(57)【要約】      （修正有）【課題】γサーモメータ及びＬＰＲＭの測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させる自動熱的制限値監視装置を得ること。【解決手段】原子炉出力監視装置１０において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、固定式γサーモメータ８の測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、固定式γサーモメータ８の測定値により熱的監視指標値を求め、原子炉出力監視装置１０による変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置２５に対して警報および自動制御阻止信号を出力する。【選択図】図１
2005172471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びＬＰＲＭの測定値を基にして構成されたＡＰＲＭ信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする自動熱的制限値監視装置。
【請求項２】
燃料の熱的監視指標値は下記の式３及び式４により算出することを特徴とする、請求項１記載の自動熱的制限値監視装置。
【数１】
2005172471.tif 000009
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数２】
2005172471.tif 000010
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
【請求項３】
前記ＡＰＲＭ信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする、請求項１又は２記載の自動熱的制限値監視装置。
【請求項４】
過渡補正処理装置は、前記ＬＰＲＭの測定値とそのＬＰＲＭと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする、請求項３記載の自動熱的制限値監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の、炉内出力検出器の値を利用して燃料の熱的評価指標値を評価し、その運転限界値に対する遵守性を監視し、原子炉の自動運転制御装置に自動運転阻止信号を発する自動熱的制限値監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉においては、常時監視装置として、少なくとも炉心内出力分布を評価し監視する装置、炉心の水平断面、高さ方向にわたって中性子束を監視するための局部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）、及び炉心の平均出力レベルを監視する平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）が設けられている。
【０００３】
上記炉心内出力分布を評価し監視する装置は、炉心部への熱の収支計算により原子炉の熱出力を求め、炉心内の熱的評価を行うことができるようにしたものであり、ＬＰＲＭは中性子束検出器により構成され、上記中性子束検出器の設置位置における中性子を監視し、局所的な出力の上昇などの情報を提供するようになっている。また、ＡＰＲＭは上記ＬＰＲＭの出力信号を平均することにより炉心平均出力レベル相当値を算出し、この算出値が予め定められた設定値を超えた場合にアラームやスクラムなどの信号を出す役割を有するものである。
【０００４】
すなわち、図４は、ＢＷＲの炉心の概略構成を示す平面図であり、多数本の燃料集合体１が正方格子状に配置されており、４体の燃料集合体１の中心部に十字状の制御棒２が軸方向に移動可能に配設されている。この炉心には上記炉心内に設置された燃料集合体１の配置の対称性を考慮して、炉心内全体を一様に測定できるように複数の検出器集合体３が配設されている。この検出器集合体３は、図５に示すように、炉心を貫通する保護管４内に、核分裂電離箱からなる中性子の量を検出する局部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）５を軸方向に沿って４体、所定の間隔で配置するとともに、上記ＬＰＲＭ５に隣接して設けられた案内管６内にＬＰＲＭ５の感度校正用の移動型中性子検出器（ＴＩＰ）７を挿入したものであり、これらのＬＰＲＭ５の出力により原子炉出力測定及び制御が行われるようにしてある。そして、上記ＬＰＲＭ５の信号は平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）に寄せ集められ、それを平均した値を用いて炉心の中性子束変化を監視するようにしてある。
【０００５】
上記ＬＰＲＭとして用いる中性子検出器は、電極にウラン２３５などの核分裂物質を塗布し、管内に電離ガスを封入した核分裂計数管を使用するものである。そのため、中性子照射による核分裂物質の減少によって検出感度が劣化するので、上記ＴＩＰを用いて校正することが行われている。上記ＴＩＰは、ＬＰＲＭと同じ中性子検出器であるが通常は炉外に待機させておき、ＬＰＲＭの校正時にだけ検出器集合体内を移動させてＬＰＲＭを比較校正する。
【０００６】
このように、ＴＩＰは検出器集合体内で高さ方向に移動されるものであることから高さ方向には連続的な中性子束の計測が可能であり、高さ方向に４箇所しかないＬＰＲＭの計測値を補完して高さ方向の中性子束分布を形成するのにも用いられている。
【０００７】
ところで、改良型沸騰水型原子力発電所（ＡＢＷＲ）では、原子炉出力の変更時の操作を制御棒操作も含めて自動で行う機能を有している。この自動制御に対する保護機能として自動熱的制限値監視装置（ＡＴＬＭ）がある。この装置は、燃料の熱的指標値が運転制限値以内で運転されているかどうかを監視し、運転制限値を超える場合には、自動運転制御系に対して自動制御阻止信号を発して、自動運転制御を中止させるものである。図６に上記ＡＴＬＭの構成の一例を示す。
【０００８】
原子炉の燃料の熱的状況は、原子炉出力監視装置１０にて定期的に評価され監視されている。この燃料の熱的監視指標には、限界出力比監視指標及び線出力密度監視指標がある。これらの熱的監視指標は、燃料の出力分布を基にして評価される。
【０００９】
そこで、前記ＬＰＲＭ５からの出力信号１１は原子炉出力測定装置１２に入力され、その原子炉出力測定装置１２において上記ＬＰＲＭの出力信号１１を平均することより炉心平均出力レベル相当値が算出される。そして、上記原子炉出力測定１２からＬＰＲＭ信号１３及び炉心平均出力レベル相当値であるＡＰＲＭ信号１４が前記原子炉出力監視装置１０に入力される。この原子炉出力監視装置１０には、さらにプラントデータ測定装置１５からの炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ信号１６が入力されるとともに、炉内出力検出器である移動型中性子束検出器（ＴＩＰ）７によるＴＩＰ信号１７が入力され、それらの信号を利用して燃料部の出力分布を評価する。次にこの出力分布に基づき燃料の熱的監視指標値を評価する。原子炉の運転制御の自動制御、すなわち、炉心流量の変更あるいは制御棒挿入位置（制御棒パターン）の変更の自動制御を行うためには、燃料の熱的監視指標値が運転制限内であるかどうかを高速で、例えば、１００ｍｓ程度の周期で監視する必要がある。
【００１０】
ところが、原子炉出力監視装置１０での熱的監視指標値を評価するには、多大の計算量を要し、高速監視に耐え得る計算時間で計算することは現状ではできない。
【００１１】
そこで、自動熱的制限値監視装置１８では、原子炉出力監視装置１０で評価した燃料の熱的監視指標値データ１９及び燃料の熱的監視指標値算出時のＬＰＲＭ信号２０を受け取り、その後の燃料の熱的監視指標の変化は、逐次、原子炉出力測定装置１２からＬＰＲＭ信号２１及びＡＰＲＭ信号２２、並びに炉心流量信号２３及び制御棒位置信号２４を取り込み、その熱的監視指標値とＬＰＲＭ値との比例関係を利用して、そのＬＰＲＭ信号２１等の値に従って燃料の熱的監視指標値を評価する。そして、この評価値が、あらかじめ設定した運転制限値を超えた場合、出力自動制御装置２５に対し自動制御阻止信号２６を発する。
【００１２】
次に、自動熱的制限値監視装置１８での燃料の熱的指標値の評価方法の例を説明する。自動熱的制限値監視装置１８での燃料の熱的監視指標値の評価は、ＬＰＲＭ５で取り囲まれた燃料領域を監視領域として分類している。この監視領域の径方向の配置の例を図７に示す。ＬＰＲＭ３で囲まれた領域Ｓが監視領域の一つである。監視領域の高さ方向の領域分けは、監視指標の種類により異なる。限界出力比監視指標は、燃料集合体全体の出力に大きく依存する。このため、限界出力比監視指標に対する監視領域は、高さ方向全体で１領域としている。一方、線出力密度監視指標に対しては、高さ方向の出力分布に直接依存する。このため、線出力密度監視指標に対する監視領域は、高さ方向のＬＰＲＭ位置を中心にして高さ方向を４分割にしそれぞれを領域としている。
【００１３】
自動熱的制限値監視装置１８での限界出力比監視指標値の評価式の例を式１に示す。  
【数１】
2005172471.tif 000003
【００１４】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCLPRMA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
SCLPRMM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
ＬＰＲＭ値の合計をとる対象のＬＰＲＭの例を図８に示す。すなわち、監視領域を定めている４つの炉内検出器集合体３内の全てのＬＰＲＭ５の値を限界出力監視用ＬＰＲＭ信号作成装置３１で合計したものである。ただし、図８の例では、一番下方の位置のＬＰＲＭは除いているが、含まれていてもかまわない。原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値は、限界出力比監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数Ａ（Ｍ）は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
【００１５】
自動熱的制限値監視装置１での線出力密度監視指標値の評価式の例を式２に示す。  
【数２】
2005172471.tif 000004
【００１６】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLLPRMA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
SLLPRMM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
ＬＰＲＭ値の合計をとる対象のＬＰＲＭの例を図９に示す。すなわち、監視領域を定めている４つの炉内検出器集合体３内の高さ方向Ｎに位置する４個のＬＰＲＭ５の値を線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置３２で合計したものである。図９では、高さ方向の位置を表すのにＡ、Ｂ，Ｃ、Ｄの記号を使っている。原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値は、線出力密度監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数Ｂ（Ｍ）は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
【００１７】
式１及び式２に現れるＡファクタ及びＢファクタには、熱的監視指標値を評価する式１あるいは式２の簡易性を補うために余裕係数も含めた値を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
燃料集合体の出力分布は、原子炉の状態によって変化する。例えば、炉心流量の変化は、主に高さ方向の出力分布に変化をもたらし、また、制御棒挿入位置の変化は炉心全体の出力分布に変化をもたらす。特に、制御棒の挿入位置が変わると、その挿入位置が変化した制御棒に隣接した燃料集合体の出力分布は大きく変化し、また、その影響で、その大きく出力分布が変化した燃料集合体に隣接した燃料集合体の出力分布も変化する。
【００１９】
自動熱的制限値監視装置は、炉心内の出力分布の変化を捉えるために、ＬＰＲＭを用いているが、ＬＰＲＭは軸方向に４箇所のみ設置されているだけである。このため、ＬＰＲＭだけでは、炉心高さ方向の出力分布の変化を十分な精度で捉えることができない。
【００２０】
原子炉出力監視装置では、この欠点を補うために、高さ方向の出力分布を連続的に測定できるＴＩＰを利用している。ただし、ＴＩＰは炉内に常時設置された検出器ではないので、定期的にＴＩＰにより連続的な出力分布の情報を得て、他の時期での出力分布の変化の度合をＬＰＲＭの情報により取り入れ、原子炉出力監視装置自体の炉心シミュレータによる出力分布計算機能により評価できている。これに対し、自動熱的制限値監視装置では、原子炉出力監視装置での情報を取り込んだ後の出力分布の変化は、ＬＰＲＭの変化だけに頼っている。
【００２１】
上記のことから、式１及び式２に現れているＡファクタ及びＢファクタには、大きな余裕度を見込んだ補正量を設定する必要があり、場合によっては、まだ十分余裕があるのに、出力自動制御装置２５に自動制御阻止信号を発してしまうことがある等の問題がある。
【００２２】
ところで、最近、特開平９−２１１１３６号公報記載のように、駆動装置を必要としないγ線検出器（γサーモメータ）をＴＩＰに代わってＬＰＲＭの構成に用いるようになってきた。γサーモメータは、検出器集合体内のγ線発熱体の温度を熱電対で計測するもので、主に燃料棒から発せられるγ線が発熱体で吸収されたときに生じる熱を測定するものであるため、中性子照射による検出感度の劣化が少ないので炉内に常設が可能である。
【００２３】
図１０に示すように、γサーモメータ８の炉心径方向の配置は、ＬＰＲＭ５と同一で、高さ方向の配置は、ＬＰＲＭと同一の位置とともに、さらにその中間位置にも配置され、全体として高さ方向に７〜９箇所配置されている。したがって、γサーモメータから得られるγ線発熱分布は、高さ方向に４箇所しかないＬＰＲＭ５よりも詳細な分布が得られるという長所があり、このγサーモメータ及びＬＰＲＭの測定値を利用して燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値を評価することができる。
【００２４】
本発明は、このような点に鑑み、上記γサーモメータ８及びＬＰＲＭ５の測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させ、より信頼性の高い自動制御阻止信号を出力自動制御装置に送ることのできる自動熱的制限値監視装置を得ることを目的とする。
【特許文献１】特開平９−２１１１３６号公報
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に係る発明は、原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びＬＰＲＭの測定値を基にして構成されたＡＰＲＭ信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする。
【００２６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る自動熱的制限値監視装置において、燃料の熱的監視指標値を下記の式３及び式４により算出することを特徴とする。
【数３】
2005172471.tif 000005
【００２７】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数４】
2005172471.tif 000006
【００２８】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る自動熱的制限値監視装置において、前記ＡＰＲＭ信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る自動熱的制限値監視装置において、過渡補正処理装置は、前記ＬＰＲＭの測定値とそのＬＰＲＭと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求めるようにしたので、精度の良い自動熱的制限値監視を行うことができ、これにより信頼性の高い出力自動制御阻止信号を出力自動制御装置に発信することができ、より効率のよい原子炉の運転を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、図６と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態の自動熱的制限値監視装置及びそれに関連する他の装置の全体構成図を示す図であり、原子炉出力測定装置１２には、ＬＰＲＭ信号１１とともに固定式のγサーモメータ８の測定値２７が入力されており、原子炉出力監視装置１０には上記原子炉出力測定装置１２からＬＰＲＭ信号１３及び上記原子炉出力測定装置１２で算出されたＡＰＲＭ信号１４が入力されるとともに、γサーモメータ測定値２８が入力され、炉内の出力分布が評価され、その出力分布に基づき燃料の熱的指標値が評価される。そして、上記自動熱的制限値監視装置１８には、原子炉出力監視装置１０から、燃料の熱的監視指標値１９及びその指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値２９が入力されている。このデータが入力されたときを、自動熱的制限値監視装置１８の初期化時期と称することにする。
【００３３】
自動熱的制限値監視装置１８の初期化時期から次回の初期化時期までの間は、原子炉出力測定装置１２より現時点のγサーモメータ測定値信号３０を受け取る。そして、上記γサーモメータ測定値により、式３及び式４により燃料の熱的監視指標値が算出される。
【数５】
2005172471.tif 000007
【００３４】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数６】
2005172471.tif 000008
【００３５】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
監視領域番号Ｍは、従来のＬＰＲＭを利用した自動熱的制限値監視装置の場合と同様であるが、線出力密度監視領域に現れるＮは、γサーモメータに対応したものである。すなわち、高さ方向の線出力密度監視領域の個数は、γサーモメータの高さ方向設置数Ｎと等しい。
【００３６】
自動熱的制限値監視装置１８には、原子炉出力測定装置１２より平均出力領域モニタＡＰＲＭの信号２２も取り入れているが、この信号は、炉心熱出力の変化を捉えるために取り入れている。従って、炉心熱出力の変化を捉えることのできる他の信号であってもかまわない。例えば、ＡＰＲＭの代わりに炉心熱出力モニタＴＰＭの値であってもよい。自動熱的制限値監視装置１８には、他に、炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ測定値２３、２４も取り入れられている。これらのデータにより、自動熱的制限値監視装置１８の初期化時点と現時点とでのプラントの状態の差を認識し、式３及び式４のＡファクタおよびＢファクタを求め、燃料の熱的監視指標値を評価する。この評価値と運転制限値とを比較し、運転制限値を逸脱しているときには、出力自動制御装置２５に自動制御阻止信号２６が発せられる。
【００３７】
式３及び式４のＡファクタ及びＢファクタには、余裕度を含めた値となるように設定されるが、自動熱的制限値監視装置１８がγサーモメータ８に基づいて動作することにより、ＬＰＲＭに基づいて動作する自動熱的制限値監視装置よりも炉心の出力分布の変化をより正確に捉えることができることから、Ａファクタ及びＢファクタに含ませる余裕度を小さくすることが可能である。これにより、出力自動制御装置２５により正確な、信頼度の高い自動制御阻止信号を送ることが可能である。
【００３８】
次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第２の実施の形態について、図２により説明する。図２の実施の形態は、図１の実施の形態に対して、γサーモメータ値過渡補正装置３３を自動熱的制限値監視装置１８の中に加えたものである。
【００３９】
γサーモメータは、γ線で熱せられた金属部の温度を測定するものであるため、炉心の出力が変化したときの応答性は、中性子を測定するＬＰＲＭよりも少し遅れる。しかし、このγサーモメータの応答の遅れは、中性子束の応答変化より精度よく推測評価することが可能である。γサーモメータ値過渡補正装置３３は、原子炉出力測定装置１２よりＡＰＲＭの信号２２を取り入れ、この信号の変化を利用してγサーモメータ信号３０を補正する装置である。しかして、上記自動熱的制限値監視装置１８は、γサーモメータ値過渡補正装置３３で補正したγサーモメータ値を用いて、燃料の熱的監視指標を評価する。この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。γサーモメータ値過渡補正装置３３に対応する装置は、原子炉出力測定装置１２の中に組み込まれていてもかまわない。
【００４０】
次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第３の実施の形態について、図３により説明する。図３の実施の形態は、図２の実施の形態で述べたγサーモメータ値過渡補正装置３３に対して、さらにＬＰＲＭ信号２１を入力し、そのＬＰＲＭ信号２１を利用するようにしたものである。しかして、このＬＰＲＭ信号の利用により、炉心内の局所的な中性子束の変化を捉えることができる。ＬＰＲＭ検出器位置に対応したγサーモメータ検出器の測定値とＬＰＲＭ値とを比べて、ＬＰＲＭ検出器位置での出力の変化に対するγサーモメータ値の遅れ分を補正することができ、この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。第２の実施の形態と同様に、γサーモメータ値過渡補正装置３３に対応する装置は、原子炉出力測定装置１２の中に組み込まれていてもかまわない。
【００４１】
第２の実施の形態及び第３の実施の形態のγサーモメータ測定値の過渡の補正方法の例としては、特開２００１−９９９８１あるいは特開２００１−８３２８０等の方法がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明における自動熱的制限値監視装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明における自動熱的制限値監視装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明における自動熱的制限値監視装置の第３実施の形態を示す構成図。
【図４】炉内出力検出器集合体の水平方向配置例を示す図。
【図５】従来技術による炉内出力検出器集合体の垂直方向配置例を示す図。
【図６】従来技術による自動熱的制限値監視装置の一実施例の構成図。
【図７】自動熱的制限値監視装置の監視領域の例。
【図８】限界出力比監視用ＬＰＲＭ信号作成装置の例。
【図９】線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置の例。
【図１０】γサーモメータの垂直方向配置例を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１  燃料集合体        
２  制御棒              
３  検出器集合体        
４  保護管              
５  局所出力領域モニター（ＬＰＲＭ）
８  γサーモメータ
１０  原子炉出力監視装置          
１１  ＬＰＲＭ信号              
１２  原子炉出力測定装置          
１３  ＬＰＲＭ信号                
１４  ＡＰＲＭ信号                
１５  プラントデータ測定装置      
１６  プラントデータ信号          
１７  ＴＩＰ信号                
１８  自動熱的制限値監視装置        
１９  燃料の熱的監視指標値    
２０  熱的監視指標値算出時のＬＰＲＭ信号  
２１  ＬＰＲＭ信号                        
２２  ＡＰＲＭ信号                
２３  炉心流量信号                
２４  制御棒位置信号              
２５  出力自動制御装置            
２６  自動制御阻止信号            
２７  γサーモメータ測定値        
２８  γサーモメータ測定値        
２９  指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値        
３０  γサーモメータ測定値      
３１  限界出力比監視用ＬＰＲＭ信号作成装置                                    
３２  線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置      
３３  γサーモメータ値過渡補正装置          
【図１】
2005172471.tif 000011
【図２】
2005172471.tif 000012
【図３】
2005172471.tif 000013
【図４】
2005172471.tif 000014
【図５】
2005172471.tif 000015
【図６】
2005172471.tif 000016
【図７】
2005172471.tif 000017
【図８】
2005172471.tif 000018
【図９】
2005172471.tif 000019
【図１０】
2005172471.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月19日(2003.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びＬＰＲＭの測定値を基にして構成されたＡＰＲＭ信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする自動熱的制限値監視装置。
【請求項２】
燃料の熱的監視指標値は下記の式により算出することを特徴とする、請求項１記載の自動熱的制限値監視装置。
【数１】
2005172471.tif 000021
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数２】
2005172471.tif 000022
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
【請求項３】
前記ＡＰＲＭ信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする、請求項１又は２記載の自動熱的制限値監視装置。
【請求項４】
過渡補正処理装置は、前記ＬＰＲＭの測定値とそのＬＰＲＭと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする、請求項３記載の自動熱的制限値監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の、炉内出力検出器の値を利用して燃料の熱的評価指標値を評価し、その運転限界値に対する遵守性を監視し、原子炉の自動運転制御装置に自動運転阻止信号を発する自動熱的制限値監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉においては、常時監視装置として、少なくとも炉心内出力分布を評価し監視する装置、炉心の水平断面、高さ方向にわたって中性子束を監視するための局部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）、及び炉心の平均出力レベルを監視する平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）が設けられている。
【０００３】
上記炉心内出力分布を評価し監視する装置は、炉心部への熱の収支計算により原子炉の熱出力を求め、炉心内の熱的評価を行うことができるようにしたものであり、ＬＰＲＭは中性子束検出器により構成され、上記中性子束検出器の設置位置における中性子を監視し、局所的な出力の上昇などの情報を提供するようになっている。また、ＡＰＲＭは上記ＬＰＲＭの出力信号を平均することにより炉心平均出力レベル相当値を算出し、この算出値が予め定められた設定値を超えた場合にアラームやスクラムなどの信号を出す役割を有するものである。
【０００４】
すなわち、図４は、ＢＷＲの炉心の概略構成を示す平面図であり、多数本の燃料集合体１が正方格子状に配置されており、４体の燃料集合体１の中心部に十字状の制御棒２が軸方向に移動可能に配設されている。この炉心には上記炉心内に設置された燃料集合体１の配置の対称性を考慮して、炉心内全体を一様に測定できるように複数の検出器集合体３が配設されている。この検出器集合体３は、図５に示すように、炉心を貫通する保護管４内に、核分裂電離箱からなる中性子の量を検出する局部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）５を軸方向に沿って４体、所定の間隔で配置するとともに、上記ＬＰＲＭ５に隣接して設けられた案内管６内にＬＰＲＭ５の感度校正用の移動型中性子検出器（ＴＩＰ）７を挿入したものであり、これらのＬＰＲＭ５の出力により原子炉出力測定及び制御が行われるようにしてある。そして、上記ＬＰＲＭ５の信号は平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）に寄せ集められ、それを平均した値を用いて炉心の中性子束変化を監視するようにしてある。
【０００５】
上記ＬＰＲＭとして用いる中性子検出器は、電極にウラン２３５などの核分裂物質を塗布し、管内に電離ガスを封入した核分裂計数管を使用するものである。そのため、中性子照射による核分裂物質の減少によって検出感度が劣化するので、上記ＴＩＰを用いて校正することが行われている。上記ＴＩＰは、ＬＰＲＭと同じ中性子検出器であるが通常は炉外に待機させておき、ＬＰＲＭの校正時にだけ検出器集合体内を移動させてＬＰＲＭを比較校正する。
【０００６】
このように、ＴＩＰは検出器集合体内で高さ方向に移動されるものであることから高さ方向には連続的な中性子束の計測が可能であり、高さ方向に４箇所しかないＬＰＲＭの計測値を補完して高さ方向の中性子束分布を形成するのにも用いられている。
【０００７】
ところで、改良型沸騰水型原子力発電所（ＡＢＷＲ）では、原子炉出力の変更時の操作を制御棒操作も含めて自動で行う機能を有している。この自動制御に対する保護機能として自動熱的制限値監視装置（ＡＴＬＭ）がある。この装置は、燃料の熱的指標値が運転制限値以内で運転されているかどうかを監視し、運転制限値を超える場合には、自動運転制御系に対して自動制御阻止信号を発して、自動運転制御を中止させるものである。図６に上記ＡＴＬＭの構成の一例を示す。
【０００８】
原子炉の燃料の熱的状況は、原子炉出力監視装置１０にて定期的に評価され監視されている。この燃料の熱的監視指標には、限界出力比監視指標及び線出力密度監視指標がある。これらの熱的監視指標は、燃料の出力分布を基にして評価される。
【０００９】
そこで、前記ＬＰＲＭ５からの出力信号１１は原子炉出力測定装置１２に入力され、その原子炉出力測定装置１２において上記ＬＰＲＭの出力信号１１を平均することより炉心平均出力レベル相当値が算出される。そして、上記原子炉出力測定１２からＬＰＲＭ信号１３及び炉心平均出力レベル相当値であるＡＰＲＭ信号１４が前記原子炉出力監視装置１０に入力される。この原子炉出力監視装置１０には、さらにプラントデータ測定装置１５からの炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ信号１６が入力されるとともに、炉内出力検出器である移動型中性子束検出器（ＴＩＰ）７によるＴＩＰ信号１７が入力され、それらの信号を利用して燃料部の出力分布を評価する。次にこの出力分布に基づき燃料の熱的監視指標値を評価する。原子炉の運転制御の自動制御、すなわち、炉心流量の変更あるいは制御棒挿入位置（制御棒パターン）の変更の自動制御を行うためには、燃料の熱的監視指標値が運転制限内であるかどうかを高速で、例えば、１００ｍｓ程度の周期で監視する必要がある。
【００１０】
ところが、原子炉出力監視装置１０での熱的監視指標値を評価するには、多大の計算量を要し、高速監視に耐え得る計算時間で計算することは現状ではできない。
【００１１】
そこで、自動熱的制限値監視装置１８では、原子炉出力監視装置１０で評価した燃料の熱的監視指標値データ１９及び燃料の熱的監視指標値算出時のＬＰＲＭ信号２０を受け取り、その後の燃料の熱的監視指標の変化は、逐次、原子炉出力測定装置１２からＬＰＲＭ信号２１及びＡＰＲＭ信号２２、並びに炉心流量信号２３及び制御棒位置信号２４を取り込み、その熱的監視指標値とＬＰＲＭ値との比例関係を利用して、そのＬＰＲＭ信号２１等の値に従って燃料の熱的監視指標値を評価する。そして、この評価値が、あらかじめ設定した運転制限値を超えた場合、出力自動制御装置２５に対し自動制御阻止信号２６を発する。
【００１２】
次に、自動熱的制限値監視装置１８での燃料の熱的指標値の評価方法の例を説明する。自動熱的制限値監視装置１８での燃料の熱的監視指標値の評価は、ＬＰＲＭ５で取り囲まれた燃料領域を監視領域として分類している。この監視領域の径方向の配置の例を図７に示す。ＬＰＲＭ３で囲まれた領域Ｓが監視領域の一つである。監視領域の高さ方向の領域分けは、監視指標の種類により異なる。限界出力比監視指標は、燃料集合体全体の出力に大きく依存する。このため、限界出力比監視指標に対する監視領域は、高さ方向全体で１領域としている。一方、線出力密度監視指標に対しては、高さ方向の出力分布に直接依存する。このため、線出力密度監視指標に対する監視領域は、高さ方向のＬＰＲＭ位置を中心にして高さ方向を４分割にしそれぞれを領域としている。
【００１３】
自動熱的制限値監視装置１８での限界出力比監視指標値の評価式の例を式１に示す。  
【数１】
2005172471.tif 000023
【００１４】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCLPRMA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
SCLPRMM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
ＬＰＲＭ値の合計をとる対象のＬＰＲＭの例を図８に示す。すなわち、監視領域を定めている４つの炉内検出器集合体３内の全てのＬＰＲＭ５の値を限界出力監視用ＬＰＲＭ信号作成装置３１で合計したものである。ただし、図８の例では、一番下方の位置のＬＰＲＭは除いているが、含まれていてもかまわない。原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値は、限界出力比監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数Ａ（Ｍ）は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
【００１５】
自動熱的制限値監視装置１での線出力密度監視指標値の評価式の例を式２に示す。  
【数２】
2005172471.tif 000024
【００１６】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLLPRMA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
SLLPRMM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
ＬＰＲＭ値の合計をとる対象のＬＰＲＭの例を図９に示す。すなわち、監視領域を定めている４つの炉内検出器集合体３内の高さ方向Ｎに位置する４個のＬＰＲＭ５の値を線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置３２で合計したものである。図９では、高さ方向の位置を表すのにＡ、Ｂ，Ｃ、Ｄの記号を使っている。原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値は、線出力密度監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数Ｂ（Ｍ）は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
【００１７】
式１及び式２に現れるＡファクタ及びＢファクタには、熱的監視指標値を評価する式１あるいは式２の簡易性を補うために余裕係数も含めた値を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
燃料集合体の出力分布は、原子炉の状態によって変化する。例えば、炉心流量の変化は、主に高さ方向の出力分布に変化をもたらし、また、制御棒挿入位置の変化は炉心全体の出力分布に変化をもたらす。特に、制御棒の挿入位置が変わると、その挿入位置が変化した制御棒に隣接した燃料集合体の出力分布は大きく変化し、また、その影響で、その大きく出力分布が変化した燃料集合体に隣接した燃料集合体の出力分布も変化する。
【００１９】
自動熱的制限値監視装置は、炉心内の出力分布の変化を捉えるために、ＬＰＲＭを用いているが、ＬＰＲＭは軸方向に４箇所のみ設置されているだけである。このため、ＬＰＲＭだけでは、炉心高さ方向の出力分布の変化を十分な精度で捉えることができない。
【００２０】
原子炉出力監視装置では、この欠点を補うために、高さ方向の出力分布を連続的に測定できるＴＩＰを利用している。ただし、ＴＩＰは炉内に常時設置された検出器ではないので、定期的にＴＩＰにより連続的な出力分布の情報を得て、他の時期での出力分布の変化の度合をＬＰＲＭの情報により取り入れ、原子炉出力監視装置自体の炉心シミュレータによる出力分布計算機能により評価できている。これに対し、自動熱的制限値監視装置では、原子炉出力監視装置での情報を取り込んだ後の出力分布の変化は、ＬＰＲＭの変化だけに頼っている。
【００２１】
上記のことから、式１及び式２に現れているＡファクタ及びＢファクタには、大きな余裕度を見込んだ補正量を設定する必要があり、場合によっては、まだ十分余裕があるのに、出力自動制御装置２５に自動制御阻止信号を発してしまうことがある等の問題がある。
【００２２】
ところで、最近、特開平９−２１１１３６号公報記載のように、駆動装置を必要としないγ線検出器（γサーモメータ）をＴＩＰに代わってＬＰＲＭの構成に用いることができるようになってきた。γサーモメータは、検出器集合体内のγ線発熱体の温度を熱電対で計測するもので、主に燃料棒から発せられるγ線が発熱体で吸収されたときに生じる熱を測定するものであるため、中性子照射による検出感度の劣化が少ないので炉内に常設が可能である。
【００２３】
図１０に示すように、γサーモメータ８の炉心径方向の配置は、ＬＰＲＭ５と同一で、高さ方向の配置は、ＬＰＲＭと同一の位置とともに、さらにその中間位置にも配置され、全体として高さ方向に７〜９箇所配置されている。したがって、γサーモメータから得られるγ線発熱分布は、高さ方向に４箇所しかないＬＰＲＭ５よりも詳細な分布が得られるという長所があり、このγサーモメータ及びＬＰＲＭの測定値を利用して燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値を評価することができる。
【００２４】
本発明は、このような点に鑑み、上記γサーモメータ８及びＬＰＲＭ５の測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させ、より信頼性の高い自動制御阻止信号を出力自動制御装置に送ることのできる自動熱的制限値監視装置を得ることを目的とする。
【特許文献１】特開平９−２１１１３６号公報
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に係る発明は、原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びＬＰＲＭの測定値を基にして構成されたＡＰＲＭ信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする。
【００２６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る自動熱的制限値監視装置において、燃料の熱的監視指標値を下記の式３及び式４により算出することを特徴とする。
【数３】
2005172471.tif 000025
【００２７】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数４】
2005172471.tif 000026
【００２８】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る自動熱的制限値監視装置において、前記ＡＰＲＭ信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る自動熱的制限値監視装置において、過渡補正処理装置は、前記ＬＰＲＭの測定値とそのＬＰＲＭと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求めるようにしたので、精度の良い自動熱的制限値監視を行うことができ、これにより信頼性の高い出力自動制御阻止信号を出力自動制御装置に発信することができ、より効率のよい原子炉の運転を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、図６と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態の自動熱的制限値監視装置及びそれに関連する他の装置の全体構成図を示す図であり、原子炉出力測定装置１２には、ＬＰＲＭ信号１１とともに固定式のγサーモメータ８の測定値２７が入力されており、原子炉出力監視装置１０には上記原子炉出力測定装置１２からＬＰＲＭ信号１３及び上記原子炉出力測定装置１２で算出されたＡＰＲＭ信号１４が入力されるとともに、γサーモメータ測定値２８が入力され、炉内の出力分布が評価され、その出力分布に基づき燃料の熱的指標値が評価される。そして、上記自動熱的制限値監視装置１８には、原子炉出力監視装置１０から、燃料の熱的監視指標値１９及びその指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値２９が入力されている。このデータが入力されたときを、自動熱的制限値監視装置１８の初期化時期と称することにする。
【００３３】
自動熱的制限値監視装置１８の初期化時期から次回の初期化時期までの間は、原子炉出力測定装置１２より現時点のγサーモメータ測定値信号３０を受け取る。そして、上記γサーモメータ測定値により、式３及び式４により燃料の熱的監視指標値が算出される。
【数５】
2005172471.tif 000027
【００３４】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数６】
2005172471.tif 000028
【００３５】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
監視領域番号Ｍは、従来のＬＰＲＭを利用した自動熱的制限値監視装置の場合と同様であるが、線出力密度監視領域に現れるＮは、γサーモメータに対応したものである。すなわち、高さ方向の線出力密度監視領域の個数は、γサーモメータの高さ方向設置数Ｎと等しい。
【００３６】
自動熱的制限値監視装置１８には、原子炉出力測定装置１２より平均出力領域モニタＡＰＲＭの信号２２も取り入れているが、この信号は、炉心熱出力の変化を捉えるために取り入れている。従って、炉心熱出力の変化を捉えることのできる他の信号であってもかまわない。例えば、ＡＰＲＭの代わりに炉心熱出力モニタＴＰＭの値であってもよい。自動熱的制限値監視装置１８には、他に、炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ測定値２３、２４も取り入れられている。これらのデータにより、自動熱的制限値監視装置１８の初期化時点と現時点とでのプラントの状態の差を認識し、式３及び式４のＡファクタおよびＢファクタを求め、燃料の熱的監視指標値を評価する。この評価値と運転制限値とを比較し、運転制限値を逸脱しているときには、出力自動制御装置２５に自動制御阻止信号２６が発せられる。
【００３７】
式３及び式４のＡファクタ及びＢファクタには、余裕度を含めた値となるように設定されるが、自動熱的制限値監視装置１８がγサーモメータ８に基づいて動作することにより、ＬＰＲＭに基づいて動作する自動熱的制限値監視装置よりも炉心の出力分布の変化をより正確に捉えることができることから、Ａファクタ及びＢファクタに含ませる余裕度を小さくすることが可能である。これにより、出力自動制御装置２５により正確な、信頼度の高い自動制御阻止信号を送ることが可能である。
【００３８】
次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第２の実施の形態について、図２により説明する。図２の実施の形態は、図１の実施の形態に対して、γサーモメータ値過渡補正装置３３を自動熱的制限値監視装置１８の中に加えたものである。
【００３９】
γサーモメータは、γ線で熱せられた金属部の温度を測定するものであるため、炉心の出力が変化したときの応答性は、中性子を測定するＬＰＲＭよりも少し遅れる。しかし、このγサーモメータの応答の遅れは、中性子束の応答変化より精度よく推測評価することが可能である。γサーモメータ値過渡補正装置３３は、原子炉出力測定装置１２よりＡＰＲＭの信号２２を取り入れ、この信号の変化を利用してγサーモメータ信号３０を補正する装置である。しかして、上記自動熱的制限値監視装置１８は、γサーモメータ値過渡補正装置３３で補正したγサーモメータ値を用いて、燃料の熱的監視指標を評価する。この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。γサーモメータ値過渡補正装置３３に対応する装置は、原子炉出力測定装置１２の中に組み込まれていてもかまわない。
【００４０】
次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第３の実施の形態について、図３により説明する。図３の実施の形態は、図２の実施の形態で述べたγサーモメータ値過渡補正装置３３に対して、さらにＬＰＲＭ信号２１を入力し、そのＬＰＲＭ信号２１を利用するようにしたものである。しかして、このＬＰＲＭ信号の利用により、炉心内の局所的な中性子束の変化を捉えることができる。ＬＰＲＭ検出器位置に対応したγサーモメータ検出器の測定値とＬＰＲＭ値とを比べて、ＬＰＲＭ検出器位置での出力の変化に対するγサーモメータ値の遅れ分を補正することができ、この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。第２の実施の形態と同様に、γサーモメータ値過渡補正装置３３に対応する装置は、原子炉出力測定装置１２の中に組み込まれていてもかまわない。
【００４１】
第２の実施の形態及び第３の実施の形態のγサーモメータ測定値の過渡の補正方法の例としては、特開２００１−９９９８１あるいは特開２００１−８３２８０等の方法がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明における自動熱的制限値監視装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明における自動熱的制限値監視装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明における自動熱的制限値監視装置の第３実施の形態を示す構成図。
【図４】炉内出力検出器集合体の水平方向配置例を示す図。
【図５】従来技術による炉内出力検出器集合体の垂直方向配置例を示す図。
【図６】従来技術による自動熱的制限値監視装置の一実施例の構成図。
【図７】自動熱的制限値監視装置の監視領域の例。
【図８】限界出力比監視用ＬＰＲＭ信号作成装置の例。
【図９】線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置の例。
【図１０】γサーモメータの垂直方向配置例を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１  燃料集合体        
２  制御棒              
３  検出器集合体        
４  保護管              
５  局所出力領域モニター（ＬＰＲＭ）
８  γサーモメータ
１０  原子炉出力監視装置          
１１  ＬＰＲＭ信号              
１２  原子炉出力測定装置          
１３  ＬＰＲＭ信号                
１４  ＡＰＲＭ信号                
１５  プラントデータ測定装置      
１６  プラントデータ信号          
１７  ＴＩＰ信号                
１８  自動熱的制限値監視装置        
１９  燃料の熱的監視指標値    
２０  熱的監視指標値算出時のＬＰＲＭ信号  
２１  ＬＰＲＭ信号                        
２２  ＡＰＲＭ信号                
２３  炉心流量信号                
２４  制御棒位置信号              
２５  出力自動制御装置            
２６  自動制御阻止信号            
２７  γサーモメータ測定値        
２８  γサーモメータ測定値        
２９  指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値        
３０  γサーモメータ測定値      
３１  限界出力比監視用ＬＰＲＭ信号作成装置            
３２  線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置      
３３  γサーモメータ値過渡補正装置          
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2005172471.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びＬＰＲＭの測定値を基にして構成されたＡＰＲＭ信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする自動熱的制限値監視装置。
【請求項２】
燃料の熱的監視指標値は下記の式により算出することを特徴とする、請求項１記載の自動熱的制限値監視装置。
【数１】
2005172471.tif 000030
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数２】
2005172471.tif 000031
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
【請求項３】
前記ＡＰＲＭ信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする、請求項１又は２記載の自動熱的制限値監視装置。
【請求項４】
過渡補正処理装置は、前記ＬＰＲＭの測定値とそのＬＰＲＭと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする、請求項３記載の自動熱的制限値監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の、炉内出力検出器の値を利用して燃料の熱的評価指標値を評価し、その運転限界値に対する遵守性を監視し、原子炉の自動運転制御装置に自動運転阻止信号を発する自動熱的制限値監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉においては、常時監視装置として、少なくとも炉心内出力分布を評価し監視する装置、炉心の水平断面、高さ方向にわたって中性子束を監視するための局部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）、及び炉心の平均出力レベルを監視する平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）が設けられている。
【０００３】
上記炉心内出力分布を評価し監視する装置は、炉心部への熱の収支計算により原子炉の熱出力を求め、炉心内の熱的評価を行うことができるようにしたものであり、ＬＰＲＭは中性子束検出器により構成され、上記中性子束検出器の設置位置における中性子を監視し、局所的な出力の上昇などの情報を提供するようになっている。また、ＡＰＲＭは上記ＬＰＲＭの出力信号を平均することにより炉心平均出力レベル相当値を算出し、この算出値が予め定められた設定値を超えた場合にアラームやスクラムなどの信号を出す役割を有するものである。
【０００４】
すなわち、図４は、ＢＷＲの炉心の概略構成を示す平面図であり、多数本の燃料集合体１が正方格子状に配置されており、４体の燃料集合体１の中心部に十字状の制御棒２が軸方向に移動可能に配設されている。この炉心には上記炉心内に設置された燃料集合体１の配置の対称性を考慮して、炉心内全体を一様に測定できるように複数の検出器集合体３が配設されている。この検出器集合体３は、図５に示すように、炉心を貫通する保護管４内に、核分裂電離箱からなる中性子の量を検出する局部出力領域モニター（ＬＰＲＭ）５を軸方向に沿って４体、所定の間隔で配置するとともに、上記ＬＰＲＭ５に隣接して設けられた案内管６内にＬＰＲＭ５の感度校正用の移動型中性子検出器（ＴＩＰ）７を挿入したものであり、これらのＬＰＲＭ５の出力により原子炉出力測定及び制御が行われるようにしてある。そして、上記ＬＰＲＭ５の信号は平均出力領域モニター（ＡＰＲＭ）に寄せ集められ、それを平均した値を用いて炉心の中性子束変化を監視するようにしてある。
【０００５】
上記ＬＰＲＭとして用いる中性子検出器は、電極にウラン２３５などの核分裂物質を塗布し、管内に電離ガスを封入した核分裂計数管を使用するものである。そのため、中性子照射による核分裂物質の減少によって検出感度が劣化するので、上記ＴＩＰを用いて校正することが行われている。上記ＴＩＰは、ＬＰＲＭと同じ中性子検出器であるが通常は炉外に待機させておき、ＬＰＲＭの校正時にだけ検出器集合体内を移動させてＬＰＲＭを比較校正する。
【０００６】
このように、ＴＩＰは検出器集合体内で高さ方向に移動されるものであることから高さ方向には連続的な中性子束の計測が可能であり、高さ方向に４箇所しかないＬＰＲＭの計測値を補完して高さ方向の中性子束分布を形成するのにも用いられている。
【０００７】
ところで、改良型沸騰水型原子力発電所（ＡＢＷＲ）では、原子炉出力の変更時の操作を制御棒操作も含めて自動で行う機能を有している。この自動制御に対する保護機能として自動熱的制限値監視装置（ＡＴＬＭ）がある。この装置は、燃料の熱的指標値が運転制限値以内で運転されているかどうかを監視し、運転制限値を超える場合には、自動運転制御系に対して自動制御阻止信号を発して、自動運転制御を中止させるものである。図６に上記ＡＴＬＭの構成の一例を示す。
【０００８】
原子炉の燃料の熱的状況は、原子炉出力監視装置１０にて定期的に評価され監視されている。この燃料の熱的監視指標には、限界出力比監視指標及び線出力密度監視指標がある。これらの熱的監視指標は、燃料の出力分布を基にして評価される。
【０００９】
そこで、前記ＬＰＲＭ５からの出力信号１１は原子炉出力測定装置１２に入力され、その原子炉出力測定装置１２において上記ＬＰＲＭの出力信号１１を平均することより炉心平均出力レベル相当値が算出される。そして、上記原子炉出力測定１２からＬＰＲＭ信号１３及び炉心平均出力レベル相当値であるＡＰＲＭ信号１４が前記原子炉出力監視装置１０に入力される。この原子炉出力監視装置１０には、さらにプラントデータ測定装置１５からの炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ信号１６が入力されるとともに、炉内出力検出器である移動型中性子束検出器（ＴＩＰ）７によるＴＩＰ信号１７が入力され、それらの信号を利用して燃料部の出力分布を評価する。次にこの出力分布に基づき燃料の熱的監視指標値を評価する。原子炉の運転制御の自動制御、すなわち、炉心流量の変更あるいは制御棒挿入位置（制御棒パターン）の変更の自動制御を行うためには、燃料の熱的監視指標値が運転制限内であるかどうかを高速で、例えば、１００ｍｓ程度の周期で監視する必要がある。
【００１０】
ところが、原子炉出力監視装置１０での熱的監視指標値を評価するには、多大の計算量を要し、高速監視に耐え得る計算時間で計算することは現状ではできない。
【００１１】
そこで、自動熱的制限値監視装置１８では、原子炉出力監視装置１０で評価した燃料の熱的監視指標値データ１９及び燃料の熱的監視指標値算出時のＬＰＲＭ信号２０を受け取り、その後の燃料の熱的監視指標の変化は、逐次、原子炉出力測定装置１２からＬＰＲＭ信号２１及びＡＰＲＭ信号２２、並びに炉心流量信号２３及び制御棒位置信号２４を取り込み、その熱的監視指標値とＬＰＲＭ値との比例関係を利用して、そのＬＰＲＭ信号２１等の値に従って燃料の熱的監視指標値を評価する。そして、この評価値が、あらかじめ設定した運転制限値を超えた場合、出力自動制御装置２５に対し自動制御阻止信号２６を発する。
【００１２】
次に、自動熱的制限値監視装置１８での燃料の熱的指標値の評価方法の例を説明する。自動熱的制限値監視装置１８での燃料の熱的監視指標値の評価は、ＬＰＲＭ５で取り囲まれた燃料領域を監視領域として分類している。この監視領域の径方向の配置の例を図７に示す。ＬＰＲＭ３で囲まれた領域Ｓが監視領域の一つである。監視領域の高さ方向の領域分けは、監視指標の種類により異なる。限界出力比監視指標は、燃料集合体全体の出力に大きく依存する。このため、限界出力比監視指標に対する監視領域は、高さ方向全体で１領域としている。一方、線出力密度監視指標に対しては、高さ方向の出力分布に直接依存する。このため、線出力密度監視指標に対する監視領域は、高さ方向のＬＰＲＭ位置を中心にして高さ方向を４分割にしそれぞれを領域としている。
【００１３】
自動熱的制限値監視装置１８での限界出力比監視指標値の評価式の例を式１に示す。  
【数１】
2005172471.tif 000032
【００１４】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCLPRMA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
SCLPRMM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M:限界出力比監視指標に対する監視領域番号
ＬＰＲＭ値の合計をとる対象のＬＰＲＭの例を図８に示す。すなわち、監視領域を定めている４つの炉内検出器集合体３内の全てのＬＰＲＭ５の値を限界出力監視用ＬＰＲＭ信号作成装置３１で合計したものである。ただし、図８の例では、一番下方の位置のＬＰＲＭは除いているが、含まれていてもかまわない。原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値は、限界出力比監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数Ａ（Ｍ）は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
【００１５】
自動熱的制限値監視装置１での線出力密度監視指標値の評価式の例を式２に示す。  
【数２】
2005172471.tif 000033
【００１６】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLLPRMA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
SLLPRMM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内ＬＰＲＭ値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
ＬＰＲＭ値の合計をとる対象のＬＰＲＭの例を図９に示す。すなわち、監視領域を定めている４つの炉内検出器集合体３内の高さ方向Ｎに位置する４個のＬＰＲＭ５の値を線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置３２で合計したものである。図９では、高さ方向の位置を表すのにＡ、Ｂ，Ｃ、Ｄの記号を使っている。原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値は、線出力密度監視領域内の燃料集合体の監視指標値の内、最も厳しい燃料集合体の値である。補正係数Ｂ（Ｍ）は、炉心熱出力、炉心流量、制御棒挿入位置に依存した係数である。
【００１７】
式１及び式２に現れるＡファクタ及びＢファクタには、熱的監視指標値を評価する式１あるいは式２の簡易性を補うために余裕係数も含めた値を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
燃料集合体の出力分布は、原子炉の状態によって変化する。例えば、炉心流量の変化は、主に高さ方向の出力分布に変化をもたらし、また、制御棒挿入位置の変化は炉心全体の出力分布に変化をもたらす。特に、制御棒の挿入位置が変わると、その挿入位置が変化した制御棒に隣接した燃料集合体の出力分布は大きく変化し、また、その影響で、その大きく出力分布が変化した燃料集合体に隣接した燃料集合体の出力分布も変化する。
【００１９】
自動熱的制限値監視装置は、炉心内の出力分布の変化を捉えるために、ＬＰＲＭを用いているが、ＬＰＲＭは軸方向に４箇所のみ設置されているだけである。このため、ＬＰＲＭだけでは、炉心高さ方向の出力分布の変化を十分な精度で捉えることができない。
【００２０】
原子炉出力監視装置では、この欠点を補うために、高さ方向の出力分布を連続的に測定できるＴＩＰを利用している。ただし、ＴＩＰは炉内に常時設置された検出器ではないので、定期的にＴＩＰにより連続的な出力分布の情報を得て、他の時期での出力分布の変化の度合をＬＰＲＭの情報により取り入れ、原子炉出力監視装置自体の炉心シミュレータによる出力分布計算機能により評価できている。これに対し、自動熱的制限値監視装置では、原子炉出力監視装置での情報を取り込んだ後の出力分布の変化は、ＬＰＲＭの変化だけに頼っている。
【００２１】
上記のことから、式１及び式２に現れているＡファクタ及びＢファクタには、大きな余裕度を見込んだ補正量を設定する必要があり、場合によっては、まだ十分余裕があるのに、出力自動制御装置２５に自動制御阻止信号を発してしまうことがある等の問題がある。
【００２２】
ところで、最近、特開平９−２１１１３６号公報記載のように、駆動装置を必要としないγ線検出器（γサーモメータ）をＴＩＰに代わってＬＰＲＭの構成に用いることができるようになってきた。γサーモメータは、検出器集合体内のγ線発熱体の温度を熱電対で計測するもので、主に燃料棒から発せられるγ線が発熱体で吸収されたときに生じる熱を測定するものであるため、中性子照射による検出感度の劣化が少ないので炉内に常設が可能である。
【００２３】
図１０に示すように、γサーモメータ８の炉心径方向の配置は、ＬＰＲＭ５と同一で、高さ方向の配置は、ＬＰＲＭと同一の位置とともに、さらにその中間位置にも配置され、全体として高さ方向に７〜９箇所配置されている。したがって、γサーモメータから得られるγ線発熱分布は、高さ方向に４箇所しかないＬＰＲＭ５よりも詳細な分布が得られるという長所があり、このγサーモメータ及びＬＰＲＭの測定値を利用して燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値を評価することができる。
【００２４】
本発明は、このような点に鑑み、上記γサーモメータ８及びＬＰＲＭ５の測定値を利用して、燃料集合体の出力分布を評価でき、燃料の熱的監視指標値の評価精度を向上させ、より信頼性の高い自動制御阻止信号を出力自動制御装置に送ることのできる自動熱的制限値監視装置を得ることを目的とする。
【特許文献１】特開平９−２１１１３６号公報
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に係る発明は、原子炉出力監視装置において算出された、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求め、更に、炉心流量、制御棒挿入位置及びＬＰＲＭの測定値を基にして構成されたＡＰＲＭ信号による炉心熱出力における、前記原子炉出力監視装置による燃料の熱的監視指標値算出時点から現時点までの変化量に基づいて上記熱的監視指標値を補正し、その補正された熱的監視指標値と熱的運転制限値とを比較し、熱的運転制限値を逸脱すると判断したときに、炉心流量あるいは制御棒の自動制御を行っている出力自動制御装置に対して警報および自動制御阻止信号を出力することを特徴とする。
【００２６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る自動熱的制限値監視装置において、燃料の熱的監視指標値を下記の式３及び式４により算出することを特徴とする。
【数３】
2005172471.tif 000034
【００２７】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数４】
2005172471.tif 000035
【００２８】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る自動熱的制限値監視装置において、前記ＡＰＲＭ信号の変化に基づき、前記固定式γサーモメータの測定値の過渡変化に対する過渡補正処理装置を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る自動熱的制限値監視装置において、過渡補正処理装置は、前記ＬＰＲＭの測定値とそのＬＰＲＭと同一位置に配置されている固定式γサーモメータの測定値の過渡補正処理を施した後の値とを比較し、局所出力検出器の測定値の変化に対応するように固定式γサーモメータの過渡補正処理の値を更に補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、炉内の出力分布に基づく燃料の熱的監視指標値を利用し、その熱的監視指標値を算出した時点の固定式γサーモメータの測定値と上記熱的監視指標値との相対的関係に基づいて、現時点の固定式γサーモメータの測定値により現時点の熱的監視指標値を求めるようにしたので、精度の良い自動熱的制限値監視を行うことができ、これにより信頼性の高い出力自動制御阻止信号を出力自動制御装置に発信することができ、より効率のよい原子炉の運転を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、図６と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態の自動熱的制限値監視装置及びそれに関連する他の装置の全体構成図を示す図であり、原子炉出力測定装置１２には、ＬＰＲＭ信号１１とともに固定式のγサーモメータ８の測定値２７が入力されており、原子炉出力監視装置１０には上記原子炉出力測定装置１２からＬＰＲＭ信号１３及び上記原子炉出力測定装置１２で算出されたＡＰＲＭ信号１４が入力されるとともに、γサーモメータ測定値２８が入力され、炉内の出力分布が評価され、その出力分布に基づき燃料の熱的指標値が評価される。そして、上記自動熱的制限値監視装置１８には、原子炉出力監視装置１０から、燃料の熱的監視指標値１９及びその指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値２９が入力されている。このデータが入力されたときを、自動熱的制限値監視装置１８の初期化時期と称することにする。
【００３３】
自動熱的制限値監視装置１８の初期化時期から次回の初期化時期までの間は、原子炉出力測定装置１２より現時点のγサーモメータ測定値信号３０を受け取る。そして、上記γサーモメータ測定値により、式３及び式４により燃料の熱的監視指標値が算出される。
【数５】
2005172471.tif 000036
【００３４】
ここで、
FCPRA(M)：自動熱的制限値監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
FCPRM(M)：原子炉出力監視装置による限界出力比監視指標値の評価値
SCGTA(M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合                計
SCGTM(M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
A(M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ａファクタ）
M：限界出力比監視指標に対する監視領域番号
【数６】
2005172471.tif 000037
【００３５】
ここで、
FLHGRA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
FLHGRM(N,M)：原子炉出力監視装置による線出力密度監視指標値の評価値
SLGTA(N,M)：自動熱的制限値監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の                  合計
SLGTM(N,M)：原子炉出力監視装置による監視領域内γサーモメータ測定値の合計
B(N,M)：炉心状態の変化に対応した補正係数（Ｂファクタ）
M：線出力密度監視指標に対する監視領域の径方向番号
N：線出力密度監視指標に対する監視領域の高さ方向番号
監視領域番号Ｍは、従来のＬＰＲＭを利用した自動熱的制限値監視装置の場合と同様であるが、線出力密度監視領域に現れるＮは、γサーモメータに対応したものである。すなわち、高さ方向の線出力密度監視領域の個数は、γサーモメータの高さ方向設置数Ｎと等しい。
【００３６】
自動熱的制限値監視装置１８には、原子炉出力測定装置１２より平均出力領域モニタＡＰＲＭの信号２２も取り入れているが、この信号は、炉心熱出力の変化を捉えるために取り入れている。従って、炉心熱出力の変化を捉えることのできる他の信号であってもかまわない。例えば、ＡＰＲＭの代わりに炉心熱出力モニタＴＰＭの値であってもよい。自動熱的制限値監視装置１８には、他に、炉心流量、制御棒挿入位置等のプラントデータ測定値２３、２４も取り入れられている。これらのデータにより、自動熱的制限値監視装置１８の初期化時点と現時点とでのプラントの状態の差を認識し、式３及び式４のＡファクタおよびＢファクタを求め、燃料の熱的監視指標値を評価する。この評価値と運転制限値とを比較し、運転制限値を逸脱しているときには、出力自動制御装置２５に自動制御阻止信号２６が発せられる。
【００３７】
式３及び式４のＡファクタ及びＢファクタには、余裕度を含めた値となるように設定されるが、自動熱的制限値監視装置１８がγサーモメータ８に基づいて動作することにより、ＬＰＲＭに基づいて動作する自動熱的制限値監視装置よりも炉心の出力分布の変化をより正確に捉えることができることから、Ａファクタ及びＢファクタに含ませる余裕度を小さくすることが可能である。これにより、出力自動制御装置２５により正確な、信頼度の高い自動制御阻止信号を送ることが可能である。
【００３８】
次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第２の実施の形態について、図２により説明する。図２の実施の形態は、図１の実施の形態に対して、γサーモメータ値過渡補正装置３３を自動熱的制限値監視装置１８の中に加えたものである。
【００３９】
γサーモメータは、γ線で熱せられた金属部の温度を測定するものであるため、炉心の出力が変化したときの応答性は、中性子を測定するＬＰＲＭよりも少し遅れる。しかし、このγサーモメータの応答の遅れは、中性子束の応答変化より精度よく推測評価することが可能である。γサーモメータ値過渡補正装置３３は、原子炉出力測定装置１２よりＡＰＲＭの信号２２を取り入れ、この信号の変化を利用してγサーモメータ信号３０を補正する装置である。しかして、上記自動熱的制限値監視装置１８は、γサーモメータ値過渡補正装置３３で補正したγサーモメータ値を用いて、燃料の熱的監視指標を評価する。この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。γサーモメータ値過渡補正装置３３に対応する装置は、原子炉出力測定装置１２の中に組み込まれていてもかまわない。
【００４０】
次に、自動熱的制限値監視装置に関する本発明の第３の実施の形態について、図３により説明する。図３の実施の形態は、図２の実施の形態で述べたγサーモメータ値過渡補正装置３３に対して、さらにＬＰＲＭ信号２１を入力し、そのＬＰＲＭ信号２１を利用するようにしたものである。しかして、このＬＰＲＭ信号の利用により、炉心内の局所的な中性子束の変化を捉えることができる。ＬＰＲＭ検出器位置に対応したγサーモメータ検出器の測定値とＬＰＲＭ値とを比べて、ＬＰＲＭ検出器位置での出力の変化に対するγサーモメータ値の遅れ分を補正することができ、この補正を加えることにより、より精度の良い自動熱的制限値監視装置とすることができる。第２の実施の形態と同様に、γサーモメータ値過渡補正装置３３に対応する装置は、原子炉出力測定装置１２の中に組み込まれていてもかまわない。
【００４１】
第２の実施の形態及び第３の実施の形態のγサーモメータ測定値の過渡の補正方法の例としては、特開２００１−９９９８１あるいは特開２００１−８３２８０等の方法がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明における自動熱的制限値監視装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明における自動熱的制限値監視装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明における自動熱的制限値監視装置の第３実施の形態を示す構成図。
【図４】炉内出力検出器集合体の水平方向配置例を示す図。
【図５】従来技術による炉内出力検出器集合体の垂直方向配置例を示す図。
【図６】従来技術による自動熱的制限値監視装置の一実施例の構成図。
【図７】自動熱的制限値監視装置の監視領域の例。
【図８】限界出力比監視用ＬＰＲＭ信号作成装置の例。
【図９】線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置の例。
【図１０】γサーモメータの垂直方向配置例を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１  燃料集合体        
２  制御棒              
３  検出器集合体        
４  保護管              
５  局所出力領域モニター（ＬＰＲＭ）
８  γサーモメータ
１０  原子炉出力監視装置          
１１  ＬＰＲＭ信号              
１２  原子炉出力測定装置          
１３  ＬＰＲＭ信号                
１４  ＡＰＲＭ信号                
１５  プラントデータ測定装置      
１６  プラントデータ信号          
１７  ＴＩＰ信号                
１８  自動熱的制限値監視装置        
１９  燃料の熱的監視指標値    
２０  熱的監視指標値算出時のＬＰＲＭ信号  
２１  ＬＰＲＭ信号                        
２２  ＡＰＲＭ信号                
２３  炉心流量信号                
２４  制御棒位置信号              
２５  出力自動制御装置            
２６  自動制御阻止信号            
２７  γサーモメータ測定値        
２８  γサーモメータ測定値        
２９  指標値を計算した時点のγサーモメータ測定値        
３０  γサーモメータ測定値      
３１  限界出力比監視用ＬＰＲＭ信号作成装置            
３２  線出力密度監視用ＬＰＲＭ信号作成装置      
３３  γサーモメータ値過渡補正装置