(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心平均中性子束（ＡＰＲＭ）により反応度変動量を計算し、１．５Hz〜２．５Hz の周波数帯のドーム圧力信号或いは炉心圧力と上記反応度変動量信号とによってドーム或いは炉心の圧力変動に対する反応度伝達関数を計算し、上記反応度伝達関数と上記圧力信号およびボイド率とにより、ボイド反応度係数を計算することを特徴とするボイド反応度係数測定方法。
【請求項２】
炉心平均中性子束（ＡＰＲＭ）とドーム圧力或いは炉心圧力を測定する装置を備えた沸騰水型原子炉におけるボイド反応度係数測定装置において、上記ＡＰＲＭ信号より反応度変動量を計算する反応度変動量計算回路と、上記ドーム圧力信号或いは炉心圧力信号から１．５Hz〜２．５Hz の周波数帯の信号を取り出すフィルタ回路と、上記取り出された１．５Hz〜２．５Hz の周波数帯のドーム圧力信号或いは炉心圧力と上記反応度変動量計算回路により得られた反応度変動量信号とによってドーム或いは炉心の圧力変動に対する反応度伝達関数を計算する反応度変動量計算回路と、上記反応度変動量計算回路により得られた反応度伝達関数と上記圧力信号およびボイド率により、ボイド反応度係数を計算するボイド反応度係数計算回路とを有することを特徴とするボイド反応度係数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の重要な特性であるボイド反応度係数を測定する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉では、ボイド反応度係数を測定する方法として、炉心流量を変化させて炉心内ボイド率を変化させることにより測定することが行われている。すなわち、炉心流量等を増加或いは減少させ、炉心内ボイド率を減少或いは増加させると、炉心に正或いは負の反応度が印可され原子炉出力が上昇或いは下降する。原子炉出力が上昇或いは下降するとドップラ反応度による負或いは正の反応度により原子炉出力は整定する。この炉心流量と原子炉出力が変化する前後の正或いは負のボイド反応度と負或いは正のドップラ反応度は釣り合っている。そこで、ボイド反応度係数を測定するためには、炉心状態が変化する前後の炉心内ボイド率の変化とドップラ反応度よりボイド反応度係数を測定することが行われている。
【０００３】
また、上記ドップラ反応度の影響をなくすため、原子炉出力が上昇或いは下降するのを制御棒の挿入或いは引き抜きにより、原子炉出力が一定になるように制御する方法も考えられる。この場合、炉心流量と制御棒位置が変化する前後の正或いは負のボイド反応度と負或いは正の制御棒反応度が釣り合っている。そこで、炉心状態が変化する前後の炉心内ボイド率の変化と制御棒反応度よりボイド反応度係数を測定することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のボイド反応度係数の測定方法は、上述のように、何らかの操作に基づき、ボイド率を変化させ、ボイド反応度係数を推定する方法である。
【０００５】
そのため、状態量の変化に伴い、制御棒反応度、ドップラ反応度も変化するがこれらの量は計算値を使用するため、精度の劣化が問題となる。また、運転中に測定のための任意操作をすることは、経済的にも、また、安全性の観点から２重、３重の安全装置が必要となり、原子力プラントのコストアップとなる等の問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑み、運転中のボイド反応度係数を、状態を変えることなく高精度に実測できるボイド反応度係数測定方法及びその装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、炉心平均中性子束（ＡＰＲＭ）により反応度変動量を計算し、ドーム圧力信号或いは炉心圧力と上記反応度変動量信号とによってドーム或いは炉心の圧力変動に対する反応度伝達関数を計算し、上記反応度伝達関数と上記圧力信号およびボイド率とにより、ボイド反応度係数を計算することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、炉心平均中性子束（ＡＰＲＭ）とドーム圧力或いは炉心圧力を測定する装置を備えた沸騰水型原子炉におけるボイド反応度係数測定装置において、上記ＡＰＲＭ信号より反応度変動量を計算する反応度変動量計算回路と、上記ドーム圧力信号或いは炉心圧力と上記反応度変動量計算回路により得られた反応度変動量信号とによってドーム或いは炉心の圧力変動に対する反応度伝達関数を計算する反応度伝達関数計算回路と、上記反応度伝達関数計算回路により得られた反応度伝達関数と上記圧力信号およびボイド率により、ボイド反応度係数を計算するボイド反応度係数計算回路とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図であって、ＢＷＲプラントの計測データであるＡＰＲＭ信号及びドーム圧力信号を用いたボイド係数測定装置を示している。
【００１０】
炉心の計測信号であるＡＰＲＭ信号１は、信号フィルター２に入力されそこで有効な周波数領域の信号が検出され、この信号が反応度変動量計算回路３に入力される。そして、この反応度変動量計算回路３で炉心の反応度変動量が計算される。一方、ドーム圧力信号５は信号フィルター６に入力され、そこで有効な周波数領域の信号が検出され、これよりドーム圧力変動量が求められ、このドーム圧力変動量はドーム圧力変動に対する反応度伝達関数計算回路４に入力される。この反応度伝達関数計算回路４には反応度変動量計算回路３で計算された炉心の反応度変動量も入力されており、そこでドーム圧力変動に対する反応度伝達関数が計算される。
【００１１】
また、ボイド率７及びドーム圧力信号５は計算回路８に入力され、ボイド率とドーム圧力の比が求められる。そこで、上記反応度伝達関数と、ボイド率とドーム圧力の比とがボイド反応度係数計算回路９に入力され、これにより現在運転中のＢＷＲプラントにおけるボイド反応度係数が求められる。なお、ボイド率は予め計算コードにより求めた値を入力する。ドーム圧力信号としては予め計算コードより求めた値でもよい。
【００１２】
図２は、ＢＷＲでの核熱水力フィードバックの概要を示す図である。一般に、再循環系を有する原子炉では、ポンプの脈動が比較的に大きくなっており、そのため、このポンプの脈動による圧損変化により、炉心流量の変動が生じ、ボイド率が変化し、反応度、中性子束が変動する。一方、炉心流量の変動に伴い、炉心圧損、再循環系の圧損が変化するフィードバックループが存在する。しかし、定格運転状態では、流速が高く、炉心圧損のフィードバック効果は小さくなるので、ポンプの脈動に起因する変動に比べて、無視できる。
【００１３】
そこで、ボイド反応度係数は下記（１）式で定義でき、ドーム圧力外乱に対する反応度応答（δρ／δＰ）をボイド率応答（δα／δＰ）で除することで計算できる。
【００１４】
以下の計算では、さらに、ドモルガンの式（ＰＶ＝ｎＲＴ）から導出されるＶｄＰ＋ＰｄＶ＝０、およびボイド率、ドーム圧力信号伝達関数よりボイド反応度係数を計算する。
【数１】
0003583399.tif 000002
ここで、δρ：反応度変化      δα：ボイド率変化
δＰ：ドーム圧力外乱    α：ボイド率
Ｐ：ドーム圧力
である。
【００１５】
反応度変化δρは、中性子束信号（ＡＰＲＭ信号）データを下記の一点近似動特性モデルを逆計算することにより算出される。
【数２】
0003583399.tif 000003
すなわち、（２）式より、次ぎの時刻でのＣｉを評価し、さらに、（３）式にて、次ぎの時刻の反応度ρを算出する。
【００１６】
そこで、上記で得られた反応度の時系列データとドーム圧力データを用いて、（１）式の分子の伝達関数（δρ／δＰ）を回帰モデルにて求める。そのため、今、Ｘ１（ｓ）、Ｘ２（ｓ）をそれぞれ反応度の時系列データ、ドーム圧力の時系列データとする。
【００１７】
今、ドーム圧力のインパルス応答して反応度が応答すると仮定すると、反応度の時系列データは（４）式のように単一インパルスの和として表示できる。
【数３】
0003583399.tif 000004
ここで、ｕ１は反応度に関する雑音である。この雑音が白色であると仮定し、反応度の時系列データと雑音との差の自乗平均が最小となる係数ａ１２（ｑ）を求める。
【００１８】
この係数を用いてフーリエ変換すると、伝達関数は下記の（５）式として求まる。
【数４】
0003583399.tif 000005
そこで、上記（５）式で求められた伝達係数と、計算装置８で求められたボイド率とドーム圧力との比（ρ／Ｐ）がガイド反応度係数計算装置９に入力され、ボイド反応度係数が求められる。
【００１９】
以上の方法で求めたボイド反応度係数の結果を図３に示す。約１．５〜２．５Ｈｚの周波数帯で１．０¢％／％ｖｏｉｄであり、計算予測値は１．０¢％／％ｖｏｉｄであり、よく一致する。また、本方法では、特に任意操作による状態量の変化がないため、ドップラ反応度、制御棒反応度は変化なく、精度よく想定できることがわかる。また、図４には反応度スペクトルの寄与率を示す。１．５〜２．５Ｈｚの周波数では炉心圧力の寄与が大きく、これより、炉心圧力を用いてボイド反応度係数を推測するのに適していることが分かる。図５に実際に炉心圧力を適用し、ボイド反応度係数を推測した結果を示す。０〜１．５Ｈｚの場合と比較して、１．５〜２．５Ｈｚで推測した方が、計算結果との差が小さいことが分かる。
【００２０】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態に対しドーム圧力信号を炉心圧力信号１０としただけのものであり、その他は全く同一である。しかして、この場合も第１の実施の形態と同一の作用を行う。
【００２１】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す図であり、第１及び第２の実施の形態のそれぞれの信号を組合せ、各２つのボイド反応度係数を求め、これらより、最大、最小及び平均等の統計処理１２を施すようにしたものである。
【００２２】
図８（ａ）、（ｂ）は、本装置を採用した場合の動特性評価の実施例であり、本計測装置で求めたボイド反応度係数を安定性モニタ或いは解析コードの入力データとするようにしたものである。したがって、その運転点及び燃焼度に対応した精度の高い安定性解析及び過渡解析を行うことができる。
【００２３】
図９は、本装置を採用した場合のプラント運転管理の例であり、本装置で解析したボイド反応度係数と炉心管理コードに記憶されている炉心管理にて予め計算したボイド反応度係数を比較し、その差分を計算コードの補正係数として入力することでより精度の高い反応度計算を行うことができるようにしてある。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、炉心平均中性子束（ＡＰＲＭ）により反応度変動量を計算し、ドーム圧力信号或いは炉心圧力と上記反応度変動量信号とによってドーム或いは炉心の圧力変動に対する反応度伝達関数を計算し、上記反応度伝達関数と上記圧力信号およびボイド率とにより、ボイド反応度係数を計算するようにしたので、運転中のボイド反応度係数を、状態を変えることなく高精度に実測できる等の効果を奏する。
【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構成図。
【図２】核熱水力フィードバックの概要を示す図。
【図３】ボイド反応度係数測定結果例を示す図。
【図４】反応度スペクトルの内寄与率の評価結果例を示す図。
【図５】ボイド反応度係数測定結果と計算結果の比較例
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本装置を採用した場合の動特性評価の実施例を示す図。
【図９】本装置を採用した場合のプラント運転管理の例を示す図。
【符号の説明】
１  ＡＰＲＭ信号
２、６  フィルタ
３  反応度変動量計算回路
４  ドーム圧力変動に対する反応度伝達関数計算回路
５  ドーム圧力信号
７  ボイド率
８  ボイド率とドーム圧力との比の計算回路
９  ボイド反応度係数計算回路
１０  炉心圧力信号
１１  炉心圧力変動に対する反応度伝達関数計算回路
１２  ボイド反応度係数統計処理
【図１】
0003583399.tif 000006
【図２】
0003583399.tif 000007
【図３】
0003583399.tif 000008
【図４】
0003583399.tif 000009
【図５】
0003583399.tif 000010
【図６】
0003583399.tif 000011
【図７】
0003583399.tif 000012
【図８】
0003583399.tif 000013
【図９】
0003583399.tif 000014