JPH0820545B2 - 炉心流量測定装置 - Google Patents

炉心流量測定装置

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JPH0820545B2
JPH0820545B2 JP62183641A JP18364187A JPH0820545B2 JP H0820545 B2 JPH0820545 B2 JP H0820545B2 JP 62183641 A JP62183641 A JP 62183641A JP 18364187 A JP18364187 A JP 18364187A JP H0820545 B2 JPH0820545 B2 JP H0820545B2
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は原子炉内再循環ポンプが備えられた沸騰水型
原子炉の炉心流量を測定する炉心流量測定装置に係り、
特にポンプ吸込側とポンプ吐出側の差圧を測定するとと
もに、ポンプ回転数を検出して炉心流量を求める炉心流
量測定装置に関する。
(従来の技術) 一般に、改良型沸騰水型原子炉には炉心へ冷却材とし
ての炉水を循環させる原子炉内再循環ポンプが備えられ
る。
第6図および第7図は改良型沸騰水型原子炉の一例を
示す断面図である。原子炉圧力容器(以下RPVという)
1内には炉心シュラウド2が一体的に設けられ、この炉
心シュラウド2に炉心支持板3が水平に固定されるとと
もに、炉心支持板3上に図示しない炉心が備えられる。
また、RPV1の側壁4(以下RPV壁という)には原子炉圧
力容器スカート5が一体に設けられる。
原子炉内再循環ポンプ6はRPV1の底部を形成する原子
炉圧力容器下鏡(以下RPV下鏡という)7を貫通して複
数基設けられ、各原子炉内再循環ポンプは炉心シュラウ
ド2とRPV壁4の間のダウンカマ部8から、シュラウド
サポートレグ9の間を通って、下部プレナム10へ炉水を
循環させるインペラ11と、そのインペラ11を回転駆動さ
せるモータ部12とを有する。また、インペラ11の下流側
にはディフューザ13がポンプデック14に固定して設けら
れ、インペラ11から送り込まれる炉水を拡散させて下部
プレナム10へ送り込むようになっている。
原子炉内再循環ポンプ6が運転されると、ダウンカマ
部8の炉水はインペラ11の回転により生じる吸引力によ
り吸い込まれるとともに、このインペラ11によって押し
出され、さらにディフューザ13によって拡散された後、
シュラウドサポートレグ9の間から下部プレナム10へ送
り込まれる。
下部プレナム10へ送り込まれた炉水は炉水支持板3の
間隙から図示しない炉心内へ入り、炉心の熱を吸収して
炉水の一部が蒸気となり、図示しない気水分離器へ案内
される。一方、蒸気化しなかった炉水および気水分離器
により分離された水は、ダウンカマ部8へ戻り、再び原
子炉内再循環ポンプ6によって炉心へ送り込まれる。
ところで、炉心へ送り込まれる冷却材としての炉水の
流量すなわち炉心流量は、原子炉出力や燃料燃焼度等と
密接な関係を有し、原子炉出力や燃料燃焼度等を算出す
る基礎となる。そのため、炉心流量測定装置により炉心
流量が測定されている。
従来は炉心流量測定装置として原子炉内再循環ポンプ
6のポンプ特性を生かしたポンプデック差圧測定系が使
用されている。ポンプデック差圧測定系の原理は次のよ
うになっている。
まず、原子炉の実機納入前試験等で予め実機運転状態
の原子炉内再循環ポンプ6のポンプ回転数をパラメータ
にしたポンプデック差圧−ポンプ流量の関係を求める。
ポンプデック差圧はポンプデック14より上流側の水圧と
下流側の水圧の測定値の差である。また、ポンプ回転数
が0の場合、すなわち停止状態のポンプに順流あるいは
逆流が流れ込む場合のポンプデック差圧−順流流量、ポ
ンプデック差圧−逆流流量の関係についても同様に求め
ておく。
そして実際の運転状態において、各ポンプの回転数お
よびポンプデック差圧を測定する。全部の原子炉内再循
環ポンプ6を運転する場合には予め求めておいたポンプ
デック差圧−ポンプ流量の関係から各ポンプのポンプ流
量を求め、その総和から炉心流量を求める。
複数の原子炉内再循環ポンプ6のうち一部を運転する
場合には、運転中のポンプについては上記と同様にして
各ポンプのポンプ流量を求め、それらのポンプ流量の総
和をまず求める。次に停止中のポンプについて予め求め
た逆流時のポンプデック差圧−逆流流量の関係から逆流
流量を求め、それらの停止中のポンプの逆流流量の総和
を求める。そして、運転中のポンプのポンプ流量の総和
から停止中のポンプの逆流流量を引いて炉心流量を求め
る。また、原子炉内再循環ポンプ6の全部が停止中であ
る場合には、予め求めた順流時のポンプデック差圧−順
流流量の関係から全ポンプの順流流量の総和を求め、こ
の順流流量の総和から炉心流量を求める。
(発明が解決しようとする問題点) 従来のポンプデック差圧測定系においては、ポンプデ
ック差圧を測定するためにポンプデック差圧測定器16が
備えられる。ポンプデック差圧測定器16は、第6図に示
すようにポンプデック14上流側に設けられたポンプ吸込
側圧力孔17からポンプ吸込側導圧管18を介してポンプ吸
込側圧力を検出する一方、ポンプデック14下流側に設け
られたポンプ吐出側圧力孔19からポンプ吐出側導圧管20
を介してポンプ吐出側圧力を検出し、このポンプ吐出側
圧力と上記ポンプ吸込側圧力との差圧を求めるものであ
る。
従来のポンプデック差圧測定器16のポンプ吸込側圧力
孔17は、第8図に示すように、ポンプデック14とディフ
ューザ13の上端との間に位置し、ポンプ吐出側圧力孔19
はポンプデック14とディフューザ13の下端との間に位置
する。また、平面的には第7図に示すようにポンプ吸込
側圧力孔17は、ディフューザ13と炉心シュラウド2との
間に位置し、ポンプ吐出側圧力孔19は炉心シュラウド2
とRPV壁4に囲まれた区域のシュラウドサポートレグ9
の上方に位置する。
しかしながら、第8図および第9図に示すようにポン
プデック14上部ではポンプインペラ11へ吸い込まれる主
流A以外の二次流れBが発生し、各ポンプの運転状態の
変化で、この二次流れBが微妙に変化する。
また、第10図および第11図に示すようにポンプデック
14下部ではシュラウドサポートレグ9開口部へ吐出する
主流A以外の二次流れBが発生し、各ポンプの運転状態
の変化で、この二次流れBが微妙に変化する。
このような二次流れBの変化による圧力の微妙な変化
は、ポンプ吸込側圧力孔17およびポンプ吐出側圧力孔19
に検出され、その結果ポンプデック差圧が不安定とな
り、正確なポンプデック差圧を測定することができな
い。
一般に、複数台の原子炉内再循環ポンプ6を有する改
良型沸騰水型原子炉では、各ポンプ間で多様な運転モー
ドが考えられる。そのため、各運転モードにおいて様々
に変化する二次流れBにより、ポンプデック差圧を正確
に測定できない場合には、炉心流量を正確に測定するこ
とができず、プラントの運転余裕を正確に把握できない
ばかりか、燃料経済性を劣化させる結果となる。
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、複数
の原子炉内再循環ポンプの各運転モードにおける二次流
れの影響を受けることなく、正確なポンプデック差圧を
求めることにより、炉心流量測定精度を向上させること
ができる炉心流量測定装置を提供することを目的とす
る。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は、原子炉内再循環ポンプが備えられた原子炉
におけるポンプ吸込側の圧力とポンプ吐出側の圧力の差
圧を測定するとともに、ポンプ回転数を検出して炉心流
量を求める炉心流量測定装置において、ポンプ吸込側の
圧力検出端をポンプデックから1.5m程度以上上流側のダ
ウンカマ部に設ける一方、ポンプ吐出側の圧力検出端を
炉心シュラウド内側の下部プレナム部に設けたものであ
る。
(作用) 原子炉内再循環ポンプが運転され、ポンプ近傍に二次
流れが発生しても、その二次流れによる吸込側圧力の変
動はポンプデックから1.5m程度以上上流側に設けられた
ポンプ吸込側の圧力検出端には検出されない。
また、二次流れによるポンプ吐出側の圧力の変動は、
炉心シュラウド内側の下部プレナム部にまで及ばないか
ら、ポンプ吐出側の圧力検出端には二次流れによる圧力
の変動の影響がない。
したがって、複数の原子炉内再循環ポンプの多様な運
転モードにおいても、二次流れの影響を受けることなく
正確なポンプデック差圧を求めることができ、炉心流量
の測定精度を向上させることができる。
(実施例) 本発明に係る炉心流量測定装置の一実施例を図面を参
照して説明する。
第1図および第2図において、原子炉圧力容器(以下
RPVという)1内には炉心シュラウド2が一体的に設け
られ、この炉心シュラウド2に炉心支持板3が水平に固
定されるとともに、炉心支持板3上に図示しない炉心が
備えられる。また、RPV1の側壁4(以下RPV壁という)
には原子炉圧力容器スカート5が一体に設けられる。
また、RPV1の底部を形成する原子炉圧力容器下鏡(以
下RPV下鏡という)には原子炉内再循環ポンプ6が複数
基設けられ、各原子炉内再循環ポンプ6には炉水を循環
させるインペラ11と、そのインペラ11を回転駆動させる
モータ部12とを有する。
上記インペラ11の下流側にはディフューザ13がポンプ
デック14に固定して設けられ、このディフューザ13はイ
ンペラ11から送り込まれる炉水を拡散させて、シュラウ
ドサポートレグ9の間から下部プレナム10へ送り込むよ
うになっている。
本発明に係る炉心流量測定装置にはポンプデック差圧
測定器16が備えられるとともに、ポンプデック14の上流
側の圧力を検出する圧力検出端としてのポンプ吸込側圧
力孔17と、ポンプデック14の下流側の圧力を検出する圧
力検出端としてのポンプ吐出側圧力孔19とが備えられ
る。
上記ポンプデック差圧測定器16は、ポンプ吸込側圧力
孔17で検出されるポンプ吸込側圧力をポンプ吸込側導圧
管18を介して受ける一方、ポンプ吐出側圧力孔19で検出
されるポンプ吐出側圧力をポンプ吐出側導圧管20を介し
て受け、このポンプ吐出側圧力とポンプ吸込側圧力との
差圧をポンプデック差圧として求めるようになってい
る。
ところで、原子炉内再循環ポンプ6が運転されること
により、第3図に示すように炉水の主流Aとは別の二次
流れBが発生するが、この二次流れBによるポンプ吸込
側圧力の変動は第4図に示すようにポンプデック14上面
から1.5m程度よりも上方には生じない。
すなわち、第4図の横軸は最大圧力変動を1とした場
合の圧力変動を相対値(無次元圧力変動)として示した
ものであり、縦軸はポンプデック14上面からポンプ上流
側への距離を示したものである。
このように、ポンプデック14上面から1.5m程度より上
方では二次流れBによる圧力の変動が少ないことから、
本実施例ではポンプ吸込側圧力孔17がポンプデック14上
面から1.5m程度より上方のダウンカマ部の炉心シュラウ
ド2外壁に設けられる。この吸込側圧力孔17はダウンカ
マ部8のRPV壁4に設けてもよい。
また、インペラ11からディフューザ13に送り込まれた
炉水は、ディフューザ13によって拡散されてから、シュ
ラウドサポートレグ9の間を通って下部プレナム10へ送
り込まれるから、下部プレナム10内の圧力は安定してお
り、二次流れBの影響も及ばない。そのため、本実施例
のポンプ吐出側圧力孔19は下部プレナム10内のシュラウ
ドサポートレグ9上方の炉心シュラウド2内壁に設けら
れる。
一方、平面的な位置関係については第2図に示すよう
に、ポンプ吸込側圧力孔17およびポンプ吐出側圧力孔19
の双方共、各原子炉内再循環ポンプ6の近傍に位置す
る。この実施例では、各原子炉内再循環ポンプ6の間の
ダウンカマ部8をRPV1の中心22から引いた線で4等分
し、それらの区域のうち各原子炉内再循環ポンプ6に近
い区域を越えない範囲に、各圧力孔17,19を設ける。こ
れは、各原子炉内再循環ポンプ6の中間に近い区域は、
双方の原子炉内再循環ポンプ6の運転状態によっては隣
接する原子炉内再循環ポンプ6による圧力変動の影響を
受けることがあるからである。
上記実施例においては、ポンプ吐出側圧力孔19および
ポンプ吸込側圧力孔17を二次流れBによる圧力変動の影
響を受けにくい位置に設けたから、多数の原子炉内再循
環ポンプ6の様々な運転モードにおいても二次流れBの
影響を受けることなく、正確なポンプデック差圧を安定
的に測定して、炉心流量の測定精度を向上させることが
できる。
炉心流量測定精度の向上は原子炉出力を正確に算出で
きることからプラントの運転性を著しく向上させる他、
燃料経済性の向上にも寄与する。
第5図は炉心流量測定精度と燃料サイクル費との関係
を示す図である。横軸は定格流量を100%とした場合の
測定誤差を%で表したものであり、縦軸は燃料燃焼度を
100%とした場合の算出誤差を燃料サイクル費の増減と
して%で表したものである。
すなわち、炉心流量測定精度が悪ければ燃料の燃焼度
を正確に算出することがてきないことから、十分燃料を
燃焼させる前に燃料を交換することになるため燃料サイ
クル費が増加することとなる。一方、炉心流量測定精度
が向上すれば燃料の燃焼度を正確に算出することがで
き、適切な時期に燃料を交換することができるから、燃
料サイクル費を減少させて経済性を向上させることがで
きる。
〔発明の効果〕
本発明に係る炉心流量測定装置は、ポンプ吸込側圧力
検出端をポンプデックから1.5m程度以上上流側のダウン
カマ部に設ける一方、ポンプ吐出側の圧力検出端を炉心
シュラウド内側の下部プレナム部に設けたから、複数の
原子炉内再循環ポンプの各運転モードにおける二次流れ
の影響を受けることなく、正確なポンプデック差圧を求
めることにより、炉心流量測定精度を向上させることが
できる。したがって、プラントの運転性が向上するとと
もに、燃料の経済性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る炉心流量測定装置の一実施例を一
般的な改良型沸騰水型原子炉に組み込んだ状態を示す断
面図、第2図は第1図におけるII−II線矢視図、第3図
は上記実施例におけるポンプデック部分の拡大図、第4
図は圧力変動とポンプデック上面からの距離との関係を
示す図、第5図は炉心流量測定精度と燃料サイクル費の
増減との関係を示す図、第6図は従来の炉心流量測定装
置を一般的な改良型沸騰水型原子炉に組み込んだ状態を
示す断面図、第7図は第6図におけるVII−VII線矢視
図、第8図はポンプデック上流側に生じる二次流れを示
すポンプデック付近の断面図、第9図は第8図における
IX−IX線矢視図、第10図はポンプデック下流側に生じる
二次流れを示すポンプデック付近の断面図、第11図は第
10図におけるXI−XI線矢視図である。 1……原子炉圧力容器、2……炉心シュラウド、4……
原子炉圧力容器壁、6……原子炉内再循環ポンプ、8…
…ダウンカマ部、9……シュラウドサポートレグ、10…
…下部プレナム、11……インペラ、13……ディフュー
ザ、14……ポンプデック、16……ポンプデック差圧測定
器、17……ポンプ吸込側圧力孔、19……ポンプ吐出側圧
力孔。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉内再循環ポンプが備えられた原子炉
    におけるポンプ吸込側の圧力とポンプ吐出側の圧力の差
    圧を測定するとともに、ポンプ回転数を検出して炉心流
    量を求める炉心流量測定装置において、ポンプ吸込側の
    圧力検出端をポンプデックから1.5m程度以上上流側のダ
    ウンカマ部に設ける一方、ポンプ吐出側の圧力検出端を
    炉心シュラウド内側の下部プレナム部に設けたことを特
    徴とする炉心流量測定装置。
  2. 【請求項2】前記ポンプ吸込側の圧力検出端は、各原子
    炉内再循環ポンプ上方の炉心シュラウドの外壁または原
    子炉圧力容器の内壁に設けられるとともに、前記ポンプ
    吐出側の圧力検出端は、各原子炉内再循環ポンプについ
    てシュラウドサポートレグ上方の炉心シュラウドの内壁
    に設けられた特許請求の範囲第1項記載の炉心流量測定
    装置。
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