JP3564239B2

JP3564239B2 - 原子炉炉心監視方法

Info

Publication number: JP3564239B2
Application number: JP26976096A
Authority: JP
Inventors: 治嗣森; 茂兼本; 光広榎本; 茂男江畑
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: JPH10115693A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントにおいて原子炉内の冷却材流動状況を監視する原子炉炉心監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、沸騰水型原子炉では、原子炉内の冷却材流量を、炉外に２台設置された再循環ポンプにより駆動される炉内の例えば２０台のジェットポンプにより強制的に循環させ、原子炉の出力を調整している。また、最近の改良型沸騰水型原子炉では、原子炉内蔵型冷却材再循環ポンプ（以下ＲＩＰと称する）により原子炉内の冷却材流量を強制循環させている。この冷却材流量の流れは、炉心の熱的余裕の監視上重要であり、さらに炉内全体の冷却材流量だけでなく、核燃料チャンネル毎の局所的な流量の監視も望まれている。
【０００３】
炉心内には、出力分布の監視のために、局部中性子束モニター（以下ＬＰＲＭという）検出器が炉心の軸方向に４個配置され、さらにこれらが炉心の径方向に燃料チャンネルの４体置きに配置されている。このＬＰＲＭ検出器の検出信号中のゆらぎは、これらＬＰＲＭ検出器の周辺を流れるボイド（以下気泡という）の存在により引き起こされていることから、燃料チャンネルの流動状況を監視する情報を含んでいる。
【０００４】
そこで、従来からこのＬＰＲＭ検出器により検出された検出信号のゆらぎの統計解析を利用した燃料チャンネル流量推定方法（特願昭５２−１３９８９７、特公昭５３−１１６３４、特願平８−１５８５５８）が提案されている。この方法は、軸方向に異なる位置に配置された任意の２個のＬＰＲＭ検出器信号を高域通過フィルターにそれぞれ通して、高周波の変動成分を除去した上で、これら両検出器間の相関関数を求め、その遅れ時間から、ＬＰＲＭ検出器周辺を通過するボイド（気泡）の速度を算出する。
【０００５】
さらに、このボイド速度を、予め設定された炉心の核熱水力計算モデルから算出されるボイド速度と比較することにより、この計算モデルで用いたチャンネルの入口流量を逆に推定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法の問題点の１つは、ＬＰＲＭ検出器のゆらぎ信号には、ＬＰＲＭ検出器の周辺を通過するボイドに起因する局所的な変動だけでなく、ボイドが核熱水力的に炉心全体が一体で変動する大局的変動成分が重畳していることに起因している。
【０００７】
つまり、この大局的変動成分の存在のために、ＬＰＲＭゆらぎ信号に含まれている局所的な変動成分、すなわち、ＬＰＲＭ検出器周辺の局所的なボイドの流動状態の情報が隠されてしまうことである。上記高域通過フィルターは、ボイドの大局的変動が低周波数で、局所的変動が高周波数であるという仮定で両者を分離しているので、この両者が必ずしも、特定の周波数で分離できない場合には、この方法を適用することができない。
【０００８】
もう１つの問題は、ＬＰＲＭ検出器により計測されるボイドの軸方向の遅れ時間は、気相速度と液相速度の重み付け平均により表現される量になっており、使用するＬＰＲＭ検出器周辺のボイド率に依存して、重み係数が異なってくるという事象に起因する。これは、熱水力モデルにより求められるボイド速度と、ＬＰＲＭ検出信号から求められるボイドの移動時間が、物理的に対応してくるという従来方法の仮定を覆すことになる。
【０００９】
つまり、従来の燃料チャンネルの炉心流量推定方法では、ＬＰＲＭ検出信号のゆらぎ成分の大局的変動成分と局所的変動成分を、特定の周波数成分で分離して評価していた。したがって、上記仮定が成り立たない場合、この推定結果に大きな誤差が生じることになる。
【００１０】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、炉心内に配置されたＬＰＲＭ検出器の検出信号から、大局的変動成分を除いてから統計処理することにより、ＬＰＲＭ検出器周辺のボイドに関する情報をより高精度で抽出し、さらに、ボイドの軸方向および径方向の挙動として可視化して、炉内での冷却材の流動状況を監視することができる原子炉炉心監視方法を提供することにある。
【００１１】
他の目的は、炉心流量推定の精度を一層向上させ、さらに、広いプラント運転範囲に適用可能な方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本発明者らが既に発明し、出願した特願平８−１５８５５８号明細書に記載した発明の改良に係るものであり、ＬＰＲＭ検出信号のゆらぎ成分から大局的変動成分を予め除去した上で、統計解析を行なうことにより、そのゆらぎ成分に含まれる局所的な情報を有効活用して、軸方向のボイド移動速度をより高精度で推定すると共に、径方向の流動状態の分布も監視するものである。
【００１３】
また、予め設定されている燃料チャンネルの熱水力モデルにより求めることができる気相速度と液相速度の重み付け平均を２個のＬＰＲＭ検出信号のゆらぎ成分から求められる計測時間遅れに対応させて炉心流量を推定することにより、その計算値の精度を向上させるものであり、次のように構成される。
【００１４】
請求項１に対応する原子炉炉心監視方法は、原子炉炉心に、局部中性子束を検出するＬＰＲＭ検出器を複数個配置している原子炉において、前記全ＬＰＲＭ検出器の検出信号を加算して核熱水力的に炉心全体で変動する大局的変動成分を算出する一方、前記炉心の軸方向または径方向で異なる位置に配置された任意の少なくとも２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号より、前記大局的変動成分を除去してから、これら検出信号間の相関関数を求め、この相関関数に基づいて原子炉内における冷却材の流動状況を監視し、上記軸方向位置を異にする任意の少なくとも２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号間の相関関数から、中性子束計測の遅れ時間を算出し、この算出結果を、予め設定された燃料チャンネルの熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間と比較して、両者を一致させるようにその燃料チャンネルの入口流量を推定し、上記燃料チャンネル熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間を、気相速度と液相速度の重み付け平均で求め、その重み付け平均の係数値は、気相速度の重み係数に関しては、１−α ^ｍ、液相速度の重み係数に関しては、α ^ｍ［但し、αは燃料チャンネル内のボイド率、ｍは実験的に求まるパラメータ］によりそれぞれ求めることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、炉心の軸方向、または径方向で異なる位置に配置された任意の２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号間の相関関数を用いて、軸方向の流動速度や、径方向の流動干渉を監視する際には、事前に、これらＬＰＲＭ検出器の検出信号から大局的変動成分を除去してＬＰＲＭ検出器周辺の局所的なボイドに関する情報を高精度で抽出しておくので、冷却材の軸方向および径方向の局所的挙動を監視する際の精度を向上させることができる。
【００１７】
この発明によれば、２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号間の相関関数から中性子束計測の遅れ時間を算出する際には、その算出前に、各ＬＰＲＭ検出器の検出信号から大局的変動成分を除去してＬＰＲＭ検出器周辺の局所的なボイドに関する情報を高精度で抽出しておくので、この中性子束計測の遅れ時間の算出精度を向上させることができる。
【００１８】
したがって、この中性子束計測の遅れ時間の算出値と、燃料チャンネルの熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間とに基づいて推定される燃料チャンネルの入口流量の推定精度を向上させることができる。
【００２４】
この発明によれば、燃料チャンネルの熱水力モデルから得られる軸方向遅れ時間を、気相速度と液相速度の重み付け平均で求めるので、ＬＰＲＭ検出器周辺の液相部が多くを占める部分で気泡が通過すれば、気泡の速度に対応した遅れ時間が計測され、逆に、気相部が主要部を占める部分で液滴が通過すれば、液滴の速度に対応した遅れ時間が計測されるという物理的状況を、算出した軸方向遅れ時間に反映させることができる。このために、炉心流量推定アルゴリズムの精度を向上させることができる。
【００２６】
この発明によれば、気相速度と液相速度の重み付け平均の係数を、ボイド率の関数として表現するので、プラント運転条件の範囲に広くかつ普遍的に適用することを可能にし、本発明の実用性を大きく向上させるものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図６を参照して説明する。なお、これらの図中同一または相当部分には同一または同等の符号を付している。
【００２８】
まず、本発明による炉心総流量および燃料チャンネル流量の推定方法の原理を説明する。
【００２９】
本発明は、少なくとも２つのＬＰＲＭ検出器（中性子束検出器）のゆらぎ成分の相関で求まる遅れ時間に相当する気泡伝達時間（「ボイド移動時間」、「ボイド伝播時間」ともいう）の計測値と、予め設定された燃料チャンネル内の熱水力モデルで定まる気泡伝達時間の予測値と、を用いた燃料チャンネル流量の推定方法を使用している。このＬＰＲＭ検出器と燃料チャンネル内の熱水力状態を図１（ａ）〜（ｃ）に示している。
【００３０】
図１（ａ）はＬＰＲＭ検出器１の軸方向ｚの配置を示している。これは炉心２内の４つの燃料チャンネル３，…３により囲まれたバイパス流路に、ＬＰＲＭ計装管４を配設し、この計装管４内には４つのＬＰＲＭ検出器１，…１を軸方向ｚに所定の間隔を置いて配設している。各ＬＰＲＭ検出器１はバイパス流路と燃料チャンネル内の水により減速された熱中性子を計測する。
【００３１】
したがって、ＬＰＲＭ検出器１周辺を気液二相流のボイド（気泡）が通過すれば、ＬＰＲＭ検出器１に到達する熱中性子の量が変化して、検出値が変動する。逆に、ボイドの多い場所で、液滴がＬＰＲＭ検出器１周辺を通過すれば、同じように検出値が変化する。このため、軸方向位置を異にする任意の２つのＬＰＲＭ検出信号のゆらぎ成分の相関から、下部のＬＰＲＭ検出器１の側を通ったボイドないし液滴が、その速度に応じた遅れ時間で上部ＬＰＲＭ検出器１の側に到達した際の遅れ時間を求めることができる。
【００３２】
図１（ｂ）は、燃料チャンネルに対して典型的に知られている燃料チャンネル３内の軸方向ｚの熱水力状態（熱出力分布パターン）を示しており、図１（ｃ）はこの熱水力モデルから求まる軸方向の気相速度、液相速度およびこれら速度より求まる重み付け平均混合速度を示している。
【００３３】
そして、プロセス計算機による炉心性能計算では、通常、核定数、全炉心流量、炉心入口エンタルピー等の情報に基づいて、炉心２内の各燃料バンドル内の軸方向の中性子束分布、熱流速分布、ボイド分布、クオリティ分布、チャンネル流量配分等の熱出力分布パターンが一定時間毎に計算されている。
【００３４】
一方、燃料チャンネル２の熱出力分布パターンの計算値と、予め設定された燃料チャンネル２の熱水力計算モデル、例えば、ドリフトフラックスモデルを用いることにより、次の［数１］式に示すように、軸方向の異なる位置に配置された２つのＬＰＲＭ検出器１，１間の気相速度Ｖｇ、液相速度Ｖｆ、体積速度Ｊ、ボイド波伝播速度Ｃｋを計算することができる。ここで、ボイド波伝播速度Ｃｋは、気相速度Ｖｇではなく、ボイド率の伝播速度を表している。
【００３５】
【数１】

［数１］式中、ＣＯはボイド相関式の分布定数、Ｖｇｊはボイド相関式のドリフト速度で、いずれもボイド率の関数として実験的に決められる定数である。また、Ｊは気相速度Ｖｇと液相速度Ｖｆのホイド率αによる重み付け平均である。
【００３６】
つまり、気相速度Ｖｇと液相速度Ｖｆの重み付け平均として次の［数２］で示す混合速度Ｖｍを考案した。
【００３７】
【数２】

［数２］式中、ｗが重み係数で、ｗ＝αとおくと、体積速度Ｊになるが、本発明では、先に述べた物理要因を考慮して、次の［数３］式で示すように、ボイド率ゼロのところで、「１」、すなわち、気相速度Ｖｇに重みが掛かるように、ボイド率１のところで、「０」、すなわち、液相速度Ｖｆに重みが掛かるようにする。
【００３８】
【数３】

この［数３］式中、ｍは実験的に求まるパラメータとして任意要素を残しておく。この重みの関数形状とパラメータｍを適切に選べば、広い運転範囲で炉心流量推定精度を確保する予測モデルが可能になる。ちなみに、現状の沸騰水型炉の燃料チャンネル形状では、ｍ＝１．７程度が適切である結果が得られている。この形状は、従来の体積速度とは反対の形状をしている点に注意が必要である。
【００３９】
そして、ＬＰＲＭ検出器の軸方向位置を異にするＬＰＲＭ下部検出器Ａから上部検出器Ｂの位置までの伝播時間をＴＡＢとすると、このＴＡＢは、気相・液相速度Ｖｇ・Ｖｆの加算により次の［数４］式により求めることができる。
【００４０】
【数４】

ここで本発明の特徴は、重み係数ｗを、対象ＬＰＲＭの下部検出器Ａの位置でのボイド率の関数とした点にある。これは、２点のＬＰＲＭ検出器の相関により得られる遅れ時間は、冷却材流れの上流側にあるＬＰＲＭ下部検出器Ａの近傍を通った気泡ないし液滴による外乱の寄与分に依存すると見做せるためである。このため、重みをＬＰＲＭ下部検出器位置でのボイド率の関数とした。
【００４１】
一方、ＬＰＲＭ検出器１周辺の４体の燃料チャンネル３でもそれぞれ異なるボイド伝播時間を持っているため、計測値と対応させるためには、この４体の平均方法も必要になる。このために、次の［数５］式で示す重み付け平均を採用している。
【００４２】
【数５】

この［数５］式中、ｉは燃料チャンネルのインデクスを示す。また、重みｕは、次の［数６］式で定義することができる。
【００４３】
【数６】

この［数６］式中、α（Ａ）は、ＬＰＲＭ検出器のＡ断面でのボイド率、φ（Ａ）φ（Ｂ）は軸方向高さＡ，Ｂの位置での中性子束であり、計測値は、中性子インポータンスにも依存することを考慮して、この重みを採用した。
【００４４】
こうして、炉心性能計算と同じ熱水力モデルから、ＬＰＲＭ検出器１の中性子束計測時間遅れに相当する時間遅れを計算により求めることができる。この遅れ時間計測値と次に説明する軸方向計測遅れ時間とを一致させるように、燃料チャンネルの入口流量を推定することが可能になる。
【００４５】
計測遅れ時間を求める方法は、軸方向に異なる位置にある２つのＬＰＲＭ検出器１の検出信号のゆらぎ成分から大局的変動成分を除いた信号を用いる点に新たな特徴を有する。
【００４６】
つまり、対象とする任意の２つのＬＰＲＭ検出器１の検出信号の時系列波形を、ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）、大局的変動成分を、Ｇ（ｔ）とすると、次の［数７］式によりこの大局的変動成分Ｇ（ｔ）を除去することができる。
【００４７】
【数７】

この［数７］式中、Ｇ（ｔ）は、炉内の全領域に亘る複数のＬＰＲＭ検出器１の出力（検出）信号を加算して得たもので近似できる。
【００４８】
また、遅れ時間を求める相関関数は、このｙａ（ｔ），ｙｂ（ｔ）に、高域通過フィルターを通した後、次の［数８］式で示す加重平均で求めることができる。
【００４９】
【数８】

【００５０】
なお、前記の相関関数の代りに、次の［数９］式で示すように、２つのＬＰＲＭ検出器の検出信号の時系列パターンの類似度を定義して、これを最小にするτを遅れ時間として求めることが可能である。
【００５１】
【数９】

【００５２】
図２はこのような原理に基づいて炉心流量を推定する方法に係る一実施形態のアルゴリズムのフローチャートであり、図中、Ｓに数字を付した記号はフローチャートのステップを示す。
【００５３】
まず、Ｓ１では、軸方向位置を異にする任意の２つのＬＰＲＭ検出器１，１の各検出信号をそれぞれ収集し、さらにこれら各検出信号から大局的変動成分をそれぞれ除去する。
【００５４】
この後Ｓ２で、これら両信号の相関関数を上記数式に基づいて求め、Ｓ３で軸方向の中性子束計測遅れ時間を推定する。
【００５５】
一方、Ｓ４では、プロセス計算機により炉心機能を計算して出力分布を得る。次のＳ５では、この出力分布と、予め設定されている燃料チャンネルの熱水力計算モデルとを使用してＬＰＲＭ計装管４周辺の４体の燃料チャンネル３，…３回りの気相速度、液相速度、およびこれらの重み付け平均とを上記数式に基づいて求める。
【００５６】
次にＳ６では、これら、気相速度、液相速度、およびこれらの重み付け平均を上記［数５］式と［数６］式に適用して上記遅れ時間計測値（Ｓ３）に相当する軸方向遅れ時間計算値を求める。
【００５７】
この後、Ｓ７で、これら遅れ時間の計測値と同計算値の最小２乗誤差を評価関数として、これを最小にする燃料チャンネルの炉心入口流量を炉心流量推定値として求める。
【００５８】
この評価関数の基準としては、軸方向に４つ並んだＬＰＲＭ検出器１の複数の組合せの重み付け平均を採用する。例えば、軸方向下部より上部へ向けてＬＰＲＭ検出器をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、次の［数１０］式により評価関数を定義することができる。
【００５９】
【数１０】

【００６０】
なお、Ｓ７で遅れ時間計測値と遅れ時間計算値とが一致できない場合は、非収束の場合として、Ｓ５の熱水力計算モデルの炉心流量を、収束するまで段階的に変更させる。
【００６１】
図３は、上記ＬＰＲＭ検出器１の遅れ時間計測値の求め方の一例のフローチャートである。これは、まず、Ｓ１１とＳ１２で、軸方向位置を異にする上記任意の２つのＬＰＲＭ検出器Ａ，ＢのＬＰＲＭ信号を収集し、次のＳ１３とＳ１４でこれら両信号から大局的変動成分を差し引いてから、Ｓ１５とＳ１６でハンドパスフィルターにより、例えば、２Ｈｚ〜３０Ｈｚの変動成分を抽出し、Ｓ１７でこれら両信号の相互相関関数を求める。さらに、Ｓ１８で、この相関関数からピークサーチにより、遅れ時間に対応するピークを探して、Ｓ１９で、二次関数フィッティングにより、遅れ時間計測値を算出する。
【００６２】
図４（ａ），（ｂ）は、ＬＰＲＭ検出信号から大局的変動成分を除去する前と後の相互相関関数の波形の一例をそれぞれ示しているが、大局的変動成分除去後は、遅れ時間ＴＢＣが０．１５８７秒で相関関数のピークが明瞭に見られるのに対し、その除去前は遅れ時間ＴＢＣが０．０６２秒で相関関数のピークが見られ、除去後よりも伝達速度が速い点を示している。
【００６３】
図５（ａ），（ｂ）は、同じくＬＰＲＭ検出信号から大局的変動成分を除去する前と後の、４つのＬＰＲＭ検出器Ａ〜Ｄから出力される検出信号の生波形を示しているが、大局的変動成分の除去後、これら検出器Ａ〜Ｄの検出信号が矢印で示すようにほぼ同形の波形で図中右方向にずれている点が明瞭に出ている。つまり、ボイドの移動に関する外乱がはっきりと出ていることが表われている。
【００６４】
この図５は、炉心軸方向の時間遅れを可視化するものであるが、炉心径方向の任意の組合せにより、炉心横断面での流動の様子も監視することができる。
【００６５】
図６は、その一例であり、下部ＬＰＲＭ検出器Ａの高さで水平方向に炉心を切断したときの水平断面を示しており、図中横軸はこの水平断面における横方向の燃料棒の位置を示し、図中縦軸は炉心平断面における縦方向の燃料棒の位置を示している。
【００６６】
そして、相関関数の基準（Ｂａｓｅ）として図中左端の燃料棒から第８本目、かつ図中下端の燃料棒から第１７本目の位置にある燃料棒をとり、この基準との相関関数の大きさを数値で示すと共に、位相を正負で表示しているが、これら相関関数が図中ほぼ右上半部とほぼ左下半部とで逆相の変動をしていることが見て取れる。この変動の相関により、炉内の径方向の冷却材流動状況の変化を知ることができる。
【００６７】
したがって、この実施形態によれば、炉心の軸方向、または径方向で異なる位置に配置された任意の２個のＬＰＲＭ検出器１の検出信号間の相関関数を用いて、冷却材の軸方向の流動速度や、径方向の流動干渉を監視する際には、事前に、これらＬＰＲＭ検出器１の検出信号から大局的変動成分を除去してＬＰＲＭ検出器１周辺の局所的なボイドに関する情報を高精度で抽出しておくので、冷却材の軸方向および径方向の局所的挙動を監視する際の精度を向上させることができる。
【００６８】
また、２個のＬＰＲＭ検出器１の検出信号間の相関関数から中性子束の計測遅れ時間を算出する際には、その算出前に、各ＬＰＲＭ検出器１の検出信号から大局的変動成分を除去してＬＰＲＭ検出器１周辺の局所的なボイドに関する情報を高精度で抽出しておくので、この計測遅れ時間の算出精度を向上させることができる。
【００６９】
したがって、この中性子束の計測遅れ時間の算出値と、燃料チャンネルの熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間とに基づいて推定される燃料チャンネルの入口流量の推定精度を向上させることができる。
【００７０】
さらに、炉心の軸方向同じ高さの２個のＬＰＲＭ検出器の径方向の組合せの相関の強さや正負を炉心断面として評価し、表示するので、炉心入口の空間的な流動状況の変動特性を監視することが可能になる。
【００７１】
また、２個のＬＰＲＭ検出器１の検出信号同士の時系列波形のパターン類似度の比較からボイドの移動速度（中性子計測の遅れ時間）を算出することにより、高域通過フィルターの周波数パラメータへの依存性を少なくし、より正確な遅れ時間評価を可能にする。
【００７２】
さらに、気相速度と液相速度の重み付け平均で求めるので、ＬＰＲＭ検出器１周辺の液相部が多くを占める部分で気泡が通過すれば、気泡の速度に対応した遅れ時間が計測され、逆に、気相部が主要部を占める部分で液滴が通過すれば、液滴の速度に対応した遅れ時間が計測されるという物理的状況を反映させることができる。このために、炉心流量推定アルゴリズムの精度を向上させることができる。
【００７３】
さらにまた、気相速度と液相速度の重み付け平均の係数を、ボイド率の関数として表現するので、プラント運転条件の範囲に広くかつ普遍的に適用することを可能にし、本発明の実用性を大きく向上させるものである。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、炉心の軸方向、または径方向で異なる位置に配置された任意の２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号間の相関関数を用いて、軸方向の流動速度や、径方向の流動干渉を監視する際には、事前に、これらＬＰＲＭ検出器の検出信号から大局的変動成分を除去してＬＰＲＭ検出器周辺の局所的なボイドに関する情報を高精度で抽出しておくので、冷却材の軸方向および径方向の局所的挙動を監視する際の精度を向上させることができる。
【００７５】
請求項２の発明によれば、２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号間の相関関数から中性子束計測の遅れ時間を算出する際には、その算出前に、各ＬＰＲＭ検出器の検出信号から大局的変動成分を除去してＬＰＲＭ検出器周辺の局所的なボイドに関する情報を高精度で抽出しておくので、この中性子束計測の遅れ時間の算出精度を向上させることができる。
【００７６】
したがって、この中性子束計測の遅れ時間の算出値と、燃料チャンネルの熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間とに基づいて推定される燃料チャンネルの入口流量の推定精度を向上させることができる。
【００７７】
請求項３の発明によれば、炉心軸方向同じ高さの２個のＬＰＲＭ検出器の径方向の組合せの相関の強さや正負を炉心断面として評価し、表示するので、炉心入口の空間的な流動状況の変動特性を監視することが可能になる。
【００７８】
請求項４の発明によれば、２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号同士の時系列波形のパターン類似度の比較から中性子計測の遅れ時間を算出することにより、高域通過フィルターの周波数パラメータへの依存性を少なくし、より正確な遅れ時間評価を可能にする。
【００７９】
請求項５の発明によれば、燃料チャンネルの熱水力モデルから得られる軸方向遅れ時間を、気相速度と液相速度の重み付け平均で求めるので、ＬＰＲＭ検出器周辺の液相部が多くを占める部分で気泡が通過すれば、気泡の速度に対応した遅れ時間が計測され、逆に、気相部が主要部を占める部分で液滴が通過すれば、液滴の速度に対応した遅れ時間が計測されるという物理的状況を、算出した軸方向遅れ時間に反映させることができる。このために、炉心流量推定アルゴリズムの精度を向上させることができる。
【００８０】
請求項６の発明によれば、気相速度と液相速度の重み付け平均の係数を、ボイド率の関数として表現するので、プラント運転条件の範囲に広くかつ普遍的に適用することを可能にし、本発明の実用性を大きく向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はＬＰＲＭ検出器と周辺のボイド挙動の概念図、（ｂ）は燃料チャンネルの軸方向出力分布図、（ｃ）は燃料チャンネルの軸方向の気相，液相速度と、これらの重み付け混合速度を示すグラフ。
【図２】本発明の一実施形態に係る炉心総流量およびチャンネル入口流量の推定方法のアルゴリズムのフローチャート。
【図３】図２で示すＬＰＲＭ検出信号の軸方向遅れ時間の推定方法のアルゴリズムのフローチャート。
【図４】（ａ），（ｂ）はＬＰＲＭ検出信号からグローバル変動成分の除去前後の軸方向の相関関数の波形図。
【図５】（ａ），（ｂ）はグローバル変動成分の除去前後のＬＰＲＭ検出信号の生波形図。
【図６】径方向の相関関数を基準に対して正負を付して示す概念図。
【符号の説明】
１ＬＰＲＭ検出器（中性子束検出器）
２炉心
３燃料チャンネル
４ＬＰＲＭ計装管

Claims

原子炉炉心に、局部中性子束を検出するＬＰＲＭ検出器を複数個配置している原子炉において、前記全ＬＰＲＭ検出器の検出信号を加算して核熱水力的に炉心全体で変動する大局的変動成分を算出する一方、前記炉心の軸方向または径方向で異なる位置に配置された任意の少なくとも２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号より、前記大局的変動成分を除去してから、これら検出信号間の相関関数を求め、この相関関数に基づいて原子炉内における冷却材の流動状況を監視し、上記軸方向位置を異にする任意の少なくとも２個のＬＰＲＭ検出器の検出信号間の相関関数から、中性子束計測の遅れ時間を算出し、この算出結果を、予め設定された燃料チャンネルの熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間と比較して、両者を一致させるようにその燃料チャンネルの入口流量を推定し、上記燃料チャンネル熱水力モデルにより得られる軸方向遅れ時間を、気相速度と液相速度の重み付け平均で求め、その重み付け平均の係数値は、気相速度の重み係数に関しては、１−α ^ｍ、液相速度の重み係数に関しては、α ^ｍ［但し、αは燃料チャンネル内のボイド率、ｍは実験的に求まるパラメータ］によりそれぞれ求めることを特徴とする原子炉炉心監視方法。