(57)【要約】【課題】炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定する。【解決手段】沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定装置１０に、検出器集合体２０とボイド率依存性記憶器１３とボイド率算出器１４とを備える。検出器集合体２０は、中性子検出器１１とガンマ線検出器１２とを備えていて、炉心内に設けられる。ボイド率依存性記憶器１３は、中性子検出器１１が測定する中性子束のガンマ線検出器１２が測定するガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を記憶する。ボイド率算出器１４は、中性子検出器１１が測定した中性子束とガンマ線検出器１２が測定したガンマ線強度とを伝達され、中性子束のガンマ線強度に対する比を算出し、その比およびボイド率依存性に基づいてボイド率を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定装置において、
中性子検出器とガンマ線検出器とを備えて前記炉心内に設けられた検出器集合体と、
前記中性子検出器が測定する中性子束の前記ガンマ線検出器が測定するガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を記憶するボイド率依存性記憶器と、
前記中性子検出器が測定した中性子束と前記ガンマ線検出器が測定したガンマ線強度とを伝達されて中性子束のガンマ線強度に対する比を算出し、その比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出するボイド率算出器と、
有することを特徴とするボイド率測定装置。
【請求項２】
前記中性子検出器と前記ガンマ線検出器の対が炉心の軸方向に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のボイド率測定装置。
【請求項３】
前記中性子検出器と前記ガンマ線検出器の対を炉心の軸方向に移動させる駆動機を有することを特徴とする請求項１に記載のボイド率測定装置。
【請求項４】
沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定方法において、
炉心内での中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を導出するボイド率依存性記憶工程と、
中性子束を測定する工程と、
前記中性子束と実質的に同じ位置でガンマ線強度を測定する工程と、
前記中性子束の前記ガンマ線強度に対する比を算出する工程と、
前記比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出する工程と、
有することを特徴とするボイド率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定装置およびボイド率測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の炉心内には複数の検出器が設置されており、主に炉心内の出力分布を測定している。たとえば特許文献１には、中性子検出器とガンマ線検出器とを炉心内に設置し、ガンマ線検出器での測定値に基づいて中性子検出器を校正する方法が開示されている。
【０００３】
原子炉内のボイド率分布を無く、炉心内のボイド率は、検出器で測定されるわけではなく、プロセスコンピュータがヒートバランス式を解くことによって算出される。このため、局所的なボイド率を算出することは困難である。たとえば特許文献２には、炉心外に取り出した燃料集合体が放出する２種類の放射線を測定することにより、燃料集合体内でのボイド分布を測定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０１８９０号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に記載された方法では、測定するためには燃料集合体を炉外に取り出す必要がある。つまり、炉心内でのボイド率変化をリアルタイムで測定することはできない。また、炉心内のアウトチャンネル、すなわちチャンネルボックスの外側でのボイド率変化を測定することはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定装置において、中性子検出器とガンマ線検出器とを備えて前記炉心内に設けられた検出器集合体と、前記中性子検出器が測定する中性子束の前記ガンマ線検出器が測定するガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を記憶するボイド率依存性記憶器と、前記中性子検出器が測定した中性子束と前記ガンマ線検出器が測定したガンマ線強度とを伝達されて中性子束のガンマ線強度に対する比を算出し、その比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出するボイド率算出器と、有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定方法において、炉心内での中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を導出するボイド率依存性記憶工程と、中性子束を測定する工程と、前記中性子束と実質的に同じ位置でガンマ線強度を測定する工程と、前記中性子束の前記ガンマ線強度に対する比を算出する工程と、前記比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出する工程と、有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るボイド率測定装置の第１の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
【図２】本発明に係るボイド率測定装置の第１の実施の形態における検出器集合体の位置を示す炉心の一部拡大横断面図である。
【図３】本発明に係るボイド率測定装置の第１の実施の形態における中性子検出器が検出する熱中性子束のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。
【図４】本発明に係るボイド率測定装置の第１の実施の形態におけるガンマ線検出器が検出するガンマ線強度のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。
【図５】本発明に係るボイド率測定装置の第１の実施の形態における熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。
【図６】本発明に係るボイド率測定装置の第２の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
【図７】本発明に係るボイド率測定装置の第３の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るボイド率測定装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るボイド率測定装置の第１の実施の形態におけるブロック図である。
【００１３】
ボイド率測定装置１０は、検出器集合体２０と、ボイド率依存性記憶器１３と、ボイド率算出器１４とを有している。検出器集合体２０は、中性子検出器１１と、ガンマ線検出器１２とを有している。中性子検出器１１およびガンマ線検出器１２は、実質的に同じ位置で中性子束およびガンマ線強度を測定する。検出器集合体２０は、炉心５０の内部に設けられる。
【００１４】
中性子検出器１１としては、たとえば一般的な核分裂電離箱を用いることができる。ガンマ線検出器１２としては、たとえば、中性子の影響を補償することにより、より高い精度でガンマ線強度を測定することができる補償型ガンマ線検出器を用いることができる。ガンマ線検出器１２として、放射線の照射による経時劣化が抑制されたガンマサーモメータを用いることもできる。
【００１５】
図２は、本実施の形態における検出器集合体の位置を示す炉心の一部拡大横断面図である。
【００１６】
炉心は、４角筒状のチャンネルボックス３１を装着された複数の燃料集合体３０が水平方向に間隔を置いて正方格子状に配列され、全体としてほぼ円筒形に形成される。検出器集合体２０は、隣接する４つチャンネルボックス３１のコーナー部で囲まれる領域に配置される。
【００１７】
中性子検出器１１は、主として熱中性子を検出する。このため、中性子検出器１１によって測定される中性子束は、周囲のボイド率からの影響を受ける。
【００１８】
図３は、本実施の形態における中性子検出器が検出する熱中性子束のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。図３には、中性子検出器１１の周囲の燃料集合体３０の熱出力が異なる３つの場合のボイド率依存性を示している。
【００１９】
中性子検出器１１に入射する中性子は、燃料集合体３０の内部で熱中性子になって入射するものと、燃料集合体３０の外部で熱中性子になって入射するものとに分類できる。中性子検出器１１に入射する中性子のたとえば約８割程度の大部分は、燃料集合体３０の外部で熱中性子になって入射するものである。このため、中性子検出器１１の周りでボイドが発生すると、熱中性子の量が低下し、中性子検出器１１が測定する熱中性子束が低下する。また、中性子検出器１１の周囲の燃料集合体３０の熱出力が増大すると、その熱出力にほぼ比例して熱中性子束も高くなる。
【００２０】
ガンマ線検出器１２は、飛来したガンマ線の強度を測定する。
【００２１】
図４は、本実施の形態におけるガンマ線検出器が検出するガンマ線強度のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。図４には、ガンマ線検出器１２の周囲の燃料集合体３０の熱出力が異なる３つの場合のボイド率依存性を示している。
【００２２】
原子炉内に設置されたガンマ線検出器１２が検出するガンマ線には、核分裂と同時に発生する即発ガンマ線、不安定核種から発生する遅発ガンマ線、ガンマ線検出器近くまで来た高速中性子が周りの水と衝突し減速する際に発生するブレムスガンマ線がある。即発ガンマ線および遅発ガンマ線は、ガンマ線検出器１２の周りのボイドの発生に影響されにくい。また、ブレムスガンマ線は、即発ガンマ線および遅発ガンマ線に比べてエネルギが小さい。このため、ブレムスガンマ線はボイド発生の影響を受けるが、ガンマ線検出器１２が測定するガンマ線強度に寄与する割合が小さい。これらの理由から、ガンマ線検出器１２が測定するガンマ線強度に対するボイド発生の影響は、小さい。
【００２３】
したがって、ガンマ線検出器１２の周りでボイドが発生しても、ガンマ線検出器１２が測定するガンマ線強度はほとんど変化しない。また、ガンマ線検出器１２の周囲の燃料集合体３０の熱出力が増大すると、その熱出力にほぼ比例してガンマ線強度も高くなる。
【００２４】
図５は、本実施の形態における熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。
【００２５】
検出器集合体２０のガンマ線検出器１２が測定するガンマ線強度は、熱出力にほぼ比例し、また、周囲のボイド率の影響をほとんど受けない。このため、中性子検出器１１が測定する熱中性子束のガンマ線検出器１２が中性子検出器１１と実質的に同じ位置で測定するガンマ線強度に対する比は、熱出力の影響を受けず、ボイド率の増加に伴って単調に減少する。そこで、本実施の形態では、熱中性子束のガンマ線強度の比を用いて検出器集合体２０の周囲のボイド率を算出する。熱中性子束のガンマ線強度の比のボイド率依存性は、燃料集合体の種類によって変化するため、燃料集合体３０の種類ごとに導出しておく。
【００２６】
具体的には、まず、熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を計算などによって導出し、ボイド率依存性記憶器１３に記憶しておく。熱中性子束およびガンマ線強度のボイド率依存性は、たとえばそれぞれモンテカルロ法を用いた計算によって求めることができる。さらに、計算によって求めた熱中性子束およびガンマ線強度のボイド率依存性、あるいは、熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を、炉外での放射線計測によって校正してもよい。
【００２７】
また、中性子検出器１１で熱中性子束を測定し、ガンマ線検出器１２でガンマ線強度を測定する。
【００２８】
熱中性子束およびガンマ線強度は、ボイド率算出器１４に伝達される。ボイド率算出器１４は、熱中性子束のガンマ線強度に対する比を算出する。ボイド率算出器１４は、さらにボイド率依存性記憶器１３から熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を伝達され、このボイド率依存性と熱中性子束のガンマ線強度に対する比とからボイド率を算出する。
【００２９】
このようにして、本実施の形態のボイド率測定装置１０を用いると、炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定できる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明に係るボイド率測定装置の第２の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
【００３１】
本実施の形態のボイド率測定装置１０の検出器集合体２０は、複数の中性子検出器１１および中性子検出器１１のそれぞれに対応するガンマ線検出器１２を有している。中性子検出器１１とガンマ線検出器１２の対は、炉心の軸方向に間隔をおいて配列されている。ボイド率算出器１４は、複数の中性子検出器１１およびガンマ線検出器１２のいずれから信号が伝達されたか識別できるようになっている。このような検出器集合体２０は、たとえば局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）の一部を用いて形成することもできる。
【００３２】
このようなボイド率測定装置１０を用いると、炉心の軸方向のそれぞれの位置での局所的なボイド率をリアルタイムに測定することができる。つまり、炉心の軸方向のボイド率分布を測定できる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明に係るボイド率測定装置の第３の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
【００３４】
本実施の形態のボイド率測定装置１０は、検出器集合体２０を炉心の軸方向に移動させる駆動機２２を備えている。駆動機２２としては、たとえば可動型炉内検出器（ＴＩＰ）の駆動機構を用いることができる。
【００３５】
駆動機２２によって、中性子検出器１１およびガンマ線検出器１２の対を炉心の軸方向の所定の位置に移動させて、熱中性子束およびガンマ線強度を測定することにより、その軸方向位置での局所的なボイド率をリアルタイムに測定することができる。したがって、中性子検出器１１およびガンマ線検出器１２の対の位置を変えることにより、炉心の軸方向のボイド率分布を測定できる。
【００３６】
［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ボイド率測定装置、１１…中性子検出器、１２…ガンマ線検出器、１３…ボイド率依存性記憶器、１４…ボイド率算出器、２０…検出器集合体、２２…駆動機、３０…燃料集合体、３１…チャンネルボックス
【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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