(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内に設置された複数の固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置において、
前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、
前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換算するγ線束換算装置と、
前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を備え、
前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた前記換算関数式を保持しており、
原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、
γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するようにし、
前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の軸方向位置を示す添字）とおき、前記検出部の単位重量あたりの発熱量をＷij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）とおいた場合、△Ｕij＝ｆ（Ｓ0 γij ，αγij ，△Ｗij）（Ｓ0 γijは換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、αγijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、
前記発熱量換算装置は、測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式△Ｕij＝ｆ（Ｓ0 γij，αγij，△Ｗij）の関数曲線を決めて線形項を示す係数Ｓ0 γij及び非線形項を示す係数αγijを求め、
予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温度計の出力信号をＵ0ij として、前記関数曲線が−（Ｕγij−Ｕ0ij ）＝ｆ（Ｓ0 γij，αγij，−Ｗγij）（Ｕγijは加熱手段によって加熱する前のγ線温度計の出力信号値、Ｗγijはその時の検出部の単位重量あたりの発熱量）を満たすことを用いて前記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗijを求めるようにしたことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項２】
前記換算関数式として△Ｕij＋Ｕγij  ＝Ｓ0ij （１＋αij（△Ｕij＋Ｕγij））（△Ｗij＋Ｗγij  ）＋Ｕ0ij を用いることを特徴とする請求項１記載の原子炉出力測定装置。
【請求項３】
前記換算関数式として△Ｕij＋Ｕγij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij （１＋αij（△Ｕij＋Ｕγij−Ｕ0ij ））（△Ｗij＋Ｗγij  ）を用いることを特徴とする請求項１記載の原子炉出力測定装置。
【請求項４】
原子炉内に設置された複数の固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置において、
前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、
前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換算するγ線束換算装置と、
前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を備え、
前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた前記換算関数式を保持しており、
原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、
γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するようにし、
前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あたりの発熱量をＷij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温度計の出力信号をＵ0ij  （定数）とした場合、Ｕij＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）（Ｓ0ij  は換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、αγijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、
前記発熱量換算装置は、前記線形項を示す係数Ｓ0ij  として、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた換算関数式における線形項を示す係数又は前回の補正の後の換算関数式における線形項を示す係数を用いて定数とし、前記非線形項を示す係数αγijは未知数として、
測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式Ｕij＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）の関数曲線を決めて前記非線形項を示す係数αγijを求め、この係数αγijを前記換算関数式Ｕij  ＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij  ）に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗijを求めるようにしたことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項５】
前記換算関数式としてＵij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij を用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）2 ／（１＋αijＵij）を用いて前記非線形項を示す係数αijを計算し、この係数αijを前記換算関数式Ｕij＝Ｓ0ij  （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたことを特徴とする請求項４記載の原子炉出力測定装置。
【請求項６】
前記換算関数式としてＵij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij  （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗijを用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）（１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））を用いて前記非線形項を示す係数αijを計算し、この係数αijを前記換算関数式Ｕij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたことを特徴とする請求項４記載の原子炉出力測定装置。
【請求項７】
原子炉内に設置された複数の固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置において、
前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、
前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換算するγ線束換算装置と、
前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を備え、
前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた前記換算関数式を保持しており、
原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、
γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するようにし、
前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あたりの発熱量をＷij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温度計の出力信号をＵ0ij とした場合、Ｕij＝ｈ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）（Ｓ0ij は換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、αγijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、
前記発熱量換算装置は、前記非線形項を示す係数αγijとして、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた換算関数式における非線形項を示す係数又は前回の補正の後の換算関数式における非線形項を示す係数を用いて定数とし、前記線形項を示す係数Ｓ0ij は未知数として、
測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式Ｕij＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）の関数曲線を決めて前記線形項を示す係数Ｓ0ij を求め、この係数Ｓ0ij を前記換算関数式Ｕij＝ｈ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗijを求めるようにしたことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項８】
前記換算関数式としてＵij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij を用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）2 ／（１＋αijＵij）を用いて前記線形項を示す係数Ｓ0ij を計算し、この係数Ｓ0ij を前記換算関数式Ｕij＝Ｓ0ij  （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたことを特徴とする請求項７記載の原子炉出力測定装置。
【請求項９】
前記換算関数式としてＵij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij  （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗijを用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）（１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））を用いて前記線形項を示す係数Ｓ0ij を計算し、この係数Ｓ0ij を前記換算関数式Ｕij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたことを特徴とする請求項７記載の原子炉出力測定装置。
【請求項１０】
前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して２５％未満のときに使用される請求項７記載の原子炉出力測定装置と、
前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して２５％以上７５％未満のときに使用される請求項１記載の原子炉出力測定装置と、
前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して７５％以上のときに使用される請求項４記載の原子炉出力測定装置と、を備えたことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉出力測定装置に係わり、特に、固定型の中性子検出器と固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号を利用して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、沸騰水型原子炉の出力測定には、小型核分裂電離箱からなる中性子検出器を組み合わせた検出器集合体が用いられている。この検出器集合体は、複数の固定型の中性子検出器よりなる局部出力領域モニタ（以下、「ＬＰＲＭ」と言う。）と、移動式の中性子検出器よりなる移動式炉心内計装（以下、「ＴＩＰ」と言う。）とを備えている。核分裂電離箱は核分裂片の電離作用によって出力信号を出すものであるため、核分裂電離箱のウランの燃焼とともにその感度が徐々に低下する。
【０００３】
そこで、固定型であるＬＰＲＭの感度低下の校正に移動型のＴＩＰを用いている。ここで、ＴＩＰもまた固定型の中性子検出器と同様の核分裂電離箱であるので、ＴＩＰの感度低下を避けるために通常は原子炉外に取り出しておき、必要に応じて高温・高圧の原子炉内に出し入れする。そのため、ＴＩＰを操作するための装置はきわめて複雑であり、また校正対象であるＬＰＲＭとの位置精度を保つために高い機械的精度も要求されている。
【０００４】
このように複雑で精巧な装置を不要とするために、ＴＩＰに代えてγ線温度計を使用し、このγ線温度計とＬＰＲＭとを組合せて沸騰水型原子炉の原子炉出力測定を行うことが提案されている。しかしながら、γ線温度計精度の向上や測定対象の中性子からγ線への変更等において問題があるため、沸騰水型原子炉の出力監視装置としては実用化されていない。図１２にγ線温度計とＬＰＲＭを組合せた従来例を示す。
【０００５】
図１２に示したγ線温度計４は、従来のＴＩＰとは異なり、γ線等の放射線による発熱現象を利用し、発熱の際にγ線温度計の検出部に生じる温度差を熱電対で測るものである。γ線温度計４は原子炉内に固定され、それらに隣接するＬＰＲＭ３の校正に使用することができる。γ線温度計４は原子炉内に設置される前に校正されるが、本来γ線等の放射線による発熱現象を利用するものであるため、放射線場である原子炉内において再校正を行い感度を確認する必要がある。
【０００６】
このようにγ線温度計をＬＰＲＭと組み合わせた例が特公平６−３１７９１に示されており、ＬＰＲＭ３の検出器の近傍にγ線温度計４のセンサ部を配置し（図１２参照）、そのγ線温度計４の出力信号に基づいてＬＰＲＭ３の校正を行う方法が述べられている。
【０００７】
γ線温度計４にはいつくかの種類があるが、γ線温度計４の中心にヒータが内蔵されたタイプのものは、この内蔵ヒータを使用することによってγ線温度計４の自己校正を行うことが可能である。内蔵ヒータによる感度校正方法の１つは、内蔵ヒータにより付加した電気抵抗発熱量とγ線温度計４の出力信号の変化から感度を求めるものである。図１３乃至図１５はこの感度校正方法を説明するためのグラフであり、図１３及び図１４は校正中に得られる出力信号のグラフ、図１５は、図１３又は図１４のデータから得られる校正曲線のグラフである。また、その他の感度校正方法としては、周期的に電気抵抗発熱を付加した場合の時間応答からγ線温度計４の感度を求める方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特公平６−３１７９１には、ＬＰＲＭ３と組み合わせるγ線温度計４の数あるいはγ線温度計４によるＬＰＲＭ３の校正ということについては述べられているが、γ線温度計４自体の感度校正については述べられていない。しかしながら、γ線温度計４自体の感度も設置される環境条件（冷却材温度、冷却材流速、冷却材とγ線温度計表面の熱伝達率、ボイド率、周辺発熱材等）により変化するのでγ線温度計４の感度校正を行うことが必要である。
【０００９】
また、γ線温度計４の校正について記載されたものとして特公平３−７３８３４がある。γ線温度計４には大きく分けて２つのタイプがあるがここで用いられているのは同心の二重管構造からなり中心部にヒータと差動型（測温点が２つあり２カ所の温度差が測定できる）の熱電対を組み込んだものである。この特公平３−７３８３４によれば、γ線温度計４の校正は原子炉内においてγ線等による原子炉発熱にγ線温度計４の内蔵ヒータによる電気抵抗発熱を付加して行うが、発熱量とγ線温度計４の出力信号は単に比例関係にあるとして行われている。
【００１０】
しかしながら、γ線温度計４は、γ線温度計４の検出部の単位重量あたりの発熱量と出力信号の間に厳密な直線性は成り立たず、発熱量の増加とともに出力信号はわずかに低下することがわかっている。したがって、発熱量とγ線温度計４の出力信号との間で直線性を仮定すると、特に発熱量が大きい領域で誤差が大きくなり、校正されたγ線温度計４の出力信号から演算される値を用いたＬＰＲＭ３の校正も必然的に誤差が大きくなり正確な校正は行うことができない。
【００１１】
さらに、個々のγ線温度計４は、γ線温度計４の検出部の単位重量あたりの発熱量とγ線温度計の出力信号の間にそれぞれ固有の関係を持っているため、各々の検出部に対してその関係を特定する必要がある。そして、特定された個々の関係に基づいてγ線温度計４の検出部の出力信号から局所平均出力を求め、炉心全体の出力分布を求める必要がある。
【００１２】
また、γ線温度計４が故障したり、或いは劣化した内蔵ヒータによってγ線温度計４の校正を行った場合、γ線温度計４から得られる情報が正確でないことになり、原子炉の出力監視に誤情報を与えることになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上述した種々の問題点を解消し、原子炉の出力分布を高精度で測定することができる原子炉出力測定装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、原子炉内に設置された複数の固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置において、前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換算するγ線束換算装置と、前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を備え、前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた前記換算関数式を保持しており、原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するようにし、前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の軸方向位置を示す添字）とおき、前記検出部の単位重量あたりの発熱量をＷij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）とおいた場合、△Ｕij＝ｆ（Ｓ0 γij ，αγij ，△Ｗij）（Ｓ0 γijは換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、αγijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式△Ｕij＝ｆ（Ｓ0 γij，αγij，△Ｗij）の関数曲線を決めて線形項を示す係数Ｓ0 γij及び非線形項を示す係数αγijを求め、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温度計の出力信号をＵ0ij として、前記関数曲線が−（Ｕγij−Ｕ0ij ）＝ｆ（Ｓ0 γij，αγij，−Ｗγij）（Ｕγijは加熱手段によって加熱する前のγ線温度計の出力信号値、Ｗγijはその時の検出部の単位重量あたりの発熱量）を満たすことを用いて前記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗijを求めるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、好ましくは、前記換算関数式として△Ｕij＋Ｕγij  ＝Ｓ0ij （１＋αij（△Ｕij＋Ｕγij））（△Ｗij＋Ｗγij  ）＋Ｕ0ij を用いる。
【００１６】
また、好ましくは、前記換算関数式として△Ｕij＋Ｕγij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij （１＋αij（△Ｕij＋Ｕγij−Ｕ0ij ））（△Ｗij＋Ｗγij  ）を用いる。
【００１７】
第２の発明は、原子炉内に設置された複数の固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置において、前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換算するγ線束換算装置と、前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を備え、前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた前記換算関数式を保持しており、原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するようにし、前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あたりの発熱量をＷij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温度計の出力信号をＵ0ij  （定数）とした場合、Ｕij＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）（Ｓ0ij  は換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、αγijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、前記線形項を示す係数Ｓ0ij  として、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた換算関数式における線形項を示す係数又は前回の補正の後の換算関数式における線形項を示す係数を用いて定数とし、前記非線形項を示す係数αγijは未知数として、測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式Ｕij＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）の関数曲線を決めて前記非線形項を示す係数αγijを求め、この係数αγijを前記換算関数式Ｕij  ＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij  ）に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗijを求めるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、好ましくは、前記換算関数式としてＵij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij を用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）2 ／（１＋αijＵij）を用いて前記非線形項を示す係数αijを計算し、この係数αijを前記換算関数式Ｕij＝Ｓ0ij  （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにする。
【００１９】
また、好ましくは、前記換算関数式としてＵij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij  （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗijを用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）（１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））を用いて前記非線形項を示す係数αijを計算し、この係数αijを前記換算関数式Ｕij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにする。
【００２０】
第３の発明は、原子炉内に設置された複数の固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置において、前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換算するγ線束換算装置と、前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を備え、前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた前記換算関数式を保持しており、原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するようにし、前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あたりの発熱量をＷij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温度計の出力信号をＵ0ij とした場合、Ｕij＝ｈ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）（Ｓ0ij は換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、αγijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、前記非線形項を示す係数αγijとして、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められた換算関数式における非線形項を示す係数又は前回の補正の後の換算関数式における非線形項を示す係数を用いて定数とし、前記線形項を示す係数Ｓ0ij は未知数として、測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式Ｕij＝ｇ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）の関数曲線を決めて前記線形項を示す係数Ｓ0ij を求め、この係数Ｓ0ij を前記換算関数式Ｕij＝ｈ（Ｓ0ij ，αγij，Ｕ0ij ，Ｗij）に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗijを求めるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
また、好ましくは、前記換算関数式としてＵij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij を用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）2 ／（１＋αijＵij）を用いて前記線形項を示す係数Ｓ0ij を計算し、この係数Ｓ0ij を前記換算関数式Ｕij＝Ｓ0ij  （１＋αijＵij）Ｗij＋Ｕ0ij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにする。
【００２２】
また、好ましくは、前記換算関数式としてＵij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij  （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗijを用い、前記加熱手段による加熱量△Ｗij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕijを前記加熱量△Ｗijの値を複数回変えて測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕij／△Ｗij＝Ｓ0ij （１＋αijＵij）（１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））を用いて前記線形項を示す係数Ｓ0ij を計算し、この係数Ｓ0ij を前記換算関数式Ｕij−Ｕ0ij ＝Ｓ0ij （１＋αij（Ｕij−Ｕ0ij ））Ｗij  に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにする。
【００２３】
第４の本発明は、前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して２５％未満のときに使用される上述の第３の発明による原子炉出力測定装置と、前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して２５％以上７５％未満のときに使用される上述の第１の発明による原子炉出力測定装置と、前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して７５％以上のときに使用される上述の第２の発明による原子炉出力測定装置と、を備えたことを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明による原子炉出力測定装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本実施形態による原子炉出力測定装置の概略構成を示している。原子炉１内に配置された炉心２の中に、固定型のＬＰＲＭ３及び固定型のγ線温度計４からなる複数の検出器集合体が配置されている。なお、図１には１体の検出器集合体のみを記載している。また、原子炉１内には、炉心物理モデルを用いた出力分布計算を行うのに必要な情報を採取するための炉心現状データ測定器５が配置されている。γ線温度計４からの信号は出力信号測定装置６に送られ、この出力信号測定装置６には、発熱量換算装置７、γ線束換算装置８、データサンプラ９、近接燃料集合体平均出力換算装置１０が順次接続されている。また、ＬＰＲＭ３からの信号及び炉心現状データ測定器５からの信号はデータサンプラ９に送られる。
【００３６】
図２及び図３は、γ線温度計４の概略構造を示しており、このγ線温度計４は、外管１１及びその内側に設けられた内管１２を備え、さらに、空隙部１３及びγ線温度計検出部１４を備えている。また、図３に示したように、γ線温度計４は中心部にヒータ１５と測温点が２カ所あり、２点間の温度差に比例した熱起電力を発生させる差動型の熱電対１６を内蔵している。γ線温度計４の校正は、内蔵されたヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量と、この加熱によるγ線温度計４の出力信号の変化量との関係、及びγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で予め求められたγ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部１４の単位重量あたりの発熱量との関係を用いて行う。
【００３７】
γ線束がない場合のγ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との関係を求める方法としては、図４に示したように、γ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない状況の下において、高周波加熱装置１７によってγ線温度計４の１つまたは複数の検出部１４あるいはγ線温度計４全体を加熱する方法がある。このようにすれば、γ線束がない場合のγ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との関係を正確に求めることができる。
【００３８】
次に、図１に示した原子炉出力測定装置の作用について説明する。
【００３９】
この原子炉出力測定装置においては、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を、ＬＰＲＭ３の計数値またはγ線温度計４の出力信号に基づいて補正することによって炉心全体の出力分布を求めることができる。すなわち、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値をγ線温度計４の出力信号を用いて補正する際には、まず、出力信号測定装置６で取り込んだγ線温度計４の出力信号を、発熱量換算装置７によってγ線温度計４の検出部１４の単位重量あたりの発熱量に換算する。ここで、発熱量換算装置７は、γ線温度計４の出力信号をγ線温度計４の検出部１４の単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持している。
【００４０】
次に、発熱量換算装置７によって換算された発熱量を、γ線束換算装置８によってγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束に換算する。算出されたγ線束の値及び炉心２内に設置された炉心現状データ測定器５から得られた炉心２の現状データはデータサンプラ９に集められる。そして、γ線束の値は、近接燃料集合体局所平均出力換算装置１０に内蔵された換算式を用いて、γ線温度計４に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算される。また、近接燃料集合体局所平均出力換算装置１０は、炉心現状データを用いた炉心物理モデルによる出力分布計算値をγ線温度計４の位置に対応する近接燃料集合体の局所平均出力に換算し、γ線温度計４の出力信号から得られる値と比較して補正係数を求め、この補正係数に基づいて炉心２全体の出力分布を求める。
【００４１】
次に、γ線温度計４を用いたＬＰＲＭ３の校正方法について説明する。
【００４２】
γ線温度計４によるＬＰＲＭ３の校正は、上記出力分布計算の場合と同様、γ線束から得られる局所平均出力と、ＬＰＲＭ３の計数値に基づいて近接燃料集合体局所平均出力換算装置１０により計算された近接燃料集合体局所平均出力とを比較して行う。すなわち、近接燃料集合体局所平均出力換算装置１０は、γ線束に基づいた計算、炉心現状データから得られる出力分布に基づいた計算、及びＬＰＲＭ３の計数値に基づいた計算の３種類の局所平均出力換算方法を持つことになる。γ線束とＬＰＲＭ計数値からの局所平均出力の比較は、例えば特公平５−４８４３８に示されているように、現在の出力に対応しない遅発γ線による成分を取り除き、現在の出力に対応するγ線束を求め、これを近接燃料集合体局所平均出力へ換算する換算手段と、同様に熱中性子束を近接燃料集合体局所平均出力へ換算する換算手段とを備えることにより、γ線温度計とＬＰＲＭの補正係数が求められ、γ線温度計でＬＰＲＭの校正を行うことが可能である。なお、γ線温度計４はγ線を測定対象とするものであるが、γ線温度計４によるＬＰＲＭ（中性子検出器）３の校正は、γ線温度計４をＬＰＲＭ３の位置の熱中性子束と実質的に一様になる位置に配置することにより校正を行うことが可能である。
【００４３】
次に、γ線温度計４の校正、すなわちγ線温度計４の出力信号をγ線温度計４の検出部１４の単位重量あたりの発熱量に換算する方法について詳説する。
【００４４】
図２及び図３に示したγ線温度計４は発熱量に応じた出力信号を発する。もし仮にγ線温度計４の原子炉１内における出力信号曲線が既知であれば、出力信号を対応する発熱量に読みかえるだけでよい。しかしながら、γ線温度計４は環境条件（冷却材温度、冷却材流速、冷却材とγ線温度計表面の熱伝達率、ボイド率、周辺発熱材等）や経年変化、さらには原子炉１の運転とともに放射化された物質によるγ線束等により出力信号が異なる。そこで、環境条件、経年劣化等を考慮してγ線温度計４を校正する必要がある。
【００４５】
図５は、γ線温度計４の校正方法を示したフローチャートであり、また、図６は、γ線温度計４の出力信号曲線１８の一例を示したグラフである。
【００４６】
γ線温度計４を校正する際には、γ線温度計４の出力信号Ｕｉｊ（ｉ＝１，…，ｎ；ｊ＝１，…，ｍ）を、γ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗｉｊ（ｉ＝１，…，ｎ；ｊ＝１，…，ｍ）（ｉはγ線温度計の設置される検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計検出部の軸方向位置を表す添字）に換算する。以下、図５を参照して具体的に説明する。
【００４７】
図５に示したように、まず、γ線温度計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊと、γ線温度計４の出力信号変化量ΔＵｉｊとを測定する（ステップ５０）。次に、γ線温度計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊの関係から偏差が最小となるように換算関数式ΔＵｉｊ＝ｆ（Ｓｏ  γｉｊ，αγｉｊ，ΔＷｉｊ）を求め、関数曲線の線形項を示す係数Ｓｏ  γｉｊと非線形項を示す係数αγｉｊを得る（ステップ５１）。次に、予めγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で求めたγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）の時におけるγ線温度計出力信号Ｕｏｉｊ  （定数）を与える（ステップ５２）。そして、電気抵抗発熱を付加した結果得られるこの関数曲線が−（Ｕγｉｊ−Ｕｏｉｊ  ）＝ｆ（Ｓｏ  γｉｊ，αγｉｊ，ΔＷｉｊ＝−Ｗγ）を満たすことを用い、γ線温度計単位重量あたりの発熱量を求める（ステップ５３）。ただし、Ｕγｉｊはγ線温度計４の内蔵ヒータ１５による電気抵抗発熱を付加する前のγ線温度計４の出力信号値で、Ｗγはその時のγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量である。次に、出力信号Ｕｉｊと発熱量Ｗｉｊとの換算関数式を求める（ステップ５４）。なお、ＵγｉｊとＷｉｊとの関係を示す換算関数式は、換算関数式ΔＵｉｊ＝ｆ（Ｓｏ  γｉｊ，αγｉｊ，ΔＷｉｊ）をΔＵｉｊ＝Ｕｉｊ−（Ｕγｉｊ，−Ｕｏｉｊ  ），ΔＷｉｊ＝Ｗｉｊ−Ｗγｉｊと変換することにより得られる。
【００４８】
そして、上述した操作をγ線温度計４の各検出部１４に対して、すなわちすべてのｉｊについて行うことにより、全γ線温度計４の校正を行うことができる。このようにして一旦γ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との換算関数式が得られると、γ線温度計４の出力信号から直ちにγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量を換算することができる。
【００４９】
さらに、上述したγ線温度計４の校正を定期的に又は所望の時点において実施して上記換算関数式を更新することにより、常に極めて高い精度で原子炉出力を演算することが可能となる。
【００５０】
また、変形例としては、線形項を示す係数と非線形項を示す係数の両方を未知数として偏差が最小になるように求める方法において、γ線温度計４の出力信号とγ線温度計単位重量あたりの発熱量との換算を行う際の換算関数式として、ΔＵｉｊ＋Ｕγｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊ（ΔＵｉｊ＋Ｕγｉｊ））（ΔＷｉｊ＋Ｗγｉｊ）＋Ｕｏｉｊ  、あるいはΔＵｉｊ＋Ｕγｉｊ−Ｕｏｉｊ  ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊ（ΔＵｉｊ＋Ｕγｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））（ΔＷｉｊ＋Ｗγｉｊ）を用いることもできる。
【００５１】
次に、γ線温度計４の劣化診断方法、すなわち、γ線温度計検出部１４が正常な感度を保っているか否かを判定する方法について説明する。
【００５２】
γ線温度計４の劣化診断においては、まず、原子炉内の対称ストリング位置に配置されたγ線温度計４の同一軸方向高さにあるγ線温度計検出部１４を監視して両検出部の出力信号から得られるγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量の比較を行い、定格運転中に原子炉の特性に応じた特定の値（例えば２％）以上の相違が見られたことをもって異常の判定を行う。図７は、γ線温度計４の劣化診断手順の一例を示しており、検出部（センサ）１４の劣化診断を開始したら（ステップ７０）、対称ストリングス内の同位置センサの感度データを入力し（ステップ７１）、対称ストリングス内の同位置センサの感度データの表示によって確認する（ステップ７２）。次に、感度の比較の回数ｎが所定数ｉよりも大きいか否かを判定し（ステップ７３）、ｎ＞ｉであればセンサ感度が経時変化等によって劣化したと判断する（ステップ７４）。ここで、ｉはプラント条件に応じて決定される所定数である。一方、ｎ≦ｉであれば、比較が適当であるか否かを判定し（ステップ７５）、適当であればセンサは正常であると判断する（ステップ７６）。
【００５３】
また、前記の例では対称ストリング位置にあるγ線温度計４を利用してγ線温度計４の劣化診断を行うこととしたが、劣化により出力信号の時間応答が変化することを利用して内蔵ヒータ１５により電気抵抗発熱を加えた時の出力信号の時間応答の変化、例えば予め直前のγ線温度計４の校正時に応答時定数を測定しておきこれと比較する等の方法によって劣化しているか否かを判定しても良い。
【００５４】
次に、γ線温度計４の内蔵ヒータ１５の性能確認方法について図８を参照して説明する。
【００５５】
γ線温度計４の内蔵ヒータ１５の性能確認は、１つのγ線温度計４あたりに１本の内蔵ヒータ１５が設けられ、この内蔵ヒータ１５によって複数個の検出部１４に対して同時に電気抵抗発熱を付加し得ることを利用して行われる。
【００５６】
図８は、内蔵ヒータ１５の性能確認のフローチャートを示しており、図７に示した方法によって検出部出力信号の健全性を確認した後（ステップ８０）、内蔵ヒータ１５によってγ線温度計４に電気抵抗発熱を付加する（ステップ８１）。次に、内蔵ヒータ１５による電気抵抗発熱を付加して得られる出力信号変化を複数個の検出部１４について測定する（ステップ８２）。次に、複数の検出部１４のそれぞれについて、測定された出力信号の値と、γ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との関係から予測される値とを比較する（ステップ８３）。そして、測定値と予測値とが誤差範囲を超えて相違する検出部１４の個数が所定数Ｍよりも小さいか否かを判定して内蔵ヒータ１５の健全性を判断する（ステップ８４）。ここで、γ線温度計４の検出部１４の個数をＮとすれば、所定数Ｍは例えばＮ−１に設定する。そして、測定値と予測値とが相違する検出部１４の個数が所定数Ｍよりも小さい場合には内蔵ヒータ１５は正常であると判断し（ステップ８５）、一方、所定数Ｍよりも大きい場合には内蔵ヒータ１５は劣化していると判断する（ステップ８６）。
【００５７】
また、上述したようにγ線温度計４は内蔵ヒータ１５により自己校正が可能であるが、万一内蔵ヒータ１５が故障したような場合にも対処できるようにしておくことが望ましい。そこで、まず、γ線温度計４を原子炉１内に設置する前に、使用環境を模擬した加圧加温環境下において、サイクル数とγ線温度計の感度変化との関係を予め原子炉外で求めておく。このγ線温度計の性能確認試験は、例えば、γ線温度計４を原子炉１に入れた場合のライフサイクル数（プラント起動・停止を１サイクルとすると例えば６サイクル）以上の回数で繰り返して行う。そして、γ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との換算関数式を、原子炉内に設置されたγ線温度計４の使用時間（サイクル数）に応じて、予め求めておいた感度変化データに基づいて補正することにしても良い。
【００５８】
以上述べたように本実施形態によれば、γ線温度計４に内蔵されたヒータ１５で電気抵抗発熱を付加することによって原子炉１内でγ線温度計４を精度良く校正することができる。また、γ線温度計４の出力信号をγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置７を設けたので、γ線温度計４の個々の検出部１４を精度良く校正することができる。さらに、γ線温度計４の異常を検知して誤情報を与えないようにすることができる。このように精度良く校正されたγ線温度計４を用いてＬＰＲＭ３の校正を行い、また、誤情報を与えないようにしたので、ＬＰＲＭ３およびγ線温度計４の測定値に基づく補正によって炉心物理モデルから求められる出力分布計算値は極めて精度の高いものになる。
【００５９】
また、発熱量換算装置７に保持された換算関数式を原子炉内の校正試験の結果に基づいて更新することができるので、原子炉出力を精度良く測定することができる。
【００６０】
さらに、γ線温度計の検出部１４の内蔵ヒータ１５による加熱と出力信号の変化の関係から内蔵ヒータ１５の健全性を確認することも可能である。
【００６１】
第２実施形態
次に、本発明による原子炉出力測定装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００６２】
本実施形態は、γ線温度計４の出力信号Ｕｉｊとγ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗｉｊとの関係を表す換算関数式を求める際に、換算関数式の線形項を示す係数Ｓｏ  γｉｊ及び非線形項を示す係数αγｉｊのいずれか一方を定数として計算するものである。
【００６３】
すなわち、上述した第１実施形態では付加する電気抵抗発熱量とγ線温度計４の出力信号変化量との関係に基づいて、偏差が最小になるようにして換算関数式を求めて線形項を示す係数Ｓｏ  γｉｊ及び非線形項を示す係数αγｉｊを求めた。これに対して本実施形態においては、線形項を示す係数Ｓｏ  γｉｊ及び非線形項を示す係数αγｉｊのうちのいずれか一方は、予めγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で求めたγ線温度計４の出力信号とγ線温度計単位重量あたりの発熱量との関係、或いは前回のγ線温度計４の校正により得られた換算関数式の値とし、他方の係数のみをγ線温度計４に内蔵されたヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量とγ線温度計４の出力信号の変化量との関係から偏差が最小になるようにして求める。例えば、線形項を示す係数Ｓｏｉｊ  を前回の校正から得られた定数として与えた場合は非線形項を示す係数αｉｊを未知数とし、また逆に非線形項を示す係数αｉｊを定数として与えた場合は線形項を示す係数Ｓｏｉｊ  を未知数として求める。
【００６４】
最初に、線形項を示す係数Ｓｏｉｊ  を定数として与えた場合について説明する。図９は、この場合の換算計算のフローチャートを示している。
【００６５】
まず、出力信号変化量ΔＵｉｊ及び付加電気抵抗発熱量ΔＷｉｊを測定する（ステップ９０）。次に、γ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件またはγ線温度計４の校正により予め得られる関係から線形項を示す係数Ｓｏｉｊ  を定数として付与し、また、予めγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で求めた検出部１４の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおけるγ線温度計４の出力信号Ｕ０ｉｊ  （定数）を付与する（ステップ９１）。一方、非線形項を示す係数αｉｊは未知数として、この係数αｉｊを次に述べる３つの手法のいずれかを用いて決定する。
【００６６】
第１の手法（ステップ９２）は、Ｕｉｊ＝ｇ（Ｓｏｉｊ  ，αｉｊ，Ｕｏｉｊ  ，Ｗｉｊ）で表された換算関数式を使用し、γ線温度計４に内蔵されたヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊとの関係から偏差が最小になるようにして非線形項を示す係数αｉｊ求めるものである。
【００６７】
第２の手法（ステップ９３）は、γ線温度計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊから非線形項を示す係数αｉｊを求める方法において、換算関数式をＵｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）Ｗｉｊ＋Ｕｏｉｊ  で与え、これより得られるγ線温度計４の内蔵ヒータにより付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊとの関係ΔＵｉｊ／ΔＷｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）２  ／（１＋αｉｊＵｏｉｊ  ）を用いる。そして、電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定したΔＵｉｊとΔＷｉｊの値からαｉｊを計算し、Ｓｏｉｊ  ，αｉｊおよびＵｏｉｊ  を前記換算関数式Ｕｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）Ｗｉｊ＋Ｕｏｉｊ  に代入してγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量を求めるものである。
【００６８】
第３の手法（ステップ９４）は、換算関数式としてＵｉｊ−Ｕｏｉｊ  ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊ（Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））Ｗｉｊを用いるものであり、この場合のΔＵｉｊとΔＷｉｊの関係はΔＵｉｊ／ΔＷｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）（１＋αｉｊ（Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））となる。そして、この式に電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定したΔＵｉｊとΔＷｉｊの値を代入してαｉｊを計算し、Ｓｏｉｊ  ，αｉｊおよびＵｏｉｊ  を換算関数式Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊ（Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））Ｗｉｊに代入し、γ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるものである。
【００６９】
上記３つの手法のいずれかによってαｉｊを求めて換算関数式を決定したら、内蔵ヒータ１５による加熱を加える前のＵｉｊ＝Ｕγｉｊ  におけるＷγｉｊ  を求める（ステップ９５）。
【００７０】
上記一連の手順によって、γ線温度計４の出力信号Ｕｉｊとγ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗｉｊとの関係を表す換算関数式を求めることができる。次に、非線形項を示す係数αｉｊを定数として与えた場合について説明する。図１０は、この場合の換算計算のフローチャートを示している。
【００７１】
まず、出力信号変化量ΔＵｉｊ及び付加電気抵抗発熱量ΔＷｉｊを測定する（ステップ１００）。次に、γ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件またはγ線温度計４の校正により予め得られる関係から非線形項を示す係数αｉｊを定数として付与し、また、予めγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で求めた検出部１４の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおけるγ線温度計４の出力信号Ｕ０ｉｊ  （定数）を付与する（ステップ１０１）。一方、線形項を示す係数Ｓｏｉｊは未知数として、この係数Ｓｏｉｊを次に述べる３つの手法のいずれかを用いて決定する。
【００７２】
第１の手法（ステップ１０２）は、Ｕｉｊ＝ｈ（Ｓｏｉｊ  ，αｉｊ，Ｕｏｉｊ  ，Ｗｉｊ）で表された換算関数式を使用し、γ線温度計４に内蔵されたヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊとの関係から偏差が最小になるようにして線形項を示す係数Ｓｏｉｊを求めるものである。
【００７３】
第２の手法（ステップ１０３）は、γ線温度計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊから線形項を示す係数Ｓｏｉｊ  を求める方法において、換算関数式をＵｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）Ｗｉｊ＋Ｕｏｉｊ  で与え、これより得られるγ線温度計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷｉｊとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵｉｊとの関係ΔＵｉｊ／ΔＷｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）２  ／（１＋αｉｊＵｏｉｊ  ）を用いる。そして、電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定したΔＵｉｊとΔＷｉｊの値から係数Ｓｏｉｊを計算し、Ｓｏｉｊ  ，αｉｊおよびＵｏｉｊ  を前記換算関数式Ｕｉｊ＝Ｓｏｉｊ（１＋αｉｊＵｉｊ）Ｗｉｊ＋Ｕｏｉｊ  に代入しγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量を求めるものである。
【００７４】
第３の手法（ステップ１０４）は、換算関数式としてＵｉｊ−Ｕｏｉｊ  ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊ（Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））Ｗｉｊを用いるものであり、この場合のΔＵｉｊとΔＷｉｊの関係はΔＵｉｊ／ΔＷｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）（１＋αｉｊ（Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））となる。そして、この式に電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定したΔＵｉｊとΔＷｉｊの値を代入してαｉｊを計算し、Ｓｏｉｊ  ，αｉｊおよびＵｏｉｊ  を換算関数式Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊ（Ｕｉｊ−Ｕｏｉｊ  ））Ｗｉｊに代入し、γ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるものである。
【００７５】
上記３つの手法のいずれかによってＳｏｉｊ  を求めて換算関数式を決定したら、内蔵ヒータ１５による加熱を加える前のＵｉｊ  ＝Ｕγｉｊ  におけるＷγｉｊを求める（ステップ１０５）。
【００７６】
上記一連の手順によって、γ線温度計４の出力信号Ｕｉｊとγ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗｉｊとの関係を表す換算関数式を求めることができる。
【００７７】
第３実施形態
次に、本発明による原子炉出力測定装置の第３実施形態について図面を参照して説明する。
γ線温度計４の出力信号は、一般にγ線温度計検出部１４の単位重量あたりの発熱量が大きくなるとγ線温度計４を構成している構造材（一般にステンレス鋼が用いられる）や空隙部１３に封入した断熱ガスの熱伝導率の温度変化等により直線からのずれが大きくなる。したがって、線形項を示す係数と非線形項を示す係数は、実用上はγ線温度計単位重量あたりの発熱量の値に応じて最適な方法を選択して求めることが好ましい。
【００７８】
すなわち、線形項を示す係数は、γ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との関係が比例関係からあまりずれていない発熱量の低い領域において求め、非線形項を示す係数は比例関係からのずれが大きくなる発熱量の大きい領域で求めるのが良い。
【００７９】
γ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量の換算関数式をＵｉｊ＝Ｓｏｉｊ  （１＋αｉｊＵｉｊ）Ｗｉｊ＋Ｕｏｉｊ  とした場合、例えば沸騰水型原子炉用に検討されているγ線温度計４としてはＳｏｉｊ  ＝１．５ｍＶ／Ｗ／ｇ，αｉｊ＝−０．０１程度の値のものがある。炉心２内おけるγ線によるγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量は、沸騰水型原子炉の定格運転時で３〜４Ｗ／ｇ程度と言われている。この場合、直線性からのずれがγ線温度計４の定格運転時の出力信号に対して１％以下程度になるような範囲は、おおよそ定格運転時のγ線束に対して２５％以下であり、また、逆に直線性からのずれが大きくなり非線形性が顕著になるのはおおよそ７５％以上である（この場合の直線性からのずれはγ線温度計４の定格運転時出力信号の３％以上程度）。
【００８０】
そこで、上記の点を考慮して、本実施形態においては、図１１に示したように、γ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量と定格運転時における炉心２内平均γ発熱量とを比較して最適な校正方法を選択するようにした。具体的には、γ線温度計４の校正は、予めγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件、あるいはγ線温度計４に内蔵されたヒータ１５による電気抵抗発熱を付加することによって得られたγ線温度計４とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との間の換算関数式を用いて得られたγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量が、定格運転時における炉心２内の平均γ発熱量の２５％以下の場合には線形項を表す係数を未知数とした換算関数式を用い、２５％以上７５％以下の場合には線形項を示す係数と非線形項を示す係数の両方を未知数とした換算関数式を用い、７５％以上の場合には非線形項を表す係数を未知数とした換算関数式を用いることとして、γ線温度計４の校正を行うようにする。
【００８１】
このように本実施形態においては、γ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量と定格運転時における炉心２内平均γ発熱量とを比較して最適な校正方法を選択するようにしたので、γ線温度計４の校正をさらに高精度で行うことができる。
【００８２】
第４実施形態
次に、本発明による原子炉出力測定装置の第４実施形態について説明する。
通常、ＬＰＲＭ３とγ線温度計４を用いた原子炉出力測定装置では、従来より使用されている時間応答特性が速いＬＰＲＭ３を用いて出力分布を求め、γ線温度計４は主にＬＰＲＭ３の校正用として用いられている。
【００８３】
これに対して本実施形態においては、上記第１乃至第３実施形態において説明したγ線温度計４を通常の出力分布測定に用い、ＬＰＲＭ３は速い時間応答が要求される安全系の検出器としてのみ用いることにし、ＬＰＲＭ３は原子炉内において校正を行わないことにする。それぞれの検出器をこのように使用すると検出対象がγ線束であるγ線温度計４と検出対象が中性子であるＬＰＲＭ３との比較を行う必要がなくなる。さらに、炉心物理モデルから求められる出力分布計算値を補正する際にγ線温度計４の出力信号から得られる値を用いることにすると、γ線温度計４は従来のＬＰＲＭ３よりも炉心軸方向設置個数を多くすることができるので精度の高い出力分布計算を行うことが可能である。
【００８４】
第５実施形態
次に、本発明による原子炉出力測定装置の第５実施形態について説明する。
【００８５】
上述した実施形態においては、γ線温度計４の校正によってγ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量の間の換算関数式が求められると、次回のγ線温度計４の校正まではこの換算関数式を用いることになる。しかしながら、γ線温度計４の出力信号は使用される環境温度の違いによりわずかに影響を受けるため、本実施形態においては、予め原子炉外で求めておいた換算関数式の温度依存性を考慮して、環境温度にあわせて換算関数式を補正することにする。
【００８６】
このように本実施形態によれば、使用環境温度に対する依存性を考慮して換算関数式を補正するようにしたので、γ線温度計４の個々の検出部１４を精度良く校正することが可能であり、検出部１４の単位重量あたりの発熱量を高精度に算出することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の原子炉出力測定装置によれば、γ線温度計の個々の出力信号をγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置を備えているので、γ線温度計を高精度で校正することができ、このため原子炉の出力を高精度で測定することが可能であり、また、中性子検出器を高精度で校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装置の概略を示した構成図。
【図２】本発明の各実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の概略構成を示した縦断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った横断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計を外部加熱源によって加熱する状態を示した説明図。
【図５】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の校正手順を示したフローチャート。
【図６】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の出力信号曲線の一例を示したグラフ。
【図７】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の劣化診断手順の一例を示したフローチャート。
【図８】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の内蔵ヒータの健全性を判定する手順の一例を示したフローチャート。
【図９】本発明の第２実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の校正手順（線形項を定数とした場合）を示したフローチャート。
【図１０】本発明の第２実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の他の校正手順（非線形項を定数とした場合）を示したフローチャート。
【図１１】本発明の第３実施形態による原子炉出力測定装置のγ線温度計の校正手順を示したフローチャート。
【図１２】γ線温度計及びＬＰＲＭを組み合わせた従来の検出器の一例を示した縦断面図。
【図１３】従来の手法によるγ線温度計の校正中に得られる出力信号の一例を示したグラフ。
【図１４】従来の手法によるγ線温度計の校正中に得られる出力信号の他の例を示したグラフ。
【図１５】図１３又は図１４に示したデータから得られる校正曲線を示したグラフ。
【符号の説明】
１    原子炉
２    炉心
３    ＬＰＲＭ
４    γ線温度計
５    炉心現状データ測定器
６    出力信号測定装置
７    発熱量換算装置
８    γ線束換算装置
９    データサンプラ
１０    近接燃料集合体平均出力換算装置
１４    γ線温度計検出部
１５    内蔵ヒータ
１７    高周波加熱装置
【図１】
0003556409.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003556409.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003556409.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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