負荷追従運転時における原子炉のゼノン空間振動の制御

• 研究課題/領域番号: 02650199
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 岩住 哲朗 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (70027126)
• 研究分担者: 鵜飼 裕之 (鵜飼 裕久) 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (40135405) ; 神藤 久 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (20093099)
• 研究期間 (年度): 1990 – 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1992年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1991年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1990年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 原子炉 / 負荷追従運転 / ゼノン空間振動 / 中性子束分布 / 分布定数系 / ロバストサーボ系 / 計算機コード / 軸方向オフセット / 沸騰水型原子炉 / ロバストサ-ボ系 / 計算機コ-ド / 加圧水型原子炉

研究概要

原子力発電において近い将来必要となるであろう出力調整運転において生起する問題の一つである、ゼノンの毒作用による中性子束の空間的な振動抑制制御の問題は重要な課題である。本研究では、このような分布炉における空間的な分布制御問題に対して、二つの観点から研究を実施てそれぞれ次のような成果を得た。
(1)負荷追従運転時における中性子束の空間分布制御問題を分布定数炉におけるロバストサーボ系の設計問題として取り扱い制御系を構成した。まず、加圧水型並びに沸騰水型原子炉を対象として適切な数学モデルを導出した後、Galerkin法及び特異摂動法を適用して有限次元の制御系設計モデルを求めた。そしてこれに対してロバストサーボ系を設計することにより、中性子束の分布形状を一定に保ちながら負荷変動への追従を実現するフィードバック制御を求めた。特に、分布形状の維持を実現する目的から、被制御量として軸方向オフセットが採用された。また、制御系は制御並びに観測スピルオーバーを回避しながら低次元モデルにて設計された。こうして得られた理論的な結果はそれぞれ数値シミュレーションを実施してその有効性が確認された。その際、次元及び非線形性に関する口バスト性が議論された。
(2)沸勝水型原子炉を対象として、とくに炉内での中性子束分布、燃料及び冷却水温度、ボイドなどの状態が詳細に解析できるための計算機シミュレーションコードを開発した。分布状態をより厳密に実現するために反射体を考慮した二群拡散モデルが採用された。まず、中性子束分布及び熱伝導過程を考慮にいれたモデルを基に、差分法を用いて臨界条件を満たす定常状態解を計算した。次にこれを初期値として、Clank-Nicolsonの方法により各状態の過渡的な現象を解析した。