JPH1010275A

JPH1010275A - 炉心性能計算装置

Info

Publication number: JPH1010275A
Application number: JP8182717A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Iwamoto; 達也岩本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3679866B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｄ格子炉心におけるオフセットバンドル隣接
の場合やチャンネルボックスの変形の際に、瞬時的およ
び履歴効果を考慮した炉心核特性を精度良く計算できる
炉心性能計算装置を提供することである。【解決手段】集合体平均核定数計算手段１１は、隣接
するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み合わ
せに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評価した集
合体平均核定数あるいは無限格子平均核定数に対する補
正量を用いて集合体平均核定数を計算し、炉内出力分布
計算手段１２は、集合体平均核定数計算手段により計算
された核定数を用いて炉心拡散計算に基づき、炉心の臨
界固有値、中性子束分布、出力分布を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉に
おける炉心性能計算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉の炉心は、複数の燃料集
合体（バンドル）が挿入されてから構成されている。図
１５に燃料集合体１の一部切欠き斜視図を示す。図１５
に示すように、燃料集合体１はチャンネルボックス２内
に複数本の燃料棒３を束ねて構成されている。炉心内に
おいて、冷却水は炉心下部から入るので、チャンネルボ
ックス２内においては下部方向から上部方向に冷却水が
流れる。冷却水はチャンネルボックス２内の燃料棒３の
間を流れ、その間に燃料より熱を受け取り沸騰して炉心
上部より出ていく。

【０００３】図１６は炉心内での燃料集合体１の配置の
説明図である。図１６に示されるように、隣接する４個
の燃料集合体１のチャンネルボックス２ａ〜２ｄの間に
は、非沸騰の冷却水が流れるための水ギャップ４が存在
する。４個の燃料集合体１のチャンネルボックス２ａ〜
２ｄに挟まれるコーナー部の水ギャップ４の位置には必
要に応じて制御棒５が設けられ、また、その対角位置の
コーナー部の水ギャップ４の位置には、炉内中性子束計
測器用の計装管６が設けられる。

【０００４】ここで、初期の沸騰水型原子炉は、図１７
に示されるように、制御棒５側の水ギャップ幅ＬＷが炉
内中性子束計装管側の水ギャップ幅ＬＮよりも広い、い
わゆるＤ格子燃料炉心を採用している。このようなＤ格
子燃料集合体では、広い水ギャップＬＷ（以下ワイドギ
ャップ）での中性子減速効果が大きいため、ワイドギャ
ップＬＷ側の熱中性子束が狭い水ギャップＬＮ（以下ナ
ローギャップ）側に比べて大きくなり、燃料集合体１内
の熱中性子束分布が非対称となる。このため、燃料棒局
所出力分布を平坦化するためには、ワイドギャップＬＷ
側の燃料棒３の濃縮度を低く、ナローギャップＬＮ側の
濃縮度を高くする必要がある。

【０００５】このように、濃縮度分布が対称でないと、
例えば、地震時においてチャンネルボックスが揺れた際
に水ギャップ幅の変化により熱中性子束分布が高濃縮側
にシフトすることがある。そうした場合、反応度が印加
されスクラムに至る場合がある。これを回避するため、
Ｄ格子燃料炉心において、ワイドギャップＬＷとナロー
ギャップＬＮの幅を近づけることが考えられる。これは
Ｄ格子バンドルのチャンネルボックス２の中心を制御棒
５に干渉しない範囲で、制御棒５側に偏心させることに
より実現される。このようにチャンネルボックス２の中
心を制御棒５側に偏心させたＤ格子バンドルをオフセッ
トバンドルと呼ぶ。

【０００６】このオフセット化は、サイクル毎に段階的
にＤ格子バンドルをオフセットバンドルで置き換えるこ
とにより実現される。制御棒５を囲む２体のＤ格子バン
ドルがオフセットバンドル化された段階を図１８に示
す。図１８では燃料集合体１のチャンネルボックス２
ｂ、２ｃがオフセットされたものを示している。

【０００７】原子炉における炉心性能計算では、炉心の
３次元核熱水力結合物理モデルに基づき、炉心内の中性
子束分布および出力分布を計算する。集合体内断面で規
格化した燃料棒出力を局所出力と称し、炉心の熱的制限
値は集合体断面平均出力と燃料棒局所出力とにより計算
される。集合体の最大線出力密度とは、集合体断面の最
大の燃料棒局所出力ピーキング係数と集合体断面平均出
力との積で定義される。また、燃料棒の焼損（バーンア
ウト）の監視指標である限界出力比は、各燃料棒周辺の
局所出力分布のパターンを表す燃料棒Ｒ因子と集合体平
均出力およびチャンネル流量の関数として計算される。

【０００８】これらの熱的制限値の計算方法について
は、例えば文献 "Three‐dimensional BWR core simul
ator, "J.A.Wooly,Licensing topica1 report,NEDO‐20
953,1976,General E1ectric Companyに記載されてい
る。

【０００９】また、炉心の３次元核熱水力結合物理モデ
ルの精度を向上させるために、例えば文献 "TARMS:An
on‐Line Boiling Water Reactor Management System B
asedon Core Physics Simulator,"M.Tsuiki et al.,Pro
ceedings of a topical meeting on Advances in React
or Computations,Salt Lake City,1983に記載されるよ
うに、炉心内の中性子束検出器の実測値と計算値を用い
て、炉心計算による炉内中性子束分布を補正して精度を
向上させることが行われている。

【００１０】さらに、炉心性能計算では、中性子検出器
の寿命を監視するために、中性子検出器の照射量を積算
している。同様に、制御棒の寿命を監視するために、制
御棒照射量を積算している。

【００１１】炉心３次元計算では、各集合体を均質化し
たノードに対する集合体平均核定数を用い、中性子拡散
理論に基づく粗メッシュノード法により、炉心の臨界固
有値と炉内中性束分布および炉内出力分布を計算する。
集合体平均核定数は、各集合体の境界において反射境界
条件を適用した無限格子体系における詳細計算により計
算されるのが一般的である。通常の炉心では、着目集合
体と隣接する集合体の隣接面の水ギャップ幅は同一であ
るから、反射境界条件を用いた無限格子計算は良い近似
である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｄ格子
バンドルとオフセットバンドルとが隣接すると、隣合う
面の水ギャップ幅が異なるために、それぞれのノード平
均核定数を計算した時の無限格子体系における反射境界
条件の近似が悪くなる。これは、水ギャップ幅が変化す
るために、局所的に水ギャップ近傍における熱中性子束
分布が変化し、集合体核特性に変化が生じるためであ
る。なお、高速中性子束は殆ど変化せず、集合体核特性
の変化は、ほとんど熱中性子束の水ギャップ近傍におけ
る変化より生じるものといってよい。この変化は、隣接
し合うＤ格子バンドルにもオフセットバンドルにも共に
生じる。

【００１３】オフセット量が大きいと、集合体核特性へ
の影響は大きく、炉心性能計算において、炉心臨界固有
値、炉内出力分布、集合体内の燃料棒出力分布、熱的制
限値、中性子検出器の計数値、制御棒位置での熱中性子
束変化などを考慮することが炉心の性能を監視する上で
必要となる。

【００１４】図１８に示したように、オフセットバンド
ルによる核特性変化の例において、いま、チャンネルボ
ックス中心を制御棒側に２ｍｍオフセットしたオフセッ
トバンドルを制御棒まわりに２体装荷した場合を考え
る。この場合のＤ格子バンドル内の集合体内局所出力分
布を無限格子体系の燃料棒局所出力分布と比較した特性
を図１９に示す。図１９において、上段は混在体系、中
段は無限格子体系、下段はその差を示している。

【００１５】この場合、参照解の局所出力分布の評価は
マルチ集合体非均質計算により行った。オフセットバン
ドルが隣接することにより、Ｄ格子バンドルのワイドギ
ャップは実質的に減少し、ナローギャップは増加するこ
とになる。参照解によれば、オフセットバンドルの隣接
によりＤ格子バンドルの集合体最大局所ピーキング係数
は約１０％変化しており、オフセットバンドルとの隣接
効果を考慮して炉心監視を行うことの重要性が示されて
いる。

【００１６】一方、チャンネルボックス２が高速中性子
照射により変形した場合も同様な問題点が生じる。すな
わち、チャンネルボックス２は例えばジルコニウム合金
から形成されている。そして燃料棒の上下端は上部タイ
プレートおよび下部タイプレートにより支持されてい
る。燃料集合体１は高温、高圧、高放射線下の条件下に
あり、チャンネルボックス２は高速中性子照射による変
形を受ける。

【００１７】対向するチャンネルボックス２の面の間で
高速中性子照射量に差があると、図２０に示すように、
チャンネルボックス２の軸方向の照射成長量に違いが生
じるため軸方向に曲がりが発生する。図２０は、高速中
性子照射によるチャンネルボックス２の照射成長によ
り、軸方向に曲がりが発生した状態を示している。

【００１８】このように、チャンネルボックス２に曲が
りが生じると、図２１に示すように、燃料集合体１の水
ギャップ４の幅が正規の幅から変化する。このため、機
械的には、水ギャップ４への制御棒５の挿入が妨げられ
るという影響が生じる。

【００１９】照射成長により着目集合体および隣接集合
体のチャンネルボックスに曲がりが生じると、隣接し合
う燃料集合体間の水ギャップの幅が正規の幅から変化す
ることにより、燃料集合体の核特性に変化が生じる。従
って、炉心性能計算において、チャンネルボックス変形
による炉心性能変化を考慮することが炉心の性能を監視
する上で重要となる。

【００２０】すなわち、照射成長により着目集合体およ
び隣接集合体のチャンネルボックスに曲がりが生じる
と、隣接し合う燃料集合体間の水ギャップの幅が正規の
幅から変化し、炉心性能計算への影響では、水ギャップ
幅が変化すると、中性子の減速効果および吸収効果が変
更を受け、水ギャップ近傍での熱中性子束分布が変化し
て、燃料集合体の核特性に変化が生じる。

【００２１】なお、高速中性子束は殆ど変化せず、集合
体核特性の変化は、ほとんど熱中性子束の水ギャップ近
傍における変化より生じるものといってよい。チャンネ
ルボックス変形が大きいと、集合体核特性への影響は大
きく、炉心性能計算において、チャンネルボックス変形
による炉心臨界固有値、炉内出力分布、集合体内の燃料
棒出力分布、熱的制限値、中性子検出器の計数値、制御
棒位置での熱中性子束変化などを考慮することが炉心の
性能を監視する上で必要となる。

【００２２】従来、中性子照射によるチャンネルボック
ス２の変形を予測し、制御棒５とチャンネルボックス２
との干渉を避けるような炉心の運転管理を行うことは、
特開平２−１７６４９７号公報「チャンネルボックス変
形評価方法およびその評価装置」や、特開平２−２０１
２９１号公報「原子炉の運転方法」や、特開平４−２０
４０８４号公報「チャンネルボックスの再使用方法」に
示されている。

【００２３】しかしながら、これらの文献では、チャン
ネルボックスの変形による炉心性能計算への影響につい
ては考慮されていない。チャンネルボックス変形による
核特性変化の一例を説明する。例えば、図２１に示すよ
うに、チャンネルボックス２の変形により、いま、着目
する燃料集合体１の制御棒５側の水ギャップ４が２ｍｍ
減少し、中性子検出器用の計装管６側水ギャップ４が２
ｍｍ増加し、その他の隣接集合体１には変形が無いとす
る。この場合の集合体内局所出力分布と無限格子体系の
燃料棒局所出力分布との比較の結果は、オフセットバン
ドルを採用した場合の図１９と同様な特性となる。

【００２４】この場合、参照解の局所出力分布の評価は
マルチ集合体非均質計算により行った。これによれば、
チャンネルボックス変形により集合体最大局所ピーキン
グ係数は約１０％変化しており、チャンネルボックス変
形を考慮して炉心監視を行うことの重要性が示されてい
る。

【００２５】ここで、炉心性能計算において、燃料集合
体が設計上の正規位置からずれたことによる燃料棒出力
への影響を考慮して熱的制限値を評価することは、特開
平４−１１０６９８号公報「炉心監視装置」により示さ
れている。

【００２６】特開平４−１１０６９８号公報では、炉心
内の制御棒または炉内中性子検出器を囲む４体の燃料集
合体を一単位セルとし、各単位セル内での集合体の位置
ずれによる燃料棒出力変化を計算するとしている。

【００２７】一般に、単位セル内の着目集合体内の燃料
棒出力変化は、単位セル内の４体の燃料集合体の位置ず
れ量および位置ずれの方向の組み合わせに依存するが、
特開平４−１１０６９８号公報のものでは、単に燃料集
合体の位置ずれ量から計算するとのみ記述されており、
評価方法が明確ではない。

【００２８】また、特開平４−１１０６９８号公報のも
のでは、着目する単位セルの外側から着目集合体に隣接
する集合体の位置ずれの影響が無視されており、燃料棒
出力変化が精度良く評価できないという問題があった。
さらに、集合体の位置ずれによる燃料棒出力変化から、
限界出力比を評価する方法についてもなんら具体的な方
法が示されていない。

【００２９】また、特開平４−１１０６９８号公報のも
のでは、燃料集合体の位置ずれによる炉心の臨界固有値
や炉内出力分布、炉内中性子検出器の計数値と検出器照
射量、制御棒照射量等への影響が全く考慮されていな
い。特に炉内中性子束検出器の計数は水ギャップ幅変化
に敏感であり、中性子束検出器実測値との誤差を学習し
て、炉内出力分布を補正するためには、検出器計算値を
精度良く求める必要がある。

【００３０】また、燃料集合体が位置ずれしたまま燃焼
が進むと、水ギャップ幅変化による燃料集合体内の中性
子スペクトル変化の燃焼履歴効果や燃焼度分布効果が蓄
積され、瞬時的に集合体が位置ずれした場合の効果との
差が生じる。この履歴効果は一般に瞬時効果を相殺する
方向に生じるが、特開平４−１１０６９８号公報のもの
では、この履歴効果についてなんら考慮されていない。

【００３１】また、チャンネルボックスの変形に関して
も、特開平４−１１０６９８号公報のものにおいては、
中性子照射によるチャンネルボックス変形による集合体
チャンネルボックスの正規位置からの位置ずれの評価方
法が記述されておらず、従って照射成長によるチャンネ
ルボックス変形を予測して熱的制限値の計算を行うこと
ができないという不具合があった。

【００３２】また、チャンネルボックス変形により集合
体が位置ずれしたまま燃焼が進むと、水ギャップ幅変化
による集合体内の中性子スペクトル変化の燃焼履歴効果
や燃焼度分布効果が蓄積され、瞬時的に集合体が位置ず
れした場合の効果との差が生じる。この履歴効果は一般
に瞬時効果を相殺する方向に生じるが、特開平４−１１
０６９８号公報のものでは、この履歴効果についてなん
ら考慮されていない。

【００３３】本発明の目的は、Ｄ格子炉心におけるオフ
セットバンドル隣接の場合やチャンネルボックスの変形
の際に、瞬時的および履歴効果を考慮した炉心核特性を
精度良く計算できる炉心性能計算装置を提供することで
ある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、制御
棒側の水ギャップ幅が他の側に比べて広いＤ格子バンド
ルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル中心を偏心させたオ
フセットバンドルとが混在する沸騰水型原子炉の炉心性
能計算装置であって、隣接するＤ格子バンドルとオフセ
ットバンドルとの組み合わせに応じてマルチ集合体詳細
計算により予め評価した集合体平均核定数あるいは無限
格子平均核定数に対する補正量を用いて集合体平均核定
数を計算する集合体平均核定数計算手段と、集合体平均
核定数計算手段により計算された核定数を用いて炉心拡
散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出
力分布を計算する炉内出力分布計算手段とを有するもの
である。

【００３５】請求項１の発明では、集合体平均核定数計
算手段は、隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンド
ルとの組み合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により
予め評価した集合体平均核定数あるいは無限格子平均核
定数に対する補正量を用いて集合体平均核定数を計算
し、炉内出力分布計算手段は、集合体平均核定数計算手
段により計算された核定数を用いて炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する。

【００３６】請求項２の発明は、制御棒側の水ギャップ
幅が他の側に比べて広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バン
ドルのチャンネル中心を偏心させたオフセットバンドル
とが混在する沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置であっ
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み
合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評価し
た燃料集合体内の燃料棒局所出力あるいは無限格子燃料
棒局所出力に対する補正量を用いて燃料棒局所出力を計
算する局所出力分布計算手段と、炉内出力分布計算手段
により計算された集合体断面平均出力および局所出力分
布計算手段により計算された燃料棒局所出力を用いて集
合体の線出力密度を計算する線出力密度計算手段とを有
するものである。

【００３７】請求項２の発明では、炉内出力分布計算手
段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性
子束分布、出力分布を計算し、局所出力分布計算手段
は、隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの
組み合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評
価した燃料集合体内の燃料棒局所出力あるいは無限格子
燃料棒局所出力に対する補正量を用いて燃料棒局所出力
を計算する。そして、線出力密度計算手段は、炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び局所出力分布計算手段により計算された燃料棒局所出
力を用いて集合体の線出力密度を計算する。

【００３８】請求項３の発明は、制御棒側の水ギャップ
幅が他の側に比べて広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バン
ドルのチャンネル中心を偏心させたオフセットバンドル
とが混在する沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置であっ
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み
合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評価し
た燃料集合体内の燃料棒Ｒ因子あるいは無限格子燃料棒
Ｒ因子に対する補正量を用いて燃料棒Ｒ因子を計算し、
炉内出力分布計算手段により計算された集合体平均出力
および計算された燃料棒Ｒ因子を用いて、集合体の限界
出力比を計算する限界出力比計算手段とを有するもので
ある。

【００３９】請求項３の発明では、炉内出力分布計算手
段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性
子束分布、出力分布を計算する。そして、限界出力比計
算手段は、隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンド
ルとの組み合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により
予め評価した燃料集合体内の燃料棒Ｒ因子あるいは無限
格子燃料棒Ｒ因子に対する補正量を用いて燃料棒Ｒ因子
を計算し、炉内出力分布計算手段により計算された集合
体平均出力および計算された燃料棒Ｒ因子を用いて、集
合体の限界出力比を計算する。

【００４０】請求項４の発明は、請求項２または請求項
３の発明において、最大線出力密度あるいは限界出力比
等の熱的制限値の最も厳しくなるＤ格子バンドルとオフ
セットバンドルの組み合わせに対するマルチ集合体詳細
計算により予め評価した、燃料集合体内の燃料棒局所出
力、燃料棒Ｒ因子に対する補正量を用いて、炉心拡散計
算により炉心の線出力密度、限界出力比をそれぞれ補正
計算するようにしたものである。

【００４１】請求項４の発明では、請求項２または請求
項３の発明の作用に加え、線出力密度計算手段は、最大
線出力密度あるいは限界出力比等の熱的制限値の最も厳
しくなるＤ格子バンドルとオフセットバンドルの組み合
わせに対するマルチ集合体詳細計算により予め評価し
た、燃料集合体内の燃料棒局所出力に対する補正量を用
いて、炉心拡散計算により炉心の線出力密度を補正計算
し、限界出力比計算手段は、最大線出力密度あるいは限
界出力比等の熱的制限値の最も厳しくなるＤ格子バンド
ルとオフセットバンドルの組み合わせに対するマルチ集
合体詳細計算により予め評価した、燃料集合体内の燃料
棒局所出力、燃料棒Ｒ因子に対する補正量を用いて、炉
心拡散計算により限界出力比を補正計算する。

【００４２】請求項５の発明は、制御棒側の水ギャップ
幅が他の側に比べて広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バン
ドルのチャンネル中心を偏心させたオフセットバンドル
とが混在する沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置であっ
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み
合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評価し
た炉内計測器位置中性子束あるいは無限格子炉内計測器
位置中性子束に対する補正量を用いて計算した炉内計測
器位置中性子束および炉内出力分布計算手段により計算
された集合体断面平均出力より炉内中性子束計測器計数
および照射量を計算する炉内中性子束計測器計数値計算
手段とを有するものである。

【００４３】請求項５の発明では、炉内出力分布計算手
段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性
子束分布、出力分布を計算する。そして、炉内中性子束
計測器計数値計算手段は、隣接するＤ格子バンドルとオ
フセットバンドルとの組み合わせに応じてマルチ集合体
詳細計算により予め評価した炉内計測器位置中性子束あ
るいは無限格子炉内計測器位置中性子束に対する補正量
を用いて計算した炉内計測器位置中性子束および炉内出
力分布計算手段により計算された集合体断面平均出力よ
り炉内中性子束計測器計数および照射量を計算する。

【００４４】請求項６の発明は、制御棒例の水ギャップ
幅が他の側に比べて広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バン
ドルのチャンネル中心を偏心させたオフセットバンドル
が混在する沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置であっ
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み
合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評価し
た制御棒位置中性子束あるいは無限格子制御棒位置中性
子束に対する補正量を用いて計算した制御棒位置中性子
束および炉内出力分布計算手段により計算された集合体
断面平均出力より制御棒照射量を計算する制御棒照射量
計算手段とを有するものである。

【００４５】請求項６の発明では、炉内出力分布計算手
段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性
子束分布、出力分布を計算する。そして、制御棒照射量
計算手段は、隣接するＤ格子バンドルとオフセットバン
ドルとの組み合わせに応じてマルチ集合体詳細計算によ
り予め評価した制御棒位置中性子束あるいは無限格子制
御棒位置中性子束に対する補正量を用いて計算した制御
棒位置中性子束および炉内出力分布計算手段により計算
された集合体断面平均出力より制御棒照射量を計算す
る。

【００４６】請求項７の発明は、請求項２乃至請求項５
の発明において、集合体平均出力として、集合体平均核
定数計算手段で計算され補正された集合体平均出力を用
いるようにしたものである。

【００４７】請求項７の発明では、請求項２乃至請求項
５の発明の作用に加え、請求項１の発明で補正計算され
た集合体平均出力を用いる。

【００４８】請求項８の発明は、制御棒側の水ギャップ
幅が他の側に比べて広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バン
ドルのチャンネル中心を偏心させたオフセットバンドル
とが混在する沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置であっ
て、着目集合体の水ギャップ幅の無限格子体系からの変
化量に対する集合体内の熱中性子束分布の変化を拡散方
程式に対する解析的モデルに基づいて計算する熱中性子
束変化計算手段と、熱中性子束変化計算手段により計算
された熱中性子束分布変化を用いて燃料棒局所出力を補
正して集合体の線出力密度を計算する線出力密度計算手
段と、熱中性子束変化計算手段により計算された熱中性
子束分布変化を用いて燃料棒Ｒ因子を補正して集合体の
限界出力比を計算する限界出力比計算手段と、熱中性子
束変化計算手段により計算された熱中性子束分布変化を
用いて炉内計測器位置中性子束を補正して炉内中性子束
計測器計数および照射量を計算する炉内中性子束計測器
計数値計算手段と、熱中性子束変化計算手段により計算
された熱中性子束分布変化を用いて制御棒位置中性子束
を補正して制御棒照射量を計算する制御棒照射量計算手
段とを有するものである。

【００４９】請求項８の発明では、熱中性子束変化計算
手段は、着目集合体の水ギャップ幅の無限格子体系から
の変化量に対する集合体内の熱中性子束分布の変化を拡
散方程式に対する解析的モデルに基づいて計算する。そ
して、線出力密度計算手段は、熱中性子束変化計算手段
により計算された熱中性子束分布変化を用いて燃料棒局
所出力を補正して集合体の線出力密度を計算し、限界出
力比計算手段は、熱中性子束変化計算手段により計算さ
れた熱中性子束分布変化を用いて燃料棒Ｒ因子を補正し
て集合体の限界出力比を計算する。また、炉内中性子束
計測器計数値計算手段は、熱中性子束変化計算手段によ
り計算された熱中性子束分布変化を用いて炉内計測器位
置中性子束を補正して炉内中性子束計測器計数および照
射量を計算し、制御棒照射量計算手段は、熱中性子束変
化計算手段により計算された熱中性子束分布変化を用い
て制御棒位置中性子束を補正して制御棒照射量を計算す
る。

【００５０】請求項９の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、と出力分布を計
算する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を
用いた拡散理論に基づいて各集合体を均質化したノード
内の均質熱中性子束分布を計算し、無限格子計算におい
て評価された「集合体境界での非均質熱中性子束の均質
熱中性子束に対する比」と「集合体内での均質熱中性子
束の非均質熱中性子束に対する比」を掛け合わせた因子
を、均質熱中性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分
の補正係数とすることにより集合体内の非均質熱中性子
束分布を計算する非均質熱中性子束計算手段とを有し、
非均質熱中性子束計算手段による非均質中性子束分布を
用いて集合体平均核定数を補正して炉心固有値、炉内中
性子束分布、出力分布を計算するようにしたものであ
る。

【００５１】請求項９の発明では、炉内出力分布計算手
段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性
子束分布、と出力分布を計算する。そして、非均質熱中
性子束計算手段は、中性子束不連続因子を用いた拡散理
論に基づいて各集合体を均質化したノード内の均質熱中
性子束分布を計算し、無限格子計算において評価された
「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱中性子束に
対する比」と「集合体内での均質熱中性子束の非均質熱
中性子束に対する比」を掛け合わせた因子を、均質熱中
性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分の補正係数と
することにより集合体内の非均質熱中性子束分布を計算
し、非均質熱中性子束計算手段による非均質中性子束分
布を用いて集合体平均核定数を補正して炉心固有値、炉
内中性子束分布、出力分布を計算する。

【００５２】請求項１０の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論に基づいて各集合体を均質化したノード内
の均質熱中性子束分布を計算し、無限格子計算において
評価された「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱
中性子束に対する比」と「集合体内での均質熱中性子束
の非均質熱中性子束に対する比」を掛け合わせた因子
を、均質熱中性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分
の補正係数とすることにより集合体内の非均質熱中性子
束分布を計算する非均質中性子束計算手段と、炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び非均質熱中性子束計算手段による非均質中性子束分布
から計算される燃料棒局所出力を用いることにより燃料
集合体の線出力密度を計算する線出力密度計算手段とを
有するものである。

【００５３】請求項１０の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算する。そして、非均質中性
子束計算手段は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論
に基づいて各集合体を均質化したノード内の均質熱中性
子束分布を計算し、無限格子計算において評価された
「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱中性子束に
対する比」と「集合体内での均質熱中性子束の非均質熱
中性子束に対する比」を掛け合わせた因子を、均質熱中
性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分の補正係数と
することにより集合体内の非均質熱中性子束分布を計算
し、線出力密度計算手段は、炉内出力分布計算手段によ
り計算された集合体断面平均出力および非均質熱中性子
束計算手段による非均質中性子束分布から計算される燃
料棒局所出力を用いることにより燃料集合体の線出力密
度を計算する。

【００５４】請求項１１の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論に基づいて各集合体を均質化したノード内
の均質熱中性子束分布を計算し、無限格子計算において
評価された「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱
中性子束に対する比」と「集合体内での均質熱中性子束
の非均質熱中性子束に対する比」を掛け合わせた因子
を、均質熱中性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分
の補正係数とすることにより集合体内の非均質熱中性子
束分布を計算する非均質中性子束計算手段と、炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び非均質熱中性子束計算手段による非均質中性子束分布
から計算される燃料棒局所出力を用いることにより燃料
集合体の線出力密度を計算する線出力密度計算手段と、
炉内出力分布計算手段により計算された集合体断面平均
出力および線出力密度計算手段による燃料棒局所出力を
用いて計算される燃料棒Ｒ因子より燃料集合体の限界出
力比を計算する限界出力比計算手段とを有するものであ
る。

【００５５】請求項１１の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算する。そして、非均質中性
子束計算手段は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論
に基づいて各集合体を均質化したノード内の均質熱中性
子束分布を計算し、無限格子計算において評価された
「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱中性子束に
対する比」と「集合体内での均質熱中性子束の非均質熱
中性子束に対する比」を掛け合わせた因子を、均質熱中
性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分の補正係数と
することにより集合体内の非均質熱中性子束分布を計算
する。また、線出力密度計算手段は、炉内出力分布計算
手段により計算された集合体断面平均出力および非均質
熱中性子束計算手段による非均質中性子束分布から計算
される燃料棒局所出力を用いることにより燃料集合体の
線出力密度を計算し、限界出力比計算手段は、炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び線出力密度計算手段による燃料棒局所出力を用いて計
算される燃料棒Ｒ因子より燃料集合体の限界出力比を計
算する。

【００５６】請求項１２の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論算に基づいて、各集合体を均質化したノー
ド境界面の中性子束および中性子流を計算するノード境
界値計算手段と、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体断面平均出力およびノード境界値計算手段によ
る集合体境界各面の中性子束および中性子流に対する燃
料棒局所出力の感度係数を用いて補正した無限格子燃料
棒局所出力により集合体の線出力密度を計算する線出力
密度計算手段とを有するものである。

【００５７】請求項１２の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算する。そして、ノード境界
値計算手段は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論算
に基づいて、各集合体を均質化したノード境界面の中性
子束および中性子流を計算し、線出力密度計算手段は、
炉内出力分布計算手段により計算された集合体断面平均
出力およびノード境界値計算手段による集合体境界各面
の中性子束および中性子流に対する燃料棒局所出力の感
度係数を用いて補正した無限格子燃料棒局所出力により
集合体の線出力密度を計算する。

【００５８】請求項１３の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論算に基づいて、各集合体を均質化したノー
ド境界面の中性子束および中性子流を計算するノード境
界値計算手段と、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体断面平均出力およびノード境界値計算手段によ
る集合体境界各面の中性子束および中性子流に対する燃
料棒局所出力の感度係数を用いて補正した無限格子燃料
棒局所出力により集合体の線出力密度を計算する線出力
密度計算手段と、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体断面平均出力および線出力密度計算手段による
燃料棒局所出力を用いて計算される燃料棒Ｒ因子より燃
料集合体の限界出力比を計算する限界出力比計算手段と
を有するものである。

【００５９】請求項１３の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算する。そして、線出力密度
計算手段は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に
基づいて、各集合体を均質化したノード境界面の中性子
束および中性子流を計算するノード境界値計算手段と、
炉内出力分布計算手段により計算された集合体断面平均
出力およびノード境界値計算手段による集合体境界各面
の中性子束および中性子流に対する燃料棒局所出力の感
度係数を用いて補正した無限格子燃料棒局所出力により
集合体の線出力密度を計算する。また、限界出力比計算
手段は、炉内出力分布計算手段により計算された集合体
断面平均出力および線出力密度計算手段による燃料棒局
所出力を用いて計算される燃料棒Ｒ因子より燃料集合体
の限界出力比を計算する。

【００６０】請求項１４の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論算に基づいて、各集合体を均質化したノー
ド境界面の中性子束および中性子流を計算するノード境
界値計算手段と、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体平均出力およびノード境界値計算手段による集
合体境界各面の中性子束および中性子流に対する燃料棒
Ｒ因子の感度係数を用いて補正した無限格子Ｒ因子によ
り集合体の限界出力比を計算する限界出力比計算手段と
を有するものである。

【００６１】請求項１４の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算し、ノード境界値計算手段
は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づい
て、各集合体を均質化したノード境界面の中性子束およ
び中性子流を計算する。そして、限界出力比計算手段
は、炉内出力分布計算手段により計算された集合体平均
出力およびノード境界値計算手段による集合体境界各面
の中性子束および中性子流に対する燃料棒Ｒ因子の感度
係数を用いて補正した無限格子Ｒ因子により集合体の限
界出力比を計算する。

【００６２】請求項１５の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論算に基づいて、各集合体を均質化したノー
ド境界面の中性子束および中性子流を計算するノード境
界値計算手段と、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体断面平均出力およびノード境界値計算手段によ
る集合体境界各面の中性子束および中性子流に対する炉
内計測器位置中性子束の感度係数を用いて補正した無限
格子計測器位置中性子束より炉内中性子束計測器計数お
よび照射量を計算する炉内中性子束計測器計数値計算手
段とを有するものである。

【００６３】請求項１５の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算し、ノード境界値計算手段
は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づい
て、各集合体を均質化したノード境界面の中性子束およ
び中性子流を計算する。そして、炉内中性子束計測器計
数値計算手段は、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体断面平均出力およびノード境界値計算手段によ
る集合体境界各面の中性子束および中性子流に対する炉
内計測器位置中性子束の感度係数を用いて補正した無限
格子計測器位置中性子束より炉内中性子束計測器計数お
よび照射量を計算する。

【００６４】請求項１６の発明は、炉心拡散計算に基づ
き、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を計算
する炉内出力分布計算手段と、中性子束不連続因子を用
いた拡散理論算に基づいて、各集合体を均質化したノー
ド境界面の中性子束および中性子流を計算するノード境
界値計算手段と、炉内出力分布計算手段により計算され
た集合体断面平均出力およびノード境界値計算手段によ
る集合体境界各面の中性子束および中性子流に対する制
御棒位置中性子束の感度係数を用いて補正した無限格子
制御棒位置中性子束より制御棒照射量を計算する制御棒
照射量計算手段とを有するものである。

【００６５】請求項１６の発明では、炉内出力分布計算
手段は、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中
性子束分布、出力分布を計算し、ノード境界値計算手段
は、中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づい
て、各集合体を均質化したノード境界面の中性子束およ
び中性子流を計算する。そして、制御棒照射量計算手段
は、炉内出力分布計算手段により計算された集合体断面
平均出力およびノード境界値計算手段による集合体境界
各面の中性子束および中性子流に対する制御棒位置中性
子束の感度係数を用いて補正した無限格子制御棒位置中
性子束より制御棒照射量を計算する。

【００６６】請求項１７の発明は、請求項９乃至請求項
１６の発明において、炉内出力分布計算手段は、修正１
群拡散計算により高速中性子束分布を計算し、得られた
高速中性子束と無限格子計算における熱中性子束の高速
中性子束に対する比であるスペクトルインデクスを用い
て、熱中性子束および熱中性子流を計算するようにした
ものである。

【００６７】請求項１７の発明では、請求項９乃至請求
項１６の発明の作用に加え、修正１群拡散計算により高
速中性子束分布を計算し、得られた高速中性子束と無限
格子計算における熱中性子束の高速中性子束に対する比
であるスペクトルインデクスを用いて、熱中性子束およ
び熱中性子流を計算する。

【００６８】請求項１８の発明は、請求項１乃至請求項
１７の発明において、Ｄ格子バンドルとオフセットバン
ドルとの隣接効果を補正した炉内中性子束計測器計数値
の計算値を、炉内中性子束計測器の実測値に適合させる
ことにより、炉内出力分布計算値を補正する炉内出力補
正手段を設けたものである。

【００６９】請求項１８の発明では、請求項１乃至請求
項１７の発明の作用に加え、Ｄ格子バンドルとオフセッ
トバンドルとの隣接効果を補正した炉内中性子束計測器
計数値の計算値を、炉内中性子束計測器の実測値に適合
させて、炉内出力分布計算値を補正する。

【００７０】請求項１９の発明は、請求項９乃至請求項
１８の発明において、燃料集合体内の燃焼度分布および
熱中性子束の高速中性子束に対する比の燃焼度平均値で
あるスペクトル履歴分布を用いて、Ｄ格子バンドルとオ
フセットバンドルとの隣接に伴う履歴効果による集合体
核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒Ｒ因子分布の補正
量を計算するようにしたものである。

【００７１】請求項１９の発明では、請求項９乃至請求
項１８の発明の作用に加え、燃料集合体内の燃焼度分布
および熱中性子束の高速中性子束に対する比の燃焼度平
均値であるスペクトル履歴分布を用いて、Ｄ格子バンド
ルとオフセットバンドルとの隣接に伴う履歴効果による
集合体核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒Ｒ因子分布
の補正量を計算する。

【００７２】請求項２０の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、チャ
ンネルボックスの各面における高速中性子照射量を計算
するチャンネルボックス照射量計算手段と、チャンネル
ボックス照射量計算手段により評価した各面の高速中性
子照射量を用いて中性子照射によるチャンネルボックス
の変形量を照射成長モデルを用いて評価するチャンネル
ボックス変形量計算手段と、チャンネルボックス変形量
計算手段により評価したチャンネルボックス変形量を用
いてチャンネルボックス変形効果を補正した集合体核定
数および中性子束不連続因子を計算し、補正された集合
体核定数および中性子束不連続因子を用いて、炉心の臨
界固有値、出力分布を計算する炉内出力分布再計算手段
とを有するものである。

【００７３】請求項２０の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、チャ
ンネルボックス照射量計算手段でチャンネルボックスの
各面における高速中性子照射量を計算し、チャンネルボ
ックス変形量計算手段は、チャンネルボックス照射量計
算手段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成
長モデルを用いて評価する。そして、炉内出力分布再計
算手段は、チャンネルボックス変形量計算手段により評
価したチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボ
ックス変形効果を補正した集合体核定数および中性子束
不連続因子を計算し、補正された集合体核定数および中
性子束不連続因子を用いて、炉心の臨界固有値、出力分
布を計算する。

【００７４】請求項２１の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、チャ
ンネルボックスの各面における高速中性子照射量を計算
するチャンネルボックス照射量計算手段と、チャンネル
ボックス照射量計算手段により評価した各面の高速中性
子照射量を用いて中性子照射によるチャンネルボックス
の変形量を照射成長モデルを用いて評価するチャンネル
ボックス変形量計算手段と、チャンネルボックス変形量
計算手段により評価したチャンネルボックス変形量を用
いてチャンネルボックス変形効果を補正した燃料集合体
内の燃料棒局所出力を計算し、これにより与えられる集
合体の最大局所出力ピーキング係数と炉心内出力分布計
算手段による集合体断面平均出力とを用いて、各燃料集
合体断面の線出力密度を計算する線出力密度計算手段と
を有するものである。

【００７５】請求項２１の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、チャ
ンネルボックス照射量計算手段でチャンネルボックスの
各面における高速中性子照射量を計算し、チャンネルボ
ックス変形量計算手段は、チャンネルボックス照射量計
算手段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成
長モデルを用いて評価する。そして、線出力密度計算手
段は、チャンネルボックス変形量計算手段により評価し
たチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボック
ス変形効果を補正した燃料集合体内の燃料棒局所出力を
計算し、これにより与えられる集合体の最大局所出力ピ
ーキング係数と炉心内出力分布計算手段による集合体断
面平均出力とを用いて、各燃料集合体断面の線出力密度
を計算する。

【００７６】請求項２２の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、チャ
ンネルボックスの各面における高速中性子照射量を計算
するチャンネルボックス照射量計算手段と、チャンネル
ボックス照射量計算手段により評価した各面の高速中性
子照射量を用いて中性子照射によるチャンネルボックス
の変形量を照射成長モデルを用いて評価するチャンネル
ボックス変形量計算手段と、チャンネルボックス変形量
計算手段により評価したチャンネルボックス変形量を用
いてチャンネルボックス変形効果を補正した集合体内の
燃料棒出力パターンを表す燃料棒Ｒ因子を計算し、これ
による集合体最大Ｒ因子と炉心内出力分布計算手段によ
る集合体平均出力とを用いて、各燃料集合体の燃料棒の
焼損の監視指標である限界出力比を計算する限界出力比
計算手段とを有するものである。

【００７７】請求項２２の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、チャ
ンネルボックス照射量計算手段でチャンネルボックスの
各面における高速中性子照射量を計算し、チャンネルボ
ックス変形量計算手段は、チャンネルボックス照射量計
算手段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成
長モデルを用いて評価する。そして、限界出力比計算手
段は、チャンネルボックス変形量計算手段により評価し
たチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボック
ス変形効果を補正した集合体内の燃料棒出力パターンを
表す燃料棒Ｒ因子を計算し、これによる集合体最大Ｒ因
子と炉心内出力分布計算手段による集合体平均出力とを
用いて、各燃料集合体の燃料棒の焼損の監視指標である
限界出力比を計算する。

【００７８】請求項２３の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、チャ
ンネルボックスの各面における高速中性子照射量を計算
するチャンネルボックス照射量計算手段と、チャンネル
ボックス照射量計算手段により評価した各面の高速中性
子照射量を用いて中性子照射によるチャンネルボックス
の変形量を照射成長モデルを用いて評価するチャンネル
ボックス変形量計算手段と、チャンネルボックス変形量
計算手段により評価したチャンネルボックス変形量を用
いてチャンネルボックス変形効果を補正した炉内中性子
束計測器計数値および炉内中性子束計測器照射量を計算
する炉内中性子束計測器計測値計算手段とを有するもの
である。

【００７９】請求項２３の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、チャ
ンネルボックス照射量計算手段でチャンネルボックスの
各面における高速中性子照射量を計算し、チャンネルボ
ックス変形量計算手段は、チャンネルボックス照射量計
算手段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成
長モデルを用いて評価する。そして、炉内中性子束計測
器計測値計算手段は、チャンネルボックス変形量計算手
段により評価したチャンネルボックス変形量を用いてチ
ャンネルボックス変形効果を補正した炉内中性子束計測
器計数値および炉内中性子束計測器照射量を計算する。

【００８０】請求項２４の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、チャ
ンネルボックスの各面における高速中性子照射量を計算
するチャンネルボックス照射量計算手段と、チャンネル
ボックス照射量計算手段により評価した各面の高速中性
子照射量を用いて中性子照射によるチャンネルボックス
の変形量を照射成長モデルを用いて評価するチャンネル
ボックス変形量計算手段と、チャンネルボックス変形量
計算手段により評価したチャンネルボックス変形量によ
りチャンネルボックス変形効果を補正した制御棒位置中
性子束を用いて制御棒照射量を計算する制御棒照射量計
算手段とを有するものである。

【００８１】請求項２４の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、チャ
ンネルボックス照射量計算手段でチャンネルボックスの
各面における高速中性子照射量を計算し、チャンネルボ
ックス変形量計算手段は、チャンネルボックス照射量計
算手段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成
長モデルを用いて評価する。そして、制御棒照射量計算
手段は、チャンネルボックス変形量計算手段により評価
したチャンネルボックス変形量によりチャンネルボック
ス変形効果を補正した制御棒位置中性子束を用いて制御
棒照射量を計算する。

【００８２】請求項２５の発明は、請求項２０乃至請求
項２４の発明において、チャンネルボックス変形量計算
手段は、チャンネルボックスの対向する面における照射
成長量を各面の高速中性子照射量の関数として計算し、
対向する面における照射成長量の差からチャンネルボッ
クスの変形量を計算するようにしたものである。

【００８３】請求項２５の発明では、請求項２０乃至請
求項２４の発明の作用に加え、中性子照射によるチャン
ネルボックスの変形量を照射モデルを用いて評価する際
に、チャンネルボックスの対向する面における照射成長
量を各面の高速中性子照射量の関数として計算し、対向
する面における照射成長量の差からチャンネルボックス
の変形量を計算する。

【００８４】請求項２６の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力計算手段と、炉心内の
燃焼度分布を計算する燃焼度分布計算手段と、燃焼度分
布計算手段により評価したチャンネルボックスの各面の
燃焼度を用いて、中性子照射によるチャンネルボックス
の変形量を、チャンネルボックスの照射成長量が燃焼度
に一対一に対応することを用いる照射成長モデルを用い
て評価するチャンネルボックス変形量計算手段と、チャ
ンネルボックス変形量計算手段により評価したチャンネ
ルボックス変形量を用いてチャンネルボックス変形効果
を補正した集合体核定数および中性子束不連続因子を計
算し、補正された集合体核定数および中性子束不連続因
子を用いて、炉心の臨界固有値および出力分布を計算す
る炉内出力分布再計算手段とを有したものである。

【００８５】請求項２６の発明では、炉内出力計算手段
で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、燃焼度分
布計算手段で炉心内の燃焼度分布を計算し、チャンネル
ボックス変形量計算手段は、燃焼度分布計算手段により
評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用いて、
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、チャ
ンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対応す
ることを用いる照射成長モデルを用いて評価する。そし
て、炉内出力分布再計算手段は、チャンネルボックス変
形量計算手段により評価したチャンネルボックス変形量
を用いてチャンネルボックス変形効果を補正した集合体
核定数および中性子束不連続因子を計算し、補正された
集合体核定数および中性子束不連続因子を用いて、炉心
の臨界固有値および出力分布を計算する。

【００８６】請求項２７の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、炉心
内の燃焼度分布を計算する燃焼度分布計算手段と、燃焼
度分布計算手段により評価したチャンネルボックスの各
面の燃焼度を用いて、中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を、チャンネルボックスの照射成長量が燃
焼度に一対一に対応することを用いる照射成長モデルを
用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手段と、
チャンネルボックス変形量計算手段により評価したチャ
ンネルボックス変形量を用いてチャンネルボックス変形
効果を補正した燃料集合体内の燃料棒局所出力を計算
し、これにより与えられる集合体の最大局所出力ピーキ
ング係数と炉心内出力分布計算手段による集合体断面平
均出力とを用いて、各燃料集合体断面の線出力密度を計
算する線出力密度計算手段とを有するものである。

【００８７】請求項２７の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、燃焼
度分布計算手段で炉心内の燃焼度分布を計算し、チャン
ネルボックス変形量計算手段は、燃焼度分布計算手段に
より評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用い
て、中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、
チャンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対
応することを用いる照射成長モデルを用いて評価する。
そして、線出力密度計算手段は、チャンネルボックス変
形量計算手段により評価したチャンネルボックス変形量
を用いてチャンネルボックス変形効果を補正した燃料集
合体内の燃料棒局所出力を計算し、これにより与えられ
る集合体の最大局所出力ピーキング係数と炉心内出力分
布計算手段による集合体断面平均出力とを用いて、各燃
料集合体断面の線出力密度を計算する。

【００８８】請求項２８の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、炉心
内の燃焼度分布を計算する燃焼度分布計算手段と、燃焼
度分布計算手段により評価したチャンネルボックスの各
面の燃焼度を用いて、中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を、チャンネルボックスの照射成長量が燃
焼度に一対一に対応することを用いる照射成長モデルを
用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手段と、
チャンネルボックス変形量計算手段により評価したチャ
ンネルボックス変形量を用いてチャンネルボックス変形
効果を補正した集合体内の燃料棒出力パターンを表す燃
料棒Ｒ因子を計算し、これにより集合体最大Ｒ因子と炉
心内出力分布計算手段による集合体平均出力とを用い
て、各燃料集合体の燃料棒の焼損の監視指標である限界
出力比を計算する限界出力比計算手段とを有するもので
ある。

【００８９】請求項２８の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、燃焼
度分布計算手段で炉心内の燃焼度分布を計算し、チャン
ネルボックス変形量計算手段は、燃焼度分布計算手段に
より評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用い
て、中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、
チャンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対
応することを用いる照射成長モデルを用いて評価する。
そして、限界出力比計算手段は、チャンネルボックス変
形量計算手段により評価したチャンネルボックス変形量
を用いてチャンネルボックス変形効果を補正した集合体
内の燃料棒出力パターンを表す燃料棒Ｒ因子を計算し、
これにより集合体最大Ｒ因子と炉心内出力分布計算手段
による集合体平均出力とを用いて、各燃料集合体の燃料
棒の焼損の監視指標である限界出力比を計算する。

【００９０】請求項２９の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、炉心
内の燃焼度分布を計算する燃焼度分布計算手段と、燃焼
度分布計算手段により評価したチャンネルボックスの各
面の燃焼度を用いて、中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を、チャンネルボックスの照射成長量が燃
焼度に一対一に対応することを用いる照射成長モデルを
用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手段と、
チャンネルボックス変形量計算手段により評価したチャ
ンネルボックス変形量を用いて、チャンネルボックス変
形効果を補正した炉内中性子束計測器計数値および炉内
中性子束計測器照射量を計算する炉内中性子束計測器計
数値計算手段とを有するものである。

【００９１】請求項２９の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、燃焼
度分布計算手段で炉心内の燃焼度分布を計算し、チャン
ネルボックス変形量計算手段は、燃焼度分布計算手段に
より評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用い
て、中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、
チャンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対
応することを用いる照射成長モデルを用いて評価する。
そして、炉内中性子束計測器計数値計算手段は、チャン
ネルボックス変形量計算手段により評価したチャンネル
ボックス変形量を用いて、チャンネルボックス変形効果
を補正した炉内中性子束計測器計数値および炉内中性子
束計測器照射量を計算する。

【００９２】請求項３０の発明は、炉心内の中性子束お
よび出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、炉心
内の燃焼度分布を計算する燃焼度分布計算手段と、燃焼
度分布計算手段により評価したチャンネルボックスの各
面の燃焼度を用いて、中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を、チャンネルボックスの照射成長量が燃
焼度に一対一に対応することを用いる照射成長モデルを
用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手段と、
チャンネルボックス変形量計算手段により評価したチャ
ンネルボックス変形量によりチャンネルボックス変形効
果を補正した制御棒位置中性子束を用いて制御棒照射量
を計算する制御棒照射量計算手段とを有するものであ
る。

【００９３】請求項３０の発明では、炉内出力分布計算
手段で炉心内の中性子束および出力分布を計算し、燃焼
度分布計算手段で炉心内の燃焼度分布を計算し、チャン
ネルボックス変形量計算手段は、燃焼度分布計算手段に
より評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用い
て、中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、
チャンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対
応することを用いる照射成長モデルを用いて評価する。
そして、制御棒照射量計算手段は、チャンネルボックス
変形量計算手段により評価したチャンネルボックス変形
量によりチャンネルボックス変形効果を補正した制御棒
位置中性子束を用いて制御棒照射量を計算する。

【００９４】請求項３１の発明は、請求項２７乃至請求
項３０の発明において、チャンネルボックス変形量計算
手段は、チャンネルボックスの対向する面における照射
成長量をチャンネルボックス各面の燃焼度の関数として
計算し、対向する面における照射成長量の差からチャン
ネルボックスの変形量を計算するようにしたものであ
る。

【００９５】請求項３１の発明では、請求項２７乃至請
求項３０の発明の作用に加え、中性子照射によるチャン
ネルボックスの変形量を照射モデルを用いて評価する際
に、チャンネルボックスの対向する面における照射成長
量をチャンネルボックス各面の燃焼度の関数として計算
し、対向する面における照射成長量の差からチャンネル
ボックスの変形量を計算する。

【００９６】請求項３２の発明は、請求項２０乃至請求
項３１の発明において、炉内出力分布再計算手段は、マ
ルチ集合体詳細計算により予め評価した着目集合体およ
び隣接集合体のチャンネルボックス変形量に対する集合
体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒最大局所出
力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分布、燃料棒最大Ｒ因
子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御棒位置中性
子束等の燃料集合体核特性変化を、着目集合体のチャン
ネルボックス各面の水ギャップ幅に対するテーブルまた
はフィッティング係数として整理しておき、チャンネル
ボックス変形量より求めた水ギャップ幅を用いて参照す
ることにより、燃料集合体核特性を計算するようにした
ものである。

【００９７】請求項３２の発明では、請求項２０乃至請
求項３１の発明の作用に加え、チャンネルボックス変形
効果を補正した燃料集合体核特性を計算する際に、マル
チ集合体詳細計算により予め評価した着目集合体および
隣接集合体のチャンネルボックス変形量に対する集合体
平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒最大局所出力
ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分布、燃料棒最大Ｒ因
子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御棒位置中性
子束等の燃料集合体核特性変化を、着目集合体のチャン
ネルボックス各面の水ギャップ幅に対するテーブルまた
はフィッティング係数として整理しておき、チャンネル
ボックス変形量より求めた水ギャップ幅を用いて参照す
ることにより、燃料集合体核特性を計算する。

【００９８】請求項３３の発明は、請求項２０乃至請求
項３１の発明において、炉内出力分布再計算手段は、単
一集合体詳細計算により予め評価したチャンネルボック
ス変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化を、
着目集合体のチャンネルボックス各面の水ギャップ幅に
対するテーブルまたはフィッティング係数として整理し
ておき、チャンネルボックス変形量から求めた水ギャッ
プ幅を用いて参照することにより、拡散モデルに基づい
て集合体内の中性子束分布を計算し、この中性子束分布
を用いて集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料
棒最大局所出力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分布、燃
料棒最大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制
御棒位置中性子束等の燃料集合体核特性を計算するよう
にしたものである。

【００９９】請求項３３の発明では、請求項２０乃至請
求項３１の発明の作用に加え、チャンネルボックス変形
効果を補正した燃料集合体核特性を計算する際に、単一
集合体詳細計算により予め評価したチャンネルボックス
変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化を、着
目集合体のチャンネルボックス各面の水ギャップ幅に対
するテーブルまたはフィッティング係数として整理して
おき、チャンネルボックス変形量から求めた水ギャップ
幅を用いて参照することにより、拡散モデルに基づいて
集合体内の中性子束分布を計算し、この中性子束分布を
用いて集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒
最大局所出力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分布、燃料
棒最大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御
棒位置中性子束等の燃料集合体核特性を計算する。

【０１００】請求項３４の発明は、請求項２０乃至請求
項３１の発明において、炉内出力分布再計算手段は、単
一集合体詳細計算により予め評価したチャンネルボック
ス変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化を、
着目集合体のチャンネルボックス各面の水ギャップ幅に
対するテーブルまたはフィッティング係数として整理し
ておき、チャンネルボックス変形量から求めた水ギャッ
プ幅を用いて参照することにより、拡散モデルに基づい
て集合体境界各面の中性子束および中性子流を計算し、
予め評価したこの各面の中性子束および中性子流に対す
る集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒最大
局所出力ピーキング係数、燃料様Ｒ因子分布、燃料棒最
大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御棒位
置中性子束等の燃料集合体核特性の感度係数を用いて、
燃料集合体の核特性を計算するようにしたものである。

【０１０１】請求項３４の発明では、請求項２０乃至請
求項３１の発明の作用に加え、チャンネルボックス変形
効果を補正した燃料集合体核特性を計算する際に、単一
集合体詳細計算により予め評価したチャンネルボックス
変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化を、着
目集合体のチャンネルボックス各面の水ギャップ幅に対
するテーブルまたはフィッティング係数として整理して
おき、チャンネルボックス変形量から求めた水ギャップ
幅を用いて参照することにより、拡散モデルに基づいて
集合体境界各面の中性子束および中性子流を計算し、予
め評価したこの各面の中性子束および中性子流に対する
集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒最大局
所出力ピーキング係数、燃料様Ｒ因子分布、燃料棒最大
Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御棒位置
中性子束等の燃料集合体核特性の感度係数を用いて、燃
料集合体の核特性を計算する。

【０１０２】請求項３５の発明は、請求項２０乃至請求
項３１の発明において、炉内出力分布再計算手段は、着
目集合体および隣接集合体のチャンネルボックス変形量
に対する集合体内の熱中性子束分布の変化を拡散方程式
に対する解析的モデルに基づいて計算し、この熱中性子
束分布を用いて集合体平均核定数、燃料棒局所出力分
布、燃料棒最大局所出力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子
分布、燃料棒最大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性
子束、制御棒位置中性子束等の燃料集合体核特性を計算
するようにしたものである。

【０１０３】請求項３５の発明では、請求項２０乃至請
求項３１の発明の作用に加え、チャンネルボックス変形
効果を補正した燃料集合体核特性を計算する際に、着目
集合体および隣接集合体のチャンネルボックス変形量に
対する集合体内の熱中性子束分布の変化を拡散方程式に
対する解析的モデルに基づいて計算し、この熱中性子束
分布を用いて集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、
燃料棒最大局所出力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分
布、燃料棒最大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子
束、制御棒位置中性子束等の燃料集合体核特性を計算す
る。

【０１０４】請求項３６の発明は、請求項２０乃至請求
項３１の発明において、中性子照射によるチャンネルボ
ックスの変形効果を補正した炉内中性子束計測器計数値
の計算値を、炉内中性子束計測器の実測値に適合させる
ことにより、炉内出力分布計算値を補正するようにした
ものである。

【０１０５】請求項３６の発明では、請求項２０乃至請
求項３１の発明の作用に加え、中性子照射によるチャン
ネルボックスの変形効果を補正した炉内中性子束計測器
計数値の計算値を、炉内中性子束計測器の実測値に適合
させて、炉内出力分布計算値を補正する。

【０１０６】請求項３７の発明は、請求項２１乃至請求
項２４の発明において、線出力密度、限界出力比、炉内
中性子束計測器計数および照射量、制御棒照射量の計算
に用いる燃料集合体平均出力として、請求項２０により
チャンネルボックス変形効果を補正した燃料集合体平均
出力を用いるようにしたものである。

【０１０７】請求項３７の発明では、請求項２１乃至請
求項２４の発明の作用に加え、線出力密度、限界出力
比、炉内中性子束計測器計数および照射量、制御棒照射
量の計算に用いる燃料集合体平均出力として、請求項２
０によりチャンネルボックス変形効果を補正した燃料集
合体平均出力を用いる。

【０１０８】請求項３８の発明は、請求項２７乃至請求
項３０の発明において、線出力密度、限界出力比、炉内
中性子束計測器計数および照射量、制御棒照射量の計算
に用いる燃料集合体平均出力として、請求項２６により
チャンネルボックス変形効果を補正した燃料集合体平均
出力を用いるようにしたものである。

【０１０９】請求項３８の発明では、請求項２７乃至請
求項３０の発明の作用に加え、線出力密度、限界出力
比、炉内中性子束計測器計数および照射量、制御棒照射
量の計算に用いる燃料集合体平均出力として、請求項２
６によりチャンネルボックス変形効果を補正した燃料集
合体平均出力を用いる。

【０１１０】請求項３９の発明は、請求項２０乃至請求
項２２または請求項３６乃至請求項３８の発明におい
て、チャンネルボックスの変形効果を考慮した燃料集合
体内の燃焼度分布および熱中性子束の高速中性子束に対
する比の燃焼度平均値であるスペクトル履歴分布を用い
て、チャンネルボックス変形の燃焼に伴う履歴効果によ
る集合体核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒Ｒ因子分
布の補正量を計算するようにしたものである。

【０１１１】請求項３９の発明では、請求項２０乃至請
求項２２または請求項３６乃至請求項３８の発明の作用
に加え、チャンネルボックスの変形効果を考慮した燃料
集合体内の燃焼度分布および熱中性子束の高速中性子束
に対する比の燃焼度平均値であるスペクトル履歴分布を
用いて、チャンネルボックス変形の燃焼に伴う履歴効果
による集合体核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒Ｒ因
子分布の補正量を計算する。

【０１１２】請求項４０の発明は、請求項３３または請
求項３４の発明において、修正１群拡散計算により高速
中性子束分布を計算し、得られた高速中性子束と無限格
子体系における熱中性子束の高速中性子束に対する比で
あるスペクトルインデクスを用いて、熱中性子束および
熱中性子流を計算することを特徴とするに記載の炉心性
能計算装置。

【０１１３】請求項４０の発明では、請求項３３または
請求項３４の発明の作用に加え、修正１群拡散計算によ
り高速中性子束分布を計算し、得られた高速中性子束と
無限格子体系における熱中性子束の高速中性子束に対す
る比であるスペクトルインデクスを用いて、熱中性子束
および熱中性子流を計算する。

【０１１４】請求項４１の発明は、請求項２５の発明に
おいて、中性子照射によるチャンネルボックスの変形量
を照射成長モデルを用いて評価する際に、中性子エネル
ギー１ＭｅＶ以上の中性子の全高速中性子に占める割合
を燃焼度とボイド率のテーブルまたはフィッティング係
数として計算するようにしたものである。

【０１１５】請求項４１の発明では、請求項２５の発明
の作用に加え、中性子照射によるチャンネルボックスの
変形量を照射成長モデルを用いて評価する際に、中性子
エネルギー１ＭｅＶ以上の中性子の全高速中性子に占め
る割合を燃焼度とボイド率のテーブルまたはフィッティ
ング係数として計算する。

【０１１６】請求項４２の発明は、請求項２５または請
求項３１の発明において、チャンネルボックス変形量計
算手段は、過去におけるチャンネルボックス変形量の実
測値を利用して、チャンネルボックス変形量を予測計算
するようにしたものである。

【０１１７】請求項４２の発明では、請求項２５または
請求項３１の発明の作用に加え、中性子照射によるチャ
ンネルボックスの変形量を照射成長モデルを用いて評価
する際に、過去におけるチャンネルボックス変形量の実
測値を利用して、チャンネルボックス変形量を予測計算
する。

【０１１８】請求項４３の発明は、請求項２５または請
求項３１の発明において、中性子照射によるチャンネル
ボックスの変形量を、チャンネルボックスの対向する面
における照射成長量の差に伴い、チャンネルボックスの
軸方向の曲がりが一様な曲率を持つとして解析的に求め
るようにしたものである。

【０１１９】請求項４３の発明では、請求項２５または
請求項３１の発明の作用に加え、中性子照射によるチャ
ンネルボックスの変形量を、チャンネルボックスの対向
する面における照射成長量の差に伴い、チャンネルボッ
クスの軸方向の曲がりが一様な曲率を持つとして解析的
に求める。

【０１２０】請求項４４の発明は、請求項２５または請
求項３１の発明において、中性子照射によるチャンネル
ボックスの変形量を、チャンネルボックスを軸方向ノー
ドに分割し、各ノード毎にチャンネルの向かい合う面の
照射成長後の長さを求めて積み重ねた後、チャンネルの
上下端を結ぶ直線と各ノード間の距離を曲がり量として
求めるようにしたものである。

【０１２１】請求項４４の発明では、請求項２５または
請求項３１の発明の作用に加え、中性子照射によるチャ
ンネルボックスの変形量を、チャンネルボックスを軸方
向ノードに分割し、各ノード毎にチャンネルの向かい合
う面の照射成長後の長さを求めて積み重ねた後、チャン
ネルの上下端を結ぶ直線と各ノード間の距離を曲がり量
として求める。

【０１２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。まず、Ｄ格子炉心において、オフセットバンドル
隣接効果を考慮した集合体平均核定数、燃料棒局所出
力、燃料棒Ｒ因子、炉内中性子検出器計数、制御棒照射
量等の炉心核特性を精度良く計算する場合について説明
する。すなわち、以下の［１］、［２］、［３］の処理
により達成する。

【０１２３】［１］Ｄ格子バンドルとオフセットバンド
ルとが隣接することによる集合体核特性の変化を、次の
（ａ）〜（ｄ）のようなマルチ集合体詳細計算モデルま
たは中性子拡散モデルに基づいて計算する。

【０１２４】（ａ）マルチ集合体詳細２次元計算モデル着目集合体と隣接集合体とに対するマルチ集合体詳細２
次元計算により、予めＤ格子バンドルとオフセットバン
ドルとが隣接することによる集合体平均核定数、燃料棒
出力分布、燃料棒Ｒ因子分布などの集合体核特性変化量
を、直接、着目集合体に隣接する水ギャップ幅の異なる
集合体の組み合わせのテーブルとして準備する。

【０１２５】（ｂ）解析的拡散モデル水ギャップと燃料領域とをそれぞれ均質化した２領域拡
散モデルの解析解に基づいて、集合体内熱中性子束分布
の変化を求め、実質的な水ギャップ幅変化量に対する熱
中性子束分布変化より核特性変化量を評価する。

【０１２６】（ｃ）単一集合体中性子束不連続因子拡散
モデル集合体中性子束不連続因子を用いた均質拡散ノード法に
基づいて、各集合体を均質化したノード内の均質中性子
束分布を求める。ここで、集合体不連続因子は、無限格
子計算において、集合体の各面の平均中性子束の集合体
平均中性子束に対する比として定義される。

【０１２７】ノード内の均質中性子束から非均質中性子
束を計算するため、無限格子計算において評価された
「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱中性子束に
対する比」と「ノード内での均質熱中性子束の非均質熱
中性子束に対する比」とを掛け合わせた因子を、均質熱
中性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分の補正係数
とすることにより、ノード内の非均質熱中性子束分布を
計算し、この非均質熱中性子束分布より集合体核特性を
計算する。均質拡散モデルとしては、多群ノード法、修
正１群ノード法等を用いる。

【０１２８】（ｄ）単一集合体中性子束不連続因子境界
摂動モデル集合体中性子束不連続因子を用いた均質拡散ノード法に
基づいて各集合体を均質化したノード境界の中性子束と
中性子流とを求める。

【０１２９】無限格子計算において評価された、集合体
境界での中性子束と中性子流との変化に対する集合体核
特性の変化を感度係数として使用し、上記のノード境界
の中性子束および中性子流から集合体核特性変化を計算
する。

【０１３０】均質拡散モデルとしては、多群ノード法、
修正１群ノード法、修正１群差分法等を用いることがで
きる。

【０１３１】［２］限界出力比計算では、集合体内のＲ
因子変化を直接計算する他に、燃料棒出力変化からも計
算することができる。［３］拡散モデルにおいては、オフセットバンドル隣接
に伴う燃焼履歴効果を、集合体内の燃焼度分布およびス
ペクトル履歴分布を用いて補正する。

【０１３２】このように、本発明では、Ｄ格子炉心にお
いて、オフセットバンドル隣接を考慮した炉心核特性
を、マルチ集合体詳細計算により準備したテーブルや拡
散モデルに基づき計算し、また燃焼履歴効果も考慮する
から、核特性の変化を精度良く計算できる。また、従来
は無視されていた、炉心の臨界固有値や炉内出力分布、
炉内中性子検出器の計数値と検出器照射量、制御棒照射
量等への影響も考慮できる。

【０１３３】図１は、本発明の第１の実施の形態を示す
ブロック構成図である。集合体平均核定数計算手段１１
は、隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの
組み合わせに応じてマルチ集合体詳細計算により予め評
価した集合体平均核定数あるいは無限格子平均核定数に
対する補正量を用いて集合体平均核定数を計算するもの
である。すなわち、ノードの燃焼度、ボイド率等の関数
としてノード平均核定数を計算し、その時、隣合うＤ格
子バンドルとオフセットバンドルの組み合わせに応じ
て、マルチ集合体詳細計算により予め評価した集合体平
均核定数を用いて隣接集合体の影響を考慮に入れる。

【０１３４】炉内出力分布計算手段１２は、集合体平均
核定数計算手段１１により計算された核定数を用いて炉
心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子束分
布、出力分布を計算するもので、ノード平均核定数を用
いて、炉内の中性子束分布と炉心固有値を拡散モデルに
基づき計算する。拡散モデルとしては、例えば前述した
J.Woolyの文献に示されるような修正１群差分モデル
や、後述するK.Smithの文献に示されるような多群ノー
ド法モデル等を用いることができる。炉内出力分布は中
性子束分布を基に計算され、集合体断面平均出力が計算
される。

【０１３５】局所出力分布計算手段１３は、隣接するＤ
格子バンドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応
じてマルチ集合体詳細計算により予め評価した燃料集合
体内の燃料棒局所出力あるいは無限格子燃料棒局所出力
に対する補正量を用いて燃料棒局所出力を計算するもの
である。

【０１３６】次に、線出力密度計算手段１４は、炉内出
力分布計算手段１２により計算された集合体断面平均出
力および局所出力分布計算手段１３により計算された燃
料棒局所出力を用いて集合体の線出力密度を計算する。
この線出力密度計算手段１４では、炉心の熱的制限値と
して、隣合うＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの
組み合わせに応じて、マルチ集合体詳細計算により予め
評価した燃料棒局所出力分布により与えられる集合体の
最大局所出力ピーキング係数と、炉心内出力分布計算に
よる集合体断面平均出力とを用いて、各燃料集合体断面
の最大線出力密度を計算する。この場合、炉心内出力分
布計算手段１２による集合体断面平均出力として、オフ
セットバンドル隣接効果を補正した出力を用いることで
精度をさらに向上できる。

【０１３７】限界出力比計算手段１５では、隣合うＤ格
子バンドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応じ
て、マルチ集合体詳細計算により予め評価した燃料棒Ｒ
因子分布の中から求めた集合体最大Ｒ因子と、集合体平
均出力とを用いて、各燃料集合体の燃料棒の焼損の監視
指標である限界出力比を計算する。なお、燃料棒Ｒ因子
は局所出力分布計算手段１３で求めた燃料棒局所出力か
ら計算することも可能である。

【０１３８】次に、炉内中性子束計測器計数値計算手段
１６では、隣合うＤ格子バンドルとオフセットバンドル
との組み合わせに応じて、マルチ集合体詳細計算により
予め評価した炉内中性子計測器位置における熱中性子束
を用いて、炉内中性子検出器計数値と検出器照射量とを
計算する。そして、炉内出力分布補正手段１７では、Ｄ
格子バンドルとオフセットバンドルとの隣接効果を補正
した炉内中性子束計測器計数値の計算値を、炉内中性子
束計測器の実測値に適合させることにより、炉内出力分
布計算値を補正する。このように補正された炉内中性子
検出器計数値の計算値の実測値に対する誤差を学習する
ことにより、炉内出力分布計算値を補正することもでき
る。

【０１３９】また、制御棒照射量計算手段１８では、隣
合うＤ格子バンドルとオフセットバンドルの組み合わせ
に応じて、マルチ集合体詳細計算により予め評価した制
御棒位置熱中性子束を用いて制御棒照射量を計算する。

【０１４０】次に、マルチ集合体計算により、オフセッ
トバンドル隣接効果を補正した集合体平均核定数、集合
体不連続因子、燃料棒局所出力、燃料棒Ｒ因子、中性子
計測器位置における熱中性子束等を計算する手法につい
て詳細に説明する。

【０１４１】（ａ）マルチ集合体詳細２次元計算モデルＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの隣接効果は、
隣接するＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み
合わせにより決定される。オフセットバンドルを中心と
した隣接バンドルの組み合わせについて、考えられ得る
８通りのパターンを図２に示す。なお、着目する中心バ
ンドルに対して斜め対角方向から隣接するバンドルの影
響は小さいので、ここでは、８通りのパターンからは省
略してある。図２において、ＤはＤ格子バンドルを示
し、Ｓはオフセットバンドルを示している。このような
パターン毎に、マルチ集合体計算を行って、集合体核特
性を評価しておけばよい。

【０１４２】集合体が位置ずれしたまま燃焼が進むと、
水ギャップ幅変化による集合体内の中性子スペクトル変
化に起因する燃焼履歴効果や燃雛度分布効果が蓄積さ
れ、瞬時的に集合体が位置ずれした場合の効果との差が
生じる。この履歴効果を取り入れるためには、マルチ集
合体計算では燃焼計算も行う必要がある。

【０１４３】図３は、図２におけるマルチ集合体パター
ンＰ１について、Ｄ格子バンドルおよびオフセットバン
ドルの集合体最大局所ピーキング係数の燃焼変化を、無
限格子体系と比較して示した特性図である。ただし、各
集合体のボイド率は等しいと仮定している。図３に示す
ように、燃焼に伴い無限格子計算からの変化量は減少す
る傾向にあることがわかる。

【０１４４】Ｄ格子とオフセットバンドルとの組み合わ
せパターンの数はそれほど多くはないが、実際には各バ
ンドルの燃焼度やボイド率の違いまで考慮すると組み合
わせ数は増加し、計算コストが増加する。ただし、燃焼
度の組み合わせについては、サイクル毎にオフセットバ
ンドルが段階的に導入されるものとすれば、代表的なバ
ッチタイプ毎の燃焼度の組み合わせで近似することがで
きる。

【０１４５】マルチ集合体の組み合わせの近似による誤
差を小さくするためには、マルチ集合体計算により集合
体核特性そのものを与えるのではなく、無限格子計算か
らの補正成分のみを与えてもよい。各集合体における集
合体核特性の計算においては、まず、第１近似値とし
て、無限格子燃焼計算により集合体核特性を評価する。
隣接バンドルの影響の補正成分は第２次の効果であるか
ら、代表的なバンドルタイプ、燃焼度、ボイド率の組み
合わせにより評価しておいても、誤差はそれほど大きく
ない。この方法では無限格子計算からの補正量のみを代
表的なマルチ集合体の組み合わせパターンで計算すれば
よいから計算コストの低減ができる。

【０１４６】さらに、補正計算を簡略化する方法とし
て、最大線出力密度や限界出力比等の熱的制限値の最も
厳しくなるＤ格子バンドルとオフセットバンドルとの組
み合わせに対するマルチ集合体詳細計算により予め評価
した、燃料集合体内の燃料棒局所出力、燃料棒Ｒ因子の
無限格子計算値に対する補正量をすべてのＤ格子バンド
ルとオフセットバンドルに用いて、炉心拡散計算により
炉心の線出力密度、限界出力比をそれぞれ補正計算する
こともできる。

【０１４７】（ｂ）解析的拡散モデル次に、着目集合体の水ギャップ幅の無限格子体系からの
変化量に対する集合体内の熱中性子束分布の変化を拡散
方程式に対する解析的モデルに基づいて計算する熱中性
子束変化計算手段を設け、Ｄ格子バンドルとオフセット
バンドルの隣接による集合体の水ギャップ幅の実質的な
変化による集合体内の熱中性子束分布の変化を、拡散方
程式に対する解析的モデルに基づいて求める。そして、
この熱中性子束分布より、核特性変化量を評価する。

【０１４８】この手法では、例えば、水ギャップおよび
チャンネルボックス内部の燃料領域をそれぞれ均質化し
た２領域の１次元体系について、水ギャップ幅を与えた
時の中性子束分布を解析的に計算する。このとき、ｘ方
向１次元拡散モデルによる水ギャップ変化による燃料領
域の熱中性子束変化の解析式は、次の（１）式で与えら
れる。

【０１４９】

【数１】

【０１５０】ここで、ｘは集合体境界からの距離、κは
熱中性子拡散距離の逆数、ａは水ギャップ変化幅であ
る。

【０１５１】集合体内熱中性子束分布の変化は、ｘ方向
およびｙ方向の１次元分布の積δΨ（ｘ）δΨ（ｙ）に
より近似できる。この手法は、解析モデルに基づくため
予め詳細計算によるテーブルの準備をしておく必要がな
いという利点がある。

【０１５２】（ｃ）単一集合体中性子束不連続因子拡散
モデル次に、集合体内の非均質熱中性子束分布を計算する非均
質熱中性子束計算手段を設け、Ｄ格子バンドルとオフセ
ットバンドルの水ギャップ幅が異なることによる効果
を、無限格子計算により得られる集合体中性子束不連続
因子を用いて考慮する。したがって、マルチ集合体計算
を必要としない。この手法は、各集合体を均質化したノ
ードからなる系に対して、中性子束不連続因子を用いた
拡散ノード法により集合体内中性子束分布を求め、この
中性子束分布より集合体核特性変化量を評価する。

【０１５３】すなわち、中性子束不連続因子を用いた拡
散理論に基づいて各集合体を均質化したノード内の均質
熱中性子束分布を計算し、無限格子計算において評価さ
れた「集合体境界での非均質熱中性子束の均質熱中性子
束に対する比」と「集合体内での均質熱中性子束の非均
質熱中性子束に対する比」を掛け合わせた因子を、均質
熱中性子束分布の熱中性子拡散による過渡成分の補正係
数とする。これにより集合体内の非均質熱中性子束分布
を計算する。そして、この非均質熱中性子束計算手段に
よる非均質中性子束分布を用いて集合体平均核定数を補
正して炉心固有値、炉内中性子束分布、出力分布を計算
する。

【０１５４】ここで、集合体中性子束不連続因子は、無
限格子体系において、集合体の各面の平均中性子束の集
合体平均中性子束に対する比として定義される。不連続
因子を用いた多群拡散ノード法そのものについては既に
知られており、例えば、文献"Assembly Homogenization
Techniques for Light Water Reactor Analysis,"K.S.
Smith,Progress in Nuclear Energy,vol.17,p303,1986
に記載されている。

【０１５５】また、ノード法計算により得られる中性子
束分布を用いて、集合体内の局所出力分布を計算する方
法の一例は、"SIMULATE-3 Pin Power Reconstruction M
ethodology and Benchmarking,"K.R.Rempe et.al,Proce
edings of lnternational Reactor Physics Conferenc
e,111ー19,Jackson Hole,1988 に記載されている。

【０１５６】Ｄ格子バンドルとオフセットバンドルで
は、水ギャップ幅が異なるため集合体内中性子束分布が
異なり、集合体中性子不連続因子も異なる。上記 K.Smi
thの文献に示されるように、中性子束不連続因子は、拡
散ノード法において、集合体をそれぞれ均質化したノー
ドの境界における中性子束に対する境界条件を与える。
すなわち、例えば着目集合体ｎと隣接集合体ｍのｘ方向
境界において、中性子束に対する以下の境界条件を与え
る。

【０１５７】

【数２】

【０１５８】ここで、ｆは境界面の中性子束不連続因
子、Ψは境界面における中性子束を表す。着目集合体と
隣接集合体が無限格子体系において同じ格子タイプであ
れば、中性子不連続因子も等しく、上記の境界条件は単
に中性子束の連続性を表すにすぎない。しかし、隣接す
る集合体間の隣接面における中性子不連続因子ｆが異な
ると、上記の境界条件に基づいてノード境界に中性子の
仮想ソースが生じるため、集合体不連続因子の違いから
水ギャップ幅の違いによる集合体内の中性子束分布の変
化が計算できる。多群拡散ノード法では、熱中性子束に
対する中性子束不連続因子を用いた全炉心計算により、
ノード平均熱中性子束および、ノード境界熱中性子束が
与えられる。

【０１５９】次に、ノード平均中性子束、ノード境界中
性子束等を用いて、均質化した集合体内の中性子束分布
を展開計算することができる。一例として、前記 K.Rem
peの文献では、均質化した集合体ノード内の熱中性子束
Ψ₂の２次元分布を次式の形式で展開している。

【０１６０】

【数３】

【０１６１】ここでΨ₁は高速中性子束であり、ｃ_iは展
開係数、ｆ_iはｓｉｎｈ、ｃｏｓｈ関数である。

【０１６２】非均質中性子束の均質中性子束に対する比
が知られていれば、非均質中性子束は、上記（３）式の
均質熱中性子束分布にこの比を掛けることで計算でき
る。拡散ノード法では、前記 K.Rempe の文献に示され
るように、この比が無限格子計算で得られる非均質中性
子束分布Ψ^hetと均質中性子束分布Ψとの比で近似でき
るもの仮定している。すなわち、炉心中に置かれた集合
体ノード内の非均質熱中性子束分布Ψ₂ ^hetは、次式で計
算される。

【０１６３】

【数４】

【０１６４】ここで、記号∞は無限格子計算値を示す。

【０１６５】しかしながら、発明者らがこの手法をオフ
セットバンドル体系に適用したところ、ノード平均中性
子束や、ノード境界中性子束およびノード境界中性子流
については、拡散ノード法の結果はマルチ集合体詳細計
算と良く一致するにもかかわらず、燃料棒局所出力につ
いては誤差が大きいことが判明した。この原因は、熱中
性子束分布については、上記の「非均質中性子束の均質
中性子束に対する比が、無限格子計算で得られる非均質
中性子束分布と均質中性子束分布の比で近似できる」と
いう仮定が成り立たないためであることがわかった。

【０１６６】ノード内均質熱中性子束から非均質熱中性
子束分布を精度良く計算するために、発明者らは、無限
格子体系において評価された「集合体境界での非均質熱
中性子束の均質熱中性子束に対する比」と「集合体での
均質熱中性子束の非均質熱中性子束に対する比」を掛け
合わせた因子を、均質熱中性子束分布の熱中性子拡散に
よる過渡成分の補正係数とすることにより、集合体ノー
ド内の非均質熱中性子束分布を精度良く計算できること
を見出した。

【０１６７】均質熱中性子束分布の熱中性子拡散による
過渡成分は（３）式の第２項で与えられる。従って、本
手法では非均質熱中性子束は、（４）式の代わりに、下
記の（５）式で与えられる。

【０１６８】

【数５】

【０１６９】ここで、「集合体境界での非均質熱中性子
束の均質熱中性子束に対する比」を表す係数Ｗは、４つ
の集合体境界面に関する荷重平均により、次式で表すこ
とができる。

【０１７０】

【数６】

【０１７１】集合体内の非均質熱中性子束分布が計算さ
れると、非均質中性子束分布の関数である集合体平均核
定数が計算され、オフセットバンドル隣接を補正した炉
内出力分布が計算される。また、集合体内の非均質熱中
性子束分布から燃料棒局所出力分布が直ちに計算され、
これより集合体の線出力密度が計算できる。

【０１７２】また、燃料棒Ｒ因子分布は、燃料棒局所出
力分布より計算することができ、これから限界出力比が
計算できる。

【０１７３】集合体の各面における集合体中性子束不連
続因子は、予め単一集合体詳細計算（反射境界条件を用
いた無限格子計算）により集合体毎に準備する。図４に
熱中性子束に対する集合体不連続因子のチャンネルボッ
クスのオフセット量に対する関数形の一例を示す。

【０１７４】この手法の計算精度を示す一例として、オ
フセットバンドル隣接による効果を示した従来の図１９
と同様に、Ｄ格子バンドルのまわりに制御棒を挟んで２
体のオフセットバンドルが隣接した場合の、集合体内局
所出力分布を本手法により計算し、マルチ集合体詳細計
算による参照解と比較した結果を図５に示す。図５にお
いて、上段は詳細計算、中段は本発明による手法、下段
はその差である。参照計算によれば、オフセットバンド
ルの隣接により集合体最大局所ピーキング係数は約１０
％変化しているが本手法はこれを良く再現している。

【０１７５】この手法では、集合体中性子束不連続因子
のテーブルを準備する際にマルチ集合体詳細計算が不要
であり、燃料集合体の各面の中性子束不連続因子を着目
集合体の各面の関数として独立に計算すればよい。この
ように、本手法はマルチ集合体計算を要する前述の手法
に比べて、テーブルの準備や参照が簡単であるという利
点がある。

【０１７６】拡散モデルとして、修正１群拡散モデルに
基づく方法では、全炉心計算においては高速中性子束分
布のみを解く。熱中性子束は炉心計算で得られた高速中
性子束と、無限格子体系における「熱中性子束と高速中
性子束の比（スペクトルインデクス）」とを用いて計算
する。隣接集合体間でスペクトルインデクスが異なる
と、熱中性子の空間移動が生じるが、これによる熱中性
子束の無限格子からの変化は、着目集合体と隣接集合体
をそれぞれ均質化したノードからなる系に対して、拡散
モデルを適用することにより計算される。

【０１７７】修正１群ノード法では、この系の拡散方程
式を解析的に解くことによりノード内の均質熱中性子束
を求める。この方法の詳細は、例えば、文献 "Verifica
tionof LOGOS Nodal Method with Heterogeneous Burnu
p Calculations for a BWRcore,"T.I wamoto et al.,Tr
ansaction of American Nuclear Society,vol.71,p251,
1994に記載されている。

【０１７８】修正１群法においても、チャンネルボック
ス変形による熱中性子束変化は、着目集合体と隣接集合
体をそれぞれ均質化したノードからなる系において、熱
中性子束に対する境界条件に中性子束不連続因子を用い
ることで、前述の多群ノード法におけると同じ原理で計
算できる。

【０１７９】（ｄ）単一集合体中性子束不連続因子境界
摂動モデル中性子束不連続因子を用いる他の方法として
は、境界摂動法と組み合わせたものである。これは、中
性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づいて各集合
体を均質化したノード境界面の中性子束および中性子流
を計算するノード境界値計算手段を設け、水ギャップ幅
の違いによる集合体不連続因子の差を利用して、集合体
境界における中性子束および中性子流を求め、この境界
値の無限格子からの変化とそれに対する集合体核特性の
感度係数を用いて、集合体核特性の変化を計算する。こ
れは、前述のように、中性子束不連続因子を用いた拡散
ノード法は、集合体境界における中性子束および中性子
流については精度が良いことに着目したものである。

【０１８０】境界摂動法に基づき、集合体境界における
摂動量として「中性子流／中性子束」を用いて集合体内
局所ピーキングを計算する例が、文献 "A Boundary Con
dition Perturbation Method for Prediction of Pin P
ower Distribution in LightWater Reactor,"F.Rahnema
et al.,Proceedings of Topical Meeting on Reactor
Physics and Shielding,Chicago,1984 に記載されてい
る。

【０１８１】この手法では例えば、燃料棒（ｘ，ｙ）に
対する集合体内局所出力ＬＰＦ（ｘ，ｙ）は、下記の
（８）式により計算する。

【０１８２】

【数７】

【０１８３】感度係数Ｆは、予め境界条件を変化させた
単一集合体詳細計算あるいはマルチ集合体詳細計算によ
り準備しておく。

【０１８４】しかし、前記Rahnemaの文献においては、
拡散理論に基づいて境界面での中性子流／中性子束を求
める際に、集合体中性子束不連続因子が用いられていな
いため、オフセットバンドル隣接の場合のように水ギャ
ップ近傍での局所的な中性子束分布変化による中性子流
／中性子束の変化を計算することができない。

【０１８５】そこで、ノード境界値ｒは前述の拡散ノー
ド法の様に、着目集合体と隣接集合体をそれぞれ均質化
したノードからなる系に対して、中性子束不連続因子を
用いて多群の拡散ノード法を適用して求める。あるい
は、修正１群差分法においてはノード境界熱中性子束
は、経験的荷重因子を用いて隣接するノードのスペクト
ルインデクスと中性子束不連続因子から計算してもよ
い。この場合、ノードｍとノードｎの境界の熱中性子束
Ψ_2nは、下記（９）式で示される。

【０１８６】

【数８】

【０１８７】式（８）は集合体局所出力に関する境界摂
動法による補正計算法を示すものであるが、他の集合体
核特性量の補正計算も、それぞれの核特性量の中性子流
／中性子束に対する感度係数を用い、同様な方法で計算
することができる。

【０１８８】燃料集合体が位置ずれしたまま燃焼が進む
と、水ギャップ幅変化による集合体内の中性子スペクト
ル変化の履歴効果や燃焼度分布の効果が蓄積され、瞬時
的に集合体が位置ずれした場合の効果との差が生じる。
これは中性子スペクトル（熱中性子束の高速中性子束に
対する比）が無限体系から変化することにより、ウラン
の燃焼遅れやプルトニウムの蓄積の増加が生じるため
で、スペクトル履歴効果とよばれる。

【０１８９】拡散ノード法では、マルチ集合体詳細計算
による燃焼計算のようには、燃焼履歴効果を直接に考慮
できない。拡散ノード法による炉心性能計算において、
異なる中性子スペクトルを持つ燃料集合体が隣接した際
のスペクトル干渉によるスペクトル履歴効果を補正する
方法としては、例えば、特願平６−２１０２４３号「原
子炉の炉心性能計算方法および装置」に記載されている
ように、炉心内での中性子スペクトルと無限格子体系で
のスペクトルの比の燃焼度平均値であるスペクトル履歴
をパラメータとして補正する手法がある。

【０１９０】本発明では、この手法をオフセットバンド
ル隣接によるスペクトル履歴効果に応用し、水ギャップ
幅の変化による熱中性子束分布の変化効果を補正した燃
料集合体内における燃焼度分布およびスペクトル履歴分
布を計算し、燃焼履歴効果による集合体平均核定数、燃
料棒局所出力分布等の補正量を計算する。例えば、燃料
棒局所出力については、集合体内の燃料棒位置（ｘ，
ｙ）におけるスペクトル履歴ＳＨ（ｘ，ｙ）を、次の
（１０）式で表す。

【０１９１】

【数９】

【０１９２】ここで、Ｅは燃焼度、Ψ₂、Ψ₁はそれぞれ
オフセットバンドル隣接を考慮して計算された位置
（ｘ，ｙ）での熱中性子束、高速中性子束であり、また
∞は無限格子体系での値を示す。スペクトル履歴を考慮
した局所出力分布ＬＰＦの補正は、熱群核分裂断面積Σ
に対するスペクトル履歴補正係数（∂Σ／∂ＳＨ）を用
いることにより、次の（１１）式で与えられる。

【０１９３】

【数１０】

【０１９４】同様に、オフセットバンドル隣接により、
ノード内に燃焼度分布が生じることによる履歴効果につ
いても、前記文献に示されるように、燃焼度に関する感
度係数を用いて補正することができる。

【０１９５】次に、チャンネルボックスの変形に対する
第２の実施の形態について、説明する。チャンネルボッ
クス変形を考慮した炉心核特性を精度良く計算するに
は、以下の［１］〜［５］の処理により達成する。

【０１９６】［１］炉心性能計算によりチャンネルボッ
クスの各面における高速中性子照射量または燃焼度を積
算し、チャンネルボックスの対向する面における照射成
長量を各面の高速中性子照射量または燃焼度の関数とし
て計算し、チャンネルボックスの変形量を対向する面に
おける照射成長量の差から計算する。［２］着目集合体と隣接集合体におけるチャンネルボッ
クス変形を考慮して、集合体平均核定数、燃料棒局所出
力、中性子検出器位置熱中性子束、制御棒位置熱中性子
束等の集合体核特性を計算する。［３］チャンネルボックス変形量より上記の集合体核特
性の変化を計算するには、以下のようなマルチ集合体詳
細計算モデルまたは中性子拡散モデルに基づく。

【０１９７】（ａ）マルチ集合体詳細２次元計算モデル着目集合体と隣接集合体に対するマルチ集合体詳細２次
元計算により、予め集合体平均核定数、燃料棒出力分
布、燃料棒Ｒ因子分布などの集合体核特性変化量を直
接、着目集合体の各面の水ギャップ幅の変形量のテーブ
ルとして準備する。ここで、マルチ集合体詳細２次元計
算とは集合体を小数体（通常４〜１６体）組み合わせて
炉心の一部分を模擬した系に対して、各集合体の非均質
性をそのまま考慮した詳細計算を行うことにより、着目
集合体に対する隣接集合体の影響を詳細に評価する方法
である。

【０１９８】（ｂ）単一集合体中性子束不連続因子拡散
モデルチャンネルボックス変形量から集合体中性子束不連続因
子の変化量を計算し、これより各集合体を均質化したノ
ードに対して均質拡散モデルに基づいて集合体内熱中性
子束分布を求め、この熱中性子束分布より核特性変化量
を評価する。ここで、集合体不連続因子は、無限格子体
系において、集合体の各面の平均中性子束の集合体平均
中性子束に対する比として定義される。集合体中性子束
不連続因子の変化量は予めチャンネルボックス変形量の
テーブルとして、単一集合体詳細計算により準備する。
また、均質拡散モデルとしては、多群ノード法、修正１
群ノード法等を用いることができる。

【０１９９】（ｃ）単一集合体中性子束不連続因子境界
摂動モデル集合体中性子束不連続因子を用いた均質拡散ノード法に
基づいて各集合体を均質化したノード境界の中性子束と
中性子流を求める。

【０２００】無限格子体系において評価された、集合体
境界での中性子束と中性子流の変化に対する集合体核特
性の変化を感度係数として使用し、上記のノード境界の
中性子束および中性子流から集合体核特性変化を計算す
る。

【０２０１】均質拡散モデルとしては、多群ノード法、
修正１群ノード法、修正１群差分法等を用いることがで
きる。

【０２０２】（ｄ）解析的拡散モデルチャンネルボックス変形量から、水ギャップと燃料領域
をそれぞれ均質化した２領域拡散モデルの解析解に基づ
いて集合体内熱中性子束分布の変化を求め、この熱中性
子束分布より核特性変化量を評価する。

【０２０３】［４］チャンネルボックス変形を考慮した
限界出力比計算では、集合体内のＲ因子変化を直接求め
る他に、燃料棒出力変化からも計算することができる。［５］チャンネルボックス変形に伴う燃焼履歴効果を、
チャンネルボックス変形に伴う集合体内の燃焼度分布お
よび熱中性子束の高速中性子束に対する比の燃焼度平均
値として定義されるスペクトル履歴分布を用いて補正す
る。

【０２０４】このように、この第２の実施の形態では、
炉心性能計算によりチャンネルボックスの各面における
高速中性子照射量あるいは燃焼度を積算するので、中性
子照射によるチャンネルボックス変形量を予測評価し
て、チャンネルボックス変形を考慮した炉心核特性を計
算することが可能となる。

【０２０５】さらに、チャンネルボックス変形を考慮し
た炉心核特性の計算は、着目集合体と隣接集合体のチャ
ンネルボックス変形量から、マルチ集合体詳細計算によ
り準備したテーブルや拡散モデルに基づき計算し、また
チャンネルボックス変形の履歴効果も考慮するから、核
特性の変化を精度良く計算できる。

【０２０６】また、従来は無視されていた、炉心の臨界
固有値や炉内出力分布、炉内中性子検出器の計数値と検
出器照射量、制御棒照射量等へのチャンネルボックス変
形の影響も考慮できる。

【０２０７】図６は、本発明の第２の実施の形態を示す
ブロック構成図である。炉内出力分布計算手段１９は炉
心の状態データを入力して、炉内の中性子束分布と炉心
固有値を拡散モデルに基づき計算するものである。拡散
モデルとしては、例えば前述したJ.Wooly の文献に示さ
れるような修正１群差分モデルや、K.Smithの文献に示
されるような多群ノード法モデル等を用いる。炉内出力
分布は中性子束分布を基に計算され、集合体断面平均出
力が計算される。

【０２０８】チャンネルボックス照射量計算手段２０で
は、この中性子束分布を基に、集合体のチャンネルボッ
クスの各面における高速中性子照射量を計算する。ここ
で、面ｎにおける高速中性子束Ψ_nは、多群拡散ノード
法ではあらわに計算され、また修正１群差分モデルでは
着目集合体と周辺の集合体のノード平均中性子束を多項
式を用いて内外挿することにより計算できる。これによ
り高速中性子照射量φは、高速中性子束を時間積分する
ことにより（１２）式のように計算できる。ここで、ｄ
ｔは時間幅である。

【０２０９】

【数１１】

【０２１０】チャンネルボックス変形量計算手段２１で
は、各面の高速中性子照射量を用いて、中性子照射によ
るチャンネルボックスの変形量を照射成長モデルを用い
て評価する。評価方法としては、チャンネルボックスの
対向する面における軸方向の照射成長量から計算できる
（請求項２５）。

【０２１１】チャンネルボックス変形量計算方法では、
対向する２面Ａ、Ｂにおける照射成長量の差に伴い、チ
ャンネルボックスの軸方向の曲がりが一様な曲率を持つ
としてチャンネルボックス変形量を解析的に計算する
（請求項３３）。すなわち、図７に示されるように、チ
ャンネルボックスの面Ａ、Ｂの軸方向平均の高速中性子
照射量をそれぞれφ_A、φ_Bとし、チャンネルボックスの
軸（Ｚ）方向の曲がりの曲率は、曲がりが小さいとし
て、下記の（１３）式で示される。そして、軸方向高さ
Ｚでの曲がり量は（１３）式を積分して、（１４）式の
ように示される。従って、上下端を固定した場合の曲が
り量は（１５）式で表される。また、照射成長関数は
（１６）式および（１７）式のように示される。この関
数形の一例を図８に示す。

【０２１２】

【数１２】

【０２１３】ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはフィッティ
ング係数である。本係数は実験式から求めることができ
る。また本係数は、チャンネル製造時の残留応力の開放
によるランダムな曲がり、ジルカロイの照射成長のばら
つき等に依存する誤差を補正するために、過去における
チャンネルボックス変形量の実測値を用いて決定しても
よい（請求項４２）。

【０２１４】チャンネルボックス変形量の計算方法とし
ては、上記（１５）式の解析的手法とは別に有限要素法
に基づく手法もある（請求項４４）。図９に示すよう
に、チャンネルを軸方向ノードに分割し、各ノードｉ毎
にチャンネルの向かい合う両Ａ、Ｂの照射成長後の長さ
ｌＡⁱ、ｌＢⁱを求める。このノードを軸方向に積み重ね
た後、チャンネルのＡ面またはＢ面の上下端を結ぶ直線
と各ノード間の距離を曲がり量δⁱとして求めることが
できる。

【０２１５】なお、照射成長を引き起こす高速中性子は
エネルギ１ＭｅＶ以上の中性子であり、炉心性能計算で
与えられる全高速中性子とは必ずしも一致しない。そこ
で、高速中性子照射量計算に用いる高速中性子の全高速
中性子に占める割合ｆを、下記の（１８）式のように、
燃焼度Ｅとボイド率Ｖのテーブルとして計算することが
できる（請求項３１）。

【０２１６】

【数１３】

【０２１７】また、この第２の実施の形態では、高速中
性子照射量と燃焼度が一対一で対応することを用いた照
射成長モデルを用いて炉心性能計算装置を構成する（請
求項２６乃至請求項３０）。この場合、図１のチャンネ
ルボックス照射量計算手段２０に代えて、燃焼度分布計
算手段を設ける。

【０２１８】次に、燃焼度分布計算手段における集合体
のチャンネルボックスの各面における燃焼度の計算方法
について説明する。ここで、面ｎにおける燃焼度Ｅｎ
は、多群拡散ノード法ではノード内出力分布があらわに
計算されることから、チャンネルボックス位置における
出力密度を時間積分することにより計算される。また修
正１群差分モデルでは着目集合体および周辺の集合体の
ノード平均燃焼度を多項式を用いて内外挿することによ
り計算できる。

【０２１９】燃焼度を用いたモデル（請求項３１）で
は、中性子照射によるチャンネルボックスの照射成長歪
み量を各面の燃焼度Ｅの関数として、例えば次の（１
９）式および（２０）式のように計算することができ
る。

【０２２０】

【数１４】

【０２２１】ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはフィッティ
ング係数である。本係数は実験式から求めることができ
る。また本係数は、チャンネル製造時の不確定さ等に依
存する誤差を補正するために、過去におけるチャンネル
ボックス変形量の実測値を用いて決定してもよい（請求
項４２）。図１０にε（Ｅ）の関数形の一例を示す。

【０２２２】次に、炉内出力分布再計算手段２２では、
上述のようにしてチャンネルボックス変形量計算手段２
１により評価したチャンネルボックス変形量を用いて、
チャンネルボックス変形効果を補正した集合体核定数お
よび中性子束不連続因子を計算し、これを用いて、炉心
の臨界固有値、炉内出力分布、燃料集合体断面平均出力
分布を再計算する（請求項２０、請求項２６）。

【０２２３】綿出力密度計算手段２３では、炉心の熱的
制限値として、チャンネルボックス変形効果を補正した
燃料棒局所出力分布により与えられる集合体の最大局所
出力ピーキング係数と炉心内出力分布計算による集合体
断面平均出力を用いて、各燃料集合体断面の最大線出力
密度を計算する（請求項２１、請求項２７）。なお、チ
ャンネルボックス変形効果を補正した燃料棒局所出力分
布の中から集合体の最大局所出力ピーキング係数を求め
るかわりに、精度は低下するが、集合体の最大局所出力
ピーキング係数に対して直接にチャンネルボックス変形
効果を補正してもよい。

【０２２４】また、限界出力比計算手段２４では、チャ
ンネルボックス変形を考慮した燃料棒Ｒ因子分布の中か
ら求めた集合体最大Ｒ因子と、集合体平均出力を用い
て、各燃料集合体の燃料棒の焼損の監視指標である限界
出力比を計算する（請求項２２、請求項２８）。なお、
燃料棒Ｒ因子分布は前述の燃料棒局所出力分布から計算
することも可能である。また、チャンネルボックス変形
効果を補正した燃料棒Ｒ因子分布の中から集合体の最大
Ｒ因子を求める代わりに、精度は低下するが、集合体の
最大Ｒ因子に対して直接にチャンネルボックス変形効果
を補正してもよい。

【０２２５】これらの線出力密度、限界出力比等の計算
においては、計算に用いる燃料集合体平均出力として、
チャンネルボックス変形量を補正した核定数を用いて再
計算された燃料集合体平均出力を用いることにより精度
を向上することができる（請求項３７、請求項３８）。

【０２２６】次に、炉内中性子束計測器計数値計算手段
２５では、チャンネルボックス変形を考慮した炉内中性
子計測器位置における熱中性子束を用いて、炉内中性子
検出器計数値と照射量とを計算する（請求項２３、請求
項２９）。炉内中性子束検出器として可動型炉内中性子
束検出器（ＴＩＰ）の場合の計数の計算法の一例が前述
のWoolyの文献に記載されている。また、検出器照射量
は炉内中性子計測器位置における熱中性子束の時間積分
で与えられる。

【０２２７】図６には示されていないが、チャンネル変
形を補正した炉内中性子検出器計数値の計算値の実測値
に対する誤差を、前記Tuikiの文献の手法等に基づいて
学習することにより、炉内出力分布計算値を補正するこ
ともできる（請求項３６）。また、制御棒照射量計算手
段２６では、チャンネルボックス変形効果を補正した制
御棒位置熱中性子束の時間積分により制御棒照射量を計
算する（請求項２４、請求項３０）。

【０２２８】次に、チャンネルボックス変形効果を補正
した集合体平均核定数、集合体不連続因子、燃料棒局所
出力、燃料棒Ｒ因子、中性子計測器位置における熱中性
子束等を計算する３つの異なる手法について詳細に説明
する。

【０２２９】（ａ）マルチ集合体詳細２次元計算モデルまず、手法１として、着目集合体および隣接集合体のチ
ャンネルボックス変形量に対する集合体平均核定数、燃
料棒局所出力、燃料棒Ｒ因子、中性子計測器位置におけ
る熱中性子束等の核特性変化をテーブルまたはフィッテ
ィング式として準備しておき、チャンネルボックス変形
効果を補正した燃料集合体内の核特性変化を直接的に計
算する。着目集合体および隣接集合体のチャンネルボッ
クス変形量に対する着目集合体の特性量の変化のテーブ
ルまたはフィッティング式は、マルチ集合体２次元詳細
計算により評価する（請求項３２）。

【０２３０】ここで、マルチ集合体詳細２次元計算とは
集合体を小数体（通常４〜１６体）組み合わせて炉心の
一部分を模擬した系に対して、各集合体の非均質性をそ
のまま考慮した詳細計算を行うことにより、着目集合体
に対する隣接集合体の影響を詳細に評価する方法であ
る。

【０２３１】このテーブルないしフィッティング式は着
目集合体の各面の変形量のみならず、隣接する集合体の
隣接面の変形量の関数であり、一般には多変量の組み合
わせに対する複雑な関数である。これに対して、特開平
４−１１０６９８号公報のものでは、単に燃料集合体の
位置ずれ量から計算するとのみ記述されており、評価方
法が全く明確ではない。本手法では、この関数を着目集
合体のチャンネルボックス各面に対する水ギャップ幅の
テーブルとして整理する。このテーブルも、各面の水ギ
ャップ幅に対する多変量関数（４変量関数）となるが、
比較的簡単な参照法としては例えば次のような方法が考
えられる。

【０２３２】まず、第１ステップとして、着目集合体に
隣接する集合体のチャンネルボックス変形が無いと仮定
し、着目集合体のチャンネルボックス２ｂだけが変形し
た場合を考える。図１１に示すように、着目集合体のチ
ャンネルボックス２ｂのｘ方向左側における水ギャップ
変形量δｘｌ（ｉ）とｘ方向右側における水ギャップ変
形量δｘｒ（ｉ）の大きさが等しく（絶対値が等しく符
号が反対）δｘであるとする。同様に、着目集合体チャ
ンネルボックス２ｂのｙ方向上側における水ギャップ変
形量δｙｔ（ｉ）とｙ方向下側における水ギャップ変形
量δｙｂの大きさが等しくδｙであるとする。チャンネ
ルボックスの変形による集合体核特性変化をｖ（δｘ，
δｙ）の形式の２次元テーブルないしフィッティング式
として整理し、また参照する。

【０２３３】次に第２ステップとして、着目集合体に隣
接する集合体チャンネルボックスの隣接面の変形による
水ギャップ幅の変化による影響を考慮し補正する。図１
１では変形後のチャンネルボックスの位置を点線で示し
ている。この場合、例えば着目集合体チャンネルボック
ス２ｂのｘ方向左側における水ギャップ変形量δｘｌ
は、着目集合体チャンネルボックス２ｂの左面と左側隣
接集合体チャンネルボックス２ａの右面の変形量δｘｒ
（ｉ−１）との和となる。ｘ方向右側における水ギャッ
プ変形量δｘｒについても同様である。

【０２３４】両隣の集合体チャンネルボックスの変形量
は一般に異なるから、両隣の集合体チャンネルボックス
の変形を考慮に入れると、δｘｌ（ｉ）≠δｘｒ（ｉ）
となる。ここで、ｄｘ＝δｘｌ−δｘｒとする。ｙ方向
も同様に、ｄｙ＝δｙｔ−δｙｂとする。そこで、前記
テーブルはまず、ｖ（δｘｌ、δｙｔ）として参照し、
これに対する補正量をｗ（ｄｘ，ｄｙ）として整理し、
また参照する。最終的に核特性変化はｖ＋ｗで与えられ
る。

【０２３５】図１２に、δｘ＝δｙおよびδｙ＝０の場
合の集合体最大局所ピーキング係数のδｘに対する関数
形の一例を示している。また、図１３に、ｄｘ＝ｄｙお
よびｄｙ＝０の場合の集合体最大局所ピーキング係数の
補正量のｄｘに対する関数形の一例を示す。

【０２３６】（ｂ）単一集合体中性子束不連続因子拡散
モデル次に、手法２について説明する。この手法２では、着目
集合体および隣接集合体のチャンネルボックス変形量か
ら集合体中性子束不連続因子の変化量を計算し、各集合
体を均質化した系に対して、中性子束不連続因子を用い
た拡散ノード法により集合体内中性子束分布を求め、こ
の中性子束分布より集合体核特性変化量を評価する（請
求項３３）。ここで、集合体中性子束不連続因子は、無
限格子体系において、集合体の各面の平均中性子束の集
合体平均中性子束に対する比として定義される。

【０２３７】不連続因子を用いた多群拡散ノード法計算
法については、前述のように、文献"Assembly Homogeni
zation Techniques for Light Water Reactor Analysi
s,"K.S.Smith,Progress in Nuclear Energy,vol.17,p30
3,1986に記載されている。また、ノード法計算により得
られる中性子束分布を用いて、集合体内の局所出力分布
を計算する方法の一例は、"SIMULATE‐3 Pin Power Rec
onstruction Methodology and Benchmarking,"K.R.Remp
e et.al,Proceedings of International Reactor Physi
cs Conference,III-19,Jackson Hole,1988 に記載され
ている。

【０２３８】チャンネルボックスが変形すると水ギャッ
プ幅変化により集合体内中性子束分布が変化するため、
集合体中性子不連続因子も変化する。上記K.Smithの文
献に示されるように、中性子束不連続因子は、拡散ノー
ド法において、集合体をそれぞれ均質化したノードの境
界における中性子束に対する境界条件を与える。すなわ
ち、例えば着目集合体ｎと隣接集合体ｍのｘ方向境界に
おいて、中性子束に対する（２）式の境界条件を与え
る。ここで、（２）式において、ｆは境界面の中性子束
不連続因子、Ψは境界面における中性子束を表す。

【０２３９】着目集合体と隣接集合体が無限格子体系に
おいて同じ格子タイプであれば、中性子不連続因子も等
しく、上記の境界条件は単に中性子束の連続性を表すに
すぎない。しかし、チャンネルボックス変形により、隣
接する集合体間の隣接面における中性子不連続因子ｆが
異なると、上記の境界条件に基づいてノード境界に中性
子の仮想ソースが生じるため、集合体不連続因子の違い
からチャンネルボックス変形による集合体内の中性子束
分布の変化が計算できる。多群拡散ノード法では、中性
子束不連続因子を用いた熱中性子束に対する全炉心計算
により、ノード平均熱中性子束および、ノード境界熱中
性子束が与えられる。

【０２４０】次に、ノード平均中性子束、ノード境界中
性子束等を用いて、均質化した集合体内の中性子束分布
を展開計算することができる。一例として、前記K.Remp
eの文献では、均質化した集合体ノード内の熱中性子束
Ψ₂の２次元分布を（３）式の形式で展開している。こ
こで、（３）式において、Ψ₁は高速中性子束であり、
ｃ_iは展開係数、ｆ_iはｓｉｎｈ、ｃｏｓｈ関数である。

【０２４１】均質化された集合体内の熱中性子束分布が
求まれば、これに無限格子計算で得られた非均質な中性
子束分布を合成することにより、集合体内の非均質熱中
性子束分布が計算できる。非均質中性子束分布の関数で
ある集合体平均核定数や、燃料棒局所出力分布はこれよ
り直ちに計算できる。燃料棒Ｒ因子分布は燃料棒局所出
力分布より計算できる。

【０２４２】集合体の各面におけるチャンネルボックス
変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化量は、
予め単一集合体詳細計算（無限格子計算）によりチャン
ネルボックス変形量のテーブルとして準備する。熱中性
子束に対する集合体不連続因子の水ギャップ幅変化δｘ
に対する関数形の一例を図１４に示す。

【０２４３】本手法の計算精度を示す例として、チャン
ネルボックス変形の局所出力分布への影響を示した図２
１と同様に、着目集合体のチャンネルボックスがｘ，ｙ
方向に２ｍｍづつ変形し、隣接集合体には変形が無いと
した場合、すなわちδｘ＝δｙ＝２ｍｍの場合の、集合
体内局所出力分布を本手法により計算し、マルチ集合体
詳細計算による参照解と比較した結果は、図５に示す場
合と同様になる。燃料棒局所出力計算法は前記K.Rempe
の文献に記載されているものと基本的に同様の手法を用
いたが、熱中性子束分布の変化に対して前述の集合体の
非均質性の補正を加えた。参照計算によれば、チャンネ
ルボックス変形により集合体最大局所ピーキング係数は
約１０％変化しているが本手法はこれを良く再現してい
る。

【０２４４】この手法では、チャンネルボックス変形量
から集合体中性子束不連続因子の変化量のテーブルを準
備する際にマルチ集合体詳細計算が不要であること、ま
た着目集合体および隣接集合体のチャンネルボックス変
形量から集合体核特性の変化を計算する際には、燃料集
合体の各面の中性子束不連続因子を着目集合体のチャン
ネルボックス各面の変形量のみの関数として独立に計算
すればよい。このように、手法２は手法１に比べて、テ
ーブルが各面の変位量の組み合わせによらず、テーブル
の準備や参照が簡単であるという利点がある。

【０２４５】拡散モデルとして、修正１群拡散モデルに
基づく方法（請求項４０）では、全炉心計算においては
高速中性子束分布のみを解く。熱中性子束は炉心計算で
得られた高速中性子束と、無限格子体系における「熱中
性子束と高速中性子束の比（スペクトルインデクス）」
を用いて計算する。隣接集合体間でスペクトルインデク
スが異なると、熱中性子の空間移動が生じるが、これに
よる熱中性子束の無限格子からの変化は、着目集合体と
隣接集合体をそれぞれ均質化したノードからなる系に対
して、拡散モデルを適用することにより計算される。修
正１群ノード法では、この系の拡散方程式を解析的に解
くことによりノード内の均質熱中性子束を求める。この
方法の詳細は例えば文献"Verification of LOGOS Nodal
Methodwith Heterogeneous Burnup Calculations for
a BWR core,"T.lwamoto et al.,Transaction of Americ
an Nuclear Society,vol.71,p251,1994に記載されてい
る。

【０２４６】修正１群法においても、チャンネルボック
ス変形による熱中性子束変化は、着目集合体と隣接集合
体をそれぞれ均質化したノードからなる系において、熱
中性子束に対する境界条件に中性子束不連続因子を用い
ることで、前述の多群ノード法におけると同じ原理で計
算できる。なお、熱中性子束および熱中性子流は、拡散
方程式を解く代わりに、よく知られているように経験的
荷重因子を用いて、隣接するノードのスペクトルインデ
クスから計算することもできる。

【０２４７】（ｃ）単一集合体中性子束不連続因子境界
摂動モデル中性子束不連続因子を用いる他の方法としては、境界摂
動法と組み合わせたものを用いる（請求項３４）。この
手法では水ギャップ幅の違いによる集合体不連続因子の
差を利用して、集合体境界における中性子束および中性
子流を求め、この境界値の無限格子からの変化とそれに
対する集合体核特性の感度係数を用いて、集合体核特性
の変化を計算する。これは、前述のように、中性子束不
連続因子を用いた拡散ノード法は、集合体境界における
中性子束および中性子流については精度が良いことに着
目したものである。

【０２４８】境界摂動法に基づき、集合体境界における
摂動量として「中性子流／中性子束」を用いて集合体内
局所ピーキングを計算する例が、文献"A Boundary Cond
ition Ferturbation Method for Prediction of Pin Po
wer Distribution in LightWater Reactors,"F.Rahnema
et a1.,Proceedings of Topical Meeting on Reactor
Physics and Shielding・Chicago,1984に記載されてい
る。

【０２４９】この手法では、例えば、燃料棒（ｘ，ｙ）
に対する集合体内局所出力ＬＰＦ（ｘ，ｙ）は、前述の
（８）式より計算する。（８）式での感度係数Ｆは、予
め境界条件を変化させた単一集合体詳細計算あるいはマ
ルチ集合体詳細計算により準備しておく。

【０２５０】しかし、前記Rahnemaの文献においては、
拡散理論に基づいて境界面での中性子流／中性子束を求
める際に、集合体中性子束不連続因子が用いられていな
いため、オフセットバンドル隣接の場合のように水ギャ
ップ近傍での局所的な中性子束分布変化による中性子流
／中性子束の変化を計算することができない。

【０２５１】本発明では、ノード境界値ｒは前述の拡散
ノード法の様に、着目集合体と隣接集合体をそれぞれ均
質化したノードからなる系に対して、中性子束不連続因
子を用いて多群の拡散ノード法を適用して求めることが
できる（請求項３４）。あるいは、修正１群差分法にお
いてはノード境界熱中性子束は、経験的荷重因子を用い
て隣接するノードのスペクトルインデクスと中性子束不
連続因子から計算してもよい（請求項４０）。この場
合、ノードｍとノードｎの境界の熱中性子束Ψ_2nは、前
述の（９）式で示される。

【０２５２】前述の（８）式は請求項２７に示される集
合体局所出力に関する境界摂動法による補正計算法を示
すものであるが、請求項２６乃至請求項３０に示される
他の集合体核特性量の補正計算も、それぞれの核特性量
の中性子流／中性子束に対する感度係数を用い、同様な
方法で計算することができる。

【０２５３】（ｄ）解析的拡散モデル次に、手法３について説明する。この手法３は、手法２
で拡散ノード法を用いて集合体内の熱中性子束を求める
かわりに、着目集合体および隣接集合体のチャンネルボ
ックス変形量から拡散方程式に対する解析的モデルに基
づいて集合体内の熱中性子束分布の変化を求め、この熱
中性子束分布より、核特性変化量を評価するものである
（請求項３５）。この手法３では、例えば水ギャップお
よびチャンネルボックス内部の燃料領域をそれぞれ均質
化した２領域の１次元体系について、水ギャップ幅を与
えた時の中性子束分布を解析的に計算する。

【０２５４】このとき、ｘ方向１次元拡散モデルによる
水ギャップ変化による燃料領域の熱中性子束変化の解析
式は、前述の（１）式で与えられる。（１）式におい
て、ｘは集合体境界からの距離、κは熱中性予拡散距離
の逆数、ａは水ギャップ変化幅である。集合体内熱中性
子束分布の変化は、ｘ方向およびｙ方向の１次元分布の
積δΨ（ｘ）δΨ（ｙ）により近似できる。この手法３
は、解析モデルに基づくため予めテーブルの準備をして
おく必要がないという利点がある。

【０２５５】集合体が位置ずれしたまま燃焼が進むと、
水ギャップ幅変化による集合体内の中性子スペクトル変
化の履歴効果や燃焼度分布の履歴効果が蓄積され、瞬時
的に集合体が位置ずれした場合の効果との差が生じる。
中性子スペクトル（熱中性子束の高速中性子束に対する
比）が無限体系から変化することにより、ウランの燃焼
遅れやプルトニウムの蓄積の増加が生じる現象はスペク
トル履歴効果とよばれる。また、集合体内の燃焼度分布
によりウランの燃焼遅れ等が生じる効果を片燃え効果と
呼ぶ。これらの効果は一般的に瞬時効果を相殺する方向
に働くため、熱的制限値計算において過度のマージンを
とらないためには、これらの効果を適切に考慮する必要
がある。

【０２５６】チャンネルボックス変形量は集合体の燃焼
とともに増加し、チャンネル変形によるスペクトル変化
も燃焼とともに変化する。このため、チャンネル変形の
燃焼履歴効果を、マルチ集合体による詳細燃焼計算では
評価する場合には、燃焼ステップ毎に変形量を変化させ
ればよいが、計算の複雑さが増加する。

【０２５７】これを避けるためには、マルチ集合体計算
では瞬時効果のみを評価し、スペクトル履歴効果および
片燃え効果については、炉心性能計算で補正する方法が
ある。不連続因子を用いた拡散ノード法の場合も、チャ
ンネル変形効果は瞬時的効果としてしか計算できないか
ら、スペクトル履歴効果および片燃え効果については、
炉心性能計算で補正する。

【０２５８】炉心性能計算において、異なる中性子スペ
クトルを持つ燃料集合体が隣接した際のスペクトル干渉
によるスペクトル履歴効果を補正する方法としては、例
えば、特願平６−２１０２４３号「原子炉の炉心性能計
算方法および装置」に記載されているように、炉心内で
の中性子スペクトルと無限格子体系でのスペクトルの比
の燃焼度平均値であるスペクトル履歴をパラメータとし
て補正する手法がある。

【０２５９】そこで、本発明では、この手法をチャンネ
ルボックス変形によるスペクトル履歴効果に応用し、チ
ャンネルボックスの変形効果を補正した燃料集合体内に
おける燃焼度分布およびスペクトル履歴分布を計算し、
チャンネル変形の燃焼履歴効果による集合体平均核定
数、燃料棒局所出力分布等の補正量を計算する（請求項
３９）。例えば燃料棒局所出力については、集合体内の
燃料棒位置（ｘ，ｙ）におけるスペクトル履歴ＳＨ
（ｘ，ｙ）を、前述の（１０）式で表す。（１０）式に
おいて、Ｅは燃焼度、Ψ₂、Ψ₁はそれぞれチャンネルボ
ックス変形を考慮して計算された位置（ｘ，ｙ）での熱
中性子束、高速中性子束であり、また∞は無限格子体系
での値を示す。スペクトル履歴を考慮した局所出力分布
ＬＰＦの補正は、熱群核分裂断面積Σに対するスペクト
ル履歴補正係数（∂Σ／∂ＳＨ）を用いることにより、
前述の（１１）式で与えられる。

【０２６０】同様に、チャンネル変形による熱中性子束
分布変化によりノード内に燃焼度分布が生じることによ
る履歴効果についても、前記文献に示されるように、燃
焼度に関する感度係数を用いて補正することができる。

【０２６１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の炉心性能計
算装置によれば、Ｄ格子バンドルとオフセットバンドル
が隣接することによる効果を考慮した炉心核特性の計算
は、Ｄ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み合わ
せに応じたマルチ集合体詳細計算により予め用意された
補正テーブル、あるいは集合体不連続因子を用いた拡散
ノード法、または解析的拡散モデルに基づき計算するか
ら、炉心の臨界固有値や炉内出力分布、最大線出力密
度、限界出力比、炉内中性子検出器計数と検出器照射
量、制御棒照射量等を精度良く計算できるというすぐれ
た効果を奏する。

【０２６２】また、高速中性子照射によるチャンネルボ
ックス変形に対して、炉心出力分布計算によりチャンネ
ルボックスの各面における高速中性子照射量を積算し、
照射成長モデルに基づいて中性子照射によるチャンネル
ボックス変形量を予測評価できるので、チャンネルボッ
クス変形を考慮した炉心核特性を計算することが可能と
なる。さらに、チャンネルボックス変形を考慮した炉心
核特性の補正計算は、着目集合体と隣接集合体のチャン
ネルボックス変形量より、マルチ集合体詳細計算により
予め用意された補正テーブルあるいは拡散モデルに基づ
き、チャンネル変形履歴効果も補正して計算するから、
炉心の臨界固有値や炉内出力分布、最大線出力密度、限
界出力比、炉内中性子検出器計数と検出器照射量、制御
棒照射量等を精度良く計算できるというすぐれた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック構成
図。

【図２】Ｄ格子バンドルとオフセットバンドルとの組み
合わせパターンを示す説明図。

【図３】オフセットバンドル隣接体系における局所ピー
キング係数の燃焼度依存性の一例を示す特性図。

【図４】チャンネルボックスのオフセット量と集合体中
性子束不連続因子の関係を示す特性図。

【図５】本発明の第１の実施の形態による局所出力分布
計算の効果を示す説明図。

【図６】本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成
図。

【図７】照射成長によるチャンネルボックスの軸方向の
曲がり量の評価モデルを示した説明図。

【図８】高速中性子照射による照射成長関数の一例を示
す特性図。

【図９】照射成長によるチャンネルボックスの軸方向の
曲がり量を有限要素法で求める場合の説明図。

【図１０】燃焼度による照射成長関数の一例を示す特性
図。

【図１１】本発明の第２の実施の形態におけるチャンネ
ル変形量と水ギャップ変形量との関係を示す説明図。

【図１２】着目集合体の水ギャップ幅変形量（δｘ＝δ
ｙおよびδｙ＝０の場合）に対する最大燃料棒局所出力
の変化例を示す特性図。

【図１３】隣接集合体の水ギャップ幅変形量（ｄｘ＝ｄ
ｙおよびｄｙ＝０の場合）に対する最大燃料棒局所出力
の変化例を示す特性図。

【図１４】着目集合体の水ギャップ幅変形量に対する集
合体中性子束不連続因子の変化例を示す特性図。

【図１５】沸騰水型原子炉の燃料集合体の一部切欠き斜
視図。

【図１６】沸騰水型原子炉の燃料集合体における水ギャ
ップの位置関係の説明図。

【図１７】Ｄ格子バンドルの説明図。

【図１８】制御棒まわりの２体がオフセットバンドルに
置き換えられた状態を示す説明図。

【図１９】オフセットバンドル隣接による集合体内局所
出力分布の変化の一例を示した説明図。

【図２０】高速中性子照射によるチャンネルボックスの
軸方向の曲がりを示した説明図。

【図２１】チャンネルボックスの変形による水ギャップ
の位置関係を示した説明図。

【符号の説明】

１燃料集合体２チャンネルボックス３燃料棒４水ギャップ５制御棒６計装管１１集合体平均核定数計算手段１２炉内出力分布計算手段１３局所出力分布計算手段１４線出力計算手段１５限界出力比計算手段１６炉内中性子束計測器計数値計算手段１７炉内出力分布補正手段１８制御棒照射量計算手段１９炉内出力分布計算手段２０チャンネルボックス照射量計算手段２１チャンネルボックス変形量計算手段２２炉内出力分布再計算手段２３線出力密度計算手段２４限界出力比計算手段２５炉内中性子束計測器計数値計算手段２６制御棒照射量計算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御棒側の水ギャップ幅が他の側に比べ
て広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル
中心を偏心させたオフセットバンドルとが混在する沸騰
水型原子炉の炉心性能計算装置において、隣接するＤ格
子バンドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応じ
てマルチ集合体詳細計算により予め評価した集合体平均
核定数あるいは無限格子平均核定数に対する補正量を用
いて集合体平均核定数を計算する集合体平均核定数計算
手段と、前記集合体平均核定数計算手段により計算され
た核定数を用いて炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固
有値、中性子束分布、出力分布を計算する炉内出力分布
計算手段とを有することを特徴とする炉心性能計算装
置。
【請求項２】制御棒側の水ギャップ幅が他の側に比べ
て広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル
中心を偏心させたオフセットバンドルとが混在する沸騰
水型原子炉の炉心性能計算装置において、炉心拡散計算
に基づき、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布
を計算する炉内出力分布計算手段と、隣接するＤ格子バ
ンドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応じてマ
ルチ集合体詳細計算により予め評価した燃料集合体内の
燃料棒局所出力あるいは無限格子燃料棒局所出力に対す
る補正量を用いて燃料棒局所出力を計算する局所出力分
布計算手段と、前記炉内出力分布計算手段により計算さ
れた集合体断面平均出力および前記局所出力分布計算手
段により計算された燃料棒局所出力を用いて集合体の線
出力密度を計算する線出力密度計算手段とを有すること
を特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項３】制御棒側の水ギャップ幅が他の側に比べ
て広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル
中心を偏心させたオフセットバンドルとが混在する沸騰
水型原子炉の炉心性能計算装置において、炉心拡散計算
に基づき、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布
を計算する炉内出力分布計算手段と、隣接するＤ格子バ
ンドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応じてマ
ルチ集合体詳細計算により予め評価した燃料集合体内の
燃料棒Ｒ因子あるいは無限格子燃料棒Ｒ因子に対する補
正量を用いて燃料棒Ｒ因子を計算し、前記炉内出力分布
計算手段により計算された集合体平均出力および計算さ
れた燃料棒Ｒ因子を用いて、集合体の限界出力比を計算
する限界出力比計算手段とを有することを特徴とする炉
心性能計算装置。
【請求項４】最大線出力密度あるいは限界出力比等の
熱的制限値の最も厳しくなるＤ格子バンドルとオフセッ
トバンドルの組み合わせに対するマルチ集合体詳細計算
により予め評価した、燃料集合体内の燃料棒局所出力、
燃料棒Ｒ因子に対する補正量を用いて、炉心拡散計算に
より炉心の線出力密度、限界出力比をそれぞれ補正計算
するようにしたことを特徴とする請求項２又は請求項３
に記載の炉心性能計算装置。
【請求項５】制御棒側の水ギャップ幅が他の側に比べ
て広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル
中心を偏心させたオフセットバンドルとが混在する沸騰
水型原子炉の炉心性能計算装置において、炉心拡散計算
に基づき、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布
を計算する炉内出力分布計算手段と、隣接するＤ格子バ
ンドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応じてマ
ルチ集合体詳細計算により予め評価した炉内計測器位置
中性子束あるいは無限格子炉内計測器位置中性子束に対
する補正量を用いて計算した炉内計測器位置中性子束お
よび前記炉内出力分布計算手段により計算された集合体
断面平均出力より炉内中性子束計測器計数および照射量
を計算する炉内中性子束計測器計数値計算手段とを有す
ることを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項６】制御棒例の水ギャップ幅が他の側に比べ
て広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル
中心を偏心させたオフセットバンドルが混在する沸騰水
型原子炉の炉心性能計算装置において、炉心拡散計算に
基づき、炉心の臨界固有値、中性子束分布、出力分布を
計算する炉内出力分布計算手段と、隣接するＤ格子バン
ドルとオフセットバンドルとの組み合わせに応じてマル
チ集合体詳細計算により予め評価した制御棒位置中性子
束あるいは無限格子制御棒位置中性子束に対する補正量
を用いて計算した制御棒位置中性子束および前記炉内出
力分布計算手段により計算された集合体断面平均出力よ
り制御棒照射量を計算する制御棒照射量計算手段とを有
することを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項７】集合体平均出力として、前記集合体平均
核定数計算手段で計算され補正された集合体平均出力を
用いるようにしたことを特徴とする請求項２乃至請求項
５の炉心性能計算装置。
【請求項８】制御棒側の水ギャップ幅が他の側に比べ
て広いＤ格子バンドルと、Ｄ格子バンドルのチャンネル
中心を偏心させたオフセットバンドルとが混在する沸騰
水型原子炉の炉心性能計算装置において、着目集合体の
水ギャップ幅の無限格子体系からの変化量に対する集合
体内の熱中性子束分布の変化を拡散方程式に対する解析
的モデルに基づいて計算する熱中性子束変化計算手段
と、前記熱中性子束変化計算手段により計算された熱中
性子束分布変化を用いて燃料棒局所出力を補正して集合
体の線出力密度を計算する線出力密度計算手段と、前記
熱中性子束変化計算手段により計算された熱中性子束分
布変化を用いて燃料棒Ｒ因子を補正して集合体の限界出
力比を計算する限界出力比計算手段と、前記熱中性子束
変化計算手段により計算された熱中性子束分布変化を用
いて炉内計測器位置中性子束を補正して炉内中性子束計
測器計数および照射量を計算する炉内中性子束計測器計
数値計算手段と、前記熱中性子束変化計算手段により計
算された熱中性子束分布変化を用いて制御棒位置中性子
束を補正して制御棒照射量を計算する制御棒照射量計算
手段とを有することを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項９】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、と出力分布を計算する炉内出力分布計算手段
と、中性子束不連続因子を用いた拡散理論に基づいて各
集合体を均質化したノード内の均質熱中性子束分布を計
算し、無限格子計算において評価された「集合体境界で
の非均質熱中性子束の均質熱中性子束に対する比」と
「集合体内での均質熱中性子束の非均質熱中性子束に対
する比」を掛け合わせた因子を、均質熱中性子束分布の
熱中性子拡散による過渡成分の補正係数とすることによ
り集合体内の非均質熱中性子束分布を計算する非均質熱
中性子束計算手段とを有し、前記非均質熱中性子束計算
手段による非均質中性子束分布を用いて集合体平均核定
数を補正して炉心固有値、炉内中性子束分布、出力分布
を計算するようにしたことを特徴とする炉心性能計算装
置。
【請求項１０】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論に基づいて各集合
体を均質化したノード内の均質熱中性子束分布を計算
し、無限格子計算において評価された「集合体境界での
非均質熱中性子束の均質熱中性子束に対する比」と「集
合体内での均質熱中性子束の非均質熱中性子束に対する
比」を掛け合わせた因子を、均質熱中性子束分布の熱中
性子拡散による過渡成分の補正係数とすることにより集
合体内の非均質熱中性子束分布を計算する非均質中性子
束計算手段と、前記炉内出力分布計算手段により計算さ
れた集合体断面平均出力および前記非均質熱中性子束計
算手段による非均質中性子束分布から計算される燃料棒
局所出力を用いることにより燃料集合体の線出力密度を
計算する線出力密度計算手段とを有することを特徴とす
る炉心性能計算装置。
【請求項１１】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論に基づいて各集合
体を均質化したノード内の均質熱中性子束分布を計算
し、無限格子計算において評価された「集合体境界での
非均質熱中性子束の均質熱中性子束に対する比」と「集
合体内での均質熱中性子束の非均質熱中性子束に対する
比」を掛け合わせた因子を、均質熱中性子束分布の熱中
性子拡散による過渡成分の補正係数とすることにより集
合体内の非均質熱中性子束分布を計算する非均質中性子
束計算手段と、前記炉内出力分布計算手段により計算さ
れた集合体断面平均出力および前記非均質熱中性子束計
算手段による非均質中性子束分布から計算される燃料棒
局所出力を用いることにより燃料集合体の線出力密度を
計算する線出力密度計算手段と、前記炉内出力分布計算
手段により計算された集合体断面平均出力および前記線
出力密度計算手段による燃料棒局所出力を用いて計算さ
れる燃料棒Ｒ因子より燃料集合体の限界出力比を計算す
る限界出力比計算手段とを有することを特徴とする炉心
性能計算装置。
【請求項１２】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づいて、各
集合体を均質化したノード境界面の中性子束および中性
子流を計算するノード境界値計算手段と、前記炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び前記ノード境界値計算手段による集合体境界各面の中
性子束および中性子流に対する燃料棒局所出力の感度係
数を用いて補正した無限格子燃料棒局所出力により集合
体の線出力密度を計算する線出力密度計算手段とを有す
ることを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項１３】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づいて、各
集合体を均質化したノード境界面の中性子束および中性
子流を計算するノード境界値計算手段と、前記炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び前記ノード境界値計算手段による集合体境界各面の中
性子束および中性子流に対する燃料棒局所出力の感度係
数を用いて補正した無限格子燃料棒局所出力により集合
体の線出力密度を計算する線出力密度計算手段と、前記
炉内出力分布計算手段により計算された集合体断面平均
出力および前記線出力密度計算手段による燃料棒局所出
力を用いて計算される燃料棒Ｒ因子より燃料集合体の限
界出力比を計算する限界出力比計算手段とを有すること
を特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項１４】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づいて、各
集合体を均質化したノード境界面の中性子束および中性
子流を計算するノード境界値計算手段と、前記炉内出力
分布計算手段により計算された集合体平均出力および前
記ノード境界値計算手段による集合体境界各面の中性子
束および中性子流に対する燃料棒Ｒ因子の感度係数を用
いて補正した無限格子Ｒ因子により集合体の限界出力比
を計算する限界出力比計算手段とを有することを特徴と
する炉心性能計算装置。
【請求項１５】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づいて、各
集合体を均質化したノード境界面の中性子束および中性
子流を計算するノード境界値計算手段と、前記炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び前記ノード境界値計算手段による集合体境界各面の中
性子束および中性子流に対する炉内計測器位置中性子束
の感度係数を用いて補正した無限格子計測器位置中性子
束より炉内中性子束計測器計数および照射量を計算する
炉内中性子束計測器計数値計算手段とを有することを特
徴とする炉心性能計算装置。
【請求項１６】沸騰水型原子炉の炉心性能計算におい
て、炉心拡散計算に基づき、炉心の臨界固有値、中性子
束分布、出力分布を計算する炉内出力分布計算手段と、
中性子束不連続因子を用いた拡散理論算に基づいて、各
集合体を均質化したノード境界面の中性子束および中性
子流を計算するノード境界値計算手段と、前記炉内出力
分布計算手段により計算された集合体断面平均出力およ
び前記ノード境界値計算手段による集合体境界各面の中
性子束および中性子流に対する制御棒位置中性子束の感
度係数を用いて補正した無限格子制御棒位置中性子束よ
り制御棒照射量を計算する制御棒照射量計算手段とを有
することを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項１７】前記炉内出力分布計算手段は、修正１
群拡散計算により高速中性子束分布を計算し、得られた
高速中性子束と無限格子計算における熱中性子束の高速
中性子束に対する比であるスペクトルインデクスを用い
て、熱中性子束および熱中性子流を計算するようにした
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１６に記載の炉心
性能計算装置。
【請求項１８】Ｄ格子バンドルとオフセットバンドル
との隣接効果を補正した炉内中性子束計測器計数値の計
算値を、炉内中性子束計測器の実測値に適合させること
により、炉内出力分布計算値を補正する炉内出力分布補
正手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１
７に記載の炉心性能計算装置。
【請求項１９】燃料集合体内の燃焼度分布および熱中
性子束の高速中性子束に対する比の燃焼度平均値である
スペクトル履歴分布を用いて、Ｄ格子バンドルとオフセ
ットバンドルとの隣接に伴う履歴効果による集合体核定
数、燃料棒局所出力分布、燃料棒Ｒ因子分布の補正量を
計算するようにしたことを特徴とする請求項９乃至請求
項１８に記載の炉心性能計算装置。
【請求項２０】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、チャンネルボックスの各面にお
ける高速中性子照射量を計算するチャンネルボックス照
射量計算手段と、前記チャンネルボックス照射量計算手
段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて中性
子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成長モ
デルを用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手
段と、前記チャンネルボックス変形量計算手段により評
価したチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボ
ックス変形効果を補正した集合体核定数および中性子束
不連続因子を計算し、前記補正された集合体核定数およ
び中性子束不連続因子を用いて、炉心の臨界固有値、出
力分布を計算する炉内出力分布再計算手段とを有するこ
とを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項２１】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、チャンネルボックスの各面にお
ける高速中性子照射量を計算するチャンネルボックス照
射量計算手段と、前記チャンネルボックス照射量計算手
段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて中性
子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成長モ
デルを用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手
段と、前記チャンネルボックス変形量計算手段により評
価したチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボ
ックス変形効果を補正した燃料集合体内の燃料棒局所出
力を計算し、これにより与えられる集合体の最大局所出
力ピーキング係数と前記炉心内出力分布計算手段による
集合体断面平均出力とを用いて、各燃料集合体断面の線
出力密度を計算する線出力密度計算手段とを有すること
を特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項２２】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、チャンネルボックスの各面にお
ける高速中性子照射量を計算するチャンネルボックス照
射量計算手段と、前記チャンネルボックス照射量計算手
段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて中性
子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成長モ
デルを用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手
段と、前記チャンネルボックス変形量計算手段により評
価したチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボ
ックス変形効果を補正した集合体内の燃料棒出力パター
ンを表す燃料棒Ｒ因子を計算し、これによる集合体最大
Ｒ因子と前記炉心内出力分布計算手段による集合体平均
出力とを用いて、各燃料集合体の燃料棒の焼損の監視指
標である限界出力比を計算する限界出力比計算手段とを
有することを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項２３】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、チャンネルボックスの各面にお
ける高速中性子照射量を計算するチャンネルボックス照
射量計算手段と、前記チャンネルボックス照射量計算手
段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて中性
子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成長モ
デルを用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手
段と、前記チャンネルボックス変形量計算手段により評
価したチャンネルボックス変形量を用いてチャンネルボ
ックス変形効果を補正した炉内中性子束計測器計数値お
よび炉内中性子束計測器照射量を計算する炉内中性子束
計測器計測値計算手段とを有することを特徴とする炉心
性能計算装置。
【請求項２４】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、チャンネルボックスの各面にお
ける高速中性子照射量を計算するチャンネルボックス照
射量計算手段と、前記チャンネルボックス照射量計算手
段により評価した各面の高速中性子照射量を用いて中性
子照射によるチャンネルボックスの変形量を照射成長モ
デルを用いて評価するチャンネルボックス変形量計算手
段と、前記チャンネルボックス変形量計算手段により評
価したチャンネルボックス変形量によりチャンネルボッ
クス変形効果を補正した制御棒位置中性子束を用いて制
御棒照射量を計算する制御棒照射量計算手段とを有する
ことを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項２５】前記チャンネルボックス変形量計算手
段は、チャンネルボックスの対向する面における照射成
長量を各面の高速中性子照射量の関数として計算し、対
向する面における照射成長量の差からチャンネルボック
スの変形量を計算するようにしたことを特徴とする請求
項２０乃至請求項２４に記載の炉心性能計算装置。
【請求項２６】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力計算手段と、炉心内の燃焼度分布を計算する燃焼
度分布計算手段と、前記燃焼度分布計算手段により評価
したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用いて、中性
子照射によるチャンネルボックスの変形量を、チャンネ
ルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対応するこ
とを用いる照射成長モデルを用いて評価するチャンネル
ボックス変形量計算手段と、前記チャンネルボックス変
形量計算手段により評価したチャンネルボックス変形量
を用いてチャンネルボックス変形効果を補正した集合体
核定数および中性子束不連続因子を計算し、補正された
集合体核定数および中性子束不連続因子を用いて、炉心
の臨界固有値および出力分布を計算する炉内出力分布再
計算手段とを有したことを特徴とする炉心性能計算装
置。
【請求項２７】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、炉心内の燃焼度分布を計算する
燃焼度分布計算手段と、前記燃焼度分布計算手段により
評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用いて、
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、チャ
ンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対応す
ることを用いる照射成長モデルを用いて評価するチャン
ネルボックス変形量計算手段と、前記チャンネルボック
ス変形量計算手段により評価したチャンネルボックス変
形量を用いてチャンネルボックス変形効果を補正した燃
料集合体内の燃料棒局所出力を計算し、これにより与え
られる集合体の最大局所出力ピーキング係数と前記炉心
内出力分布計算手段による集合体断面平均出力とを用い
て、各燃料集合体断面の線出力密度を計算する線出力密
度計算手段とを有することを特徴とする炉心性能計算装
置。
【請求項２８】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、炉心内の燃焼度分布を計算する
燃焼度分布計算手段と、前記燃焼度分布計算手段により
評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用いて、
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、チャ
ンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対応す
ることを用いる照射成長モデルを用いて評価するチャン
ネルボックス変形量計算手段と、前記チャンネルボック
ス変形量計算手段により評価したチャンネルボックス変
形量を用いてチャンネルボックス変形効果を補正した集
合体内の燃料棒出力パターンを表す燃料棒Ｒ因子を計算
し、これによる集合体最大Ｒ因子と前記炉心内出力分布
計算手段による集合体平均出力とを用いて、各燃料集合
体の燃料棒の焼損の監視指標である限界出力比を計算す
る限界出力比計算手段とを有することを特徴とする炉心
性能計算装置。
【請求項２９】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、炉心内の燃焼度分布を計算する
燃焼度分布計算手段と、前記燃焼度分布計算手段により
評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用いて、
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、チャ
ンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対応す
ることを用いる照射成長モデルを用いて評価するチャン
ネルボックス変形量計算手段と、前記チャンネルボック
ス変形量計算手段により評価したチャンネルボックス変
形量を用いて、チャンネルボックス変形効果を補正した
炉内中性子束計測器計数値および炉内中性子束計測器照
射量を計算する炉内中性子束計測器計数値計算手段とを
有することを特徴とする炉心性能計算装置。
【請求項３０】沸騰水型原子炉の炉心性能計算装置に
おいて、炉心内の中性子束および出力分布を計算する炉
内出力分布計算手段と、炉心内の燃焼度分布を計算する
燃焼度分布計算手段と、前記燃焼度分布計算手段により
評価したチャンネルボックスの各面の燃焼度を用いて、
中性子照射によるチャンネルボックスの変形量を、チャ
ンネルボックスの照射成長量が燃焼度に一対一に対応す
ることを用いる照射成長モデルを用いて評価するチャン
ネルボックス変形量計算手段と、前記チャンネルボック
ス変形量計算手段により評価したチャンネルボックス変
形量によりチャンネルボックス変形効果を補正した制御
棒位置中性子束を用いて制御棒照射量を計算する制御棒
照射量計算手段とを有することを特徴とする炉心性能計
算装置。
【請求項３１】前記チャンネルボックス変形量計算手
段は、チャンネルボックスの対向する面における照射成
長量をチャンネルボックス各面の燃焼度の関数として計
算し、対向する面における照射成長量の差からチャンネ
ルボックスの変形量を計算するようにしたことを特徴と
する請求項２７乃至請求項３０に記載の炉心性能計算装
置。
【請求項３２】前記炉内出力分布再計算手段は、マル
チ集合体詳細計算により予め評価した着目集合体および
隣接集合体のチャンネルボックス変形量に対する集合体
平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒最大局所出力
ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分布、燃料棒最大Ｒ因
子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御棒位置中性
子束等の燃料集合体核特性変化を、着目集合体のチャン
ネルボックス各面の水ギャップ幅に対するテーブルまた
はフィッティング係数として整理しておき、チャンネル
ボックス変形量より求めた水ギャップ幅を用いて参照す
ることにより、燃料集合体核特性を計算するようにした
ことを特徴とする請求項２０乃至請求項３１に記載の炉
心性能計算装置。
【請求項３３】前記炉内出力分布再計算手段は、単一
集合体詳細計算により予め評価したチャンネルボックス
変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化を、着
目集合体のチャンネルボックス各面の水ギャップ幅に対
するテーブルまたはフィッティング係数として整理して
おき、チャンネルボックス変形量から求めた水ギャップ
幅を用いて参照することにより、拡散モデルに基づいて
集合体内の中性子束分布を計算し、この中性子束分布を
用いて集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒
最大局所出力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分布、燃料
棒最大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御
棒位置中性子束等の燃料集合体核特性を計算するように
したことを特徴とする請求項２０乃至請求項３１に記載
の炉心性能計算装置。
【請求項３４】前記炉内出力分布再計算手段は、単一
集合体詳細計算により予め評価したチャンネルボックス
変形量に対する集合体中性子束不連続因子の変化を、着
目集合体のチャンネルボックス各面の水ギャップ幅に対
するテーブルまたはフィッティング係数として整理して
おき、チャンネルボックス変形量から求めた水ギャップ
幅を用いて参照することにより、拡散モデルに基づいて
集合体境界各面の中性子束および中性子流を計算し、予
め評価したこの各面の中性子束および中性子流に対する
集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、燃料棒最大局
所出力ピーキング係数、燃料様Ｒ因子分布、燃料棒最大
Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子束、制御棒位置
中性子束等の燃料集合体核特性の感度係数を用いて、燃
料集合体の核特性を計算するようにしたことを特徴とす
る請求項２０乃至請求項３１に記載の炉心性能計算装
置。
【請求項３５】前記炉内出力分布再計算手段は、着目
集合体および隣接集合体のチャンネルボックス変形量に
対する集合体内の熱中性子束分布の変化を拡散方程式に
対する解析的モデルに基づいて計算し、この熱中性子束
分布を用いて集合体平均核定数、燃料棒局所出力分布、
燃料棒最大局所出力ピーキング係数、燃料棒Ｒ因子分
布、燃料棒最大Ｒ因子、炉内中性子束計測器位置中性子
束、制御棒位置中性子束等の燃料集合体核特性を計算す
るようにしたことを特徴とする請求項２０乃至請求項３
１に記載の炉心性能計算装置。
【請求項３６】前記中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形効果を補正した炉内中性子束計測器計数値の
計算値を、炉内中性子束計測器の実測値に適合させるこ
とにより、炉内出力分布計算値を補正するようにしたこ
とを特徴とする請求項２０乃至請求項３１に記載の炉心
性能計算装置。
【請求項３７】前記線出力密度、限界出力比、炉内中
性子束計測器計数および照射量、制御棒照射量の計算に
用いる燃料集合体平均出力として、請求項２０によりチ
ャンネルボックス変形効果を補正した燃料集合体平均出
力を用いるようにしたことを特徴とする請求項２１乃至
請求項２４に記載の炉心性能計算装置。
【請求項３８】前記線出力密度、限界出力比、炉内中
性子束計測器計数および照射量、制御棒照射量の計算に
用いる燃料集合体平均出力として、請求項２６によりチ
ャンネルボックス変形効果を補正した燃料集合体平均出
力を用いることを特徴とする請求項２７乃至請求項３０
に記載の炉心性能計算装置。
【請求項３９】チャンネルボックスの変形効果を考慮
した燃料集合体内の燃焼度分布および熱中性子束の高速
中性子束に対する比の燃焼度平均値であるスペクトル履
歴分布を用いて、チャンネルボックス変形の燃焼に伴う
履歴効果による集合体核定数、燃料棒局所出力分布、燃
料棒Ｒ因子分布の補正量を計算するようにしたことを特
徴とする請求項２０乃至請求項２２または請求項３６乃
至請求項３８に記載の炉心性能計算装置。
【請求項４０】修正１群拡散計算により高速中性子束
分布を計算し、得られた高速中性子束と無限格子体系に
おける熱中性子束の高速中性子束に対する比であるスペ
クトルインデクスを用いて、熱中性子束および熱中性子
流を計算することを特徴とする請求項３３または請求項
３４に記載の炉心性能計算装置。
【請求項４１】前記中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を照射成長モデルを用いて評価する際に、
中性子エネルギー１ＭｅＶ以上の中性子の全高速中性子
に占める割合を燃焼度とボイド率のテーブルまたはフィ
ッティング係数として計算するようにしたことを特徴と
する請求項２５に記載の炉心性能計算装置。
【請求項４２】前記チャンネルボックス変形量計算手
段は、過去におけるチャンネルボックス変形量の実測値
を利用して、チャンネルボックス変形量を予測計算する
ようにしたことを特徴とする請求項２５または請求項３
１に記載の炉心性能計算装置。
【請求項４３】前記中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を、チャンネルボックスの対向する面にお
ける照射成長量の差に伴い、チャンネルボックスの軸方
向の曲がりが一様な曲率を持つとして解析的に求めるよ
うにしたことを特徴とする請求項２５または請求項３１
に記載の炉心性能計算装置。
【請求項４４】前記中性子照射によるチャンネルボッ
クスの変形量を、チャンネルボックスを軸方向ノードに
分割し、各ノード毎にチャンネルの向かい合う面の照射
成長後の長さを求めて積み重ねた後、チャンネルの上下
端を結ぶ直線と各ノード間の距離を曲がり量として求め
るようにしたことを特徴とする請求項２５または請求項
３１に記載の炉心性能計算装置。