(57)【要約】【課題】原子炉の核出力を計測し、安全かつ適切に低コストで原子炉の制御を容易に行う。【解決手段】偏差検出回路１１０は、基準値回路１１３から入力された基準値であるＮＡ０で規格化された中性子束の値ＮＡ／ＮＡ０の１からの偏差である中性子束偏差を、サンプリング周期Ｓ１について求めた値ＫＡ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＡ１／ＮＡ０））を算出する。設定値回路１１６は、中性子束偏差ＫＡ１等に対する閾値である中性子束偏差閾値αを設定する。上記のＮＡ０等の値は運転サイクル毎に設定するが、αはこの原子炉の運転サイクルに関わらず予め設定することができる。警報判定回路１１７は、中性子束偏差とαの間の大小関係に基づいて、警報動作回路１４０に警報を発生させる信号を出力する。【選択図】図３
2010066210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中性子検出器によって原子炉内における中性子束を検出し、検出された中性子束の値によって前記原子炉の制御を行う核出力計測装置であって、
前記各中性子検出器毎に、
前記各中性子検出器毎に設定された基準値で規格化された前記中性子束の値と１との偏差である中性子束偏差を算出する偏差検出回路と、
前記中性子束偏差が、予め全ての中性子検出器に対して共通に設定された中性子束偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させる警報判定回路と、
を具備することを特徴とする核出力計測装置。
【請求項２】
前記警報判定回路は、
前記中性子束偏差が前記中性子束偏差閾値を越えた中性子検出器の個数が予め設定された個数を超えた場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする請求項１に記載の核出力計測装置。
【請求項３】
計測された中性子束が予め設定された中性子束の値を超えた前記中性子検出器の個数が予め設定された個数を超えた場合に、前記原子炉を緊急停止させる信号を出力させる原子炉緊急停止動作回路を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の核出力計測装置。
【請求項４】
１つの中性子検出器で検出された中性子束と他の中性子検出器に検出された中性子束との比率であるチャンネル間値を算出するチャンネル間値回路を具備し、
前記偏差検出回路は、前記中性子検出器毎に設定された基準値から算出された前記チャンネル間値に対応するチャンネル間基準値で規格化された前記チャンネル間値と１との偏差であるチャンネル間偏差を算出し、
前記警報判定回路は、前記チャンネル間偏差が、予め全てのチャンネル間に対して共通に設定されたチャンネル間偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の核出力計測装置。
【請求項５】
前記警報判定回路は、
前記チャンネル間偏差が前記チャンネル間偏差閾値を越えた個数が予め設定された個数を超えた場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする請求項１に記載の核出力計測装置。
【請求項６】
複数の異なるサンプリング時間で前記中性子束を読み出すサンプリング回路を具備し、
前記偏差検出回路は、各サンプリング時間毎に読み出された前記中性子束毎に前記中性子束偏差を算出し、
前記警報判定回路は、全ての前記サンプリング時間毎の前記中性子束偏差が前記中性子束偏差閾値を越えた場合に前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の核出力計測装置。
【請求項７】
複数の異なるサンプリング時間で前記中性子束を読み出すサンプリング回路を具備し、
前記偏差検出回路は、各サンプリング時間毎に読み出された前記中性子束毎に前記中性子束偏差を算出し、
前記警報判定回路は、全ての前記サンプリング時間毎の前記チャンネル間偏差が前記チャンネル間偏差閾値を越えた場合に前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする請求項４又は５に記載の核出力計測装置。
【請求項８】
複数の中性子検出器によって原子炉内における中性子束を検出し、検出された中性子束の値によって前記原子炉の制御を行う核出力計測装置の制御方法であって、
前記各中性子検出器毎に、
前記各中性子検出器毎に設定された基準値で規格化された前記中性子束の値と１との偏差である中性子束偏差を算出し、
前記中性子束偏差が、予め全ての中性子検出器に対して共通に設定された中性子束偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする核出力計測装置の制御方法。
【請求項９】
１つの中性子検出器で検出された中性子束と他の中性子検出器に検出された中性子束との比率であるチャンネル間値を算出し、
前記中性子検出器毎に設定された基準値から算出された前記チャンネル間値に対応するチャンネル間基準値で規格化された前記チャンネル間値と１との偏差であるチャンネル間偏差を算出し、
前記チャンネル間偏差が、予め全てのチャンネル間に対して共通に設定されたチャンネル間偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする請求項８に記載の核出力計測装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の出力を中性子束信号による核出力により計測し、特に安全上の制御を行う核出力計測装置の構成及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉においては、安全のためにその出力が常時計測され、これをフィードバックして制御棒等の制御が行われる。ここで計測される量として最も適切なものは、核分裂反応に直接関連する量である中性子束である。このため、例えば特許文献１〜３には、中性子束を検出し、その値に応じて制御棒等の制御を安全かつ無駄なく行う技術が記載されている。
【０００３】
特にこの場合、中性子束にはゆらぎが存在するため、これによってこの制御が不適切となることがある。これに対して、特許文献３に記載の技術においては、原子炉に用いられている複数の制御棒の各々に対応して複数の中性子検出器を設けることによって、個々の制御棒に対応した中性子束と、原子炉全体の平均的な中性子束を同時に測定し、これらを平滑化した値の比率に基づいて上記の制御を行っている。
【０００４】
こうした技術を用いることによって、原子炉の適切な制御を行うことができた。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８４０７７号公報
【特許文献２】特開平１１−１２５６９４号公報
【特許文献３】特開２００２−１４１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、原子炉には主に発電用等に用いられる大型の原子炉と、小型の試験研究用原子炉が存在する。後者においては前者とは原子炉の目的が異なり、核反応で発生する放射線自身の利用であり、これによって例えば原子炉用燃料や材料の試験、放射性同位元素の製造、中性子ビームを用いた各種実験等を行うために用いられる。このため、前者においては原子炉は大型であり、用いられる制御棒の本数も数十本以上と多いのに対して、後者においては、炉心は小型であり、用いられる制御棒の本数も５本程度と少ない。
【０００７】
こうした試験研究用原子炉においては、その構成上、中性子束はその測定位置によって大きく変化する場合が多いため、上記の制御を適切に行うことは困難である。また、外来ノイズ、振動、微小放電等による誤信号によって誤動作する可能性も高い。これに対して、中性子検出器の数を多くして中性子を検出する箇所を多くしてこれらの統計的処理を行えば、より適切な制御を行うことができることは明らかであるが、中性子検出器は高価であるため、その個数を多くすることは原子炉の製造コストや維持コストの上昇を招くために、特に試験研究用原子炉としては好ましくない。一方、こうした状況下においても、大型の原子炉と同様に、原子炉の制御を安全かつ適切に行うことが要求されることには変わりがない。
【０００８】
また、前記の技術においては、計測された中性子束をある基準値（正常に本来計測されるべき中性子束の値）と比較した大小関係によって制御を行っていた。しかしながら、常時稼働しており、停止している時間がほとんど無い発電用の原子炉とは異なり、試験研究用原子炉の運転はある一定期間だけ稼働して停止した後に再び稼働するというパターンの運転サイクルもつ。この際、この基準値は前記の通りに中性子検出器毎に異なることに加えて、サイクル毎にも変動する。すなわち、停止していた原子炉が再稼働した際の基準値は、前回稼働時に用いられた基準値と異なる。従って、特に試験研究用原子炉において前記の制御を行う場合には、サイクル毎に制御系のセッティングをやり直すことが必要であるため、操作が煩雑となった。
【０００９】
すなわち、原子炉の核出力を計測し、安全かつ適切に低コストで原子炉の制御を容易に行うことは困難であった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の核出力計測装置は、複数の中性子検出器によって原子炉内における中性子束を検出し、検出された中性子束の値によって前記原子炉の制御を行う核出力計測装置であって、前記各中性子検出器毎に、前記各中性子検出器毎に設定された基準値で規格化された前記中性子束の値と１との偏差である中性子束偏差を算出する偏差検出回路と、前記中性子束偏差が、予め全ての中性子検出器に対して共通に設定された中性子束偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させる警報判定回路と、を具備することを特徴とする。
本発明の核出力計測装置において、前記警報判定回路は、前記中性子束偏差が前記中性子束偏差閾値を越えた中性子検出器の個数が予め設定された個数を超えた場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
本発明の核出力計測装置は、計測された中性子束が予め設定された中性子束の値を超えた前記中性子検出器の個数が予め設定された個数を超えた場合に、前記原子炉を緊急停止させる信号を出力させる原子炉緊急停止動作回路を具備することを特徴とする。
本発明の核出力計測装置は、１つの中性子検出器で検出された中性子束と他の中性子検出器に検出された中性子束との比率であるチャンネル間値を算出するチャンネル間値回路を具備し、前記偏差検出回路は、前記中性子検出器毎に設定された基準値から算出された前記チャンネル間値に対応するチャンネル間基準値で規格化された前記チャンネル間値と１との偏差であるチャンネル間偏差を算出し、前記警報判定回路は、前記チャンネル間偏差が、予め全てのチャンネル間に対して共通に設定されたチャンネル間偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
本発明の核出力計測装置において、前記警報判定回路は、前記チャンネル間偏差が前記チャンネル間偏差閾値を越えた個数が予め設定された個数を超えた場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
本発明の核出力計測装置は、複数の異なるサンプリング時間で前記中性子束を読み出すサンプリング回路を具備し、前記偏差検出回路は、各サンプリング時間毎に読み出された前記中性子束毎に前記中性子束偏差を算出し、前記警報判定回路は、全ての前記サンプリング時間毎の前記中性子束偏差が前記中性子束偏差閾値を越えた場合に前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
本発明の核出力計測装置は、複数の異なるサンプリング時間で前記中性子束を読み出すサンプリング回路を具備し、前記偏差検出回路は、各サンプリング時間毎に読み出された前記中性子束毎に前記中性子束偏差を算出し、前記警報判定回路は、全ての前記サンプリング時間毎の前記チャンネル間偏差が前記チャンネル間偏差閾値を越えた場合に前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
本発明の核出力計測装置の制御方法は、複数の中性子検出器によって原子炉内における中性子束を検出し、検出された中性子束の値によって前記原子炉の制御を行う核出力計測装置の制御方法であって、前記各中性子検出器毎に、前記各中性子検出器毎に設定された基準値で規格化された前記中性子束の値と１との偏差である中性子束偏差を算出し、前記中性子束偏差が、予め全ての中性子検出器に対して共通に設定された中性子束偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
本発明の核出力計測装置の制御方法は、１つの中性子検出器で検出された中性子束と他の中性子検出器に検出された中性子束との比率であるチャンネル間値を算出し、前記中性子検出器毎に設定された基準値から算出された前記チャンネル間値に対応するチャンネル間基準値で規格化された前記チャンネル間値と１との偏差であるチャンネル間偏差を算出し、前記チャンネル間偏差が、予め全てのチャンネル間に対して共通に設定されたチャンネル間偏差閾値よりも大きな場合に、前記核出力計測装置に異常があることを示す警報を出力させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上のように構成されているので、原子炉の核出力を計測し、安全かつ適切に低コストで原子炉の制御を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態となる核出力計測装置につき説明する。この核出力計測装置が用いられる試験研究用原子炉（原子炉）においては、３個の中性子検出器が用いられる。図１は、この原子炉の水平方向の断面の構成を示す図である。この原子炉１０においては、原子炉圧力容器２０内の中心に炉心３０が配置されており、炉心３０を中心として対称に３つの中性子検出器４１〜４３が、それぞれ密封パイプ４４〜４６内に収納されて配置されている。
【００１４】
この原子炉１０の、鉛直方向において炉心３０と１つの中性子検出器４１を含んだ断面図が図２である。炉心３０の中心には制御棒３１が配置され、制御棒３１が制御棒駆動装置３２によって上下方向に移動することによって、原子炉１０の出力が制御される。ここで、原子炉１０の出力とは、核反応によって炉心で発生する熱や放射線（中性子）である。中性子検出器４１の位置は検出器駆動機構４７によって調整され、中性子検出器４１からの出力は密封パイプ４４中の信号線４８を介して外部に取り出される。なお、この構成は他の中性子検出器４２、４３周辺についても同様である。
【００１５】
この原子炉１０に用いられる核出力計測装置１００の構成を図３に示す。この核出力計測装置１００は、３つの中性子検出器４１〜４３の出力に基づいて動作する。特に、これらの出力に基づいて、原子炉１０を緊急停止させることができると共に、核出力計測装置１００自身に異常があると判定することもできる。
【００１６】
中性子検出器４１は、炉心３０から発せられた中性子束を検出し、その出力（微弱電流信号または中性子カウント数）ＮＡを連続的に信号線４８を介してサンプリング回路１０１に出力する。このチャンネルをＡチャンネル（Ａ−ｃｈ）と呼称する。サンプリング回路１０１は、サンプリング周期選択回路１０４によって選択された複数のサンプリング周期でこの出力をサンプリングする。ここでは、この周期はＳ１、Ｓ２、Ｓ３の３種類（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３）の中から選択され、サンプリング周期Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３についての中性子検出器４１からの出力ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３が出力される。以上の動作は、他の中性子検出器４２、４３についても同様にサンプリング回路１０２、１０３、サンプリング周期選択回路１０５、１０６を用いて独立して行われ、それぞれ中性子検出器４２の出力（微弱電流信号またはカウント数ＮＢ）をサンプリング周期Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でサンプリングしたＮＢ１、ＮＢ２、ＮＢ３、中性子検出器４３の出力（微弱電流信号またはカウント数ＮＣ）をサンプリング周期Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でサンプリングしたＮＣ１、ＮＣ２、ＮＣ３が出力される。  中性子検出器４２のチャンネルをＢチャンネル（Ｂ−ｃｈ）、中性子検出器４３のチャンネルをＣチャンネル（Ｃ−ｃｈ）と呼称する。
【００１７】
ｃｈ間値回路１０７〜１０９は、１つの中性子検出器で検出された中性子束と他の中性子検出器にて検出された中性子束との比率であるチャンネル間値を算出する。まず、Ａ−ｃｈにおけるｃｈ間値回路１０７は、サンプリング周期毎のサンプリング回路１０１、１０２の出力の比率（チャンネル間（ＡＢ間）値）ＮＡＢ１＝ＮＢ１／ＮＡ１、ＮＡＢ２＝ＮＢ２／ＮＡ２、ＮＡＢ３＝ＮＢ３／ＮＡ３を出力する。同様に、Ｂ−ｃｈにおけるｃｈ間値回路１０８は、サンプリング周期毎のサンプリング回路１０２、１０３の出力の比率（チャンネル間（ＢＣ間）値）ＮＢＣ１＝ＮＣ１／ＮＢ１、ＮＢＣ２＝ＮＣ２／ＮＢ２、ＮＢＣ３＝ＮＣ３／ＮＢ３を出力し、Ｃ−ｃｈにおけるｃｈ間値回路１０９は、サンプリング周期毎のサンプリング回路１０１、１０３の出力の比率（チャンネル間（ＡＣ間）値）ＮＡＣ１＝ＮＣ１／ＮＡ１、ＮＡＣ２＝ＮＣ２／ＮＡ２、ＮＡＣ３＝ＮＣ３／ＮＡ３を出力する。
【００１８】
Ａ−ｃｈにおける偏差検出回路１１０は、基準値回路１１３から入力された基準値であるＮＡ０で規格化された中性子束の値ＮＡ／ＮＡ０の１からの偏差である中性子束偏差をサンプリング周期Ｓ１について求めた値であるＫＡ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＡ１／ＮＡ０））を算出する。ここで、ＡＢＳ（ｘ）はｘの絶対値を表す。同様に、Ｂ−ｃｈ、Ｃ−ｃｈにおける偏差検出回路１１１、１１２は、基準値回路１１４、１１５から入力された基準値であるＮＢ０、ＮＣ０から、中性子束偏差ＫＢ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＢ１／ＮＢ０））、ＫＣ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＣ１／ＮＣ０））を算出する。同様に、偏差検出回路１１０、１１１、１１２は、サンプリング周期Ｓ２について中性子束偏差ＫＡ２＝ＡＢＳ（１−（ＮＡ２／ＮＡ０））、ＫＢ２＝ＡＢＳ（１−（ＮＢ２／ＮＢ０））、ＫＣ２＝ＡＢＳ（１−（ＮＣ２／ＮＣ０））、サンプリング周期Ｓ３について中性子束偏差ＫＡ３＝ＡＢＳ（１−（ＮＡ３／ＮＡ０））、ＫＢ３＝ＡＢＳ（１−（ＮＢ３／ＮＢ０））、ＫＣ３＝ＡＢＳ（１−（ＮＣ３／ＮＣ０））を算出する。
【００１９】
また、Ａ−ｃｈにおける偏差検出回路１１０は、前記のチャンネル間値に対応して、基準値回路１１３、１１４から入力された基準値であるＮＡ０、ＮＢ０からチャンネル間基準値ＮＡＢ０＝ＮＢ０／ＮＡ０を算出する。このＮＡＢ０で規格化されたチャンネル間値ＮＡＢ／ＮＡＢ０からの、サンプリング時間毎のチャンネル間（ＡＢ間）偏差ＫＡＢ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＢ１／ＮＡＢ０））、ＫＡＢ２＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＢ２／ＮＡＢ０））、ＫＡＢ３＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＢ３／ＮＡＢ０））を算出する。同様に、Ｂ−ｃｈにおける偏差検出回路１１１は、基準値回路１１４、１１５から入力された基準値であるＮＢ０、ＮＣ０からチャンネル間基準値ＮＢＣ０＝ＮＢ０／ＮＣ０を算出する。このＮＢＣ０を用いてサンプリング時間毎のチャンネル間（ＢＣ間）偏差ＫＢＣ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＢＣ１／ＮＢＣ０））、ＫＢＣ２＝ＡＢＳ（１−（ＮＢＣ２／ＮＢＣ０））、ＫＢＣ３＝ＡＢＳ（１−（ＮＢＣ３／ＮＢＣ０））を算出する。同様に、Ｃ−ｃｈにおける偏差検出回路１１２は、基準値回路１１３、１１５から入力された基準値であるＮＡ０、ＮＣ０からチャンネル間基準値ＮＡＣ０＝ＮＡ０／ＮＣ０を算出する。このＮＡＣ０を用いてサンプリング時間毎のチャンネル間（ＡＣ間）偏差ＫＡＣ１＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＣ１／ＮＡＣ０））、ＫＡＣ２＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＣ２／ＮＡＣ０））、ＫＡＣ３＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＣ３／ＮＡＣ０））を算出する。
【００２０】
Ａ−ｃｈにおける設定値回路１１６、Ｂ−ｃｈにおける設定値回路１１８、Ｃ−ｃｈにおける設定値回路１２０は、中性子束偏差ＫＡ１、ＫＡ２、ＫＡ３、ＫＢ１、ＫＢ２、ＫＢ３、ＫＣ１、ＫＣ２、ＫＣ３に対する閾値である中性子束偏差閾値αを設定する。上記のＮＡ０等の値は運転サイクル毎に設定するが、αはこの原子炉の運転サイクルに関わらず予め設定することができる。また、同様にこれらの設定値回路は、ＡＢ間のチャンネル間偏差ＫＡＢ１、ＫＡＢ２、ＫＡＢ３、ＢＣ間のチャンネル間偏差ＫＢＣ１、ＫＢＣ２、ＫＢＣ３、ＡＣ間のチャンネル間偏差ＫＡＣ１、ＫＡＣ２、ＫＡＣ３に対する閾値であるチャンネル間偏差閾値βも設定する。Ａ−ｃｈにおける警報判定回路１１７、Ｂ−ｃｈにおける警報判定回路１１９、Ｃ−ｃｈにおける警報判定回路１２１は、各中性子束偏差とα、各チャンネル間偏差とβの間の大小関係に基づいて、警報動作回路１４０に警報を発生させる信号を出力する。これらの大小関係に基づく動作の詳細については後述する。
【００２１】
また、中性子検出器４１〜４３の出力はそれぞれサンプリング回路１０１〜１０３とは別に操作監視制御装置１４１に入力され、中性子束の瞬時値の表示等を用いた原子炉出力の監視を行う。
【００２２】
同様に、中性子検出器４１〜４３の出力はそれぞれ原子炉異常機器異常警報装置１２２、１２３、１２４に、例えば温度や圧力の情報等と同様に入力され、これらの値と同時に用いて判定を行い、警報動作回路１４０に警報を発する動作を行わせることもできる。
【００２３】
同様に、中性子検出器４１〜４３の出力はそれぞれ制御棒インターロック判定回路１２５、１２６、１２７にも、制御棒の情報等と同様に入力され、その情報は制御棒を駆動する制御棒駆動ロジック回路１４２に入力され、各制御棒の制御にフィードバックされる。
【００２４】
また、中性子検出器４１〜４３の出力はそれぞれトリップ回路１２８、１２９、１３０にも入力され、トリップ回路１２８、１２９、１３０は計測された中性子束が上昇した場合には、原子炉緊急停止動作回路１４３に、原子炉を緊急停止させる信号を発する動作を行わせる。
【００２５】
ここで、この核出力計測装置１００は、計測された中性子束に応じて、原子炉を緊急停止させる動作を行わせると同時に、中性子検出器、すなわち核出力計測装置１００自身に異常があるとの警報も警報動作回路１４０に行わせる。この際には、警報判定回路１１７、１１９、１２１は、この試験研究用原子炉１０における運転サイクル毎に容易に設定できる基準値ＮＡ０、ＮＢ０、ＮＣ０等を用いるため、その制御が容易である。この警報は、警報判定回路が、中性子束偏差やチャンネル間偏差に基づいた判定を行うことによって発せられる。以下では、この動作（核出力計測装置の制御方法）について説明する。
【００２６】
図４は、警報判定回路１１７におけるこの判定動作の概要を示す図である。なお、警報判定回路１１９、１２１についても同様である。図４における最上段の特性は、中性子検出器４１の出力ＮＡを元にしたＫＡ＝ＡＢＳ（１−（ＮＡ／ＮＡ０））（中性子束偏差に対応した瞬時値）、あるいは中性子検出器４１の出力ＮＡ及び中性子検出器４２の出力ＮＢを元にしたＮＡＢ＝ＮＡ／ＮＢを用いたＫＡＢ＝ＡＢＳ（１−（ＮＡＢ／ＮＡＢ０））（ＡＢ間のチャンネル間偏差に対応した瞬時値）の時間変化である。すなわち、ＫＡを間隔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でサンプリングしたものがそれぞれＫＡ１、ＫＡ２、ＫＡ３であり、ＫＡＢを間隔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でサンプリングしたものがそれぞれＫＡＢ１、ＫＡＢ２、ＫＡＢ３である。このサンプリング点が図中の下側に丸印（間隔Ｓ１）、三角印（間隔Ｓ２）、四角印（間隔Ｓ３）で示してある。ここで、これらには前記の通りα、βの閾値が設定されており、この値が図中のαｏｒβとして示してある。これらの値がこの閾値を越えた箇所を黒色、越えていない箇所を白色で表示している。
【００２７】
前記の通り、微弱電流信号または中性子カウント数ＮＡ等は外来ノイズ、振動、微小放電等によって大きく変動するため、本質的な原子炉の異常以外にも、これらに起因して大きな変動が生ずることがある。例えば、図４においては、領域Ｘはこれらに起因した変動であり、領域Ｙは本質的な異常（計測系統の異常、原子炉の異常）に起因した変動である。これに対して、図５に示すような構成を用いることにより、図４に示すように、例えばサンプリングがＳ１の場合に５点連続して閾値を越え、かつＳ２の場合に３点連続して閾値を越え、かつＳ３の場合に２点連続して閾値を越えた場合に異常と判定する設定とすることができる。この場合には、図４中のＸの領域においては異常と判定されずに、領域Ｙにおけるｙ０の時点で異常と判定される。
【００２８】
ＮＡ０等の値は、各運転サイクル毎、各チャンネル毎に容易に設定でき、中性子束の変化に応じた判定を運転サイクル毎に適宜行うことができる。この例を図６に示す。ここでは、前記の判定においてチャンネル間偏差ＫＡＢ１等を用いる場合について説明する。なお、以降では一つのサンプリング時間（Ｓ１）についての結果について説明するが、総合的な判定は、前記の通りに、全てのサンプリング時間毎の判定結果から行うことができる。
【００２９】
図６（実施例１）中の左は、各チャンネルにおいて検出された中性子束の運転サイクルの開始時からの変動を示す。この場合には、例えば上記のＫＡ１、ＫＢ１、ＫＣ１のうち一つ以上が閾値を越えた場合には、警報動作回路１４０に警報を発する動作を行わせることができる。
【００３０】
この中性子束の初期の値をそれぞれＮＡ０、ＮＢ０、ＮＣ０として設定でき、この例ではＮＡ０＝１０、ＮＢ０＝７、ＮＣ０＝６となる。その後、Ａ、Ｂ、Ｃの各中性子束はそれぞれ１０、６、４となったとする。この場合、前記のＫＡ１＝０、ＫＢ１＝０．１４３、ＫＣ１＝０．３３３となり、α＝０．１０（１０％）と設定した場合には、同図の表の右に示すように、ＫＡ１については中性子束偏差閾値αを越えず（○）、ＫＢ１、ＫＣ１についてはαを越える（●）。この場合、３系統（Ａ、Ｂ、Ｃ）のうちの２つがαを越えているため、警報動作回路１４０に警報を発する動作を行わせる。ここで発する警報は、核出力計測装置１００自身に異常が発生していることを知らせる警報である。
【００３１】
一方、他の運転サイクルの場合においては、Ｂ、Ｃチャンネルは前記と同一で、Ａチャンネルが同図中のＡ’に示すように、異なる中性子束となる場合がある。この場合には、ＮＡ０＝８となり、ＫＡ１＝０．１２５となって、Ａチャンネルにおいても閾値を越えることになり、全て（３つ）のチャンネルで閾値を越えることになる。このように、運転サイクルに応じて原子炉の状態が変わっても、この方法によれば、柔軟に対処することができる。
【００３２】
警報動作回路１４０の動作とは別に、原子炉緊急停止動作回路１４３は、トリップ回路１２８、１２９、１３０を介して、中性子検出器４１、４２、４３の出力から、原子炉の緊急停止の動作を行う。この動作は、予め設定された中性子検出器（チャンネル）の個数、例えば２つ以上のチャンネルで中性子束がある設定値以上となった場合にこの緊急停止を行う設定とすることができる。すなわち、この場合には、緊急停止動作が行われると同時に、核出力計測装置１００の異常を知らせる警報も発する設定とすることができる。
【００３３】
前記の警報動作回路１４０の動作はＫＡ１等の値に応じて設定され、ＫＡ１等は偏差であり、前記の通りに差分の絶対値となっているため、中性子束が同じ値だけ増加した場合と減少した場合では同じ値となる。すなわち、計測された中性子束が大きくなった場合だけでなく、小さくなった場合にも警報を発する。従って、核出力計測装置１００自身の異常、例えば中性子検出器が異常となった場合についての警報を的確に出力することができる。これに対して、この警報とは独立に、緊急停止動作は偏差ではなく、中性子束が設定値よりも大きくなったかどうかに基づいて設定することができる。従って、原子炉が暴走した場合にも、その制御を安全に行うことができる。
【００３４】
この際、前記の通りにαは、全チャンネル、全運転サイクルにおいて共通とすることができる。一方、ＮＡ０、ＮＢ０、ＮＣ０は運転サイクル毎に利用者や原子炉の管理者が適宜設定でき、定常運転時の値から自動的に算出して設定することもできる。従って、上記の警報を出力する動作を容易に行うことができる。
【００３５】
また、前記の通りに、警報動作回路１４０の動作を、チャンネル毎の中性子束ではなく、チャンネル間偏差ＫＡＢ１、ＫＢＣ１、ＫＡＣ１に応じても同様に行うことができる。この例を図７（実施例２）に図６と同様に示す。この例においては、中性子束が同図中の左に示す変化をした場合、ＫＡＢ１＝０．１４３、ＫＢＣ１＝０．２２２、ＫＡＣ１＝０．３３３となり、チャンネル間偏差閾値β＝０．１５（１５％）と設定されている。この場合には、ＫＡＢ１は閾値βを越えず（○）、ＫＢＣ１、ＫＡＣ１は越えており（●）、ＫＡＢ１、ＫＢＣ１、ＫＡＣ１のうちの一つ以上がチャンネル間偏差閾値βを越えた場合に警報動作回路１４０に警報を発する動作を行わせる設定とすることができる。この場合にも、原子炉の緊急停止動作はこの動作に関わらず行われる。
【００３６】
この場合にも、用いられる各チャンネル毎の基準値ＮＡ０、ＮＢ０、ＮＣ０は運転サイクル毎に適宜設定でき、閾値としては全チャンネル間偏差について全運転サイクルにおいて共通の値としてβを用いることができる。従って、上記の警報を出力する動作を容易に行うことができる。
【００３７】
なお、上記の例では中性子検出器を３個用いた例につき記載したが、これに限られるものではなく、２個以上用いた場合であれば同様の効果を奏することは明らかである。同様に、サンプリング時間は３種類としたが、任意の数のサンプリング時間を用いることができ、単純化して１種類とすることもできる。また、全てのサンプリング時間で閾値を超えた場合に警報を出すのではなく、その判定条件は適宜設定できる。
【００３８】
また、上記の例では試験研究用原子炉にこの核出力計測装置を用いた場合につき記載したが、試験研究用原子炉以外においても、中性子検出器毎の出力のばらつきが本質的に大きい場合や、運転サイクル毎に検出される中性子束の変動が大きくなる場合においては、試験研究用以外の例えば発電用原子炉においても同様に本願発明を適用することができる。
【００３９】
さらに、上記の例では原子炉の核出力の計測として中性子を検出していたが、この代わりに温度等、他のパラメータを測定した場合にも同様の構成とすることができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置が用いられる原子炉の構造の水平方向の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置が用いられる原子炉の鉛直方向の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置において検出される出力の変動の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置における警報の判定動作を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置において、中性子束偏差に基づいて判定を行う場合の実施例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る核出力計測装置において、チャンネル間偏差に基づいて判定を行う場合の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  原子炉
２０  原子炉圧力容器
３０  炉心
３１  制御棒
３２  制御棒駆動装置
４１〜４３  中性子検出器
４４〜４６  密封パイプ
４７  検出器駆動機構
４８  信号線
１００  核出力計測装置
１０１〜１０３  サンプリング回路
１０４〜１０６  サンプリング周期選択回路
１０７〜１０９  ｃｈ間値回路
１１０〜１１２  偏差検出回路
１１３〜１１５  基準値回路
１１６、１１８、１２０  設定値回路
１１７、１１９、１２１  警報判定回路
１２２〜１２４  原子炉異常機器異常警報装置
１２５〜１２７  制御棒インターロック判定回路
１２８〜１３０  トリップ回路
１４０  警報動作回路
１４１  操作監視制御装置
１４２  制御棒駆動ロジック回路
１４３  原子炉緊急停止動作回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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