JPS6337916B2 - - Google Patents

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JPS6337916B2
JPS6337916B2 JP55182107A JP18210780A JPS6337916B2 JP S6337916 B2 JPS6337916 B2 JP S6337916B2 JP 55182107 A JP55182107 A JP 55182107A JP 18210780 A JP18210780 A JP 18210780A JP S6337916 B2 JPS6337916 B2 JP S6337916B2
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JP
Japan
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axial
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power
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JP55182107A
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English (en)
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JPS57106900A (en
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Hiroshi Tochihara
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、原子炉炉心の軸方向出力を炉心外
で監視する方法に関するものである。
原子炉を安全に運転するためには原子炉炉心の
出力分布を常時監視することが必要である。
加圧水型原子炉(PWR)の出力分布監視は、
従来、炉心内の燃料集合体の全数の約1/3に設置
されている計測用シンブルへ炉心底より可動型計
測器を挿入し、出力分布を測定することによつて
実施されていた。しかし、これは、常時、炉心に
設置されている検出器による測定でないので、当
然常時監視は出来ないという問題がある。また、
可動型計測器を炉心に挿入し、出力分布を測定す
るのに1回あたり約5分、全炉心について測定す
ると約1時間程度も所要時間がかかるという問題
もある。簡単に出力分布監視する目的では別に
Axial Power Distribution Monitering System
(APDMS)と称する装置も考えられているが、
所定時間についてはやはり1回当り5分程度もか
かり、かつ、常時使用による検出器の減損等が問
題となるため当然常時監視系とはならない。所要
時間を短縮するためには、炉内に固定する検出系
も考えられるが、検出器作成および保守等が難し
く、かなりのコスト増になるものと考えられる。
このようなことから、現に存在する信号を使用
して常時出力分布監視方法を開発することが期待
される。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、PWRにおいて常時利用できる炉外
検出器信号を使用して、軸方向出力分布を常時、
正確かつ迅速に監視することができ、しかも低廉
な出力分布監視方法を提供することを目的とする
ものである。
この目的に対応して、この発明のアキシヤルオ
フセツト信号を使用した出力分布監視方法は、炉
心の上半分の出力を検出する出力領域中性子検出
器と、炉心の下半分の出力を検出する出力領域中
性子検出器とを炉心の外側に配設し、それぞれの
出力領域中性子検出器による出力検出によつて、
アキシヤルオフセツト信号を取り出し、かつ、炉
心底部の軸方向位置をZb、炉心の下半分におけ
る出力ピークの軸方向位置をZ1、炉心に上半分に
おける出力ピーク軸方向位置をZ2、炉心頂部の軸
方向位置をZtとするとき、炉心を軸方向にZb
ZZ1、Z1ZZ2及びZ2ZZtの三つの部分
に分け、それぞれの部分についてアキシヤルオフ
セツト信号を使用して出力分布を導いて監視する
ことを特徴としている。
以下、この発明の詳細を説明する。
第1図において、1は炉心であつて、圧力容器
2内に配設されている。圧力容器2の外側には炉
心1を囲んで、4個の上部出力領域検出器3aと
4個の下部出力領域検出器3bとが炉心1の軸に
関して対称に配設されている。上部出力領域検出
器3aは炉心1の上半分に対応して配設されて炉
心1の上半分の出力を検出することができ、ま
た、下部出力領域検出器3bは炉心1の下半分の
出力を検出することができる。上部出力領域検出
器3aの出力をqT、下部出力領域検出器3bの出
力をqBすると、アキシヤルオフセツトA.O.は、 A.O.=qT−qB/qT+qB×100(%)………(1) で定義される。この発明では、このアキシヤルオ
フセツトA.O.を取り出して軸方向出力分布を導
くものである。すなわち、まず、第2図に示す如
く、炉心の高さを1.0とし、かつ、 P(z):軸方向出力 Z:軸方向高さ(0〜1.0) Z1:下部ピーク位置 Z2:上部ピーク位置 Fz1:下部ピーク出力 Fz2:上部ピーク出力 Ai(i=1〜4):軸方向各領域の出力分布の表
示式 とすると、炉心を軸方向に(1)0ZZ1、(2)Z1
ZZ2、及び(3)Z3<Z1.0の領域に3分割し、 (1) 0ZZ1では P(z)=A1=Fz1{cos〔2π(Z−Z1) ×a1〕+C1×(Z−Z1)} ………(2) (2) Z1ZZ2では P(z)=A2+A3 A2=Fz1 e-(z-z1)b1×cos〔−2π(Z−Z1)×a2
………(3) A3=Fz2 e(z-z2)b2×cos〔2π(Z−Z2)×a3
………(4) (3) Z2Z1.0では P(z)=A4=Fz2{cos〔−2π(Z−Z2)×a4〕 +C4(Z2−Z)} ………(5) とする。ここで、a2、a3はa2=a3=1/4(Z2−Z1) である。
次に、 ∫1.0 0P(z)dz=1.0 ………(6) と規格化する。(1)式のアキシヤルオフセツト
(A.O.)は次のように表わされる。
A.O.=∫1.0 Z2A4dz+∫Z2 0.5(A2 +A3)dz−∫0.5 Z1(A2+A3)dz −∫Z1 0A1dz ………(7) 一方、軸方向各点における出力は第3図に例示
する如く、アキシヤルオフセツト変化に対して直
線となる傾向がある。すなわち軸方向(Z)各位
置毎にアキシヤルオフセツトが変化した場合の相
対出力を図示したものが第3図であり、図中の
0.8、0.6、0.4、0.2、0.15の線はそれぞれZ=0.8、
Z=0.6、Z=0.4、Z=0.2、Z=0.15の軸方向位
置における出力をアキシヤルオフセツトに対して
図示した線を示している。
第3図では炉心上部ピークはZ=0.8(すなわち
炉心下端より炉心長の80%のところ)に生じ、炉
心下部ピークはZ=0.15(すなわち炉心下端より
15%のところ)に生じていることがわかる。炉心
上部及び下部ピークは第3図よりアキシヤルオフ
セツトに対して直線変化することがわかる。した
がつて一般にA.O.と上部のピークFz2と下部ピー
クFz1は次のように表示できる。
Fz1=α×(A.O.)+α0 Fz2=β1×(A.O.)+β0 ………(8) 先の(2)〜(5)までの式を(6)、(7)、(8)と組み合せる
と(2)〜(5)式中の定数a1、a4、b1、b2が決まつてく
る。
一方、定数C1、C4は炉心上下端での外挿距離
λ1、λ2が一定値であるとの仮定を使用して次の式
で決められる。
前記のように式(2)〜(5)の各定数は次のデータを
与えれば自動的に決定され出力分布を合成計算で
きることになる。
上部ピーク位置 Z2 下部ピーク位置 Z1 (8)式の係数 α1、α0 β1、β0 上端での外挿距離 λ2 下端での外挿距離 λ1 これらのデータを予じめ計算にて求めておけ
ば、任意のアキシヤルオフセツトに相当する軸方
向出力分布が(2)〜(5)式を使用して合成計算され
る。
以上の如き、操作及び演算による軸方向出力分
布の検出は、第4図に示す装置によつて行う。す
なわち、第4図において、11は軸方向出力分布
監視装置であり、軸方向出力分布監視装置11は
上部出力領域中性子検出器3a及び下部出力領域
中性子検出器3b、を備え、それぞれの検出器3
a,3bはアキシヤルオフセツト演算装置13に
接続し、アキシヤルオフセツト演算装置13の出
力信号は、軸方向出力分布計算装置14に接続す
る。検出器3a,3bはそれぞれ炉心の上半分出
力及び下半分出力を検出し、この信号をアキシヤ
ルオフセツト演算装置13に送り、ここで(1)式に
示すアキシヤルオフセツト信号が作成され、これ
が軸方向出力分布計算装置14に送られる。軸方
向出力分布計算装置14では、入力したアキシヤ
ルオフセツト信号と、及び別に入力された出力レ
ベル、制御棒位置の信号によつて、かつ、予じめ
準備されて入力されたZ1、Z2、α1、α0、β1、β0
λ1、λ2のデータによつて、(2)〜(5)式による演算を
行い、軸方向出力分布を計算する。この合成計算
された軸方向出力分布は、必要に応じて他の機器
への入力信号とすることができる。
第5図には第1サイクル初期における全出力状
態全制御棒引抜での軸方向出力分布合成例を示し
ている。詳細な拡散計算で求めた出力分布と良好
に一致する。
第6図には燃焼が進んだ時点での例として第1
サイクル9000MWD/Tにおける合成例を示して
いる。
又、第7図には制御棒が挿入された状態での合
成例を示している。さらに、第8図には出力レベ
ルの変化した状態での合成例を示している。詳し
い計算の出力分布と良く一致している。
このようにして導出された軸方向出力分布を使
用して、出力分布の監視やDNBR監視或いは軸
方向出力分布発生を行うことができる。すなわ
ち、まず出力分布監視装置15に使用する場合に
は、第9図に示す如く、合成計算で算出された軸
方向出力分布に半径方向の出力ピーキング・フア
クターFxyを掛けて軸方向各点での熱流束熱水路
係数FQが算出される。
FQ(z)=Fxyi×P(z)×Fu ただし、Fxyiは軸方向i領域のFxyであり、
制御棒バンク挿入領域毎に準備しておく。Fuは
計算の不確かさなどを考慮するフアクター(係
数:例えば1.05)である。このように算出したFQ
(z)が予めインプツトしておく制限値K(z)内
にあることを常時監視し、逸脱した場合はアラー
ムを出すようにする。又、軸方向出力ピーキン
グ・フアクターFzは次のように計算される。
Fz=Max・{P(z)} また、DNBR監視装置16に使用する場合に
は第10図に示す如く、DNBRを計算するのに
必要なその他の信号(出力レベル、流量、入口温
度、圧力等)を取り入れて合成された出力分布を
使つてDNBRを計算し、これを常時表示および
制限値と比較してアラームを発生することなどに
利用できる。従来のPWRでは出力分布の常時監
視が行われていなかつたので、このためDNBR
の常時監視は不可能であつたが、この装置により
簡単にDNBRが計算され炉心の安全管理に役立
てることができる。
また、この方法の軸方向出力分布合成器を利用
して運転員訓練用シユミレータおよび出力分布を
必要とする装置に使用することが出来る。
以上の説明から明らかな通り、この発明によれ
ば、PWRにおいて常時利用できる炉外検出器信
号を使用して、軸方向出力分布を常時正確かつ迅
速に検出することができる軸方向出力分布監視方
法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は出力領域中性子検出器の配置位置を示
す平面説明図、第2図は出力領域中性子検出器の
配置位置を示す側面説明図、第3図は炉心軸方向
各部出力とアキシヤルオフセツト信号との関係を
示すグラフ、第4図は軸方向出力検出装置の構成
を示すブロツク図、第5図は出力分布合成例の一
例を示すグラフ、第6図は出力分布合成例の他の
例を示すグラフ、第7図は、出力分布合成例のさ
らに他の例を示すグラフ、第8図は出力分布合成
例のさらに他の例を示すグラフ、第9図は出力分
布監視装置への入出力信号を示す説明図、及び第
10図はDNBR監視装置への入出力信号を示す
説明図である。 11……軸方向出力分布監視装置、3a,3b
……出力領域中性子検出器、13……アキシヤル
オフセツト演算装置、14……軸方向出力分布計
算装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 炉心の軸方向上半分の出力を検出する出力領
    域中性子検出器と、炉心の軸方向下半分の出力を
    検出する出力領域中性子検出器とを炉心の外側に
    配設し、それぞれの前記出力領域中性子検出器に
    よる出力検出によつてアキシヤルオフセツト信号
    を取り出し、かつ、炉心底部の軸方向位置をZb、
    炉心の下半分における出力ピークの軸方向位置を
    Z1、炉心の上半分における出力ピークの軸方向位
    置をZ2、炉心頂部の軸方向位置をZtとするとき、
    前記炉心を軸方向にZbZZ1、Z1ZZ2
    びZ2ZZtの三つの部分に分け、それぞれの部
    分について前記アキシヤルオフセツト信号を使用
    して軸方向出力分布を導いて監視することを特徴
    とするアキシヤルオフセツト信号を使用した軸方
    向出力分布監視方法。
JP55182107A 1980-12-24 1980-12-24 Method of monitoring axial power distribution by using axial offset signal Granted JPS57106900A (en)

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