JPH11142580A - 原子炉炉心流量計測装置 - Google Patents
原子炉炉心流量計測装置Info
- Publication number
- JPH11142580A JPH11142580A JP9305272A JP30527297A JPH11142580A JP H11142580 A JPH11142580 A JP H11142580A JP 9305272 A JP9305272 A JP 9305272A JP 30527297 A JP30527297 A JP 30527297A JP H11142580 A JPH11142580 A JP H11142580A
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- JP
- Japan
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- flow rate
- core
- pressure
- reactor core
- reactor
- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】沸騰水型原子炉の冷却材の炉心流量を精度良く
測定できる原子炉炉心流量計測装置を提供する。 【解決手段】炉心出力に影響されない燃料集合体入口部
の圧力損失から燃料集合体の冷却材流量を得、半径位置
の異なる複数の燃料集合体の冷却材流量から炉心全体の
冷却材流量を求め、冷却材流量と前記の燃料集合体の冷
却材流量との相関を求め、少数の燃料集合体の冷却材流
量でインコアモニタによる冷却材流量を補正することに
より精度良く炉心全体の冷却材流量を求める。
測定できる原子炉炉心流量計測装置を提供する。 【解決手段】炉心出力に影響されない燃料集合体入口部
の圧力損失から燃料集合体の冷却材流量を得、半径位置
の異なる複数の燃料集合体の冷却材流量から炉心全体の
冷却材流量を求め、冷却材流量と前記の燃料集合体の冷
却材流量との相関を求め、少数の燃料集合体の冷却材流
量でインコアモニタによる冷却材流量を補正することに
より精度良く炉心全体の冷却材流量を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉の炉
心を流れる冷却材の流量計測に関するものである。
心を流れる冷却材の流量計測に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現行の改良型沸騰水型原子炉（以下、Ａ
ＢＷＲと呼ぶ）の断面図を図８に示した。圧力容器１と
シュラウド１２で形成される環状の流路の底部に設けた
インターナルポンプ２によって、環状流路の冷却材がシ
ュラウド１２内部の下部プレナム８に送り込まれる。下
部プレナム８に送り込まれた冷却材は制御棒案内管４に
沿って上昇するが、上部を炉心支持板３で塞がれている
ので、冷却材は制御棒案内管４に設けた冷却材入口孔５
から燃料支持金具６を経て燃料集合体７に入る。燃料集
合体７内で冷却材は核分裂で発熱した燃料棒により加熱
されて沸騰し、二相流になって燃料集合体７から出る。
冷却材流量は炉心９の出力に応じて供給しないと、燃料
棒が過熱したり、原子炉の運転が不安定になることがあ
る。したがって、炉心９の冷却材流量は常に監視し、制
御する必要がある。
ＢＷＲと呼ぶ）の断面図を図８に示した。圧力容器１と
シュラウド１２で形成される環状の流路の底部に設けた
インターナルポンプ２によって、環状流路の冷却材がシ
ュラウド１２内部の下部プレナム８に送り込まれる。下
部プレナム８に送り込まれた冷却材は制御棒案内管４に
沿って上昇するが、上部を炉心支持板３で塞がれている
ので、冷却材は制御棒案内管４に設けた冷却材入口孔５
から燃料支持金具６を経て燃料集合体７に入る。燃料集
合体７内で冷却材は核分裂で発熱した燃料棒により加熱
されて沸騰し、二相流になって燃料集合体７から出る。
冷却材流量は炉心９の出力に応じて供給しないと、燃料
棒が過熱したり、原子炉の運転が不安定になることがあ
る。したがって、炉心９の冷却材流量は常に監視し、制
御する必要がある。
【０００３】現行のＡＢＷＲの冷却材炉心流量の計測は
図８，図９及び図１０に示したように炉心９の外周部の
数カ所に二重管式導圧管１０を配置し、炉心支持板３の
上下の差圧を測定することにより冷却材炉心流量を推定
している。差圧測定部の拡大図を図１０に示したが、上
端を封止した外管１０２の炉心支持板３より下の位置に
測圧孔１０１が設けてあり、内管１０３は炉心支持板３
より上に開口している。
図８，図９及び図１０に示したように炉心９の外周部の
数カ所に二重管式導圧管１０を配置し、炉心支持板３の
上下の差圧を測定することにより冷却材炉心流量を推定
している。差圧測定部の拡大図を図１０に示したが、上
端を封止した外管１０２の炉心支持板３より下の位置に
測圧孔１０１が設けてあり、内管１０３は炉心支持板３
より上に開口している。
【０００４】さらに、外管１０２と炉心支持板３の間は
シール装置１１によりシールされている。したがって、
二重管式導圧管１０は炉心支持板３の上下の差圧を図８
に示したように圧力容器１の底部を貫通して、差圧測定
器（図示せず）に導く。炉心支持板３の上の圧力は炉心
支持板３の下の圧力から燃料集合体７の圧力損失を差し
引いたものである。燃料集合体７の圧力損失は主に摩擦
損失とスペーサ部分の局所圧損であるが、燃料集合体７
の下部では単相流であるのに対し、上部は蒸気との二相
流になる。炉心９の出力が変化すると、燃料集合体７内
のボイド率（気泡率）が変わり、摩擦損失と局所圧損の
圧損係数が変わる。つまり、本測定法で測定した差圧は
冷却材流量と炉心出力の影響を受ける。このため、冷却
材炉心流量の測定精度は満足できるものではない。
シール装置１１によりシールされている。したがって、
二重管式導圧管１０は炉心支持板３の上下の差圧を図８
に示したように圧力容器１の底部を貫通して、差圧測定
器（図示せず）に導く。炉心支持板３の上の圧力は炉心
支持板３の下の圧力から燃料集合体７の圧力損失を差し
引いたものである。燃料集合体７の圧力損失は主に摩擦
損失とスペーサ部分の局所圧損であるが、燃料集合体７
の下部では単相流であるのに対し、上部は蒸気との二相
流になる。炉心９の出力が変化すると、燃料集合体７内
のボイド率（気泡率）が変わり、摩擦損失と局所圧損の
圧損係数が変わる。つまり、本測定法で測定した差圧は
冷却材流量と炉心出力の影響を受ける。このため、冷却
材炉心流量の測定精度は満足できるものではない。
【０００５】他の冷却材炉心流量計測法として、特願平
8−236716 号公報に炉心流動監視装置が示されている。
これは図９及び図１１に示したように炉心９に多数配置
したインコアモニタ１３に複数個配置した局部中性子検
出器１３１の信号から気泡のゆらぎ成分を分別し、気泡
の移動速度を精度良く算出し、これを冷却材の流速とし
て流量を求めるものである。しかし、気泡には浮力があ
るため、気泡の移動速度は冷却材の流速と一致しない。
また、気泡の量や大きさは炉心出力によって変わり、気
泡の移動速度は冷却材流量と炉心出力に依存する。した
がって、本法による冷却材流量測定精度も満足できるも
のではない。
8−236716 号公報に炉心流動監視装置が示されている。
これは図９及び図１１に示したように炉心９に多数配置
したインコアモニタ１３に複数個配置した局部中性子検
出器１３１の信号から気泡のゆらぎ成分を分別し、気泡
の移動速度を精度良く算出し、これを冷却材の流速とし
て流量を求めるものである。しかし、気泡には浮力があ
るため、気泡の移動速度は冷却材の流速と一致しない。
また、気泡の量や大きさは炉心出力によって変わり、気
泡の移動速度は冷却材流量と炉心出力に依存する。した
がって、本法による冷却材流量測定精度も満足できるも
のではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、沸騰
水型原子炉の冷却材の炉心流量を精度良く測定できる原
子炉炉心流量計測装置を提供することである。
水型原子炉の冷却材の炉心流量を精度良く測定できる原
子炉炉心流量計測装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】目的を達成するための第
１の手段は炉心出力の影響を受けない燃料集合体入口部
の圧力損失を測定して冷却材流量を求めるものである。
炉心には多数（ABWRでは８７２体）の燃料集合体が設置
されており、主に半径方向位置によって冷却材流量が異
なる。したがって、炉心全体の冷却材流量を推定するた
めには前記第１手段を多数の燃料集合体に用いなければ
ならない。
１の手段は炉心出力の影響を受けない燃料集合体入口部
の圧力損失を測定して冷却材流量を求めるものである。
炉心には多数（ABWRでは８７２体）の燃料集合体が設置
されており、主に半径方向位置によって冷却材流量が異
なる。したがって、炉心全体の冷却材流量を推定するた
めには前記第１手段を多数の燃料集合体に用いなければ
ならない。
【０００８】そこで、目的を達成するための第２の手段
は前記した特願平8−236716 号（明細書参照）の中性子
検出器の信号から気泡の移動速度を求めて冷却材流量を
得る方法と前記第１手段を併用し、中性子検出器の信号
から得た冷却材流量を前記第１手段による冷却材流量に
よって検定し、補正するものである。
は前記した特願平8−236716 号（明細書参照）の中性子
検出器の信号から気泡の移動速度を求めて冷却材流量を
得る方法と前記第１手段を併用し、中性子検出器の信号
から得た冷却材流量を前記第１手段による冷却材流量に
よって検定し、補正するものである。
【０００９】即ち、第１の手段によれば、圧力測定範囲
に炉心部が含まれないので炉心出力変化の影響を受け
ず、燃料支持金具内は冷却材の流速も適当な大きさで、
圧力損失も測定可能な大きさになる。したがって、冷却
材流量の測定精度が向上する。第２の手段によれば、現
に設置されている多数のインコアモニタの１／４程度に
信号処理装置を追加し、数点の第１手段による流量測定
を併用するだけで冷却材流量の測定精度が向上する。
に炉心部が含まれないので炉心出力変化の影響を受け
ず、燃料支持金具内は冷却材の流速も適当な大きさで、
圧力損失も測定可能な大きさになる。したがって、冷却
材流量の測定精度が向上する。第２の手段によれば、現
に設置されている多数のインコアモニタの１／４程度に
信号処理装置を追加し、数点の第１手段による流量測定
を併用するだけで冷却材流量の測定精度が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】第１の手段の一実施例を図１及び
図２に示した。現行のＡＢＷＲと同じに組み立てられた
炉心支持板３，制御棒案内管４，燃料支持金具６及び燃
料集合体７において、燃料支持金具６の内側上部に測圧
孔１５を設ける。測圧孔１５部分のＡ−Ａ断面を図２に
示したが、測圧孔１５は導圧管１６に連絡する。この導
圧管１６は図１のように管継手１７によって近傍に設置
した二重管式導圧管１４の内管に接続する。一方、二重
管式導圧管１４の外管は従来例と同様に上端部を封止さ
れ、炉心支持板３より下に導圧孔１４ａが設けてある。
二重管式導圧管１４は従来例と同様に圧力容器１を貫通
して差圧測定器（図示せず）に接続される。
図２に示した。現行のＡＢＷＲと同じに組み立てられた
炉心支持板３，制御棒案内管４，燃料支持金具６及び燃
料集合体７において、燃料支持金具６の内側上部に測圧
孔１５を設ける。測圧孔１５部分のＡ−Ａ断面を図２に
示したが、測圧孔１５は導圧管１６に連絡する。この導
圧管１６は図１のように管継手１７によって近傍に設置
した二重管式導圧管１４の内管に接続する。一方、二重
管式導圧管１４の外管は従来例と同様に上端部を封止さ
れ、炉心支持板３より下に導圧孔１４ａが設けてある。
二重管式導圧管１４は従来例と同様に圧力容器１を貫通
して差圧測定器（図示せず）に接続される。
【００１１】導圧孔１４ａと導圧孔１５の間は単相流で
あるため、両者の差圧は冷却材流量にだけ依存する。ま
た、両者の差圧は燃料支持金具６の入口部と内部流路の
圧力損失を測定することになるが、流量変化を検出する
のに十分な差圧変化が見込まれる。予め、両者の差圧と
流量の関係を調べておけば、二相流部を含む従来の流量
計測に比べて測定精度が向上する。
あるため、両者の差圧は冷却材流量にだけ依存する。ま
た、両者の差圧は燃料支持金具６の入口部と内部流路の
圧力損失を測定することになるが、流量変化を検出する
のに十分な差圧変化が見込まれる。予め、両者の差圧と
流量の関係を調べておけば、二相流部を含む従来の流量
計測に比べて測定精度が向上する。
【００１２】炉心全体の冷却材流量を推定するとき、円
形の炉心を９０度セクタとか６０度セクタまたはインタ
ーナルポンプ１台分の３６度セクタの流量を調べ、他の
セクタも同じように冷却材が流れると仮定して全体流量
を推定するのが普通である。１本の制御棒案内管４に４
体の燃料集合体７が載るが、この中の１体だけの燃料集
合体７の流量を調べるとすると、９０度セクタでは８７
２／４／４＝５４体の差圧測定になる。同じように、６
０度セクタでは３６体の、３６度セクタでは２１体の燃
料集合体７の差圧を測定することになる。測定体数が多
いほど全体流量の推定の精度が高くなるが、経済効果も
考慮する必要がある。また、燃料支持金具６は取り外す
頻度が少ないので導圧管１６を取り付けることに問題は
ない。第１の手段の他の実施例を図４，図５，図６及び
図７に示した。本実施例は燃料支持金具１９を上部金具
１９１と下部金具１９２（入口部）に分け、両者を円形
の連絡管１９３で連結する。本実施例では下部金具１９
２を炉心支持板３の補強材２０より下に設けている。こ
のようにすると、連絡管１９３の長さは約６０cmにな
る。連絡管１９３の途中に差圧検出器１９４を設ける
が、差圧検出器194にオリフィスを用いた例を図５に示
した。
形の炉心を９０度セクタとか６０度セクタまたはインタ
ーナルポンプ１台分の３６度セクタの流量を調べ、他の
セクタも同じように冷却材が流れると仮定して全体流量
を推定するのが普通である。１本の制御棒案内管４に４
体の燃料集合体７が載るが、この中の１体だけの燃料集
合体７の流量を調べるとすると、９０度セクタでは８７
２／４／４＝５４体の差圧測定になる。同じように、６
０度セクタでは３６体の、３６度セクタでは２１体の燃
料集合体７の差圧を測定することになる。測定体数が多
いほど全体流量の推定の精度が高くなるが、経済効果も
考慮する必要がある。また、燃料支持金具６は取り外す
頻度が少ないので導圧管１６を取り付けることに問題は
ない。第１の手段の他の実施例を図４，図５，図６及び
図７に示した。本実施例は燃料支持金具１９を上部金具
１９１と下部金具１９２（入口部）に分け、両者を円形
の連絡管１９３で連結する。本実施例では下部金具１９
２を炉心支持板３の補強材２０より下に設けている。こ
のようにすると、連絡管１９３の長さは約６０cmにな
る。連絡管１９３の途中に差圧検出器１９４を設ける
が、差圧検出器194にオリフィスを用いた例を図５に示
した。
【００１３】オリフィスの高圧圧力導管１９５Ｈと低圧
圧力導管１９５Ｌは上に伸び、図４のＡ−Ａ矢視を示し
た図６のように上部金具１９１の底に設けた２カ所の導
圧孔１９６に連絡する。導圧孔１９６部の縦断面を図７
に示したが、下から伸びた圧力導管（１９５Ｈ，１９５
Ｌ）は縦孔と横孔が交差する導圧孔１９６の縦孔に連絡
する。横孔には導圧管１６が連結し、前実施例と同様
に、導圧管１６は管継手１７によって二重管式導圧管１
４の内管に連結する。
圧力導管１９５Ｌは上に伸び、図４のＡ−Ａ矢視を示し
た図６のように上部金具１９１の底に設けた２カ所の導
圧孔１９６に連絡する。導圧孔１９６部の縦断面を図７
に示したが、下から伸びた圧力導管（１９５Ｈ，１９５
Ｌ）は縦孔と横孔が交差する導圧孔１９６の縦孔に連絡
する。横孔には導圧管１６が連結し、前実施例と同様
に、導圧管１６は管継手１７によって二重管式導圧管１
４の内管に連結する。
【００１４】本実施例は差圧検出器１９４が円形直管の
連絡管１９３の途中にあるので流量測定精度がさらに向
上する。
連絡管１９３の途中にあるので流量測定精度がさらに向
上する。
【００１５】以上に第１手段によれば、燃料集合体７の
冷却材流量は精度良く測定できるが、炉心９全体の冷却
材流量を推定するためには多数の燃料集合体７の冷却材
流量を測定しなければならない。
冷却材流量は精度良く測定できるが、炉心９全体の冷却
材流量を推定するためには多数の燃料集合体７の冷却材
流量を測定しなければならない。
【００１６】前記した第２手段では、図９に示した既設
のインコアモニタ１３の中から半径方向の設置位置の異
なるインコアモニタ１３を２０点ほど選び、気泡移動速
度を得る信号処理装置を付加する。一方、図３に示した
ように半径方向の設置位置が異なる６体の燃料集合体７
に第１手段の入口部圧力損失検出器を取り付ける。
のインコアモニタ１３の中から半径方向の設置位置の異
なるインコアモニタ１３を２０点ほど選び、気泡移動速
度を得る信号処理装置を付加する。一方、図３に示した
ように半径方向の設置位置が異なる６体の燃料集合体７
に第１手段の入口部圧力損失検出器を取り付ける。
【００１７】そして、いろいろな原子炉運転条件で各入
口部圧力損失検出器から得られた冷却材流量と各入口部
圧力損失検出器の近傍に位置するインコアモニタ１３に
よる冷却材流量の相関を求めておけば、各入口部圧力損
失検出器から得られた冷却材流量で各入口部圧力損失検
出器の近傍に位置するインコアモニタ１３による冷却材
流量を補正することができる。
口部圧力損失検出器から得られた冷却材流量と各入口部
圧力損失検出器の近傍に位置するインコアモニタ１３に
よる冷却材流量の相関を求めておけば、各入口部圧力損
失検出器から得られた冷却材流量で各入口部圧力損失検
出器の近傍に位置するインコアモニタ１３による冷却材
流量を補正することができる。
【００１８】第２手段によれば、既設のインコアモニタ
１３を利用し、燃料集合体７入口部の流量測定数を少な
くできるので、経済的である。さらに、測定精度の高い
燃料集合体７入口部の流量でインコアモニタ１３による
流量を補正するので炉心全体の流量推定値の精度が向上
する。
１３を利用し、燃料集合体７入口部の流量測定数を少な
くできるので、経済的である。さらに、測定精度の高い
燃料集合体７入口部の流量でインコアモニタ１３による
流量を補正するので炉心全体の流量推定値の精度が向上
する。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、沸騰水型原子炉の冷却
材の炉心流量を精度良く測定できる原子炉炉心流量計測
装置を提供することができる。
材の炉心流量を精度良く測定できる原子炉炉心流量計測
装置を提供することができる。
【図１】本発明の実施例である燃料集合体入口部の断面
図。
図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の流量測定位置を示す原子炉の断面図。
【図４】本発明の他の実施例の燃料集合体入口部の断面
図。
図。
【図５】図４のＢ部拡大断面図。
【図６】図４のＡ−Ａ線より切断した断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図。
【図８】従来のＡＢＷＲの部分断面図。
【図９】従来のＡＢＷＲの断面図。
【図１０】従来の炉心支持板の上下の差圧測定法を示す
断面図。
断面図。
【図１１】従来のインコアモニタの断面図。
１…圧力容器、２…インターナルポンプ、３…炉心支持
板、４…制御棒案内管、６，１９…燃料支持金具、７…
燃料集合体、９…炉心、１０，１４…二重式導圧管、１
１…シール装置、１３…インコアモニタ、１５…導圧
孔、１６…導圧管。
板、４…制御棒案内管、６，１９…燃料支持金具、７…
燃料集合体、９…炉心、１０，１４…二重式導圧管、１
１…シール装置、１３…インコアモニタ、１５…導圧
孔、１６…導圧管。
Claims (4)
- 【請求項１】沸騰水型原子炉において、炉心の半径位置
の異なる複数の燃料集合体より上流の流路の各２カ所の
圧力を近傍に設置した導圧管で圧力容器外に抜き出し、
各差圧測定器で測定した流量から炉心全体の流量を推定
することを特徴とする原子炉炉心流量計測装置。 - 【請求項２】圧力測定位置が制御棒案内管の外で、炉心
支持板の下面の近くと燃料支持金具上部の内壁面である
ことを特徴とする請求項１記載の原子炉炉心流量計測装
置。 - 【請求項３】圧力測定位置が上部金具と下部金具に分け
た燃料支持金具をつなぐ連絡管の途中に設けた差圧検出
器であることを特徴とする請求項１記載の原子炉炉心流
量計測装置。 - 【請求項４】沸騰水型原子炉において、炉心に多数設置
されているインコアモニタの中から半径方向設置位置の
異なる複数のインコアモニタを選び、その信号を処理し
て得られる気泡の移動速度と原子炉炉心流量計測装置か
ら得られた流量の相関から炉心全体の流量を推定するこ
とを特徴とする原子炉炉心流量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305272A JPH11142580A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 原子炉炉心流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305272A JPH11142580A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 原子炉炉心流量計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142580A true JPH11142580A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17943112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305272A Pending JPH11142580A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 原子炉炉心流量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142580A (ja) |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305272A patent/JPH11142580A/ja active Pending
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