(57)【要約】【課題】未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価すること。【解決手段】この未臨界度評価装置１０は、中性子検出器（ＩＲ３、ＳＲ４）から取得した検出器信号と、空間補正係数とから、中性子密度を算出する中性子密度算出部２１と、ある定常炉心状態を初期状態としたときに前記中性子密度算出部２１によって求められた中性子密度と、前記初期状態における実効増倍率とから、中性子源強度を求める中性子源強度算出部２２と、前記中性子源強度と、前記中性子密度算出部２１が求めた中性子密度とを所定の算出式に与えて、前記初期状態以降における炉心状態での実効増倍率を算出する実効増倍率算出部２３と、を含んで構成される。【選択図】        図２
2006090944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子検出器から取得した検出器信号と、空間補正係数とから、中性子密度を算出する中性子密度算出部と、
ある定常炉心状態を初期状態としたときに前記中性子密度算出部によって求められた中性子密度と、前記初期状態における初期実効増倍率とから、中性子源強度を求める中性子源強度算出部と、
前記中性子源強度と、前記中性子密度算出部が求めた、前記初期状態以降の炉心状態における中性子密度とを所定の算出式に与えて、前記初期状態以降における炉心状態での実効増倍率を算出する実効増倍率算出部と、
を含んで構成されることを特徴とする未臨界度評価装置。
【請求項２】
前記初期実効増倍率は、解析によって求められた値であることを特徴とする請求項１に記載の未臨界度評価装置。
【請求項３】
評価対象が臨界に到達した後、前記評価対象の状態を、臨界到達前に設定した臨界近傍における基準状態と同じ状態とするとともに、この基準状態で求めた実効増倍率を修正実効増倍率として設定し、
前記実効増倍率算出部は、前記修正実効増倍率に基づいて、既に求めた臨界到達までの実効増倍率を再計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の未臨界度評価装置。
【請求項４】
未臨界の定常炉心状態を初期状態として設定し、前記初期状態における初期実効増倍率と、空間補正係数を用いて算出する前記初期状態における初期中性子密度と、前記初期実効増倍率と前記初期中性子密度とから算出する中性子源強度とを求める手順と、
前記中性子源強度と、前記初期状態以降の炉心状態における中性子密度とを所定の算出式に与えて、前記初期状態以降における炉心状態での実効増倍率を算出する手順と、
を含むことを特徴とする未臨界度評価方法。
【請求項５】
前記初期実効増倍率は、解析によって求められた値であることを特徴とする請求項４に記載の未臨界度評価方法。
【請求項６】
評価対象が臨界に到達した後、前記評価対象の状態を、臨界到達前に設定した臨界近傍における基準状態と同じ状態とするとともに、この基準状態で求めた実効増倍率を修正実効増倍率として設定する手順と、
前記修正実効増倍率に基づいて、既に求めた臨界到達までの実効増倍率を再計算する手順と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の未臨界度評価方法。
【請求項７】
前記修正実効増倍率は、
評価対象が臨界に到達したときに求めた中性子源強度により前記所定の算出式を再設定する手順と、
再設定した前記所定の算出式に、前記基準状態において求めた中性子密度を与えて求めた実効増倍率を前記修正実効増倍率とする手順と、
によって設定されることを特徴とする請求項６に記載の未臨界度評価方法。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載された未臨界度評価方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする未臨界度評価用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の未臨界度の評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の運転においては、原子炉が臨界に到達したか否かを知ることが重要である。原子炉が臨界に到達したか否かを判定するためには、例えば、炉心の周辺に配置された中性子検出器からの出力信号を取得して、反応度ρとして表示する反応度計が用いられる（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２０７９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、反応度計は臨界の近傍においては精度よく反応度を求めることができるが、未臨界が深くなるにしたがって、反応度の測定精度は極めて低下する。このため、未臨界度が深い状態から臨界まで広範囲に使用することはできなかった。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価できる未臨界度評価装置及び未臨界度評価方法、並びに未臨界度評価用プログラム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】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る未臨界度評価装置は、中性子検出器から取得した検出器信号と、空間補正係数とから、中性子密度を算出する中性子密度算出部と、ある定常炉心状態を初期状態としたときに前記中性子密度算出部によって求められた中性子密度と、前記初期状態における初期実効増倍率とから、中性子源強度を求める中性子源強度算出部と、前記中性子源強度と、前記中性子密度算出部が求めた、前記初期状態以降の炉心状態における中性子密度とを所定の算出式に与えて、前記初期状態以降における炉心状態での実効増倍率を算出する実効増倍率算出部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００６】
この未臨界度評価装置は、未臨界度の評価に実効増倍率を用いるとともに、実効増倍率を求めるための算出式である一点炉動特性方程式に中性子源強度を考慮するとともに、空間補正係数を用いて中性子密度を求める。これにより、未臨界度が深い場合でも、高い精度で実効増倍率を求めて、未臨界度を評価できる、その結果、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価できる。この場合、線源領域、中間領域検出用の中性子検出器を用いると、中性子束が小さい未臨界においても中性子を精度よく検出できるので、求める実効増倍率の精度をより向上できるので好ましい。
【０００７】
次の本発明に係る未臨界度評価装置は、前記未臨界度評価装置において、前記初期実効増倍率は、解析によって求められた値であることを特徴とする。
【０００８】
この未臨界度評価装置は、前記未臨界度評価装置と同様の構成を備えるので、前記未臨界度評価装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この未臨界度評価装置では、初期状態における実効増倍率に、解析によって求められた値を用いる。これにより、初期状態における実効増倍率を実測できない場合でも、未臨界度を評価できる。
【０００９】
次の本発明に係る未臨界度評価装置は、前記未臨界度評価装置において、評価対象が臨界に到達した後、前記評価対象の状態を、臨界到達前に設定した臨界近傍における基準状態と同じ状態とするとともに、この基準状態で求めた実効増倍率を修正実効増倍率として設定し、前記実効増倍率算出部は、前記修正実効増倍率に基づいて、既に求めた臨界到達までの実効増倍率を再計算することを特徴とする。
【００１０】
この未臨界度評価装置は、前記未臨界度評価装置と同様の構成を備えるので、前記未臨界度評価装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この未臨界度評価装置では、臨界近傍における基準状態で求めた修正実効増倍率に基づいて、既に求めた臨界到達までの実効増倍率を再計算する。これにより、臨界到達までの実効増倍率の精度が向上する。
【００１１】
次の本発明に係る未臨界度評価方法は、未臨界の定常炉心状態を初期状態として設定し、前記初期状態における初期実効増倍率と、空間補正係数を用いて算出する前記初期状態における初期中性子密度と、前記初期実効増倍率と前記初期中性子密度とから算出する中性子源強度とを求める手順と、前記中性子源強度と、前記初期状態以降の炉心状態における中性子密度とを所定の算出式に与えて、前記初期状態以降における炉心状態での実効増倍率を算出する手順と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
この未臨界度評価方法は、未臨界度の評価に実効増倍率を用いるとともに、実効増倍率を求めるための算出式である一点炉動特性方程式に中性子源強度を考慮するとともに、空間補正係数を用いて中性子密度を求める。これにより、未臨界度が深い場合でも、高い精度で実効増倍率を求めて、未臨界度を評価できる、その結果、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価できる。
【００１３】
次の本発明に係る未臨界度評価方法は、前記未臨界度評価方法において、前記初期実効増倍率は、解析によって求められた値であることを特徴とする。
【００１４】
この未臨界度評価方法は、前記未臨界度評価方法と同様の構成を備えるので、前記未臨界度評価方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、この未臨界度評価方法では、初期状態における実効増倍率に、解析によって求められた値を用いる。これにより、初期状態における実効増倍率を実測できない場合でも、未臨界度を評価できる。
【００１５】
次の本発明に係る未臨界度評価方法は、前記未臨界度評価方法において、評価対象が臨界に到達した後、前記評価対象の状態を、臨界到達前に設定した臨界近傍における基準状態と同じ状態とするとともに、この基準状態で求めた実効増倍率を修正実効増倍率として設定する手順と、前記修正実効増倍率に基づいて、既に求めた臨界到達までの実効増倍率を再計算する手順と、をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
この未臨界度評価方法は、前記未臨界度評価方法と同様の構成を備えるので、前記未臨界度評価方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、この未臨界度評価方法では、臨界近傍における基準状態で求めた修正実効増倍率に基づいて、既に求めた臨界到達までの実効増倍率を再計算する。これにより、臨界到達までの実効増倍率の精度が向上する。
【００１７】
前記修正実効増倍率は、次の本発明に係る未臨界度評価方法のように、評価対象が臨界に到達したときに求めた中性子源強度により前記所定の算出式を再設定する手順と、再設定した前記所定の算出式に、前記基準状態において求めた中性子密度を与えて求めた実効増倍率を前記修正実効増倍率とする手順と、によって設定してもよい。
【００１８】
次の本発明に係る未臨界度評価用プログラムは、前記未臨界度評価方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする。これにより、前述の未臨界度評価方法が、コンピュータを利用して実現できる。なお、ここでいうコンピュータとは、いわゆるパーソナル・コンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータを含む他、計測機器や制御機器等に搭載される、当該機器の仕様に合わせて専用設計された中央演算装置も含む。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る未臨界度評価装置及び未臨界度評価方法、並びに未臨界度評価用プログラムでは、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、すべての種類の原子炉に適用することができる。
【実施例】
【００２１】
この実施例に係る未臨界度評価装置及び未臨界度評価方法は、未臨界度の評価尺度として反応度ではなく実効増倍率を用いるとともに、実効増倍率を求めるための算出式である一点炉動特性方程式に中性子源強度を考慮するとともに、空間補正係数を用いて中性子密度を求める点に特徴がある。
【００２２】
図１−１は、原子炉の炉心に対する中性子検出器の配置を示す平面図である。図１−２は、原子炉の炉心に対する中性子検出器の配置を示す側面図である。原子炉７の運転においては、炉心１の周囲に配置した中性子検出器により、炉心１から放射される中性子を検出し、原子炉７の運転を制御する。原子炉７の運転においては、線源領域（ＳＲ：Source Range）、中間領域（ＩＲ：Intermediate Range）及び出力領域（ＰＲ：Power Range）それぞれの領域で中性子検出が可能な中性子検出器を用意するとともに、それぞれの中性子検出器の測定レンジをオーパラップさせる。これにより、原子炉７の運転に必要な幅広い測定レンジを十分にカバーすることができる。原子炉の定格出力を１００％とすると、ＳＲ中性子検出器は１０−９％〜１０−３％、ＩＲ中性子検出器は１０−６％〜１０２％、ＰＲ中性子検出器は１０−２％〜１０３％程度の範囲で用いることができる。
【００２３】
この実施例において、出力領域においては出力領域用の中性子検出器２（以下ＰＲ２）により中性子を検出し、中間領域においては中間領域用の中性子検出器３（以下ＩＲ３）により中性子を検出し、線源領域においては線源領域用の中性子検出器４（以下ＳＲ４）により中性子を検出する。図１−１に示すように、炉心１の中心軸Ｚに直交する断面内において、ＰＲ２やＩＲ３等の配置される位置は、前記中心軸Ｚに対するある位置を０°としたときにおいて、当該０°の位置からの傾き角度で表す。
【００２４】
ＰＲ２は、炉心１が格納される圧力容器５の外側であって、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置の合計４個所に配置される。ＩＲ３とＳＲ４とは、０°及び１８０°の位置に配置される。図１−２に示すように、ＰＲ２は、中心軸Ｚに対して平行に、かつ炉心１の全長にわたって中性子が検出できるように配置される。ＩＲ３とＳＲ４とは、炉心１の中心軸Ｚに対して平行に、かつ、炉心１の中心軸Ｚ方向における全長のほぼ中央に配置される。
【００２５】
ＰＲ２、ＩＲ３及びＳＲ４は、この実施例に係る未臨界度評価装置１０に接続され、出力が取得される。未臨界度評価装置１０は、取得した出力値から、実効増倍率を算出する。次に、この実施例に係る未臨界度評価装置１０の構成について説明する。図２は、この実施例に係る未臨界度評価装置の構成を示す説明図である。この実施例に係る未臨界度評価方法は、この実施例に係る未臨界度評価装置１０によって実現できる。
【００２６】
図２に示すように、未臨界度評価装置１０は、入力処理回路１１と、入力ポート１２と、処理部２０と、記憶部２５と、出力ポート１３と、出力処理回路１４と、表示手段１６とを含んで構成される。処理部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）とメモリとを組み合わせて構成することができる。処理部２０は、中性子密度算出部２１と、中性子源強度算出部２２と、実効増倍率算出部２３と、制御部２４とを含んで構成される。このうち、中性子密度算出部２１と、中性子源強度算出部２２と、実効増倍率算出部２３とが、この実施例に係る未臨界度評価方法を実行する部分となる。
【００２７】
処理部と、記憶部２５とは、バス１５１〜１５３と入力ポート１２及び出力ポート１３とを介して接続される。これにより、未臨界度評価装置１０の処理部を構成する中性子密度算出部２１と中性子源強度算出部２２と実効増倍率算出部２３とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。
【００２８】
入力ポート１２には、入力処理回路１１が接続されている。入力処理回路１１には、ＩＲ３及びＳＲ４が接続されている。そして、ＩＲ３及びＳＲ４から出力される信号は、入力処理回路１１に備えられるノイズフィルタやＡ／Ｄコンバータ等により、処理部２０が利用できる信号に変換されてから、入力ポート１２を介して処理部２０へ送られる。これにより、処理部２０は、実効増倍率を求めるために必要な情報を取得することができる。
【００２９】
出力ポート１３には、出力処理回路１４が接続されている。出力処理回路１４には、表示手段１６や、外部出力用の端子が接続されている。出力処理回路１４は、表示手段制御回路や、信号増幅回路等を備えており、処理部２０で算出された実効増倍率や反応度を、表示手段１６に表示させたり、外部機器へ出力したりする。表示手段１６は、例えば液晶表示パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等を用いることができる。
【００３０】
記憶部２５には、この実施例に係る未臨界度評価方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや実効増倍率の初期値を推定するためのコンピュータプログラム等が格納されている。ここで、記憶部２５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００３１】
上記コンピュータプログラムは、処理部２０へすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施例に係る未臨界度評価方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この未臨界度評価装置１０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、中性子密度算出部２１、中性子源強度算出部２２及び実効増倍率算出部２３の機能を実現するものであってもよい。
【００３２】
また、この実施例に係る未臨界度評価方法は、予め用意された未臨界度評価用プログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいはプラント制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。また、このプログラムは、ハードディスク等の記録装置、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
【００３３】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線網を解してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。次に、この実施例に係る未臨界度評価装置１０及び実効倍増率測定方法で用いる、実効増倍率の算出方法について説明する。
【００３４】
式（１−１）、式（１−２）は、この実施例に係る未臨界度評価において、実効増倍率を求めるための算出式である一点炉動特性方程式である。なお、式中のΣは「和」を表す（以下同様）。
ｄｎ／ｄｔ＝｛（１−β）×ｋ−１｝×ｎ／ｌ＋Σ（λｉ×Ｃｉ）［ｉ＝１〜６］＋Ｓ・・・（１−１）
ｄＣｉ／ｄｔ＝βｉ×ｋ×ｎ／ｌ−λｉ×Ｃｉ［ｉ＝１〜６］・・・（１−２）
この実施例では、式（１−１）、式（１−２）を連立させて解くことにより、ｋを求める。ここで、ｎは中性子密度、ｔは時間、Ｃは遅発中性子先行核濃度、Ｓは中性子源強度、λは遅発中性子先行核崩壊定数、βは遅発中性子先行核比率、ｌは即発中性子寿命、ｋは実効増倍率である（以下同様）。ここで、従来用いられている、いわゆる反応度計は臨界近傍で用いるため、中性子源強度Ｓは用いられていない。このため、従来の反応度計では、臨界近傍しか測定ができなかった。また、この実施例に係る未臨界度評価では反応度ρを用いず、実効増倍率ｋを用いる。
【００３５】
従来用いられている反応度計は、反応度を求めるために即発中性子世代時間Λ（＝ｌ／ｋ）を用いた基本式を使用しているので、体系の増倍率によりΛの値が変化する。このように、臨界近傍であれば定数とみなすことができるΛを未臨界が深い状態で用いた場合には、求まる反応度に誤差が生じてしまう。この実施例に係る未臨界度評価装置１０は、式（１−１）、式（１−２）に示すように、即発中性子世代時間Λではなく、体系の増倍率に依存しない即発中性子寿命ｌを用いる。これにより、前記誤差が生ずることはなく、未臨界が深い状態から臨界近傍まで、より正確に実効増倍率ｋを求めることができる。
【００３６】
定常状態においては、式（２）の関係が成立する位置に中性子検出器を設置することにより、未臨界体系で反応度を測定できることが分かっている。
（１−ｋ）×ｎ＝ｌ×Ｓ＝一定・・・（２）
この実施例に係る未臨界度評価では、ＩＲ３又はＳＲ４により測定された検出器信号φｄｅｔを、未臨界度評価装置１０内のノイズフィルタによってノイズを除去する。そして、ノイズ除去後の検出器信号φｄｅｔから炉心平均中性子密度を求めるための空間補正係数ＳＦを用いて、第（３）式から中性子密度ｎを求める。
ｎ＝φｄｅｔ／ＳＦ・・・（３）
ここで、空間補正係数ＳＦは、∫ωφｄＶ／∫φｄＶと定義される。ωは、炉心に装荷される各燃料集合体で発生した中性子が中性子検出器に到達する割合を示し、中性子輸送計算コードにより解析的に確定される。また、φは各燃料集合体の位置における中性子束、Ｖは炉心の体積を表す。
【００３７】
前記空間補正係数ＳＦを用いて、検出器信号φｄｅｔに対して上記補正をすることにより、中性子検出器（ＩＲ３やＳＲ４）の位置に依存することなく、上記一点炉動特性方程式が成り立つ。その結果、未臨界状態でも実効増倍率ｋを測定することができるので、リアルタイムで未臨界状態における実効増倍率ｋ、すなわち、反応度ρを評価できる。なお、反応度ρと実効増倍率ｋとは、ρ＝（ｋ−１）／ｋの関係がある。この実施例では、未臨界度を評価するにあたって実効増倍率ｋを測定するが、未臨界状態で実効増倍率ｋが測定できるということは、反応度ρも測定できる。
【００３８】
また、中性子源強度Ｓは、ある基底定常炉心状態において、上記第（２）式が成り立つため、この基底定常炉心状態における実効増倍率（初期実効増倍率）ｋ＝ｋ０Ｃ、中性子密度をｎ０とすると、このときの中性子源強度Ｓは第（４）式のように推定することができる。
Ｓ＝（１−ｋ０Ｃ）×ｎ０／ｌ・・・（４）
ここで、ｋ０Ｃは、例えば３次元炉心解析等によって求められた値を用い、中性子密度ｎ０は、中性子検出器（ＩＲ３やＳＲ４）の出力信号値を上記第（３）式に与えることによって求められた値を用いる。
【００３９】
この実施例において、ある基底定常炉心状態における実効増倍率ｋ０Ｃは解析によって求めるため、ｋ０Ｃを基準として得られた中性子源強度Ｓを用いて求めるある基底定常炉心状態以降の実効増倍率には、実効増倍率ｋ０Ｃを求める際の計算誤差による影響が含まれる。この計算誤差による影響を取り除くため、この実施例においては、臨界到達後に、中性子源強度Ｓの影響が無視できる中性子束のレベルにおいて、新たな基準となる修正実効増倍率ｋ０ｔを実測し、これに基づいて既に求めた実効増倍率を再計算することで、実効増倍率の精度を向上させ、未臨界度の評価精度を向上させることができる。次に、この実施例に係る未臨界度評価方法及び未臨界度評価装置１０の動作について説明する。なお、次の説明においては、適宜図１、図２を参照されたい。
【００４０】
図３は、この実施例に係る未臨界度評価方法の手順を示すフローチャートである。また、図４は、この実施例に係る未臨界度評価方法の手順を説明する概略図である。この実施例に係る未臨界度評価を実行するにあたり、まず、未臨界における、ある定常炉心状態を初期状態とする。そして、このときの実効増倍率をｋ＝ｋ０Ｃ（初期実効増倍率）として、例えば３次元炉心解析等のコンピュータシミュレーションによりｋ０Ｃを算出する（ステップＳ１０１）。ｋ０Ｃは、この実施例に係る未臨界度評価装置１０の処理部２０が備える実効増倍率算出部２３により求めてもよいし、これとは別個のコンピュータシステム等によって求めてもよい。
【００４１】
次に、処理部２０が備える中性子密度算出部２１は、中性子検出器であるＳＲ４又はＩＲ３から、ＳＲ４又はＩＲ３が検出した中性子束に関する情報である検出器信号φｄｅｔ０を取得する（ステップＳ１０２）。未臨界度が深い場合、中性子密度算出部２１はＳＲ４から検出器信号φｄｅｔを取得し、ある程度臨界に近くなったらＩＲ３から検出器信号φｄｅｔ０を取得する。このように、ＳＲ４又はＩＲ３を用いることで、γ補正が不要になるとともに、中性子束が小さい場合でも、中性子束の検出精度が向上する。
【００４２】
中性子密度算出部２１が検出器信号φｄｅｔ０を取得したら（ステップＳ１０２）、中性子密度算出部２１は、上記第（３）式を用いて、初期状態における中性子密度（初期中性子密度）ｎ０を求める（ステップＳ１０３）。次に、処理部２０が備える中性子源強度算出部２２は、初期状態における実効増倍率ｋ０Ｃと、ステップＳ１０３で求めた初期状態における中性子密度ｎ０とを用いて、上記第（４）式から中性子源強度Ｓを求める（ステップＳ１０４）。次に、この中性子源強度Ｓを用いて、初期状態直後の炉心状態（第１状態）における仮の実効増倍率ｋ１’を求める。
【００４３】
ここで、「仮の」とした意味について説明する。前記第１状態やそれ以降の炉心状態において実効増倍率を求める際には、ステップＳ１０４で求めた中性子源強度Ｓを用いる。上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４から分かるように、この中性子源強度Ｓには、解析で求めた初期状態における実効増倍率ｋ０Ｃが使用されている。したがって、前記第１状態以降における実効増倍率には、初期状態における実効増倍率ｋ０Ｃを求める際の計算誤差による影響が含まれるので、第１状態以降における実効増倍率を「仮の」実効増倍率と称する。
【００４４】
次に、中性子密度算出部２１は、中性子検出器であるＳＲ４又はＩＲ３から、ＳＲ４又はＩＲ３が検出した中性子に関する情報である検出器信号φｄｅｔ１を取得する（ステップＳ１０５）。そして、中性子密度算出部２１は、この検出器信号φｄｅｔ１を上記第（３）式に与えて、第１状態における中性子密度ｎ１を求める（ステップＳ１０５）。次に、処理部２０が備える実効増倍率算出部２３は、ステップＳ１０５で求めた中性子密度ｎ１と、ステップＳ１０４で求めた中性子源強度Ｓとを式（１−１）、式（１−２）に与える。すると、式（１−１）、式（１−２）は次のようになる。
ｄｎ１／ｄｔ＝｛（１−β）×ｋ１’−１｝×ｎ１／ｌ＋Σ（λｉ×Ｃｉ）［ｉ＝１〜６］＋Ｓ・・・（１−１）’
ｄＣｉ／ｄｔ＝βｉ×ｋ１’×ｎ１／ｌ−λｉ×Ｃｉ［ｉ＝１〜６］・・・（１−２）’
そして、実効増倍率算出部２３は、上記式（１−１）’、式（１−２）’を連立させて解き、第１状態における仮の実効増倍率ｋ１’を求める（ステップＳ１０６）。
【００４５】
同様に、原子炉７が臨界近傍になるまで第１状態以降における仮の実効増倍率を求める（ステップＳ１０７；Ｎｏ）。このように、この実施例に係る未臨界度評価では、従来の中性子源増倍法とは異なり、未臨界度が深い状態からリアルタイムで連続的に実効増倍率を取得して未臨界度を評価することができる。より具体的には、およそ１０％程度の未臨界から評価できる。これにより、従来の中性子源増倍法と比較して、迅速に未臨界状態を評価して、原子炉７が臨界へ到達するまでの時間を格段に短縮することができる。
【００４６】
臨界近傍になるまで仮の実効増倍率を求めたら（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、未臨界度評価装置１０は、臨界近傍の状態で、仮の実効増倍率を再計算するためのデータを取得する（ステップＳ１０８）。このときのデータは、検出器信号φｄｅｔｊの他に、原子炉７の炉心１の臨界に関する情報も取得する。例えば、制御棒の引き抜き情報や冷却水のホウ素濃度等である。これらの情報は、臨界到達後にこれまで求めてきた仮の実効増倍率ｋ’を再計算するために必要となる。すなわち、このときの原子炉７の状態が、再計算のための基準状態となる。ここで、−１００ｐｃｍ程度であれば、本実施例において「臨界近傍」となる。
【００４７】
原子炉７が臨界に到達したら、これまで仮の実効増倍率ｋｊ’の算出に用いていた算出式を再設定する（ステップＳ１０９）。まず、臨界時における検出器出力φｄｅｔ（ｋ＝１）を取得して中性子密度ｎ（ｋ＝１）を求める。このとき、炉心１から放射される中性子束は、中性子源強度Ｓの影響を受けない中性子束の大きさとする。次に、式（１−１）、式（１−２）に、臨界時の実効増倍率ｋ＝１と求めた中性子密度ｎ（ｋ＝１）とを与え、さらに中性子源の影響を無視できるのでＳ＝０とする。そして、臨界であることから、
Ｃｉ＝βｉ×ｎ（ｋ＝１）／λｉ／Λｉ［ｉ＝１〜６］・・・（５）
が成り立つ。ここで、式（５）の左辺のＣを、初期遅発中性子先行核濃度とする。また、Λは、即発中性子世代時間である。
【００４８】
次に、未臨界度評価装置１０の制御部２４は、原子炉７の制御棒や冷却水のホウ素濃度等を調整して、前記再計算のための基準状態、すなわち、ステップＳ１０８における原子炉７の状態とする。例えば、再計算のための基準状態において制御棒が１本だけ炉心１に残っていた場合は、原子炉７をこの状態とする。未臨界度評価装置１０は、前記基準状態で、再度検出器信号φｄｅｔ−ｔを取得する（ステップＳ１１０）。そして、中性子密度算出部２１は、上記式（３）を用いて、中性子密度ｎｔを算出し、実効増倍率算出部２３は、上記式（５）の左辺Ｃｉを初期遅発中性子先行核濃度とし、中性子密度ｎｔが与えられた次の式（１−１）’’、式（１−２）’’を連立させて解くことにより、このときの実効増倍率ｋｔを求める。
ｄｎｔ／ｄｔ＝｛（１−β）×ｋｔ−１｝×ｎｔ／ｌ＋Σ（λｉ×Ｃｉ）［ｉ＝１〜６］・・・（１−１）’’
ｄＣｉ／ｄｔ＝βｉ×ｋｔ×ｎｔ／ｌ−λｉ×Ｃｉ［ｉ＝１〜６］・・・（１−２）’’
【００４９】
再計算のための基準状態は、未臨界ではあるが臨界近傍なので、精度よく実効増倍率ｋｔを求めることができる。ここで得られた実効増倍率ｋｔを、新たな初期状態における修正実効増倍率ｋ０ｔとする（ステップＳ１１１）。この修正実効増倍率ｋ０ｔを、真値として取り扱う。そして、前記再計算のための基準状態を新たな初期状態とする。未臨界度評価装置１０の実効増倍率算出部２３は、前記実効増倍率ｋ０ｔに基づき、式（６）から修正中性子源強度Ｓｔを求める。
Ｓｔ＝（１−ｋ０ｔ）×ｎｔ／ｌ・・・（６）
そして、実効増倍率算出部２３は、修正中性子源強度Ｓｔと、仮の実効増倍率を求めたときの検出器信号φｄｅｔとを用いて、既に求めた仮の実効増倍率を再計算する（ステップＳ１１２）。そして、この再計算によって得られた実効増倍率を、真の実効増倍率ｋｊｍとする。
【００５０】
これにより、この実施例に係る未臨界度評価によって得られる実効増倍率の信頼度が向上し、精度よく未臨界度を評価することができる。また、仮の実効増倍率ｋｊ’と真の実効増倍率ｋｊｍとを比較すれば、仮の実効増倍率ｋｊ’が真値に近いか否かを検証することもできる。さらに、真の実効増倍率ｋ０ｍと解析により求めた初期状態における実効増倍率ｋ０Ｃとを比較すれば、解析の精度を検証することもできる。これにより、解析プログラムを修正して、より初期状態における実効増倍率ｋ０Ｃの解析精度を向上させることもできる。
【００５１】
なお、再計算のための基準状態は臨界近傍なので、反応度計による反応度ρを測定しても、高い精度でこれを求めることができる。したがって、反応度計により取得した反応度ρｔ（＝ｋｔ−１／ｋｔ）から実効増倍率算出部２３が実効増倍率ｋｔを求め、これを新たな初期状態における修正実効増倍率ｋ０ｔとしてもよい。そして、この実効増倍率ｋ０ｔを式（１−１）、式（１−２）に与えて、中性子源強度算出部２２が、前記基準状態における修正中性子源強度Ｓｔ’を求めてもよい。そして、この修正中性子源強度Ｓｔ’により、実効増倍率を求める算出式を再設定し、実効増倍率算出部２３は、前記実効増倍率ｋ０ｔに基づき、再設定した算出式によって既に求めた仮の実効増倍率を再計算する（ステップＳ１１２）。
【００５２】
以上、この実施例によれば、未臨界度を評価するにあたり実効増倍率を求め、この実効増倍率を求める算出式である一点炉動特性方程式に中性子源強度を考慮するとともに、空間補正係数を用いて中性子密度を求める。これにより、従来の反応度計ではなし得なかった未臨界から臨界までの広範囲にわたって、未臨界度を精度よく評価できる。また、未臨界度が深い状態から臨界までリアルタイムで連続的に実効増倍率を取得して未臨界度を評価することができる。これにより、迅速に未臨界状態を評価して、原子炉７が臨界へ到達するまでの時間を格段に短縮することができる。また、臨界到達後に、基準となる実効増倍率を修正し、これに基づいて臨界到達までに取得した実効増倍率を再計算するので、実効増倍率の精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る未臨界度評価装置及び未臨界度評価方法、並びに未臨界度評価用プログラムは、未臨界度の評価に有用であり、特に、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１−１】原子炉の炉心に対する中性子検出器の配置を示す平面図である。
【図１−２】原子炉の炉心に対する中性子検出器の配置を示す側面図である。
【図２】この実施例に係る未臨界度評価装置の構成を示す説明図である。
【図３】この実施例に係る未臨界度評価方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】この実施例に係る未臨界度評価方法の手順を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  炉心
２  ＰＲ（出力領域用検出器）
３  ＩＲ（中間領域用検出器）
４  ＳＲ（線源領域用検出器）
５  圧力容器
７  原子炉
１０  未臨界度評価装置
２０  処理部
２１  中性子密度算出部
２２  中性子源強度算出部
２３  実効増倍率算出部
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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