(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉炉心（１０）の運転状態に関するデータを収集する方法において、
第１機器ハウジング（３４）内にガンマ温度計（ＧＴ）センサ（３８）の第１リニアアレイ（３６、５２）を位置決めする（３３）ステップであって、前記ＧＴセンサが前記第１リニアアレイに沿って非対称に配置される、ステップと、
第２機器ハウジング（３４）内にＧＴセンサの第２リニアアレイ（３６、５４）を位置決めする（３３）ステップであって、前記ＧＴセンサが前記第２リニアアレイに沿って非対称に配置され、前記ＧＴセンサの第２リニアアレイが前記ＧＴセンサの第１リニアアレイに対して非対称である、ステップと、
第１機器ハウジング（３４）と第２機器ハウジング（３４）とのそれぞれに局部出力領域モニタ（Ｌｏｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）（ＬＰＲＭ）用の複数の検出器を軸方向に位置決めするステップであって、第１機器ハウジング（３４）の該検出器と第２機器ハウジング（３４）の該検出器は対称に配置される、ステップと、
第１炉心ロケーションにおいて前記原子炉炉心（１０）内に前記第１機器ハウジングを位置決めし、第１炉心ロケーションに対して対称な第２炉心ロケーションにおいて前記第２機器ハウジングを位置決めする（７８）ステップと、
前記ＧＴセンサの第１リニアアレイ内の前記ＧＴセンサの少なくとも１つから炉心状態データを収集するステップと、
前記第１リニアアレイ上の前記少なくとも１つのＧＴセンサからの前記収集データを使用して、同じ高さにある前記第２機器ハウジング内の前記局部出力領域モニタ用の検出器を較正する（８４）ステップと、
を含み、
前記局部出力領域モニタ用の検出器のそれぞれは、前記第１リニアアレイ上の前記ＧＴセンサまたは前記第２リニアアレイ上の前記ＧＴセンサと同じ高さに配置される、
方法。
【請求項２】
前記第２リニアアレイ（５４）は、前記アレイの下側半分内に前記ＧＴセンサ（３８）の大多数を含み、前記第１リニアアレイ（５２）は、前記アレイの上側半分内に前記ＧＴセンサの大多数を含み、前記第１リニアアレイの前記アレイの下側半分内の前記ＧＴセンサの少なくとも１つは、前記第１リニアアレイに隣接する第１ＬＰＲＭ（４０）の各検出器に隣接し、前記第１ＬＰＲＭの上側半分内の少なくとも１つの検出器には、前記第１リニアアレイ上の隣接するＧＴセンサがなく、前記第２リニアアレイの前記アレイの上側半分内の前記ＧＴセンサの少なくとも１つは、前記第２リニアアレイに隣接する第２ＬＰＲＭ（４０）の各検出器に隣接し、前記第２ＬＰＲＭの下側半分内の少なくとも１つの検出器には、前記第２リニアアレイからの隣接するＧＴセンサがない請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１炉心ロケーション（３３）および第２炉心ロケーション（３３）は、前記炉心を通って延びる対称線（３１）から共通距離のところにある請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記収集された炉心データの前記適用は、前記炉心についての出力形状の生成を含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントにおいて原子炉炉心を監視することに関し、特に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心内にガンマ温度計を配置することに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なＢＷＲ原子力発電プラントは、原子炉炉心の状態を監視する原子核機器を含む。これらの機器によって生成される信号を使用して、原子炉炉心が許容可能な運転状態内に維持される。機器信号は、３次元（３Ｄ）ノーダル出力および２次元（２Ｄ）バンドル流を決定する炉心モニタソフトウェアによって処理することができる。その後、３Ｄノーダル出力および２Ｄバンドル流を使用して、原子炉炉心内の熱余裕を決定することができる。オペレータは、決定された熱余裕を使用して、許容可能な運転状態を越えないように、炉心運転状態に対する調整を行うことができる。さらに、３Ｄノーダル出力および２Ｄバンドル流は、プラントオペレータによって使用され、原子炉炉心が、許容可能な運転状態内で運転していることを確認することができる。
【０００３】
典型的なＢＷＲ原子炉用の機器は、トランスバースインコアプローブ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｉｎ−ｃｏｒｅ  Ｐｒｏｂｅ）（ＴＩＰ）システムならびに局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）および／またはスタートアップレンジ中性子モニタ（Ｓｔａｒｔ−Ｕｐ  Ｒａｎｇｅ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）（ＳＲＮＭ）システムを含む。利用可能なタイプのＴＩＰ機器は、中性子熱束を測定する機器およびガンマ束を測定する機器を備える。ＬＰＲＭ機器は、一般に、中性子熱束を測定する。
【０００４】
ＴＩＰおよびＬＰＲＭ機器は、炉心内の固定した動径方向ロケーションにおいて軸方向測定を行うために、炉心内に配置される。従来、ＴＩＰは、炉心内に機械的に出し入れされ、ＬＰＲＭが較正され、特に、各ＬＰＲＭ内の個々の検出器が較正される。較正プロセス中、ＴＩＰは、ＬＰＲＭの検出器に隣接して位置決めされ、ＬＰＲＭ利得電子回路は、ＬＰＲＭ検出器に、隣接するＴＩＰからの出力信号に匹敵する出力信号を生成させるように調整される。さらに、ＴＩＰは、６インチ（１５センチメートル）間隔の高さなど、原子炉炉心内の種々の高さにおいて中性子熱束およびガンマ束を指示する処理された出力信号を提供してもよい。炉心内の種々の高さにおいて行われる束の測定は、非ＬＰＲＭ炉心ロケーションにおける炉心内の出力形状に関する軸方向情報を提供する。
【０００５】
ＴＩＰを上昇／下降させるＴＩＰ機械システムを維持し、運転することは費用がかかる。ガンマ温度計（ＧＴ）センサが、ＴＩＰの代わりに使用されてきた。炉心内に出し入れされたＴＩＰと違って、ＧＴセンサは、炉心内の固定した軸方向ロケーションに位置決めされる。ＴＩＰと同様に、ＧＴセンサを使用して、ＬＰＲＭが較正される。ＧＴセンサは、固定した軸方向ロケーションに位置決めされるため、ＴＩＰを上昇／下降させる機械移動システムの費用は、ＧＴセンサが固定であるため解消されている。
【０００６】
従来の用途では、７つ以上のＧＴセンサが、垂直ストリングなどの上に、リニアアレイとして配置される。７つのＧＴセンサのこれらの垂直アレイは、原子炉炉心内の種々の固定高さに位置決めされる。ＧＴセンサ用の固定高さは、製造時に決定され、ＧＴセンサを支持するストリング上の固定した軸方向位置に相当する。
【０００７】
ストリング上でのＧＴセンサの作製は、各ストリングにおけるＧＴセンサの軸方向配置についての公差が狭いため問題になる。ストリングの各ＧＴは、炉心内で割り当てられた高さに位置決めされるように、ストリング上に精密に位置決めされなければならない。各垂直ストリングのＧＴセンサは、それぞれ、狭い垂直公差内に位置決めされて、ＧＴセンサが炉心内に設置されると、各ＧＴセンサが、その割り当てられた軸方向位置に、たとえば、ＬＰＲＭに隣接して位置決めされることが保証される。ＬＰＲＭが正確に較正されることができるような、ＧＴストリングについての狭い垂直公差が必要である。ＧＴセンサ用の各ストリングは、アレイが適切に位置決めされ、ＬＰＲＭに垂直に位置合わせされた後、炉心内に永久的に固定される。
【０００８】
ＧＴストリングについての垂直公差を広げることは、任意の原子核測定システム、たとえば、ＬＰＲＭの固有の不確実性と組み合わされて、原子炉炉心の運転状態の決定における不確実性を生じることになる。炉心運転状態の決定における不確実性の増加は、不確実性の増加を補償するように運転余裕が増加するため、原子炉炉心運転限界を狭めることをもたらす可能性が高い。余裕の増加は、許容可能な運転状態が狭くなるため、さらなる原子炉燃料コストを生じる可能性がある。
【０００９】
ＧＴセンサのストリングに適用される狭い軸方向公差は、これらのアレイの製造に関して問題となる。公差は、ＧＴストリング上に正確に位置決めされることができるＧＴセンサの数を、たとえば、７つのＧＴセンサまで減少させる。各ストリング上で製造されることができるＧＴセンサの制限された数は、ＧＴセンサによって検知されることができる炉心情報量を減少させる。
【００１０】
ＧＴストリングによって検知されることができる炉心の軸方向出力形状に関する情報量は、ストリング上に垂直に配置されたＧＴセンサの数に依存する。各ＧＴセンサは、炉心内のある高さに相当する、ストリング上の特定の軸方向位置においてデータを収集する。各ＧＴストリング上でのＧＴセンサの数を制限することは、ＧＴセンサからのデータがそれに対して存在する炉心高さを制限する。
【００１１】
軸方向出力形状に関する情報量は、ストリング上のＧＴセンサの数が増加するにつれて増加する。たとえば、ストリング上の７つのＧＴセンサは、ストリング上の２０のＧＴセンサと比べて、種々の炉心高さにおいて軸方向出力形状に関して少ない情報を提供する。ＧＴセンサによって検知される、炉心内の軸方向出力形状に関する情報を増加させることは、その出力形状の不確実性を減少させる。出力形状の不確実性の減少は、炉心運転限界に適用される余裕の対応する減少を可能にする。不確実性余裕を減少させることは、炉心が、安全で、かつ、燃料消費に関してより効率的である状態で運転されることを可能にする。
【００１２】
ストリングにおける各ＧＴ／センサの軸方向ロケーションが、ストリングの製造前に指定されることが通例である。さらに、炉心用の各ＧＴストリングは、ＧＴセンサが、各ストリング上の同じ軸方向ロケーションに配置されるように製造される。そのため、ＧＴセンサは、ＧＴアレイの全ての軸方向ロケーションについて同じ炉心高さに配置される。これらのＧＴ高さロケーションは固定であるため、ＧＴ高さは、通常、炉心モニタリングソフトウェア内にハードコーディングされる。炉心モニタリングソフトウェアは、ＧＴセンサが、各センサについて割り当てられた軸方向位置以外の炉心高さで、かつ、ＧＴセンサについて予め決められた狭い公差で配置されることを許容しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
容易に製造することができ、また、炉心の軸方向出力形状に関する情報量を増大することができるＧＴセンサの機構が長い間必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
原子炉炉心の運転状態に関するデータを収集する方法において、第１機器ハウジング内にガンマ温度計（ＧＴ）センサの第１リニアアレイを位置決めするステップであって、ＧＴセンサが第１リニアアレイに沿って非対称に配置される、ステップと、第２機器ハウジング内にＧＴセンサの第２リニアアレイを位置決めするステップであって、ＧＴセンサが第２リニアアレイに沿って非対称に配置され、ＧＴセンサの第２リニアアレイがＧＴセンサの第１リニアアレイに対して非対称である、ステップと、第１炉心ロケーションにおいて原子炉炉心内に第１機器ハウジングを位置決めし、第１炉心ロケーションに対して対称な第２炉心ロケーションにおいて第２機器ハウジングを位置決めするステップと、ＧＴセンサの第１リニアアレイ内のＧＴセンサの少なくとも１つから炉心状態データを収集するステップと、収集された炉心状態データを、第２リニアアレイから収集されるデータとして適用するステップとを含む方法が開発されている。
【００１５】
原子炉炉心内に配置されたガンマ温度計（ＧＴ）センサのリニアアレイの対であって、第１リニアアレイの長さに沿って非対称に配置されるＧＴセンサの第１リニアアレイと、第２リニアアレイに沿って非対称に配置されるＧＴセンサの第２リニアアレイであって、ＧＴセンサの第１リニアアレイに対して非対称である、第２リニアアレイとを備え、第１リニアアレイが、第１炉心ロケーションにおける原子炉炉心内に位置決めされ、第２機器ハウジングが、第１炉心ロケーションに対して対称な第２炉心ロケーションに位置決めされる対が開発されている。
【００１６】
原子炉炉心を指示するガンマ温度計（ＧＴ）センサからデータを収集し、提示する方法において、ＧＴセンサの複数のリニアＧＴアレイを形成するステップであって、各アレイ内のＧＴセンサの軸方向位置は、アレイを形成する前に予め決められない、ステップと、リニアＧＴアレイのそれぞれに配置された複数のＧＴセンサのそれぞれの軸方向位置を決定するステップと、各ＧＴセンサについての軸方向位置をリニアＧＴアレイに関連するデータファイルに記憶するステップと、リニアＧＴアレイのそれぞれについてのデータファイルを炉心モニタソフトウェアにロードするステップと、リニアＧＴアレイのそれぞれについて、炉心モニタソフトウェアが、データファイル内の軸方向位置に基づいてＧＴセンサのそれぞれの炉心内における高さを決定するステップと、炉心内でリニアＧＴアレイを位置決めするステップと、各リニアＧＴアレイについてＧＴセンサから炉心の運転状態に関するデータを収集するステップと、炉心モニタリングソフトウェアが、収集されたデータを使用して、種々の炉心高さにおける炉心状態の表現を生成するステップとを含む方法が開発されている。方法は、さらに、別個の機器管内にリニアＧＴアレイのそれぞれを位置決めするステップと、機器管のそれぞれにおいて局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）用の検出器を位置決めするステップと、各機器管について、検出器のそれぞれに隣接するアレイのＧＴセンサの１つを識別するステップと、識別された隣接するＧＴセンサを使用するか、または、検出器に最も近い、隣接しないＧＴセンサを使用することによって検出器のそれぞれを較正するステップとを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、ＢＷＲの原子炉容器１２内に収容される原子炉炉心１０の略図である。炉心１０は、たとえば、数百の燃料集合体１４（黒の境界を持つ白の正方形によって図１に示される）を備える。各燃料集合体１４は、燃料棒、ウォータロッド、およびチャネルのアレイを含むことがある。制御棒ブレード（図示せず）は、集合体のグループ間に、たとえば、２×２集合体アレイ間に挿入される。原子炉容器１２内の水は棒を囲む。核反応によって発生する熱は、棒から炉心を通して循環する水に伝達され、水の一部が沸騰する。炉心で発生した熱は、炉心内での安全でかつ効率的な原子炉運転を維持するために注意深く制御される。
【００１８】
容器１２は、通常、ＢＷＲ内に密閉された円柱水充填チャンバである。燃料集合体は、容器１２の水の中に沈められ、容器は、約１２フィート（４メートル）の水充填深さを有する場合がある。図１は、容器の上面視図であり、炉心内に配置された数百の燃料集合体１４の２次元（２Ｄ）アレイを示す。燃料集合体の２Ｄアレイは、行と列で配置され、全体が円形の外周を有してもよい。燃料集合体アレイの中心１６は、アレイの動径方向中心と呼ばれる。アレイの中心１６に近い燃料集合体１４は、アレイの外周１８に近い燃料集合体に比べて、より厳しい運転状態を経験する傾向がある。アレイ内で共通半径２０のところにある燃料集合体は、通常、同様な炉心運転状態を経験することになる。
【００１９】
炉心内の状態を監視するための種々の機器が、炉心容器内に位置決めされる。これらの機器は、炉心内の中性子束およびガンマ束を測定し、原子炉の出力を指示するデータを提供する束測定デバイス、たとえば、スタートアップレンジ中性子モニタ（ＳＲＮＭ）チャネル２２（図１の黒の正方形）および局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）システム２８（黒の円）を含んでもよい。ＳＲＮＭチャネルは、炉心内のそれぞれのチャネルロケーションにおいて中性子束の低出力領域を測定する。炉心は、炉心内の中性子束およびガンマ束を測定する局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）などの他の出力モニタを有してもよい。さらに、ＴＩＰまたはＧＴ機器は、ＬＰＲＭおよびＳＲＮＭと並んで配置されてもよい。
【００２０】
機器２２および２８は、炉心の中心１６に対して所定の動径方向位置などの、炉心内の所定位置に配置される。機器は、図１に示すように、炉心内で対称に配置されてもよい。各タイプの機器、たとえば、ＬＰＲＭおよびＳＲＮＭは、炉心内で対称に配置されてもよい。モニタリング機器、たとえば、ＬＰＲＭ、ＳＲＮＭ、ＴＩＰ、およびＧＴセンサは、炉心内の種々の動径方向位置および高さで中性子束および／またはガンマ束を測定する。
【００２１】
炉心は、炉心１０の中心１６を通して延びる対称線３１を有する。炉心は、対称線の周りで対称である。対称線は、通常、図１に示すように、炉心上で１：３０位置から７：３０位置まで、４５°で延びる線である。特に、機構の状態および炉心の状態は、対称線の両側で鏡像化される。対称線から同じ（共通）距離にあり、かつ、対称線に垂直な線に沿う機器３３は、炉心から均一な量の束を受け取る。ただし、機器３３は、炉心内で同じ高さにあるものとする。例として、機器３３、たとえば、ＧＴストリングの対は、対称線に垂直な線に沿って、対称線３１から等距離にある。炉心内の同じ高さにあるＧＴストリングのこの対内のＧＴセンサは、炉心から同じ量の束を受け取ることになる。
【００２２】
図２は、束測定機器３０を囲み、制御棒ブレード３２に隣接する燃料集合体１４の従来の機構を示す。束測定機器３０は、ＬＰＲＭまたはＳＲＮＭ用のＧＴ温度計（ＧＴセンサ）３８および中性子束検出器４０を含む、個々のセンサのリニアＧＴストリングアレイ３６を含む密閉中空機器管３４内に収容されてもよい。
【００２３】
機器３０は、通常、４つの隣接する燃料集合体のグループの間に配置される。各機器３０は、燃料集合体の長さ、好ましくは、少なくとも燃料集合体内の燃料棒の活性部分の長さだけ実質的に延びる。機器は、炉心内で燃料集合体と同じ高さにあり、好ましくは、炉心核運転中、炉心内に固定される。
【００２４】
機器３０は、炉心内に配置されて、炉心内の種々の動径方向位置における中性子およびガンマ束レベルに関するデータが収集される。炉心内の各動径方向位置において、機器は、炉心内の種々の高さで束レベルデータを収集する。各機器管３４内で、個々の測定センサ３８、４０は、管の長さに沿う種々の軸方向ロケーションに配置される。管が炉心内にあるとき、センサのこれらの軸方向ロケーションは、炉心内の種々の高さに相当する。センサは、機器管３４内のセンサの軸方向ロケーションのそれぞれについて、また、軸方向ロケーションに相当する炉心高さにおいて、束レベルに関するデータを提供する。
【００２５】
各機器管３４において、センサは、たとえば、ＧＴセンサ、ＬＰＲＭ、およびＳＲＮＭを含んでもよい。センサは、また、機器管に隣接して配置されるＴＩＰを含んでもよい。しかし、ＴＩＰは、通常、炉心内に固定されず、プラントのオペレータによって炉心から機械的に出し入れされる。ＴＩＰは、炉心内でＴＩＰを移動させるための複雑でかつ費用のかかる機械式コンベアを必要とするため、好ましくは使用されない。ＴＩＰに優るＧＴセンサの利点は、ＧＴセンサが、ＬＰＲＭまたはＳＲＮＭを有する管ハウジング３４内に固定されてもよいことである。
【００２６】
各ＧＴセンサ３８は、炉心内の高さに相当するセンサについて、ストリング上の動径方向ロケーションにおけるガンマ束レベルのデータを提供する出力信号を発生する。各管ハウジング３４内のＧＴセンサを使用して、同じ管内のＬＰＲＭ４０を較正してもよい。ＬＰＲＭを較正するために、ＧＴセンサが管内のＬＰＲＭに隣接して軸方向に配置されるように、ＧＴセンサのストリング３６が管内に位置決めされる。ＬＰＲＭを較正するために、ＬＰＲＭの出力信号は、ＬＰＲＭに隣接するＧＴセンサの出力信号に一致するように調整される。ＬＰＲＭの出力信号は、ＬＰＲＭからの信号を処理する、ＬＰＲＭ内の電子回路の利得を変更することによって調整されてもよい。さらに、ＧＴセンサを使用して、炉心から束データが取得されてもよい。
【００２７】
図２に示す管３４内のＧＴセンサ３８は、ＧＴストリング３６に沿う所定のロケーションに配置される。ＧＴストリングおよびそのＧＴセンサは従来型である。これらの所定のロケーションは、ＧＴストリング用の製造プロセスの前に指定される。ストリングは、ＧＴセンサ３８がストリングに沿う所定の軸方向ロケーションに位置決めされるように製造される。通常、比較的少数の、たとえば、７つのＧＴセンサが、ＬＰＲＭ用のセンサのロケーションに相当する指定された軸方向ロケーションにおいてストリング上に位置決めされる。ＧＴセンサについての所定の軸方向ストリング位置は、ＧＴセンサがＬＰＲＭセンサに隣接して位置決めされることを保証するために、狭い公差にさらされる。ＬＰＲＭセンサと同じ軸方向位置にＧＴセンサを位置決めすることは、各ＬＰＲＭセンサを隣接するＧＴセンサによって正確に較正するために必要とされる。ＧＴセンサとＬＰＲＭセンサとの間の軸方向距離が大きくなればなるほど、ＬＰＲＭセンサの較正の不確実性が大きくなる。
【００２８】
ＧＴのストリングについての製造プロセスの制約およびストリング上へＧＴセンサを位置決めするための厳しい軸方向公差のために、従来のストリングの約７つのＧＴセンサは、従来のストリング製造プロセスを使用して経済的に製造されることができる最大数のセンサである。ＬＰＲＭセンサを較正することに加えて、ＧＴセンサからの束データを使用して、炉心の出力形状を決定してもよい。ＧＴセンサの数が制限されると、ＧＴセンサによって異なる炉心高さで取得されることができる束データが減少する。炉心の決定される出力形状の分解能は、部分的に、各ストリング上のＧＴセンサの数に依存する。７つのＧＴセンサだけが各ストリング上にある状態では、炉心の軸方向の、たとえば、異なる炉心高さにおける（ＧＴセンサによって決定される）出力形状の分解能は比較的粗い。
【００２９】
炉心の決定される出力形状の分解能は、各ＧＴストリング上のＧＴセンサの数を増加させることによって増加してもよい。ストリングにおいてＧＴセンサにかかる事前作製軸方向位置決め制約をなくす新しいＧＴストリング構造およびストリングを作製する方法が開発されてきた。この位置決め制約をなくすことによって、比較的大きな数の、たとえば、１６以上のＧＴセンサが、ストリング内に配置されてもよい。
【００３０】
図３は、ＬＰＲＭおよび比較的大きな数のＧＴセンサ３８を有するＧＴストリング４２用の機器管ハウジングセンサ３４の略図である。管ハウジング、ＬＰＲＭ、およびＧＴセンサは従来型であってよい。ＧＴストリングについての作製プロセスは、ストリング上の所定の軸方向位置にＧＴセンサを設置することに限定されないことを除いて、従来型であってよい。作製プロセスは、たとえば、２インチ（５ｃｍ）の直径と１フィート（３０ｃｍ）の長さを有する金属棒内に、比較的大きな数の、たとえば、１６以上のＧＴセンサを位置決めすることを含んでもよい。
【００３１】
図４は、ＧＴストリングについての作製方法およびレジストレーション方法のフローチャートである。ステップ６０にて、棒内に設置されるＧＴセンサの数は、事前押し出しされた棒内で適合する程度の大きさであってよい。ステップ６２にて、ＧＴセンサを有する棒は、従来の押し出しプロセスによって、たとえば、１５フィート（４．５ｍ）の長さと０．２５インチ（６ｍｍ）の直径に伸びる。押し出しプロセス中、図３に示す伸ばされた棒４２に示すように、ＧＴセンサは、棒の軸方向長さに沿ってある程度任意に分散される。
【００３２】
押し出しプロセス後、ステップ６４にて、ストリング内の各ＧＴセンサ３８の軸方向位置４４は、従来のＧＴセンサ検出機器および方法を使用して測定される。各ＧＴセンサの軸方向位置４４は、高い確度まで、たとえば、１〜５ｍｍ以内まで決定される。ステップ６６にて、特定のＧＴストリングを使用する場合に将来参照するために、各ＧＴセンサの軸方向位置は、登録され、記憶される。各ＧＴセンサの軸方向位置は、対応するＧＴストリングに関連するコンピュータデータファイルに記憶される。
【００３３】
ステップ６８にて、ＧＴストリング内の各ＧＴセンサの軸方向位置のデータファイルは、炉心モニタリングソフトウェアプログラムを含む原子炉炉心用のコンピュータシステムにロードされる。このプログララムは、原子炉炉心運転を監視し、炉心を監視する機器およびセンサからのデータを解析し、炉心内の動径方向および高さを含む３次元（３Ｄ）で炉心の出力形状を示すマップを生成する従来型システムであってよい。従来の炉心モニタリングプログラムは、各ＧＴストリング内の既知のＧＴセンサ位置に関するハードコーディングされた軸方向位置を有する。本発明の目的のために、プログラムは、炉心内に配置された機器管内のＧＴストリングのそれぞれについて、ＧＴセンサ位置の入力ファイルを受容するように修正される。特に、ステップ７０にて、ソフトウェアプログラムは、各ＧＴストリングについてＧＴセンサの軸方向位置のデータファイルを読み取り、各ＧＴセンサについて炉心内の高さを決定する。ソフトウェアは、各ＧＴセンサの高さを、炉心内のＧＴストリングの動径方向位置（任意選択で、センサに関連する半径角度）に関連付ける。各ＧＴセンサの高さおよび動径位置を知って、ステップ７２にて、炉心モニタリングソフトウェアは、センサによって収集されたデータを使用して、炉心の出力形状マップを生成する。
【００３４】
例示的な３Ｄ出力形状グラフ５６が、図５に示される。３Ｄ出力形状グラフは、ＧＴストリング上のＧＴセンサの高さに相当する炉心内の異なる軸方向高さ（Ｅ）における動径方向出力分布を提示する。炉心ロケーション５７は、各ロケーションにおける炉心出力を表すために色分けされてもよい。たとえば、赤で示す炉心ロケーション５７は、青で示す別の炉心ロケーションより高い出力レベルを示してもよい。炉心ロケーションは、種々の炉心高さで、かつ、各高さでの異なる炉心ロケーションで、３Ｄグラフ５６で示される。
【００３５】
さらに、ステップ７４にて、機器管３４または炉心モニタリングソフトウェアの製造業者は、管内のＬＰＲＭ４０の各検出器に隣接するストリング内のＧＴセンサ４６を識別する。ステップ７６にて、各検出器に隣接する識別されたＧＴセンサを使用して、検出器が較正される。比較的大きな数のＧＴセンサがストリング内に配置されるため、各ＬＰＲＭ検出器に隣接するＧＴセンサが存在することになる。各ＬＰＲＭ検出器に隣接するＧＴセンサは、ＧＴセンサとＬＰＲＭ検出器の両方の軸方向ロケーションを知ることによって決定されることができる。
【００３６】
隣接するＧＴセンサが故障しているか、または、利用可能でない場合、検出器に対して最も近いＧＴセンサを使用して、検出器較正が行われることになる。検出器からより遠くに離れたＧＴセンサを使用することは、較正の不確実性を増加させる。
【００３７】
ストリングが作製された後にＧＴセンサの組み込まれた軸方向ロケーションを、ＧＴストリングの製造業者に決定させることは、特定のＧＴセンサが、ストリング内の特定の軸方向ロケーションに位置決めされるという要件を取り除くことを可能にする。この要件がない場合、要件が課されるときに比べて、より多くのＧＴセンサ、たとえば、２〜３倍多いＧＴセンサが、ＧＴストリング内に設置されることができる。ストリング内のＧＴセンサの数を増加させることは、ＧＴセンサが炉心の出力に関する束データをそこで収集する炉心内の高さの数を増加させる。
【００３８】
図６は、炉心内で対称位置にあり（図１の機器３３を参照されたい）、かつ、ＧＴセンサがストリングに対して非対称に配置されたＧＴストリング５６、５８を有する一対の機器管５２、５４の略図である。一対の機器管５２、５４は、対称線３１（図１）から共通距離に配置される。これらの管５２、５４は共に、ＧＴセンサのＧＴストリング５６、５８およびＬＰＲＭ４０を有する。ＧＴストリング５６、５８は、炉心内で対称位置にあるため、同じ炉心状態、たとえば、ガンマ束を検出する。炉心内の対称位置は、同じ炉心高さで、かつ、対称線に垂直な炉心線に沿う、対称線から同じ距離の位置を含む。対称に位置するＧＴストリングの場合、ストリング上のＧＴセンサによって収集される束データは、ＧＴセンサの高さ変動を除いて同じであるはずであると考えて差し支えない。
【００３９】
ストリングにおけるＧＴセンサの非対称配置は、意図的であり、また、ＧＴストリングの作製前に決定されたＧＴセンサの軸方向ロケーションに基づいてもよい。ＧＴセンサの所定の軸方向ロケーションのために、ストリング内に配置されることができるセンサの数は、たとえば、７つのＧＴセンサに制限される。図６の左側のＧＴストリング５６は、ストリングの底部半分に比べて上部半分の方により多くのＧＴセンサを有する。同様に、図６の右側のＧＴストリングは、ストリングの上部半分に比べて低部半分の方により多くのＧＴセンサを有する。別の形態の非対称ロケーションは、２つのストリング上に同じ数のＧＴセンサを有することであり、各ストリング上のＧＴセンサの軸方向ロケーションは異なる。
【００４０】
各ストリングにおけるＧＴセンサの非対称軸方向配置によって、他のストリング５８において対応するＧＴセンサがそこには存在しない炉心内の高さに、１つのストリング５６におけるＧＴセンサの少なくとも一部があることになる。こうした炉心高さにおいて、１つのＧＴストリングだけが、炉心内の束に関するデータを取得する。さらに、ＬＰＲＭ用の検出器４０より少ないＧＴセンサが存在する。関連するＧＴセンサがない状態で検出器を較正することは問題となる。ＬＰＲＭ検出器軸方向位置は、両方の機器管５６、５８について同じである。対称に位置決めされたＧＴストリング５６、５８は、ひとまとめに両方のストリングについて、機器管内のＬＰＲＭ検出器軸方向位置のそれぞれにおいてＧＴセンサが存在するように配置されたＧＴセンサを有する。炉心モニタソフトウェアは、ＬＰＲＭ検出器に直接隣り合う、たとえば、同じ高さにあるＧＴセンサ、または、ＬＰＲＭ検出器に最も近いＧＴセンサを識別する。１つのＧＴセンサだけが識別される（たとえば、ＧＴセンサが検出器と同じ高さにある）場合、検出器は、識別されたＧＴセンサによって検知されるのと同じ信号レベルを検出器が出力するまで、ＬＰＲＭ検出器に関連する電子回路を調整することによって較正される。複数のＧＴセンサが、ＬＰＲＭ検出器に近接しているとして識別される場合、炉心モニタソフトウェアは、各ＧＴセンサから同じ高さの検出器までの軸方向距離に基づく重み付き平均などによってＧＴセンサ信号を補間してもよい。ＧＴセンサの重み付き平均は、ＬＰＲＭ検出器用の電子回路を調整することによってＬＰＲＭ検出器の出力に一致される参照信号としてソフトウェアによって使用される。
【００４１】
炉心モニタソフトウェアは、対称ロケーションにある、たとえば、動径方向対称軸から同じ距離にあるＧＴストリングが、炉心束を含む同じ炉心状態を経験すると推論する。この推論に基づいて、炉心モニタソフトウェアは、１つのストリング（「開始ストリング（ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ  ｓｔｒｉｎｇ）」）からのＧＴセンサデータを、開始ストリングにおいて収集されたデータと、（他のストリングが同じ炉心ロケーションにＧＴセンサを有さない限り）開始ストリングに対して対称炉心ロケーションにある別のストリングにおいて収集されたデータの両方として適用する。同様に、直接隣り合うＧＴセンサを有さないＬＰＲＭ検出器４０は、検出器と同じかまたは近い高さにあり、かつ、対称炉心ロケーションの機器管内のＧＴセンサからのデータを使用して較正されてもよい。
【００４２】
図７は、ＧＴセンサ（ＧＴ−１、ＧＴ−２）からのデータと検出器（ＬＰＲＭ−ストリング−１、ＬＰＲＭ−ストリング−２）からのデータの強い相関を示すチャートであり、センサおよび検出器は、機器管内でほぼ同じ軸方向ロケーションにあり、管は、炉心内で対称に配置される。特に、ＧＴセンサ（ＧＴ−１）と検出器（ＬＰＲＭ−ストリング−１）を有する第１の機器管は、炉心内で、ＧＴセンサ（ＧＴ−２）と検出器（ＬＰＲＭ−ストリング−２）を有する第２の管に対して対称に配置される。両方の管内の同じ軸方向高さにあるＧＴセンサは、実質的に同じ予想データ信号出力を有する。同様に、両方の管内でかつ同じ軸方向高さ（ｈｅｉｇｈｔ）にある検出器（ＬＰＲＭ）は、対応する高さについてのＧＴセンサ信号に等しい、同じ予想検出器信号出力を有する。信号の類似性により、１つの管内のＧＴセンサを使用して、別の管内の検出器を較正することができる。ただし、検出器はＧＴセンサと同じ高さにあり、かつ、検出器を有する管が、炉心内で、ＧＴセンサを有する管に対して対称に配置されるものとする。
【００４３】
図４のステップ７８にて、炉心モニタソフトウェアは、対称炉心ロケーションにある炉心内のＧＴストリングを識別する。対称ＧＴストリングの場合、コントローラは、ステップ８０にて、対称ストリングの両方ではないが一方がＧＴセンサを有する炉心高さを識別する。識別された炉心高さのそれぞれにおける１つのＧＴセンサについて、炉心の出力形状を生成するときなど、炉心の状態を解析するときに、センサデータを、両方の対称ストリングから生じたものとして適用する。ＬＰＲＭ検出器を較正するために、ステップ８４にて、炉心モニタソフトウェアは、同じ機器管内に隣接するＧＴセンサを有さない検出器４０を識別する。識別された検出器４０のそれぞれを較正するために、炉心内に対称に位置決めされた機器管からのデータではなく、検出器と同じ軸方向位置にあるＧＴセンサからのデータを使用する。
【００４４】
炉心を監視するＧＴセンサの有効数を増加させるための、本明細書に開示される２つの方式は、ＧＴストリング当たりＧＴセンサが約７つだけという現在経済的な最適条件に比べて、原子核測定システムの不確実性を減少させる。第１の方式は、各ストリング内のＧＴセンサの数を増加させるが、較正の目的でＬＰＲＭ検出器に直接隣り合ってＧＴセンサを位置決めしないというリスクがある。第２の方式は、減少した数の（とりわけ、従来の数の）ＧＴセンサを使用するが、センサの非対称配置および炉心内での対称に位置決めされた機器管の間でのセンサデータの置換による。両方の方式は、ＧＴストリングを作製するための知られている方法によって達成されることができるよりも、より多くの炉心高さにおいてデータを収集する。測定システムの不確実性を低減することは、炉心についての運転限界に有利に影響を及ぼし、また、よりよい炉心性能、より低い燃料コスト、および複雑なＴＩＰの排除をもたらす可能性がある。
【００４５】
モニタリングソフトウェアは、炉心内での対称に位置決めされた機器管の間でのセンサデータを置換するため、また、検出器、たとえば、異なる管内のＬＰＲＭ検出器を較正するために、センサの非対称配置を使用する。この能力は、ソフトウェアが、固定されたＧＴセンサの数より大きい数のＬＰＲＭ検出器を較正することを可能にする。較正を頻繁に行い、検出器によって生成されるデータが正確に較正されることを保証することができる。さらに、ＧＴセンサに隣接しない検出器は、別の機器管内で対称に位置決めされるＧＴセンサからのデータを使用することによって較正されてもよい。炉心内の対称ロケーションからのセンサデータの置換可能性が好都合であるが、本開示は、本発明者等の知る限りでは過去に知られていない、センサデータの置換可能性の用途を提示する。
【００４６】
本発明について、現在のところ、最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関連して述べたが、本発明は、開示される実施形態に限定されるのではなく、それどころか、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる種々の変更および均等な構成を包含することが意図されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】上面視で示される原子炉炉心の略図である。
【図２】燃料集合体の間に配置される機器管の斜視図であり、管内のセンサを露出するために切り取り図で管を示す。
【図３】ＬＰＲＭおよび比較的大きな数のＧＴセンサを有するＧＴストリング用の機器管ハウジングセンサの略図である。
【図４】ＧＴストリングについての作製方法およびレジストレーション方法のフローチャートである。
【図５】ＧＴセンサから収集されたデータによって生成される出力マップの例示的な３次元（３Ｄ）マップを示す図である。
【図６】炉心内で対称位置にあり、かつ、ＧＴセンサがストリングに対して非対称に配置されたＧＴストリングを有する一対の機器管の略図である。
【図７】種々の軸方向高さにおける（ＬＰＲＭ、ＧＴセンサなどからの）予想機器信号の例を示すチャートであり、対称炉心ロケーションにおける２つの機器のリニアアレイの類似性を立証する。
【符号の説明】
【００４８】
１０  原子炉炉心
１２  容器
１４  燃料集合体
１６  アレイ中心
１８  アレイ周縁
２０  共通半径
２２  スタートアップレンジ中性子モニタ（ＳＲＮＭ）チャネル
２４  中性子（Ｎ）源
２６  予備中性子源ロケーション
２８  局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）システム
３０  束測定機器
３１  対称線
３２  制御棒ブレード
３３  対称ＧＴ
３４  機器管
３６  リニアＧＴ極アレイ
３８  ガンマ温度計（ＧＴ）センサ
４０  ＬＰＲＭ／ＳＲＮＭ用検出器
４２  図３のＧＴ極
４４  極内の各ＧＴセンサ軸方向位置
４６  ＬＰＲＭの検出器に隣接するＧＴセンサ
４８、５０  機器管
５２、５４  ＧＴ極
５６  軸方向ロケーションｚにおける炉心出力マップ
５７  動径方向炉心位置
５８  軸方向炉心位置
【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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