JPH0656432B2 - 原子炉の炉内異常検出方法 - Google Patents
原子炉の炉内異常検出方法Info
- Publication number
- JPH0656432B2 JPH0656432B2 JP59043782A JP4378284A JPH0656432B2 JP H0656432 B2 JPH0656432 B2 JP H0656432B2 JP 59043782 A JP59043782 A JP 59043782A JP 4378284 A JP4378284 A JP 4378284A JP H0656432 B2 JPH0656432 B2 JP H0656432B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- fuel assembly
- outlet temperature
- abnormality
- assembly outlet
- Prior art date
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、炉内の異常状態を早期に検出できるようにし
た原子炉の炉内異常検出方法に関する。
た原子炉の炉内異常検出方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 原子力発電プラントにおいては、事故の発生を検出する
のみでなく、その事故の発生以前の徴候をできるだけ早
く検出して事故に至らないようにする必要がある。その
ためには、原子力発電プラントの状態を診断するに必要
な信号例えば圧力，温度，流量，中性子束等に関する信
号を監視することは、プラント設備の健全性の確認のみ
でなく、機器類の損傷防止並びに保全にも役立ち、プラ
ントの稼動率向上、機器信頼性の向上の点でも有益であ
る。
のみでなく、その事故の発生以前の徴候をできるだけ早
く検出して事故に至らないようにする必要がある。その
ためには、原子力発電プラントの状態を診断するに必要
な信号例えば圧力，温度，流量，中性子束等に関する信
号を監視することは、プラント設備の健全性の確認のみ
でなく、機器類の損傷防止並びに保全にも役立ち、プラ
ントの稼動率向上、機器信頼性の向上の点でも有益であ
る。
特に、液体金属冷却型高速炉においては、局所閉塞や局
所沸騰等により燃料ピン破損事故に至る前の初期の段階
でこのような炉内異常を検出することが、炉の健全性を
維持する上で非常に重要なことである。このような炉内
異常は、燃料集合体出口の冷却材温度のゆらぎの振幅を
増加させることが知られており、このゆらぎの検出は各
燃料集合体出口に設置された熱電対で得ることができ
る。しかしながら、燃料集合体出口温度には、通常運転
時でも種々の原因でゆらぎが存在し、しかもこのゆらぎ
は運転条件によつても変化する。従つて、高速炉の炉内
異常検出の感度を高めるためには、通常時の温度ゆらぎ
成分を運転条件にかかわりなく低減させることが必要で
ある。
所沸騰等により燃料ピン破損事故に至る前の初期の段階
でこのような炉内異常を検出することが、炉の健全性を
維持する上で非常に重要なことである。このような炉内
異常は、燃料集合体出口の冷却材温度のゆらぎの振幅を
増加させることが知られており、このゆらぎの検出は各
燃料集合体出口に設置された熱電対で得ることができ
る。しかしながら、燃料集合体出口温度には、通常運転
時でも種々の原因でゆらぎが存在し、しかもこのゆらぎ
は運転条件によつても変化する。従つて、高速炉の炉内
異常検出の感度を高めるためには、通常時の温度ゆらぎ
成分を運転条件にかかわりなく低減させることが必要で
ある。
ところで、高速炉における燃料集合体出口温度ゆらぎの
主な雑音源としては次の３つの要因すなわち、第１の要
因として原子炉入口温度ゆらぎ，第２の要因として原子
炉出力ゆらぎ，第３の要因として温度勾配の存在する燃
料集合体内での乱流混合があることが分つている。
主な雑音源としては次の３つの要因すなわち、第１の要
因として原子炉入口温度ゆらぎ，第２の要因として原子
炉出力ゆらぎ，第３の要因として温度勾配の存在する燃
料集合体内での乱流混合があることが分つている。
しかして、高速炉の炉内異常検出においては、観測すべ
き信号から、あるモデルを用いて予測した予測値を差引
くことで得られる残差を監視することによつて異常を高
感度に検出する方法（以下イノベーシヨン法という）を
適用することが有効であり、予測のためのモデルとして
は自己回帰モデル（ＡＲモデル）が予測精度が高いこと
で知られている。しかしながら、運転条件が変わるとモ
デルも変化するので、種々の運転条件毎に多数のモデル
を予じめ準備しておくことが必要となる。たとえば、原
型炉以降では出力／流量比一定の運転が予定されている
が、この場合には運転条件の変化があると、特に前記第
１要因である原子炉入口温度ゆらぎと前記第２要因であ
る原子炉出力ゆらぎからの伝達特性が変化するため、従
来のＡＲモデルによるイノベーシヨン法では運転条件の
変化に対して多数のモデルを必要とすることになる。こ
のように、各運転条件の変化毎に多数のモデルを準備す
ることは実際上非常に困難なことである。
き信号から、あるモデルを用いて予測した予測値を差引
くことで得られる残差を監視することによつて異常を高
感度に検出する方法（以下イノベーシヨン法という）を
適用することが有効であり、予測のためのモデルとして
は自己回帰モデル（ＡＲモデル）が予測精度が高いこと
で知られている。しかしながら、運転条件が変わるとモ
デルも変化するので、種々の運転条件毎に多数のモデル
を予じめ準備しておくことが必要となる。たとえば、原
型炉以降では出力／流量比一定の運転が予定されている
が、この場合には運転条件の変化があると、特に前記第
１要因である原子炉入口温度ゆらぎと前記第２要因であ
る原子炉出力ゆらぎからの伝達特性が変化するため、従
来のＡＲモデルによるイノベーシヨン法では運転条件の
変化に対して多数のモデルを必要とすることになる。こ
のように、各運転条件の変化毎に多数のモデルを準備す
ることは実際上非常に困難なことである。
［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、原子炉の種々の運転条件に対するＡＲモデルを代表
的な原子炉の運転条件に対するＡＲモデルから内外挿す
ることによつて容易に得られるようにするとともに原子
炉内の異常を高感度に検出するようにした原子炉の炉内
異常検出方法を提供するにある。
は、原子炉の種々の運転条件に対するＡＲモデルを代表
的な原子炉の運転条件に対するＡＲモデルから内外挿す
ることによつて容易に得られるようにするとともに原子
炉内の異常を高感度に検出するようにした原子炉の炉内
異常検出方法を提供するにある。
［発明の概要］ 本発明は、上記目的を達成するために、原子炉出力，原
子炉入口温度および燃料集合体出口温度から得られる信
号に基づいて原子炉内の異常を検出するようにした原子
炉の炉内異常検出方法において、予じめ代表的な原子炉
運転条件に対して原子炉入口温度の輸送遅れ操作を行な
つて燃料集合体出口温度に対する複数の基準ＡＲモデル
を作成し、この複数の基準ＡＲモデルから運転中の原子
炉の燃料集合体出口温度に対するＡＲモデルを内挿また
は外挿より求めるとともにこのＡＲモデルによる燃料集
合体出口温度の予測値と当該原子炉の燃料集合体出口温
度との残差のＲＭＳ値をしきい値と比較することまたは
残差の白色性検定指標をしきい値と比較することにより
炉内の熱および流動状態の異常を診断するようにしたも
のである。
子炉入口温度および燃料集合体出口温度から得られる信
号に基づいて原子炉内の異常を検出するようにした原子
炉の炉内異常検出方法において、予じめ代表的な原子炉
運転条件に対して原子炉入口温度の輸送遅れ操作を行な
つて燃料集合体出口温度に対する複数の基準ＡＲモデル
を作成し、この複数の基準ＡＲモデルから運転中の原子
炉の燃料集合体出口温度に対するＡＲモデルを内挿また
は外挿より求めるとともにこのＡＲモデルによる燃料集
合体出口温度の予測値と当該原子炉の燃料集合体出口温
度との残差のＲＭＳ値をしきい値と比較することまたは
残差の白色性検定指標をしきい値と比較することにより
炉内の熱および流動状態の異常を診断するようにしたも
のである。
先ず、本発明の原理について説明する。
ＡＲモデルによる集合体出口温度の予測値 は、炉出力Ｐ(t)，原子炉入口温度θi(t)および集合体
出口温度θo(t)から下記(1)式で表わすことができる。
出口温度θo(t)から下記(1)式で表わすことができる。
ここで、ａm，ｂm，ｃmはＡＲ係数で最小自乗法で決定
され、ＡＤ次数Ｍは予測誤差の推定値が最小になるよう
に選ばれる。
され、ＡＤ次数Ｍは予測誤差の推定値が最小になるよう
に選ばれる。
今、上記(1)式を原子炉の出力／流量比一定運転に適用
すると、係数ａm，ｂm，ｃmの変化は第１図に示したよ
うになる。同図において、ａmは出力から出口温度への
伝達のゲインを表わしており、ａmは流量の小さい程大
きくなる。また、ｂmはその絶対値が最大となる次数ｍ
maxが流量の小さい程高くなつているが、これは原子炉
入口温度θiの測定点から燃料集合体出口温度θoの測定
点までの輸送遅れτが大きくなるためである。例えば、
この値は100％出力／100％流量でｍmax＝３，50％出力
／50流量でｍmax＝６，30％出力／３０％流量でｍmax＝
10となり、ｍmax△ｔが各々の条件下のτに相当する。
さらにｃmについてみると、冷却材の測定に使用する熱
電対はウエル挿入型で時定数が通常10秒程度と長いた
め、ｃmの変化はこの応答特性で決まつてしまい運転条
件の変化ではあまり変化しない。
すると、係数ａm，ｂm，ｃmの変化は第１図に示したよ
うになる。同図において、ａmは出力から出口温度への
伝達のゲインを表わしており、ａmは流量の小さい程大
きくなる。また、ｂmはその絶対値が最大となる次数ｍ
maxが流量の小さい程高くなつているが、これは原子炉
入口温度θiの測定点から燃料集合体出口温度θoの測定
点までの輸送遅れτが大きくなるためである。例えば、
この値は100％出力／100％流量でｍmax＝３，50％出力
／50流量でｍmax＝６，30％出力／３０％流量でｍmax＝
10となり、ｍmax△ｔが各々の条件下のτに相当する。
さらにｃmについてみると、冷却材の測定に使用する熱
電対はウエル挿入型で時定数が通常10秒程度と長いた
め、ｃmの変化はこの応答特性で決まつてしまい運転条
件の変化ではあまり変化しない。
そこで、ａmについては複数の運転条件（例えば１００
％出力と５０％出力）についての基準ＡＲモデルから他
の条件へその絶対値を線型的に内外挿して求める。ま
た、ｂmについては、先ず入口温度信号を各運転条件の
τだけ進めて基準となるモデルを作成する。このように
すれば運転条件によるｂmが最大となる次数のズレは無
くなり、ａmと同様絶対値の線型内挿が可能となる。ｃm
については熱電対の応答特性を表わしているので、運転
条件による変化は考慮しなくても良いが、応答の速い測
定器を使用する場合にはａmと同様の内外挿法を適用す
ればよい。
％出力と５０％出力）についての基準ＡＲモデルから他
の条件へその絶対値を線型的に内外挿して求める。ま
た、ｂmについては、先ず入口温度信号を各運転条件の
τだけ進めて基準となるモデルを作成する。このように
すれば運転条件によるｂmが最大となる次数のズレは無
くなり、ａmと同様絶対値の線型内挿が可能となる。ｃm
については熱電対の応答特性を表わしているので、運転
条件による変化は考慮しなくても良いが、応答の速い測
定器を使用する場合にはａmと同様の内外挿法を適用す
ればよい。
そうすると、集合体出口温度に対するＡＲモデルは下記
(2)式で表わすことができる。
(2)式で表わすことができる。
ここで、ａ′m，ｂ′m，ｃ′mは基準モデルからの内挿
（または外挿）された値 以上の説明は、一次系が１ループの場合についてである
が、通常は複数ループ存在するので、ループの数だけ入
口温度を考慮しなければならない。
（または外挿）された値 以上の説明は、一次系が１ループの場合についてである
が、通常は複数ループ存在するので、ループの数だけ入
口温度を考慮しなければならない。
いま、ループがＫ本存在する場合、ｌ番の集合体の出口
温度へのｋ番の入口温度からの輸送遅れ▲τl K▼を相関
関数から求めておき、これらを用いると、この場合の集
合体出口温度に対するＡＲモデルは下記(3)式で表わす
ことができる。
温度へのｋ番の入口温度からの輸送遅れ▲τl K▼を相関
関数から求めておき、これらを用いると、この場合の集
合体出口温度に対するＡＲモデルは下記(3)式で表わす
ことができる。
従つて、最終的に得られる残差δ▲θl o▼は下記(4)と
なる。
なる。
この残差δ▲θl o▼は正常状態において充分に小さくな
る為、そのＲＭＳ値の監視あるいは統計的特性の検定に
より、炉内の熱流動状態の異常を高感度で検出すること
ができる。
る為、そのＲＭＳ値の監視あるいは統計的特性の検定に
より、炉内の熱流動状態の異常を高感度で検出すること
ができる。
［発明の実施例］ 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第２図は、本発明の炉内異常検出方法が適用される高速
炉の概略図である。同図に示すように、炉容器１内には
炉心２が収容されており、冷却材は入口配管３より炉容
器１内に流入し、炉心２を冷却した後出口配管４より炉
容器１外に流出する。原子炉入口温度θiを計測する計
測器５は入口配管３に設置されている。また、燃料集合
体出口温度θoを計測する計測器６は各燃料集合体出口
に設置されており、さらに、炉出力を計測する計測器７
は図示しない出力系に設置されている。
炉の概略図である。同図に示すように、炉容器１内には
炉心２が収容されており、冷却材は入口配管３より炉容
器１内に流入し、炉心２を冷却した後出口配管４より炉
容器１外に流出する。原子炉入口温度θiを計測する計
測器５は入口配管３に設置されている。また、燃料集合
体出口温度θoを計測する計測器６は各燃料集合体出口
に設置されており、さらに、炉出力を計測する計測器７
は図示しない出力系に設置されている。
次に、本発明の原子炉の炉内異常検出方法の一実施例を
第３図のフローチヤートについて説明する。
第３図のフローチヤートについて説明する。
先ず、第１ステツプ10として予じめ複数の基準運転条件
におけるプロセス信号すなわち原子炉入口温度θi(t)，
燃料集合体出口温度θo(t)および炉出力Ｐ(t)の各信号
を一定サンプリング間隔で入力し、平均値の除去等の前
処理を行う。次の第２ステツプ11では原子炉入口温度θ
i(t)について輸送遅れτの操作を行ない、第３ステツプ
12で基準ＡＲモデルをオフ・ラインで作成して記憶装置
８に記憶しておく。
におけるプロセス信号すなわち原子炉入口温度θi(t)，
燃料集合体出口温度θo(t)および炉出力Ｐ(t)の各信号
を一定サンプリング間隔で入力し、平均値の除去等の前
処理を行う。次の第２ステツプ11では原子炉入口温度θ
i(t)について輸送遅れτの操作を行ない、第３ステツプ
12で基準ＡＲモデルをオフ・ラインで作成して記憶装置
８に記憶しておく。
次に、原子炉の炉内異常検査指令が出されると、第４ス
テツプ13において通常運転時におけるプロセス信号すな
わち原子炉入口温度θi(t)，燃料集合体出口温度θo(t)
および炉出力Ｐ(t)の各信号をオンラインで一定サンプ
リング間隔で入力し、前処理を行う。第５ステツプ14で
は原子炉入口温度θi(t)の信号についてはさらに輸送遅
れτだけ進める操作を行なう。第６ステツプ15では運転
条件が変更されているか否かを判定し、運転条件が変更
されていれば、第７ステツプ16において既に記憶装置８
に記憶されている複数の基準ＡＲモデルからその変更さ
れた運転条件での燃料集合体出口温度に対するＡＲモデ
ルを内挿または外挿により作成する。また、運転条件が
変更されていなければ、既に作成されているＡＲモデル
を用いる。そして、次の第８ステツプ17ではこのように
して作成されたＡＲモデルによる燃料集合体出口温度の
予測値 と集合体出口温度ゆらぎの生信号▲θl o▼との残差信号
δ▲θl o▼のＲＭＳ値または、白色生の検定指標がしき
い値より大きいか否かを判定する。そして第９ステツプ
18ではこの残差信号δ▲θl o▼のＲＭＳ値または白色性
の検定指標がしきい値より大きければ炉内の熱流動状態
に異常が発生していると判断して次の第10ステツプ19で
アラームを出力する。また、前記残差信号δ▲θl o▼の
ＲＭＳ値または白色性の検定指標がしきい値より小さけ
れば炉内には異常は発生していないので、再び第４ステ
ツプ13に戻り各計測器から得られたプロセス信号のサン
プリングを行ない前述した手順が繰返えされる。このよ
うにして炉内の熱流動状態の異常か否かをオンラインで
処理することができる。
テツプ13において通常運転時におけるプロセス信号すな
わち原子炉入口温度θi(t)，燃料集合体出口温度θo(t)
および炉出力Ｐ(t)の各信号をオンラインで一定サンプ
リング間隔で入力し、前処理を行う。第５ステツプ14で
は原子炉入口温度θi(t)の信号についてはさらに輸送遅
れτだけ進める操作を行なう。第６ステツプ15では運転
条件が変更されているか否かを判定し、運転条件が変更
されていれば、第７ステツプ16において既に記憶装置８
に記憶されている複数の基準ＡＲモデルからその変更さ
れた運転条件での燃料集合体出口温度に対するＡＲモデ
ルを内挿または外挿により作成する。また、運転条件が
変更されていなければ、既に作成されているＡＲモデル
を用いる。そして、次の第８ステツプ17ではこのように
して作成されたＡＲモデルによる燃料集合体出口温度の
予測値 と集合体出口温度ゆらぎの生信号▲θl o▼との残差信号
δ▲θl o▼のＲＭＳ値または、白色生の検定指標がしき
い値より大きいか否かを判定する。そして第９ステツプ
18ではこの残差信号δ▲θl o▼のＲＭＳ値または白色性
の検定指標がしきい値より大きければ炉内の熱流動状態
に異常が発生していると判断して次の第10ステツプ19で
アラームを出力する。また、前記残差信号δ▲θl o▼の
ＲＭＳ値または白色性の検定指標がしきい値より小さけ
れば炉内には異常は発生していないので、再び第４ステ
ツプ13に戻り各計測器から得られたプロセス信号のサン
プリングを行ない前述した手順が繰返えされる。このよ
うにして炉内の熱流動状態の異常か否かをオンラインで
処理することができる。
第４図は、燃料集合体出口温度ゆらぎの生信号▲θl o▼
(t)と本発明による残差信号δ▲θl o▼(t)とを比較した
波形図であり、この図から明らかなように燃料集合体出
口温度ゆらぎの生信号▲θl o▼(t)は異常発生の前後に
おいて顕著な波形の変化は見られないが、本発明による
場合は、異常発生前の残差信号δ▲θl o▼(t)は振幅の
小さい波形であるが、異常発生以後は振幅が大きな波形
となり、そのＲＭＳ値の監視或いは統計的特性の検定に
より炉内の熱流動状態の異常を高感度で検出することが
できる。
(t)と本発明による残差信号δ▲θl o▼(t)とを比較した
波形図であり、この図から明らかなように燃料集合体出
口温度ゆらぎの生信号▲θl o▼(t)は異常発生の前後に
おいて顕著な波形の変化は見られないが、本発明による
場合は、異常発生前の残差信号δ▲θl o▼(t)は振幅の
小さい波形であるが、異常発生以後は振幅が大きな波形
となり、そのＲＭＳ値の監視或いは統計的特性の検定に
より炉内の熱流動状態の異常を高感度で検出することが
できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の原子炉の炉内異常検出方
法によれば、炉内における伝達特性の変化を考慮するこ
とにより代表的な運転条件に対する複数のＡＲモデルか
ら種々の運転条件に対するＡＲモデルを簡単に内外挿し
て求めることができるので炉内の熱流動状態の異常を高
感度に検出することができるとともに記憶装置の容量や
演算時間を大幅に減少することができる。
法によれば、炉内における伝達特性の変化を考慮するこ
とにより代表的な運転条件に対する複数のＡＲモデルか
ら種々の運転条件に対するＡＲモデルを簡単に内外挿し
て求めることができるので炉内の熱流動状態の異常を高
感度に検出することができるとともに記憶装置の容量や
演算時間を大幅に減少することができる。
第１図は原子炉の出力／流量比を変えた場合の本発明が
適用されるＡＲ係数の変化を表わした図、第２図は本発
明が適用される高速炉の概略図、第３図は本発明の一実
施例のフローチヤート、第４図は燃料集合体出口温度ゆ
らぎの生信号▲θl o▼(t)と本発明による残差信号▲δl
o▼(t)とを比較した波形図である。 １……炉容器、２……炉心 ３……入口配管、４……出口配管 ５，６，７……計測器、８……記憶装置
適用されるＡＲ係数の変化を表わした図、第２図は本発
明が適用される高速炉の概略図、第３図は本発明の一実
施例のフローチヤート、第４図は燃料集合体出口温度ゆ
らぎの生信号▲θl o▼(t)と本発明による残差信号▲δl
o▼(t)とを比較した波形図である。 １……炉容器、２……炉心 ３……入口配管、４……出口配管 ５，６，７……計測器、８……記憶装置
Claims (1)
- 【請求項１】原子炉出力、原子炉入口温度および燃料集
合体出口温度から得られる信号に基ずいて原子炉内の異
常を検出するようにした原子炉の炉内異常検出方法にお
いて、予じめ、代表的な原子炉運転条件に対して原子炉
入口温度の輸送遅れ操作を行なって燃料集合体出口温度
に対する複数の基準ＡＲモデルを作成し、該複数の基準
ＡＲモデルから運転中の原子炉の燃料集合体出口温度に
対するＡＲモデルを内挿または外挿より求めるとともに
該ＡＲモデルによる燃料集合体出口温度の予測値と当該
原子炉の燃料集合体出口温度との残差の白色性検定指標
をしきい値と比較することにより炉内の熱および流動状
態の異常を診断するようにしたことを特徴とする原子炉
の炉内異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043782A JPH0656432B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 原子炉の炉内異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043782A JPH0656432B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 原子炉の炉内異常検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60188889A JPS60188889A (ja) | 1985-09-26 |
| JPH0656432B2 true JPH0656432B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=12673326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59043782A Expired - Lifetime JPH0656432B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 原子炉の炉内異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656432B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5892894A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-02 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉プラントの異常診断法 |
| JPS58115399A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | 日本原子力事業株式会社 | 炉内異常検出システム |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP59043782A patent/JPH0656432B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60188889A (ja) | 1985-09-26 |
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