JPS62133386A - Operation guide apparatus for nuclear reactor - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、原子力発電所等に配置される原子炉の運転ガ
イド装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an operation guide device for a nuclear reactor installed in a nuclear power plant or the like.

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に原子力発電所では出力変動をできるだけ避け、基
底負荷運転と呼ばれる出カ一定の運転を行なっているが
、電力系統における原子力発電所の占める割合いが増大
するにしたがって、電力需要の季節的または時間的な変
動に応じた負荷追従運転を行なう必要性が高まってきた
。[Technical background of the invention and its problems] Nuclear power plants generally avoid output fluctuations as much as possible and operate at a constant output called base load operation, but the proportion of nuclear power plants in the power system is increasing. As a result, there has been an increasing need to perform load following operation in response to seasonal or temporal fluctuations in power demand.

原子力発電所の出力制御方式には、主として２つの制御
方式があり、１つは制御棒位置の調整による原子炉反応
度制御方式であり、他は炉心流量の制御による出力制御
方式である。制御棒による出力制御方式は、制御棒操作
の前後で局所的出力分布が大きく変化するので、予め制
御棒操作量および操作手順を詳細に計画しておく必要が
ある。There are two main types of power control methods for nuclear power plants: one is a reactor reactivity control method by adjusting the control rod position, and the other is an output control method by controlling the reactor core flow rate. In the output control method using control rods, the local output distribution changes significantly before and after control rod operation, so it is necessary to plan the control rod operation amount and operation procedure in detail in advance.

一方、炉心流量による出力制御方式は、炉心流量を変化
させるだけで容易に出力を制御することができる。On the other hand, the output control method using the core flow rate allows the output to be easily controlled simply by changing the core flow rate.

ところで沸騰水型原子炉では、核燃料および各種機器の
健全性維持のため、炉心熱出力と炉心流量との関係、最
小限界出力比、線出力密度の上限値等様々の運転制限範
囲が設けられており、原子炉運転は、この運転制限範囲
内で行なわなければならない。By the way, in boiling water reactors, in order to maintain the integrity of the nuclear fuel and various equipment, various operating limit ranges are established, such as the relationship between core thermal output and core flow rate, minimum power ratio, and upper limit of linear power density. Therefore, reactor operation must be carried out within this operational limit.

第２図はこの運転制限範囲の例を示すもので、このグラ
フにおいて横軸は炉心流量、縦軸は炉心熱出力を示し、
βラインは炉心流量の上限値、ｍラインは下限値を示し
、ｎラインはロッドブロックラインと呼ばれているもの
である。したがってこれらβ、ｍ、ｎラインで囲まれた
領域（斜線領域）が運転可能な範囲となる。Figure 2 shows an example of this operation limit range. In this graph, the horizontal axis shows the core flow rate, the vertical axis shows the core thermal output,
The β line indicates the upper limit value of the core flow rate, the m line indicates the lower limit value, and the n line is called the rod block line. Therefore, the area surrounded by these β, m, and n lines (shaded area) becomes the operable range.

このような種々の運転制限範囲の規制があるため、原子
炉出力は炉心流量制御方式により、容易に出力変更をす
ることができるが、実際には運転制限範囲内でそれを実
施しなければならず、この範囲を逸脱しないように出力
変更する必要がある。Because of these regulations on various operating limit ranges, reactor output can be easily changed using the core flow rate control method, but in reality, this must be done within the operating limit ranges. First, it is necessary to change the output so as not to deviate from this range.

ざらに、炉心内では核***の結果、ヨウ素−１３５およ
びその娘核種であるキセノン−１３５が生成される。こ
のキセノン−１３５は中性子吸収物質であるので、反応
度の低下を招くため、この蓄積量により所定の出力レベ
ルを達成するに要する炉心流量が変わることになる。ま
た、キセノン−１３５の生成」は出力変動に伴い変化し
、しかも核***からキセノン−１３５生成までの半減期
は、数時間であるので、数時間の遅れをもって変化する
。このようにキセノン−１３５は出力に影響を与え、か
つ出力変更によってその生成量が変化していくので、沸
騰水型原子炉における出力の変更は、出力変更後のキセ
ノン−１３５の蓄積量の変化により炉心状態が変化し、
運転制限範囲から逸脱しないかどうかを判定して行なわ
なければならない。In general, as a result of nuclear fission in the reactor core, iodine-135 and its daughter nuclide, xenon-135, are produced. Since this xenon-135 is a neutron-absorbing substance, it causes a decrease in reactivity, so the amount of accumulated xenon-135 changes the core flow rate required to achieve a predetermined power level. Furthermore, the generation of xenon-135 changes with output fluctuations, and since the half-life from nuclear fission to the generation of xenon-135 is several hours, it changes with a delay of several hours. In this way, xenon-135 affects the output, and the amount of xenon-135 produced changes as the output is changed. Therefore, changing the output in a boiling water reactor will affect the amount of xenon-135 accumulated after changing the output. The core state changes due to
This must be done by determining whether or not the operation is within the restricted range.

ところで、現在の原子力発電所では、プロセス計算機に
より、炉心状態を測定する計測装置から得られる信号を
もとに、現状の炉心状態を監視することが行なわれてい
る。しかしながらキセノン−１３５およびヨウ素−１３
５の蓄積量の変化により炉心状態がどのように推移して
いくのか予測することはできない。したがって運転制限
範囲内で出力を変更し負荷追従運転を行なった場合でも
、キセノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積量の変
化により、炉心状態が変化し、運転制限範囲を越えるよ
うな事態が生じるため、現在の原子力発電所では、負荷
追従運転を行なうことは非常に困難であるという問題が
ある。Incidentally, in current nuclear power plants, process computers monitor the current state of the core based on signals obtained from measuring devices that measure the state of the reactor core. However, xenon-135 and iodine-13
It is not possible to predict how the reactor core condition will change due to changes in the amount of 5 accumulated. Therefore, even if the output is changed within the operating limit range and load following operation is performed, changes in the accumulated amount of xenon-135 and iodine-135 will change the core condition, and a situation may occur where the operating limit range is exceeded. However, in current nuclear power plants, there is a problem in that it is extremely difficult to perform load following operation.

［発明の目的］ 本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、沸騰水型原子炉を使用した原子力発電所でも、安全に
負荷追従運転を行なうことができ、電力系統内の電力供
給の安定化を図ることのできる原子炉の運転ガイド装置
を提供しようとするものである。[Purpose of the Invention] The present invention has been made in response to such conventional circumstances, and enables safe load following operation even in nuclear power plants using boiling water reactors, and improves the efficiency of the power system within the power system. The present invention aims to provide a nuclear reactor operation guide device that can stabilize power supply.

［発明の概要コ すなわち本発明の原子炉の運転ガイド装置は、原子炉内
に配置された計測装置と、キセノン−１３５およびヨウ
素−１３５の蓄積量データを記憶する記憶装置と、前記
計測装置のデータから現在の炉心熱出力および出力分布
を算出し、この算出結果と前記記憶装置に記憶されたキ
セノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積量データか
ら現在のキセノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積
量を算出する炉心状態推定装置と、この算出された前記
現在の炉心熱出力および出力分布と前記現在のキセノン
−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積量とから予測され
る将来の炉心状態を算出する炉心状態予測装置と、この
算出された将来の炉心状態と予め設定された運転制限範
囲とを比較し、将来の炉心状態が運転制限範囲を越える
場合には、これを回避するために必要となる制御棒操作
量を算出する制御棒操作量推定装置と、この算出された
制御棒操作量から制御棒操作ガイドを作成する制御棒操
作ガイド作成装置と、この制御棒操作ガイドを表示する
表示装置とを備えたことにより、安全に負荷追従運転を
行なうことができ、電力系統内の電力供給の安定化を図
ることのできるようにしたものである。[Summary of the Invention] That is, the nuclear reactor operation guide device of the present invention comprises a measuring device disposed in the nuclear reactor, a storage device for storing storage amount data of xenon-135 and iodine-135, and a measuring device of the measuring device. The current core thermal output and power distribution are calculated from the data, and the current accumulated amounts of xenon-135 and iodine-135 are calculated from the calculation results and the xenon-135 and iodine-135 accumulated amount data stored in the storage device. A core state estimation device that calculates a core state, and a core state prediction device that calculates a future core state predicted from the calculated current core thermal output and power distribution and the current accumulated amount of xenon-135 and iodine-135. The device compares the calculated future core state with a preset operating limit range, and if the future core state exceeds the operating limit range, performs the control rod operations necessary to avoid this. a control rod operation amount estimating device for calculating a control rod operation amount, a control rod operation guide creation device for creating a control rod operation guide from the calculated control rod operation amount, and a display device for displaying the control rod operation guide. This makes it possible to safely perform load following operation and stabilize the power supply within the power system.

［発明の実施例］ 以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明
する。[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は、本発明の一実施例の原子炉の運転ガイド装置
の構成を示すもので、図において符号１は原子炉内に配
置された各種計測装置を示しており、この計測装置」か
らの給水温度、原子炉圧力、炉心流量、制御棒パターン
等の測定信号は、原子炉の運転ガイド装置２に入力され
る。FIG. 1 shows the configuration of a nuclear reactor operation guide device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 indicates various measuring devices placed inside the reactor. Measurement signals such as feed water temperature, reactor pressure, core flow rate, control rod pattern, etc. are input to the operation guide device 2 of the nuclear reactor.

測定信号を入力された原手炉の運転ガイド装置２では、
まず炉心状態推定装置３において現在の炉心熱出力、出
力分布が算出され、この算出結果および記憶装置４に記
憶されたキセノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積
量データからキセノン−１３５およびヨウ素−１３５の
生成消滅を記述する動特性方程式に基づき、現在のキセ
ノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積量が算出され
、記憶装置４に書込まれる。In the master reactor operation guide device 2 to which the measurement signal is input,
First, the core state estimation device 3 calculates the current core thermal output and power distribution, and from this calculation result and the storage amount data of xenon-135 and iodine-135 stored in the storage device 4, The current accumulated amounts of xenon-135 and iodine-135 are calculated based on the dynamic characteristic equation that describes the production and extinction, and are written into the storage device 4.

次に炉心状態予測装置５において、記憶装置４から炉心
状態推定装置３で算出された結果を読込み、３０分から
１時間先までのキセノン−１３５およびヨウ素−１３５
の蓄積量の変化およびこれによって変化する炉心状態を
予測、算出し、記憶装置４に書込むと同時に表示装置６
に表示する。なお、このような現状および将来の炉心状
態は、特開昭５６−１６８５９５等に記載された公知の
物理モデルに基づいて行なうことができる。Next, the core state prediction device 5 reads the results calculated by the core state estimation device 3 from the storage device 4, and calculates xenon-135 and iodine-135 from 30 minutes to 1 hour ahead.
It predicts and calculates the changes in the amount of accumulated energy and the reactor core state that will change accordingly, and writes them into the storage device 4 and at the same time displays them on the display device 6.
to be displayed. Incidentally, such current and future core states can be determined based on a known physical model described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-168595 and the like.

次に制御棒操作量推定装置７において、記憶装置４から
炉心状態予測装置５で算出された結果を読込み、運転制
限範囲と比較して将来の炉心状態が運転制限範囲を越え
ることが予測された場合、たとえばキセノン−１３５の
減少および増加により炉心流量の不足および過多が予測
されるような場合、キセノン−１３５の蓄積量の変化に
より炉心流量が変化し、線出力密度が過大となると予測
された場合等には、これを回避するために必要となる制
御棒操作量を算出する。この算出結果は、記憶装置４に
書込まれる。Next, the control rod manipulated variable estimation device 7 reads the results calculated by the core state prediction device 5 from the storage device 4, compares them with the operation limit range, and predicts that the future core state will exceed the operation limit range. For example, in cases where insufficient or excessive core flow is predicted due to decreases or increases in xenon-135, it is predicted that changes in the amount of xenon-135 accumulated will change core flow and result in excessive linear power density. In such cases, the amount of control rod operation necessary to avoid this is calculated. This calculation result is written to the storage device 4.

次に制御棒操作ガイド作成装置８において、記憶装置４
から炉心状態予測装置５の算出結果を読込み、ざらに計
測装置１から制御棒パターンを読込み、必要となる制御
棒の操作、選択に関する制御棒操作ガイドを作成し、表
示装置６に表示する。Next, in the control rod operation guide creation device 8, the storage device 4
The calculation result of the core state prediction device 5 is read in from the core state prediction device 5, the control rod pattern is roughly read in from the measurement device 1, a control rod operation guide regarding the necessary control rod operation and selection is created, and the control rod operation guide is displayed on the display device 6.

このように構成された原子炉の運転ガイド装置２では、
運転制限範囲内で行なわれた出力の変更によりキセノン
−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積量が変化し、これ
により炉心状態が変化し、運転制限範囲を越えると予測
されるような場合には、必要となる制御棒操作を制御棒
操作ガイドとして表示するので、運転員はこの制御棒操
作ガイドにしたがって制御棒操作を行なうことにより炉
心状態を常に運転制限範囲に保つことができる。In the nuclear reactor operation guide device 2 configured in this way,
If the accumulated amount of xenon-135 and iodine-135 changes due to a change in power within the operating limit range, which changes the core condition and is predicted to exceed the operating limit range, necessary Since the control rod operations resulting in the following are displayed as a control rod operation guide, operators can always maintain the core state within the operation limit range by operating the control rods according to this control rod operation guide.

したがって沸騰水型原子炉においても安全に負荷追従運
転を行なうことができる。Therefore, load following operation can be performed safely even in a boiling water reactor.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の原子炉の運転ガイド装置で
は、炉心内のキセノン−１３５およびヨウ素−１３５の
蓄積量の変化を予測してこの結果から炉心状態の変化を
予測し、この結果が運転制限範囲を越えると予測された
場合には、これを回避することのできる制御棒操作ガイ
ドを表示し、運転員がこの制御棒操作ガイドにしたがっ
て制御棒操作を行なうことにより、炉心状態を常に運転
制限範囲内に保つことができるので、沸騰水型原子炉を
使用した原子力発電所でも安全に負荷追従運転を行なう
ことができ、電力系統内の電力供給の安定化を図ること
ができる。[Effects of the Invention] As explained above, the nuclear reactor operation guide device of the present invention predicts changes in the accumulated amounts of xenon-135 and iodine-135 in the reactor core, and predicts changes in the core state from the results. If it is predicted that this result will exceed the operation limit range, a control rod operation guide that can avoid this will be displayed, and the operator can operate the control rods according to this control rod operation guide. Since the reactor core condition can always be maintained within the operating limit range, even nuclear power plants using boiling water reactors can safely perform load following operation, thereby stabilizing the power supply within the power system. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例の原子炉の運転ガイド装置の
構成を示すブロック図、第２図は炉心熱出力と炉心流量
との関係を規制する運転制限範囲を示すグラフである。 １・・・・・・・・・計測装置 ２・・・・・・・・・原子炉の運転ガイド装置３・・・
・・・・・・炉心状態推定装置４・・・・・・・・・記
憶装置 ５・・・・・・・・・炉心状態予測装置６・・・・・・
・・・表示装置 ７・・・・・・・・・制御棒操作量推定装置８・・・・
・・・・・制御棒操作ガイド作成装置出願人　　　　　
　日本原子力事業株式会社出願人　　　　　　株式会社
　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a nuclear reactor operation guide device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing an operation restriction range that regulates the relationship between core thermal output and core flow rate. 1...Measuring device 2... Nuclear reactor operation guide device 3...
......Core state estimation device 4......Storage device 5...Core state prediction device 6...
... Display device 7 ... Control rod operation amount estimation device 8 ...
...Applicant of control rod operation guide creation device
Japan Atomic Energy Corporation Applicant Toshiba Corporation Representative Patent Attorney Sasu Suyama - Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）原子炉内に配置された計測装置と、キセノン−１
３５およびヨウ素−１３５の蓄積量データを記憶する記
憶装置と、前記計測装置のデータから現在の炉心熱出力
および出力分布を算出しこの算出結果と前記記憶装置に
記憶されたキセノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄
積量データから現在のキセノン−１３５およびヨウ素−
１３５の蓄積量を算出する炉心状態推定装置と、この算
出された前記現在の炉心熱出力および出力分布と前記現
在のキセノン−１３５およびヨウ素−１３５の蓄積量と
から予測される将来の炉心状態を算出する炉心状態予測
装置と、この算出された将来の炉心状態と予め設定され
た運転制限範囲とを比較し将来の炉心状態が運転制限範
囲を越える場合にはこれを回避するために必要となる制
御棒操作量を算出する制御棒操作量推定装置と、この算
出された制御棒操作量から制御棒操作ガイドを作成する
制御棒操作ガイド作成装置と、この制御棒操作ガイドを
表示する表示装置とを備えたことを特徴とする原子炉の
運転ガイド装置。(1) Measuring equipment placed inside the reactor and xenon-1
A storage device for storing accumulated amount data of xenon-135 and iodine-135; and a storage device that calculates the current core thermal output and power distribution from the data of the measuring device, and stores the calculation results and the xenon-135 and iodine-135 stored in the storage device. Current xenon-135 and iodine-135 accumulation data
a core state estimation device that calculates the accumulated amount of xenon-135 and the future core state predicted from the calculated current core thermal output and power distribution and the current accumulated amount of It is necessary to compare the calculated core state prediction device with the calculated future core state and the preset operating limit range, and to avoid this if the future core state exceeds the operating limit range. A control rod operation amount estimating device that calculates a control rod operation amount, a control rod operation guide creation device that creates a control rod operation guide from the calculated control rod operation amount, and a display device that displays the control rod operation guide. A nuclear reactor operation guide device comprising: