とを備え、上記第1の
    計算手段の計算間隔が、上記第2の計算手段の計算間隔
    以上であることを特徴とする原子炉炉心性能計算装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記第2の計算手段に
    用いられる格子は、制御棒周りの集合体四体を囲む正方
    体系である原子炉炉心性能計算装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、上記第1の計算手段
    と、上記第2の計算手段と、上記第1の計算手段による
    計算結果と上記第2の計算手段による結果の相違を表す
    指標を上記第1の計算手段の計算格子点数分保存する手
    段と、上記保存結果を入力し、上記第2の計算手段の計
    算結果を補正する手段とを備え、上記補正結果を上記第
    1の計算手段に入力する手段を備えた原子炉炉心性能計
    算装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、上記第2の計算手段の
    補正結果を上記第1の計算手段の計算の初期値とする原
    子炉炉心性能計算方法。
JP4335791A 1992-12-16 1992-12-16 原子炉炉心性能計算装置 Pending JPH06186380A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147377A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 炉心設計支援装置及びプログラム
JP2011117855A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Toshihisa Shirakawa 沸騰水型原子炉の熱伝達係数及び核燃料棒温度
CN103928065A (zh) * 2014-04-17 2014-07-16 中国人民解放军陆军军官学院 一种基于声波传感器的反应堆堆内部件临界热流实时监测方法
JP2017020881A (ja) * 2015-07-10 2017-01-26 株式会社東芝 炉心監視システム及び炉心監視方法
JP2023076513A (ja) * 2019-09-04 2023-06-01 原子燃料工業株式会社 炉心計算方法、炉心計算プログラムおよび炉心計算装置

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