JPH07128484A - 原子炉の運転監視保護方法 - Google Patents

原子炉の運転監視保護方法

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JPH07128484A
JPH07128484A JP5274205A JP27420593A JPH07128484A JP H07128484 A JPH07128484 A JP H07128484A JP 5274205 A JP5274205 A JP 5274205A JP 27420593 A JP27420593 A JP 27420593A JP H07128484 A JPH07128484 A JP H07128484A
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JP
Japan
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dnbr
core
axial offset
axial
reactor
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JP5274205A
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English (en)
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Hiroshi Tochihara
洋 栃原
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Publication date
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    • 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】 【目的】 従来の保護系設定変更の手間及び頻度を低減
すると共に、アキシャルオフセットと同様な分かり易い
指標により核沸騰限界比DNBR及び熱流束熱水路係数
Qの保護を図った運転監視保護方法を提供する。 【構成】 中性子検出器信号q1,q2,q3,q4により
アキシャルオフセットを炉心平均(A.OC.)、炉心上
半分(A.OT.)、炉心下半分(A.OB.)について定義
する。q1+q2+q3+q4=1に規格化し該信号よりD
NBRを表示し、該DNBRをA.OC.、A.OT.、A.
B.を使用して計算し、同DNBRをA.OC.とA.OT.
の関係及びA.OC.とA.OB.の関係で図的表示すると共
に、FQを同様に図的表示し、該表示からDNBR及び
Qを制限し許容運転範囲を確定する。DNBR及びFQ
の制限値はA.OC.,A.OT.及びA.OB.の関数形とし
て構成すると好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧水型原子炉の許容
運転範囲を制限する炉心監視保護方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の加圧水型原子炉の運転監視方法で
は、監視に使用される炉外中性子検出器が軸方向2分割
の場合には、軸方向出力分布に関する炉心平均のアキシ
ャルオフセットを使用し、その関数形として原子炉の運
転範囲を表示している。その代表的な一例では、定格出
力運転状態のアキシャルオフセット値に対してその正側
及び負側の一定目標範囲内にアキシャルオフセット目標
値A.OC.を維持するといういわゆるアキシャルオフセ
ット一定値制御運転方法を採用している(例えば特開昭
62−299792号公報参照)。
【0003】また、炉心及び燃料の健全性(即ち核沸騰
限界比及び最高線出力制限)保護のために、アキシャル
オフセット目標値A.OC.をある範囲に限定する保護系
を原子炉に設置しており、目標値がこの範囲を逸脱する
と最終的には原子炉をトリップするようになっている。
これ等の方法は全てアキシャルオフセットA.OC.とい
う炉心上半分と下半分の出力偏差を使用しているため、
図1の(a)及び(b)に例示するように、同じ値のアキシ
ャルオフセットA.OC.ではあっても分布形状が大きく
異なる出力分布を判別することはできないという問題が
あり、また、炉心平均のアキシャルオフセットA.OC
により包絡的に保護関数を決めるので運転範囲が狭くな
るという問題もあった。
【0004】上述した問題を解決するため、図2に例示
するような軸方向4分割の中性子検出器を使用すること
が提案されてきたが、このような中性子検出器を使用す
る場合、従来では、これ等の中性子検出器からの4つの
出力信号に基づいて軸方向約60箇所の出力分布を再現
計算しており、この計算結果から炉心の最高線出力及び
核沸騰限界比(DNBR)を直接的に評価するという方
法を採用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この場合には、詳細な
軸方向出力分布が得られる利点があるが、精度を保証す
るために、毎月1回の炉内の出力分布測定の結果と炉外
の4分割中性子検出器の出力信号からの再現出力分布と
が一致するように、約60箇所毎に中性子検出器を較正
するという作業が必要とされ、その保守に手間がかかる
という問題があった。また、軸方向出力分布の形のまま
では制御棒操作との関係が直感的に分かりずらいという
問題もあった。
【0006】従って、本発明は、上記のような炉外4分
割中性子検出器を使用する場合の保護系設定変更の手間
及び頻度を低減すると同時に、従来のアキシャルオフセ
ットと同様な分かり易い指標により核沸騰限界比及び最
高線出力もしくは熱流束熱水路係数の保護を図った原子
炉の運転監視保護方法を提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】上述の目的を達
成するために、本発明による原子炉の運転監視保護方法
では、炉心に関して軸方向に4分割され炉外に上下に配
設される中性子検出器の出力信号を、該中性子検出器の
上方のものよりq1,q2,q3,q4とする時に、該出力
信号q1,q2,q3,q4により炉心平均のアキシャルオ
フセットA.OC.、炉心上半分のアキシャルオフセット
A.OT.、炉心下半分のアキシャルオフセットA.OB.を
それぞれ
【数2】 と定義し、前記出力信号をq1+q2+q3+q4=1に規
格化して該出力信号より核沸騰限界比DNBRを表示
し、該核沸騰限界比DNBRを前記アキシャルオフセッ
トA.OC.、A.OT.及びA.OB.を使用して計算し、同
核沸騰限界比DNBRをA.OC.とA.OT.の関係及び
A.OC.とA.OB .の関係で図的表示すると共に、熱流束
熱水路係数FQを前記出力信号q1,q2,q3,q4によ
り表示し、該熱流束熱水路係数FQを前記アキシャルオ
フセットA.OC.、A.OT.及びA.OB.を使用して計算
し、同熱流束熱水路係数FQをA.OC.とA.OT.の関係
及びA.OC.とA.OB.の関係で図的表示し、前記各図
的表示から前記炉心の熱的制限値である前記核沸騰限界
比DNBR及び前記熱流束熱水路係数FQを制限して許
容運転範囲を確定する。核沸騰限界比DNBR及び熱流
束熱水路係数FQの制限値はA.OC.,A.OT.及びA.
B.の関数形として構成すると好適である。
【0008】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について図面を
参照して説明すると、図2において、炉心1の軸方向に
関して4分割された炉外中性子検出器2a、2b、2
c、2dの出力信号をそれぞれq1,q2,q3,q4とす
る時に、下記の3種類のアキシャルオフセットA.O.を
定義する。
【数3】
【0009】ここで、A.OC.は炉心平均のアキシャル
オフセット、A.OT.は炉心上半分のアキシャルオフセ
ット及びA.OB.は炉心下半分のアキシャルオフセット
である。一般的に、ある軸方向位置の核沸騰限界比(以
下、DNBRという)は、その軸方向位置までの出力積
分値と同軸方向位置での出力とを掛けたものに逆比例す
るので、検出器の出力信号q1,q2,q3,q4を使用し
てDNBRを表示すると、
【数4】 となる。この関係は図3に示すように明確な直線関係に
なる。
【0010】一方、検出器出力信号q1,q2,q3,q4
は、上記(1)式のアキシャルオフセットA.OC.、A.
T.、A.OB.から次のように計算できる。
【数5】
【0011】ただし、各検出器の出力信号は、q1+q2
+q3+q4=1.0と規格化される。即ち、上記(2)
式及び(3)式より、DNBRは、アキシャルオフセッ
トA.OC.、A.OT.、A.OB.を使って計算できる。こ
れらの結果を図的表示したものが図4及び図5であり、
図4においては、(A.OC.とA.OT.)の組み合わせ
で、図5においては(A.OC.とA.OB.)の組み合わせ
でDNBRの数値が表現されているので、各組み合わせ
(A.OC.とA.OT.)及び(A.OC.とA.OB.)の範囲
を限定すればDNBRをある許容範囲に限定できる。
【0012】一方、最高線出力は、炉心の熱流束熱水路
係数FQと平均線出力を掛けたものであり、検出器出力
信号q1,q2,q3,q4に比例することが知られてい
る。即ち、
【数6】
【0013】従って、熱流束熱水路係数FQ及び最高線
出力は、DNBRと同様にアキシャルオフセットA.
C.、A.OT.、A.OB.を使って計算できる。これら
の結果を図的表示したものが図6及び図7であり、図6
においては(A.OC.とA.OT.)の組み合わせで、図7
においては(A.OC.とA.OB.)の組み合わせで熱流束
熱水路係数FQが表現されている。これから、各組み合
わせ(A.OC.とA.OT.)及び(A.OC.とA.OB.)
の範囲を限定すれば熱流束熱水路係数FQをある許容範
囲に限定できる。
【0014】また、本発明は、炉心保護に使用される場
合、下記のように実施される。従来、加圧水形原子炉で
設置されている過大温度ΔTトリップ及び過出力ΔTト
リップ方式において軸方向出力分布歪を考慮する因子と
して、アキシャルオフセットA.OC.の関数であるf
(A.OC.)なるものを使用しているが、これに代わる
ものとして、本発明では、f(A.OC.,A.OT.,A.O
B.)なる関数を使用することになる。
【0015】関数f(A.OC.)では、アキシャルオフ
セットA.OC.のみで保護されるのに比べて関数f(A.
C.,A.OT.,A.OB.)ではA.OC.の他にA.OT.,
A.OB.でも分類して保護範囲を表示するので、f(A.
C.)よりはA.OT.,A.OB.の値に応じて運転余裕が
広がるという利点がある。
【0016】図11に本実施例での関数f(A.OC.,
A.OT.,A.OB.)を図示しているが、A.OT.,A.O
B.の値に応じてこの関数の値が変化しているのでf(A.
C.)の場合に比べてより広いA.OC.範囲が使用でき
て運転余裕が拡大することがわかる。
【0017】
【発明の効果】上述のように、本発明では、原子炉のプ
ラント・コンピュータで常時計算され画面で表示するこ
とのできるアキシャルオフセットA.OC.,A.OT.,
A.OB.の3つの指標によりDNBR,FQとも制限範
囲を表示できるので従来より使用しているA.OC.にな
じんでいる運転員にも、感覚的に分かり易い指標で、保
護範囲が表現できるという利点がある。また、アキシャ
ルオフセットA.OC.,A.OT.,A.OB.は4分割検出
器の出力信号q1,q2,q3,q4のみを使用して計算で
きるので、保護系に使用する信号は検出器出力信号
1,q2,q3,q4のみでよいため、精度保証のための
較正作業なども簡単であり、その頻度も少なくてよいと
いう利点がある。更に、運転員が制御棒操作をする場合
の指標としては、図8に示す(A.OC.とA.OT.)図
上では、制御棒挿入により制限範囲逸脱を修正し、図9
に示すような(A.OC.とA.OB.)図上では、制御棒引
抜により制限範囲逸脱を修正するというように容易に操
作の仕方がわかるという利点もある。図10の(A.
C.とA.OT.)図上には、炉心の寿命初期から末期ま
でのアキシャルオフセットの変化を示している。従来、
加圧水形原子炉で使用されているアキシャルオフセット
A.OC.のみでDNBR保護関数を決める場合には、図
10に示すA.OT.で寿命末期が最もDNBR的に厳し
いので、その時点での許容アキシャルオフセットA.O.
が範囲となる。寿命初期のように許容アキシャルオフセ
ットA.O.がもっと正側に広いところでも一律にこの寿
命末期での許容アキシャルオフセットA.O.を制限とす
るので、許容アキシャルオフセットA.O.範囲が狭くな
るという問題があったが、上述した本発明の方式であれ
ば、その時点でのA.OT.に応じて許容アキシャルオフ
セットA.O.範囲が広げられるという利点がある。
【0018】また、関数f(A.OC.,A.OT.,A.
B.)を図11に示しているが、A.OT.,A.OB.の値
に応じてこの関数の値が変化しているのでf(A.OC.)
の場合に比べてより広いA.OC.範囲が使用できて運転
余裕が拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)及び(b)は同じA.OC.に対して出
現する異なる軸方向出力分布の例を示す。
【図2】 軸方向4分割の炉外中性子検出器の配置説明
図。
【図3】 最小DNBRと4max.qが直線関係にあるこ
とを示す説明図。
【図4】 (A.OC.とA.OT.)の関係においてDNB
R一定値を表示する曲線例。
【図5】 (A.OC.とA.OB.)の関係においてDNB
R一定値を表示する曲線例。
【図6】 (A.OC.とA.OT.)の関係においてFQ一定
値を表示する曲線例。
【図7】 (A.OC.とA.OB.)の関係においてFQ一定
値を表示する曲線例。
【図8】 (A.OC.とA.OT.)の関係において制御棒
操作による変化曲線を示す図。
【図9】 (A.OC.とA.OB.)の関係において制御操
作による変化曲線を示す図。
【図10】 (A.OC.とA.OT.)の関係において寿命
初期から寿命末期までの燃焼による変化曲線を示す図。
【図11】 本発明の別の実施例における関数f(A.
C.,A.OT.,A.OB.)とA.OC.の関係を示す図。
【符号の説明】 1…炉心、2a、2b、2c、2d…軸方向4分割の
中性子検出器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉心に関して軸方向に4分割され炉外に
    上下に配設される中性子検出器の出力信号を、該中性子
    検出器の上方のものよりq1,q2,q3,q4とする時
    に、該出力信号q1,q2,q3,q4により炉心平均のア
    キシャルオフセットA.OC.、炉心上半分のアキシャル
    オフセットA.OT.及び炉心下半分のアキシャルオフセ
    ットA.OB.をそれぞれ 【数1】 と定義し、前記出力信号をq1+q2+q3+q4=1に規
    格化して該出力信号より核沸騰限界比DNBRを表示
    し、該核沸騰限界比DNBRを前記アキシャルオフセッ
    トA.OC.、A.OT.及びA.OB.を使用して計算し、同
    核沸騰限界比DNBRをA.OC.とA.OT.の関係及び
    A.OC.とA.OB.の関係で図的表示すると共に、熱流束
    熱水路係数FQを前記出力信号q1,q2,q3,q4によ
    り表示し、該熱流束熱水路係数FQを前記アキシャルオ
    フセットA.OC.、A.OT.及びA.OB.を使用して計算
    し、同熱流束熱水路係数FQをA.OC.とA.OT.の関係
    及びA.OC.とA.OB.の関係で図的表示し、前記各図
    的表示から前記炉心の熱的制限値である前記核沸騰限界
    比DNBR及び前記熱流束熱水路係数FQを制限して許
    容運転範囲を確定する原子炉の運転監視保護方法。
  2. 【請求項2】 前記核沸騰限界比DNBR及び熱流束熱
    水路係数FQの制限値をA.OC.,A.OT.及びA.OB.
    の関数形として構成する請求項1に記載の原子炉の運転
    監視保護方法。
JP5274205A 1993-11-02 1993-11-02 原子炉の運転監視保護方法 Withdrawn JPH07128484A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN110633454A (zh) * 2019-09-19 2019-12-31 中国核动力研究设计院 一种基于修正法的chf关系式dnbr限值统计学确定方法
CN110727920A (zh) * 2019-09-19 2020-01-24 中国核动力研究设计院 一种基于分组法的chf关系式dnbr限值统计学确定方法
JP2022034372A (ja) * 2020-08-18 2022-03-03 三菱重工業株式会社 解析システム、評価方法及び、プログラム

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