JPH0210920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉運転中における局所出力ピー
キング係数を、燃料タイプの組合せに依存するフ
イツテイング式を用いることなく求め監視するよ
うにした局所出力ピーキング係数の監視方法に関
するものである。

一般に原子炉を安全に運転するうえで線出力密
度運転限界値が規定されるようになつている。原
子炉監視装置より得られる線出力密度の最大値は
絶えず限界値と比較監視されることによつて、ど
の程度運転限界に接近しているかが運転員に知れ
るようになつているものである。ところでその限
界値は燃料タイプによつて異なつており、また、
各燃料バンドル（燃料集合体）セグメントに対し
ては最大線出力密度が求められるが、１つのセグ
メントの中での最大線出力密度は各セグメントの
出力に各セグメントの局所出力ピーキング係数を
乗じることによつて得られる。したがつて、局所
出力ピーキング係数は、セグメント平均出力を
1.0とした場合での最大ピン出力を表しているこ
とになる。

ところで、局所出力ピーキング係数は燃料タイ
プ、燃焼度、ボイド率、燃料バンドル配列および
制御棒挿入パターンに依存することから、従来に
あつては４バンドル二次元拡散計算を行ない、そ
の結果よりフイツテイング式を作成していたのが
実状である。予め中性子検出器を囲む４つの燃料
バンドルの燃料タイプの組合せ毎に、しかも４バ
ンドルを囲む４制御棒の挿入パターン毎に４バン
ドル二次元拡散計算を数点の燃焼度、ボイド率に
ついて行ない、その結果より局所出力ピーキング
係数を求めるためのフイツテイング式を作成して
いたものである。原子炉運転中においてはそのフ
イツテイング式より局所出力ピーキング係数を求
めるわけである。しかしながら、このようにして
局所出力ピーキング係数を求める場合には燃料交
換により燃料タイプの組合せが多くなる程にフイ
ツテイング式作成のための計算量、作業量が膨大
となり、しかもフイツテイング係数が増大すると
いうものである。

よつて本発明の目的は、燃料タイプの組合せに
依存しないフイツテイング式にもとづき局所出力
ピーキング係数を求め監視する方法を供するにあ
る。

この目的のため本発明は、１バンドル核定数計
算より求められた局所出力ピーキング係数を燃料
タイプ毎に燃焼度、ボイド率についてフイツテイ
ング式で表わしておき、このフイツテイング式よ
り得られる局所出力ピーキング係数に隣接バンド
ルの影響を考慮した補正係数と制御棒の影響を考
慮した補正係数を乗じることによつて、原子炉運
転中での局所出力ピーキング係数を求めるように
したものである。制御棒の影響を考慮した補正係
数は燃料タイプ毎、制御棒パターン毎の４バンド
ル二次元拡散計算で求めた局所出力ピーキング係
数と１バンドル核定数計算で求めた局所出力ピー
キング係数との比率として予め求められ、また、
制御棒の影響を考慮した補正係数は各燃料バンド
ルセグメントの中性子移動面積によつて求められ
ることから、これら補正係数によつて上記フイツ
テイング式より得られる局所出力ピーキング係数
を補正することにより原子炉運転中における局所
出力ピーキング係数を求めるわけである。

以下、本発明を第１図から第３図により説明す
る。

既述したように局所出力ピーキング係数は燃料
タイプ、燃焼度、ボイド率、燃料バンドル配列お
よび制御棒挿入パターンに依存するが、一般に炉
心設計時に１バンドル核定数計算が燃料タイプ毎
に行なわれるようになつている。核定数計算によ
つて局所出力ピーキング係数が求められるわけで
ある。しかし、核定数計算は境界条件が鏡面の１
バンドル二次元拡散計算であることから、同一タ
イプの燃料バンドルが無限に並ぶ体系での計算と
なり、燃料バンドル配列および制御棒挿入パター
ンは考慮されていない局所出力ピーキング係数が
得られることになる。よつて本発明は１バンドル
核定数計算より得られる局所出力ピーキング係数
を隣接する燃料バンドルからの影響および制御棒
の影響を考慮し補正することによつて目的とする
局所出力ピーキング係数を得んとするものであ
る。

隣接する燃料バンドルからの影響を補正する方
法、即ち、隣接バンドルの影響を考慮した補正係
数は以下のようにして求められる。

隣接する燃料バンドルからの影響による局所出
力ピーキング係数の変化は、中性子の流入、流出
に依存するから、そのことを考慮し各燃料バンド
ルセグメントの中性子移動面積に着目し、あるセ
グメントとそれに隣接するセグメントの中性子移
動面積を用いることによつて補正係数FACT₁は
次式(1)より求められる。

FACT₁＝MAX×（M²／_N1／M²／_N1、M²／_N3 ²／_N4／M²／_O、
M²／_O／M²／_O、M²／_O／M²／_O） …(1) 但し、M² _Oは着目燃料バンドルの中性子移動面
積を、また、M² _Niは隣接燃料バンドルの中性子移
動面積を示す。

上記式(1)よりも判るようにM² _Ni／M² _Oのうち最も
値が大きいものが補正係数FACT₁として求めら
れるものである。したがつて、核定数計算によつ
て求められる局所出力ピーキング係数LPF₀は以
下の式(2)に示すように補正係数FACT₁によつて
補正され、隣接する燃料バンドルからの影響が考
慮された局所出力ピーキング係数LPF′が得られ
る。

LPF′＝LPF₀・FACT₁ …(2) なお、中性子移動面積は原子炉の出力分布監視
装置に内蔵されている三次元核熱水力モデルによ
り求められる。

隣接バンドルの影響を考慮した補正係数は以上
のようにして求められるが、次に制御棒の影響を
考慮した補正係数の求め方について説明すれば以
下のようである。

即ち、既述したように１バンドル核定数計算は
鏡面境界条件であるから、制御棒挿入状態での計
算は第１図ａ〜ｅに示す制御棒挿入パターンのう
ち第１図ｅに示すものの体系での計算と同等とな
り、他の体系での計算は不可能である。本発明で
は各制御棒挿入パターン毎に局所出力ピーキング
係数の制御棒の影響による変化率を予め計算によ
つて求めておき、この比率を補正係数FACT₂と
して核定数計算より得られる局所出力ピーキング
係数LPF₀を補正することによつて、次式(3)に示
す如く制御棒の影響が補正された局所出力ピーキ
ング係数LPF″を得るものである。

LPF″＝LPF₀・FACT₂ …(3) ここで補正係数FACT₂の求め方について具体
的に説明すれば、制御棒の影響による局所出力ピ
ーキング係数の変化率は燃料タイプによつて異な
るから、燃料タイプ毎、制御棒挿入パターン毎に
４バンドル二次元拡散計算を行ない、局所出力ピ
ーキング係数が求められる。第１図ａ〜ｅに各々
示す燃料バンドル１に付された数字はそれが同一
である場合には制御棒２の影響は同じであること
を示している。１〜11の数字が付された燃料バン
ドル毎に、４バンドル二次元拡散計算で求めた局
所出力ピーキング係数と１バンドル核定数計算で
求めたそれとの比率を計算し、これを補正係数
FACT₂として求めるものである。この補正係数
FACT₂は燃焼度には殆んど依存しないが、ボイ
ド率には依存するから数点のボイド率について予
め補正係数を求めておく必要がある。

以上のように核定数計算より得られる局所出力
ピーキング係数LPF₀は補正係数FACT₁、
FACT₂によつて補正されるから、結局目的とす
る局所出力ピーキング係数LPFは以下の式(4)よ
り求められることになる。

LPF＝LPF₀・FACT₁・FACT₂ …(4) さて本発明を第２図により具体的に説明する。

この第２図によると原子炉運転中において目的
とする局所出力ピーキング係数を求め監視するに
際しては、それに先立つて前処理としてフイツテ
イング係数x₁が記憶装置３に格納されるようにな
つている。１バンドル核定数計算で求めた局所出
力ピーキング係数を燃料タイプ毎に燃焼度、ボイ
ド率についてフイツテイング式で表わし、そのフ
イツテイング係数x₁はフイツテイング係数記憶装
置３に格納されるようになつているものである。
この他前処理として補正係数FACT₂が求められ
るようになつている。補正係数FACT₂は燃料タ
イプ毎、制御棒挿入パターン毎の４バンドル二次
元拡散計算で求めた局所出力ピーキング係数と１
バンドル核定数計算で求めた局所出力ピーキング
係数とから求められるが、これが制御棒効果補正
係数x₂として補正係数記憶装置４に格納されるも
のである。原子炉運転中にあつてはそれら記憶装
置３，４からのフイツテイング係数x₁、制御棒効
果補正係数x₂などにより目的とする局所出力ピー
キング係数x₇が求められるわけである。

即ち、出力分布監視装置５は原子炉９内に設置
された局所出力領域モニタ（LPRM）（図示せ
ず）からの出力x₈にもとづき出力分布を監視して
いるが、各燃料集合体セグメントについての燃焼
度およびボイド率に関する情報x₃はこの局所出力
分布監視装置５によつて計算されるようになつて
いる。したがつて、計算装置６ではフイツテイン
グ係数x₁、ボイド率等に関する情報x₃をフイツテ
イング式に従つて演算することによつて局所出力
ピーキング係数（既述のLPF₀に相当）x₄が求め
られる。この局所出力ピーキング係数x₄に計算装
置８で制御棒効果補正係数x₂を乗じれば局所出力
ピーキング係数LPF″が得られるわけであるが、
局所出力ピーキング係数x₄には更に計算装置７か
らのFACT₁に相当する係数X₆が乗じられること
によつて目的とする局所出力ピーキング係数（前
述のLPFに相当）x₇が得られるものである。計
算装置７は出力分布監視装置５に内蔵されている
三次元核熱水力モデルで計算された中性子移動面
積x₅より係数x₆を求めるべく機能するものであ
る。

最後に第３図ａ，ｂにより本発明によつて得ら
れる局所出力ピーキング係数の計算誤差の程につ
いて考察することにする。第３図ａは制御棒２と
燃料バンドル１（Ａ〜Ｄ）が図示の如くの関係に
あつて、燃料バンドルＢを着目バンドルとして局
所出力ピーキング係数をボイド率が40％として求
めんとするものである。図中における（ ）内の
数字は燃焼度（GWD／ST）を示しているが、第
３図ｂは燃料バンドルＣの燃焼度をそれぞれ0.2、
10.0、19.0とした場合での局所出力ピーキング係
数を斜線表示丸印としてプロツト表示したもので
ある。この図には併せて４バンドル二次元拡散計
算によつて得られる局所出力ピーキング係数を正
しい値として黒丸表示し、また、１バンドル核定
数計算より得られるものを白丸表示しているが、
結論として本発明によつて得られる局所出力ピー
キング係数は４バンドル二次元拡散計算によるも
のを正しい値として計算誤差の自乗平均が１％と
なつており、これは従来の場合のものに同等にな
つている。

以上説明したように本発明は、燃料タイプの組
合せによらないフイツテイング式より得られる局
所出力ピーキング係数を、隣接バンドルの影響を
考慮した補正係数と制御棒の影響を考慮した補正
係数とによつて補正し目的とする局所出力ピーキ
ング係数を得、監視するようにしたものである。
本発明による場合、隣接燃料バンドルからの影響
は中性子移動面積を用いオンラインで補正される
から、燃料バンドル配列を予め考慮しておく必要
はない。よつて、従来の如く４バンドルについて
の燃料タイプの組合せ毎に行なわれていた二次元
拡散計算は不要となるものである。４バンドル二
次元拡散計算は制御棒の影響を考慮した補正係数
を計算する際燃料タイプ毎に予め行なつておくだ
けで十分であり、このようにして目的とする局所
出力ピーキング係数を求める場合には、フイツテ
イング式作成に要される計算量、作業量が大幅に
低減され得るわけである。また、燃料交換により
燃料タイプの組合せがたとえ増加したとしても新
たにフイツテイング式を作成する必要はなく、メ
インテナンスもまた容易となる。また、フイツテ
イング式によらず、テーブル・ルツクアツプ方式
を利用しても、本発明の趣旨を変更することな
く、同様な性能を実現可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｅは、それぞれ中性子検出器を囲む
ようにされた４燃料バンドルに隣接する制御棒の
挿入パターンを示す図、第２図は、本発明に係る
局所出力ピーキング係数監視装置の一例での構成
を示す図、第３図ａ，ｂは、本発明によつて得ら
れる局所出力ピーキング係数の計算誤差の程につ
いて考察するための図である。 ３……フイツテイング係数記憶装置、４……制
御棒効果補正係数記憶装置、５……出力分布監視
装置、６〜８……計算装置、９……原子炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め、１バンドル核定数計算より得られる局
   所出力ピーキング係数を燃料タイプ毎に燃焼度、
   ボイド率についてフイツテイング式で表しておく
   とともに、燃料タイプによつて異なる制御棒の影
   響を補正する目的で、隣接する４本の制御棒の挿
   入本数および場所に応じた５種類の制御棒挿入パ
   ターン毎に同一燃料タイプのバンドルを２×２の
   格子に配列した４バンドル二次元拡散計算より求
   めた局所出力ピーキング係数と１バンドル核定数
   計算より求めた局所出力ピーキング係数との、複
   数のボイド率について計算された比率結果を制御
   棒の影響を補正する第１の補正係数として求めて
   おく一方、原子炉運転中での局所出力ピーキング
   係数の監視は、出力分布監視装置からの核燃料バ
   ンドルセグメントの中性子移動面積より、水平方
   向に隣接する４個の燃料バンドルセグメントと着
   目燃料バンドルセグメントの移動面積の比の最大
   値を計算し、該最大値を隣接燃料バンドルの影響
   を補正する第２の補正係数として求めつつ、該第
   ２の補正係数および上記制御棒に係る第１の補正
   係数の積を、出力分布監視装置より得られる燃焼
   度、ボイド率と上記フイツテイング式とから得ら
   れる局所出力ピーキング係数に乗じることによつ
   て、該ピーキング係数を補正することを特徴とす
   る局所出力ピーキング係数の監視方法。