(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内の中性子束分布を測定するための局所出力検出装置のそれぞれのLPRM検出器の中性子照射に伴う感度劣化に対して補正をした測定値を使用して、原子炉内の出力分布を評価する原子炉出力監視装置において、検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータの、検出器の中性子照射量に対する変化率を算出しながら、最新の数点の変化率の平均値をLPRM検出器感度劣化補正係数とし、そのLPRM検出器感度劣化補正係数によりLPRM検出器の測定値を補正することを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項２】
前回作成したLPRM検出器感度劣化補正係数と最新の１点の変化率より新しいLPRM検出器感度劣化補正係数を作成することを特徴とする、請求項１記載の原子炉出力監視装置。
【請求項３】
検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータに、検出器信号増幅器用の試験電流値を用いることを特徴とする、請求項１または２記載の原子炉出力監視装置。
【請求項４】
検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータに、検出器信号増幅器の増幅率を用いることを特徴とする、請求項１または２記載の原子炉出力監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術的分野】
本発明は、原子炉の局所出力領域モニタ(LPRM)の測定結果を利用して出力分布を監視する出力監視装置に係わり、最新のLPRM較正データによりLPRM検出器の感度劣化を補正する出力監視装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
原子炉には、運転中の炉心状態を常時監視する出力監視装置が備えられている。この技術は特開昭５３−１４１８９４号公報に紹介されている。この装置は原子炉から得られる各種プロセス計測量（例えば、炉心流量や炉心圧力などの物理量をさしていう）を用いて、定められた３次元核熱水力モデルに基づいて炉心内の出力分布などを計算する機能を有している。
【０００３】
プロセス計測量のひとつに局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）の測定値がある。ＬＰＲＭは炉心内に多数の検出器を配置し、炉心内の中性子束分布を計測する装置である。
【０００４】
図７は、発電用沸騰水型原子炉における炉心内の燃料集合体１０、制御棒１１、及びＬＰＲＭストリング１２の配置例を示す図であり、多数の燃料集合体１０が格子状に配列されており、隣接する４個の燃料集合体１０の中心部に制御棒１１が配設され、上記燃料集合体１０の列の間に複数のＬＰＲＭストリング１２が設けられている。そして、上記ＬＰＲＭストリング１２内に、図８に示すように、所定高さ位置に複数のＬＰＲＭ検出器１３が設けられている。
【０００５】
ＬＰＲＭ検出器１３によって検出された検出値は、図９に示すように、増幅器１６で増幅され、その増幅されたＬＰＲＭ測定データによって炉心出力分布が評価される。ところで、ＬＰＲＭ検出器１３は中性子が照射されることによって感度が劣化するため、図１０に示すように、出力監視ではそれぞれの検出器について補正した測定値が使用される。
【０００６】
以下、その補正方法について述べる。
【０００７】
ＬＰＲＭ検出器感度の劣化に対する補正には２つの段階がある。第１段階はＬＰＲＭ較正であり、第２段階はＬＰＲＭ較正とＬＰＲＭ較正の間のＬＰＲＭ検出器感度劣化の予測に基づいた測定値の補正である。
【０００８】
ＬＰＲＭ較正には移動式の中性子測定器（ＴＩＰ）が用いられる。すなわち、炉心内のＬＰＲＭ検出器１３が格納されているＬＰＲＭストリング１２内には、ＴＩＰ導管１４が配設されており、そのＴＩＰ導管１４内に移動式のＴＩＰ検出器１５が格納されている。しかして、ＴＩＰ検出器１５はＬＰＲＭストリング１２中の導管１４内を移動しながら中性子を測定する。また、ＴＩＰ検出器１５はＬＰＲＭストリング１２間も移動することができる。このため、ＴＩＰ検出器１５数体で炉心全体の中性子束分布を測定することができる。しかも、全てのＴＩＰ検出器１５は炉心中央付近に１つ指定された共通ＬＰＲＭストリングでの測定が可能となっており、この共通ＬＰＲＭストリングでの測定値により検出器間の感度差を較正できるため、一つの検出器で炉心全体の中性子束を測定した時と同じ測定結果が得られる。このようにして得られたＬＰＲＭ検出器位置でのＴＩＰ検出器の測定値とＬＰＲＭ測定値が一致するように各ＬＰＲＭ増幅器を調整することにより、ＬＰＲＭ較正を行う。
【０００９】
すなわち、ＬＰＲＭ較正後のＬＰＲＭ測定値をＰ：ＬＰＲＭ較正前のＬＰＲＭ測定値をＰ’：ＬＰＲＭ検出器位置でのＴＩＰ測定値をＴ：ＬＰＲＭ較正係数をＢ：ＬＰＲＭ較正後のＬＰＲＭ増幅器の増幅率Ｇ：ＬＰＲＭ較正前のＬＰＲＭ増幅器の増幅率をＧ’とすると、ＬＰＲＭ較正後のＬＰＲＭ測定値Ｐは
式（１）で表される。
Ｐ  ＝  Ｔ  ＝  Ｂ・Ｐ’  ＝  Ｐ’・Ｇ／Ｇ’    ……  （１）
【００１０】
したがって、ＬＰＲＭ較正係数Ｂ、及びＬＰＲＭ較正後のＬＰＲＭ増幅器の増幅率Ｇは、それぞれ下記式（２）、式（３）で表される。
Ｂ  ＝  Ｔ  ／  Ｐ’      ………    （２）
Ｇ  ＝  Ｂ・Ｇ’        ………    （３）
【００１１】
ＬＰＲＭ増幅器の調整は、増幅率を数値で指定できる数値制御方式のＬＰＲＭ増幅器の場合には式（３）のＧを指定すればよい。しかし、増幅率を数値で指定できないＬＰＲＭ増幅器の場合には、ＬＰＲＭ校正時に図１０で点線で示すように、感度に応じた試験電流を増幅器に入力し、基準の指示値が得られるように増幅器を調節する。ここで、試験電流値は次の式（４）、式（５）により求める。
Ｉ・Ｇ  ＝  Ｉ’・Ｇ’  ＝  （基準の指示値）    ……  （４）
Ｉ  ＝  Ｉ’・Ｇ’／Ｇ  ＝  Ｉ’／Ｂ            ……  （５）
ここで、Ｉ：増幅器の調整のために入力する試験電流値
Ｉ’：前回の増幅器調整のときに入力した試験電流値
である。
【００１２】
通常、ＴＩＰ検出器は検出器の消耗を防ぐために炉心の外の部分に収納されており、ＴＩＰ検出器による測定を行うのは月１回程度である。したがって、ＬＰＲＭ較正も月１回程度であり、その間は、ＬＰＲＭ検出器の感度の劣化についてのＬＰＲＭ測定値の補正を予測にもとづいて行っている。
【００１３】
ＬＰＲＭ検出器の感度は実験データにより、次の式（６）の指数関数で表すことができ、出力監視装置は、この式をもとにＬＰＲＭ検出器の感度の劣化についてのＬＰＲＭ測定値の補正計算をする。
Ｓ（Ｅ）／Ｓ（０）  ＝  Ａ１・ｅｘｐ（−Ｅ／Ａ２）  ＋  （１−Ａ１）・ｅｘｐ（−Ｅ／Ａ３）  ＝  Ｒ（Ｅ）……  （６）
ここで、  Ｅ：ＬＰＲＭ検出器の中性子照射量
Ｓ（Ｅ）／Ｓ（０）：ＬＰＲＭ検出器感度劣化比（Ｓ（Ｅ）：ＥでのＬＰＲＭ検出器感度）
である。
【００１４】
Ａ１，Ａ２，Ａ３は予測にもとづいて作成し、出力監視装置へ入力する定数であり、図９のＬＰＲＭ検出器感度劣化補正定数である。この式に従って、前回のＬＰＲＭ較正時からの検出器感度の比を予測評価し、（７）式及び（８）式によりＬＰＲＭ測定値を補正する。
Ｐｃ  ＝  Ｃ・Ｐ        ……  （７）
Ｃ  ＝  Ｒ（Ｅ１）／Ｒ（Ｅ）  ……  （８）
ここで、  Ｐｃ：補正後のＬＰＲＭ測定値
Ｐ：補正前のＬＰＲＭ測定値
Ｃ：ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数
Ｅ１：前回のＬＰＲＭ較正時のＬＰＲＭ検出器の中性子照射量
Ｅ：現在のＬＰＲＭ検出器の中性子照射量
である。
【００１５】
この場合、入力定数装荷は通常定期検査時に行うため、入力定数Ａ１，Ａ２，Ａ３はそれまでの運転中に収集したデータを分析し、次の定期検査までの感度劣化特性を予測して、検出器毎に作成する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のように従来の出力監視装置に入力するＬＰＲＭ検出器感度劣化補正用定数は、運転中に収集したデータを分析し、将来の感度劣化特性を予測して作成しており、しかも、定数装荷は通常定期検査時に行うため、次の定期検査までの感度劣化特性を予測しなければならない。このため、長期にわたり精度の良い定数を作成するには複雑な分析作業が必要で、自動化が難しく、ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正用定数の作成には多くの労力が必要である等の問題がある。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑み、ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数を運転中に自動計算することにより、補正用定数作成の作業を不要とし、かつより精度の高い補正係数を提供するようにした原子炉出力監視装置を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、原子炉内の中性子束分布を測定するための局所出力検出装置のそれぞれのLPRM検出器の中性子照射に伴う感度劣化に対して補正をした測定値を使用して、原子炉内の出力分布を評価する原子炉出力監視装置において、検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータの、検出器の中性子照射量に対する変化率を算出しながら、最新の数点の変化率の平均値をLPRM検出器感度劣化補正係数とし、そのLPRM検出器感度劣化補正係数によりLPRM検出器の測定値を補正することを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前回作成したLPRM検出器感度劣化補正係数と最新の１点の変化率より新しいLPRM検出器感度劣化補正係数を作成することを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータに、検出器信号増幅器用の試験電流値を用いることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータに、検出器信号増幅器の増幅率を用いることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の原子炉出力監視装置の実施の形態について説明する。図１は本発明の全体構成を示す図であって、局所出力領域モニタＬＰＲＭ１の検出器１ａによって検出された中性子束は増幅器１ｂにより増幅され、その増幅された中性子束信号がＬＰＲＭ測定データａとして原子力出力監視装置２に入力され、ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正が行われた後、ＬＰＲＭ測定データによる炉心出力分布評価が行われる。一方、移動式のＴＩＰ検出器３により検出されたＴＩＰ測定データも上記原子力出力監視装置２に入力され、そこで上記増幅器１ｂにより増幅されたＬＰＲＭ測定データａと比較され、ＬＰＲＭ増幅器の調整の度合いを表すデータ、すなわちＬＰＲＭ校正データｂが作成される。そして、上記ＬＰＲＭ校正データｂにより増幅器１ｂの調整が行われる。この部分までは従来のものと同一であるが、本発明に於いては、さらに上記ＬＰＲＭ校正データｂを基にしてＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数ｃが算出され、算出されたＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数ｃによりＬＰＲＭ測定データが補正され、その補正されたＬＰＲＭ測定データにより炉心出力分布評価が行われる。しかして、従来の原子力出力監視装置で必要であったＬＰＲＭ検出器感度劣化用定数Ａ１、Ａ２、Ａ３の入力が不要となっている。
【００２３】
そこで、本発明の第１の実施例として、LPRM増幅器の調整の度合いを表すデータとして、式（５）で示したLPRM増幅器を調整をする時の試験電流値を用いて、次回の調整までに適用するLPRM検出器感度劣化補正係数を作成する例を示す。
【００２４】
現在使用されているＬＰＲＭ増幅器の多くは、図１０に点線で示すように試験電流を使って調整を行っており、試験電流値は、式（５）で示したように増幅器の増幅率に反比例して、即ち検出器の感度に比例して変更される。したがって、試験電流値の推移から、ＬＰＲＭ検出器の感度劣化特性を求めることができる。ＬＰＲＭ増幅器試験電流値の検出器の中性子照射量に対する推移の例を図２に示す（図の数値軸は対数目盛を使っている）。図２のように、ＬＰＲＭ検出器の感度は指数関数的に推移する。
【００２５】
しかして、まずＬＰＲＭ較正の時に得られたＬＰＲＭ増幅器調整用の試験電流値とＬＰＲＭ検出器の中性子照射量から、次のように試験電流値の自然対数の中性子照射量に対する変化率Ｄｐを求める。
Ｄｐ  ＝  ｌｎ（Ｉ１／Ｉ０）／（Ｅ１−Ｅ０）    ………  （９）
ここで、    Ｉ１：今回のＬＰＲＭ較正でのＬＰＲＭ増幅器調整用の試験電流値
Ｉ０：前回のＬＰＲＭ較正でのＬＰＲＭ増幅器調整用の試験電流値
Ｅ１：今回のＬＰＲＭ較正の時点でのＬＰＲＭ検出器の中性子照射量
Ｅ０：前回のＬＰＲＭ較正の時点でのＬＰＲＭ検出器の中性子照射量
である。
【００２６】
上記変化率Ｄｐは、図２における各データ点間の傾きを意味する。図２において一定の区間は直線で近似できることから、その間の変化率Ｄｐは一定であるとしてＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数Ｄを次のように求める。
【００２７】
Ｄ  ＝  （過去Ｎ回分のＤｐの平均値）    ………  （１０）
Ｎは入力定数であり、直線で近似できる期間である。したがって、この期間のＬＰＲＭ検出器感度劣化の特性は次のように表すことができる。
ｌｎ（Ｉ／Ｉ１）  ＝  Ｄ・（Ｅ−Ｅ１）    ………  （１１）
Ｉ／Ｉ１  ＝  ｅｘｐ（Ｄ・（Ｅ−Ｅ１））  ………  （１２）
ここで、  Ｅ：過去Ｎ回のＬＰＲＭ較正の間の任意のＬＰＲＭ検出器の中性子照射量
Ｉ／Ｉ１：ＬＰＲＭ検出器感度劣化比
（Ｉ：中性子照射量Ｅの時点でＬＰＲＭ較正をしたと仮定したときに予                    測される試験電流値）
である。
【００２８】
この感度劣化特性が、次回のＬＰＲＭ較正までの間も変わらないと考える。したがって、式（１２）を式（８）に当てはめると、
Ｒ（Ｅ）／Ｒ（Ｅ１）  ＝  Ｉ／Ｉ１  ＝  ｅｘｐ（Ｄ・（Ｅ−Ｅ１））    ………  （１３）
となる。
【００２９】
これを式（７）に代入すると
Ｐｃ  ＝  Ｐ／ｅｘｐ（Ｄ・（Ｅ−Ｅ１））      ………  （１４）
となる。したがって、この式（１４）を用いてＬＰＲＭ検出器感度の劣化に対するＬＰＲＭ測定値の補正を行う。
【００３０】
変化率Dpの測定値とそれより求めたLPRM検出器感度劣化補正係数Dを図３に示す。図３においてａ１がLPRM検出器感度劣化補正係数Dである。また、本実施例に従って予測した試験電流値と測定値との比較を図４に示す(図の数値軸は対数目盛を使っている)。図４において、ａ２が予測値である。これらの図から、LPRM検出器感度劣化の予測誤差は測定値のばらつきの範囲内であり、精度の高い補正計算を行うことができることがわかる。
【００３１】
第１の実施例では、過去Ｎ回分の変化率Ｄｐのデータを蓄積しなければならないが、第２の実施例ではそのデータ蓄積を不要にすることができる。
【００３２】
すなわち、LPRM較正のときに式（９）によって変化率Dpを求めた後、次式によりLPRM検出器感度劣化補正係数Dを更新する。
D = A・Dp + (1-A)・D'    ………  （１５）
ここで、    D'：前回のLPRM較正の時に作成したLPRM検出器感度劣化補正係数
Aは入力定数であり、A≦1である。
【００３３】
変化率Dpの測定値とそれより求めたLPRM検出器感度劣化補正係数Dを図５に示す。図５においてａ３がLPRM検出器感度劣化補正係数Dである。また、本実施例に従って予測した試験電流値と測定値との比較を図６に示す(図の数値軸は対数目盛を使っている)。図６においてａ４が予測値である。このように、本実施例においても第１の実施例と同様、高い予測精度を有している。
【００３４】
実施例１ではＬＰＲＭ増幅器の調整の度合いを表すデータとして式（５）で示したＬＰＲＭ増幅器を調整をする時の試験電流値を用いたが、ＬＰＲＭ増幅器の中には、試験電流を使わずに増幅率そのものを数値で指定できるものもある。その場合には式（５）で示したＬＰＲＭ増幅器の増幅率から、ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数を求めることができる。式（５）及び（９）より、次式（１６）によりＤｐを求める。
Ｄｐ  ＝  ｌｎ（Ｇ０／Ｇ１）／（Ｅ１−Ｅ０）    ………  （１６）
ここで、  Ｇ１：今回のＬＰＲＭ較正でのＬＰＲＭ増幅器調整用の試験電流値
Ｇ０：前回のＬＰＲＭ較正でのＬＰＲＭ増幅器調整用の試験電流値
である。
【００３５】
しかして、ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数Ｄは式（１０）または（１５）で求めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、ＬＰＲＭ検出器感度劣化に対する補正機能を、より高い精度で導入できるとともに、ＬＰＲＭ検出器感度劣化補正用定数の作成に費やしてきた多大な労力を完全に省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原子炉出力監視装置の構成図
【図２】ＬＰＲＭ増幅器試験電流値の検出器中性子照射量に対する推移
【図３】実施例１で算出したＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数
【図４】実施例１にもとづいて予測したＬＰＲＭ検出器感度劣化特性
【図５】実施例２で算出したＬＰＲＭ検出器感度劣化補正係数
【図６】実施例２にもとづいて予測したＬＰＲＭ検出器感度劣化特性
【図７】局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）検出器の炉心内配置
【図８】移動式の中性子測定器の概略構成を示す図
【図９】従来の原子力出力監視装置の構成図
【図１０】ＬＰＲＭ増幅器の調整方法
【符号の説明】
１  局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）
２  原子炉出力監視装置
３  ＴＩＰ検出器
１０  燃料集合体
１１  制御棒
１２  ＬＰＲＭストリング
１３  ＬＰＲＭ検出器
１４  導管
１５  ＴＩＰ検出器
【図１】
0003579024.tif 000002
【図２】
0003579024.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003579024.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003579024.tif 000007
【図７】
0003579024.tif 000008
【図８】
0003579024.tif 000009
【図９】
0003579024.tif 000010
【図１０】
0003579024.tif 000011