(57)【要約】【課題】原子炉外で中性子束を計測する計装システムを統合して簡素化する。【解決手段】原子炉外に配置された、スタートアップレンジを計測するパルス計数回路５と、パワーレンジを計測する微小電流測定回路７と、パルス計数回路５および微小電流測定回路７の間のレンジを計測するゆらぎ成分測定回路６と、パルス計数回路５、微小電流測定回路７およびゆらぎ成分測定回路６に出力を出すように接続され、プラズマスパッタリングにより検出器内面の１０Ｂコーティング厚を均一化し、原子炉外に配置された１０Ｂ検出器１と、１０Ｂ検出器１の出力に基づくパルス計数回路５、微小電流測定回路７およびゆらぎ成分測定回路６の出力に基づいて、パルス計数回路５、微小電流測定回路７およびゆらぎ成分測定回路６の出力のいずれかを選択する、原子炉外に配置された測定信号選択手段８と、を有する。【選択図】図１
2011002301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉外で中性子束を計測する中性子計装システムにおいて、
原子炉外に配置されてスタートアップレンジを計測するパルス計数回路と、
原子炉外に配置されてパワーレンジを計測する微小電流測定回路と、
原子炉外に配置されて前記パルス計数回路および微小電流測定回路の間のレンジを計測するゆらぎ成分測定回路と、
前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記ゆらぎ成分測定回路に出力を出すように接続され、検出器内面の１０Ｂコーティング厚を、厚さの増加に対する検出感度がほぼ一定で安定している範囲の厚さで且つマイクロメーターオーダーで均一化し、原子炉外に配置された１０Ｂ検出器と、
前記１０Ｂ検出器の出力に基づく前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記ゆらぎ成分測定回路の出力に基づいて、前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記ゆらぎ成分測定回路の出力のいずれかを選択する、原子炉外に配置された測定信号選択手段と、
を有することを特徴とする中性子計装システム。
【請求項２】
前記１０Ｂ検出器はプラズマスパッタリングにより１０Ｂコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の中性子計装システム。
【請求項３】
前記１０Ｂ検出器はＡｒガスが封入されていることを特徴とする請求項１に記載の中性子計装システム。
【請求項４】
原子炉外で中性子束を計測する中性子計装方法において、
検出器内面の１０Ｂコーティング厚を、厚さの増加に対する検出感度がほぼ一定で安定している範囲の厚さで且つマイクロメーターオーダーで均一化した１０Ｂ検出器を原子炉外に配置し、
スタートアップレンジを計測するパルス計数回路を原子炉外に配置し、
パワーレンジを計測する微小電流測定回路を原子炉外に配置し、
前記パルス計数回路および微小電流測定回路の間のレンジを計測するゆらぎ成分測定回路を原子炉外に配置し、
前記１０Ｂ検出器の出力を前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記微小電流測定回路に出すように接続し、
前記１０Ｂ検出器の出力に基づく前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記微小電流測定回路の出力に基づいて、前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記微小電流測定回路の出力のいずれかを選択すること、
を特徴とする中性子計装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子炉外で中性子束を計測する中性子計装システムおよびそれを利用した中性子計装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子炉外で中性子束を計測するにあたっては、中性子束レンジが大きな範囲で変動するため、中性子束レンジに応じて複数種類の測定系が使い分けられるのが普通である（特許文献１参照）。たとえば典型的な加圧水型原子炉（ＰＷＲ）では、中性子束レンジに応じて３種類の測定系が使い分けられる。すなわち、スタートアップレンジ（１０−１〜１０６ｎ／ｃｍ２／ｓｅｃ）の中性子束計測にはＢＦ３検出器を用いたパルス計数系が使用され、ワイドレンジ（１〜１０１０ｎ／ｃｍ２／ｓｅｃ）の中性子束計測には核分裂電離箱を用いたゆらぎ成分測定系が使用され、パワーレンジ（５×１０２〜５×１０１０ｎ／ｃｍ２／ｓｅｃ）の中性子束計測には１０Ｂ検出器を用いた微小電流測定系が使用される。このうち燃料の未臨界監視をワイドレンジで行ない、停止時監視をスタートアップレンジで行ない、運転時監視をパワーレンジで行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２４３７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のＰＷＲの炉外中性子計装システムにおいては、測定レンジに応じて独立に複数の測定系を設けており、複雑なシステム構成となっている。
【０００５】
本発明は、これらの測定系を統合することにより、簡素化した原子炉の炉外中性子計装を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る中性子計装システムは、原子炉外で中性子束を計測する中性子計装システムにおいて、原子炉外に配置されてスタートアップレンジを計測するパルス計数回路と、原子炉外に配置されてパワーレンジを計測する微小電流測定回路と、原子炉外に配置されて前記パルス計数回路および微小電流測定回路の間のレンジを計測するゆらぎ成分測定回路と、前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記ゆらぎ成分測定回路に出力を出すように接続され、検出器内面の１０Ｂコーティング厚を、厚さの増加に対する検出感度がほぼ一定で安定している範囲の厚さで且つマイクロメーターオーダーで均一化し、原子炉外に配置された１０Ｂ検出器と、前記１０Ｂ検出器の出力に基づく前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記ゆらぎ成分測定回路の出力に基づいて、前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記ゆらぎ成分測定回路の出力のいずれかを選択する、原子炉外に配置された測定信号選択手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る中性子計装方法は、原子炉外で中性子束を計測する中性子計装方法において、検出器内面の１０Ｂコーティング厚を、厚さの増加に対する検出感度がほぼ一定で安定している範囲の厚さで且つマイクロメーターオーダーで均一化した１０Ｂ検出器を原子炉外に配置し、スタートアップレンジを計測するパルス計数回路を原子炉外に配置し、パワーレンジを計測する微小電流測定回路を原子炉外に配置し、前記パルス計数回路および微小電流測定回路の間のレンジを計測するゆらぎ成分測定回路を原子炉外に配置し、前記１０Ｂ検出器の出力を前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記微小電流測定回路に出すように接続し、前記１０Ｂ検出器の出力に基づく前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記微小電流測定回路の出力に基づいて、前記パルス計数回路、前記微小電流測定回路および前記微小電流測定回路の出力のいずれかを選択すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広範囲の炉外中性子測定レンジを、簡素なシステムでカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る炉外中性子計装システムの一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】１０Ｂコーティング厚における厚さの増加に対する検出感度を示す図。
【図３】図１の炉外中性子計装システムの１０Ｂ検出器の製造過程において、プラズマスパッタリングによって１０Ｂ検出器内面のコーティング厚を均一化する方法の例を示す模式的立断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る出力分布監視装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る炉外中性子計装システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１において、１０Ｂ検出器１および監視ユニット４は原子炉（たとえばＰＷＲ）２の炉外に設置されている。１０Ｂ検出器１はプラズマスパッタリングにより１０Ｂコーティング厚を、厚さの増加に対する検出感度がほぼ一定で安定している範囲の厚さで且つマイクロメーターオーダーで均一化させて製造する。プラズマスパッタリングによる１０Ｂ検出器１の製造方法については、図２を参照して後述する。なお、１０Ｂ検出器１の封入ガスとしてＡｒガスを使用するのが好ましい。
【００１３】
１０Ｂ検出器１の出力信号は、信号線３を介して、監視ユニット４に内蔵されるパルス計数回路５、ゆらぎ成分測定回路６、微小電流測定回路７に接続される。パルス計数回路５、ゆらぎ成分測定回路６、微小電流測定回路７から得られた測定信号は、測定信号選択手段８に入力される。
【００１４】
１０Ｂ検出器１から得られた信号は、パルス計数回路５、ゆらぎ成分測定回路６、微小電流測定回路７によってそれぞれ測定される。ゆらぎ成分の計測は、一般にキャンベル計測またはＭＳＶ（２乗平均電圧）計測と呼ばれるものである。
【００１５】
従来の１０Ｂ検出器では１０Ｂコーティング厚をマイクロメーターオーダーで均一化することが困難であり、１０Ｂへの中性子照射により発生したα線が１０Ｂ自身に吸収される量を一定にすることができなかったため、パルス計数値とゆらぎ成分測定値の比を一定にすることが困難であったが、プラズマスパッタリングにより、１０Ｂコーティング厚をマイクロメーターオーダーで均一化させた１０Ｂ検出器１は、パルス計数値とゆらぎ成分測定値の比を一定とすることができるため、本実施形態の実現が可能となる。
【００１６】
また、１０Ｂ検出器１の封入ガスに、放射線照射によるガス成分に経年変化の無いＡｒガスを使用することで、パルス計数値とゆらぎ成分測定値の比の経年変化を無くすことができる。
【００１７】
また、１０Ｂ検出器の１０Ｂコーティング厚は、図２に示すような厚さの増加に対する検出感度がほぼ一定で安定している範囲の厚さ、好ましくはこの範囲の中心の厚さとすることにより、厚さがばらついたとしても安定した高い感度が実現できる。
【００１８】
それぞれの回路で測定された測定値は、測定信号選択手段８に入力される。測定信号選択手段８は、それぞれの回路から得られる測定信号の値があらかじめ設定した値に到達すると自動的に監視に使用する測定回路を選択する。
【００１９】
以上説明したように、１０Ｂ検出器から得られた信号に対して、測定レンジに応じてパルス計数、ゆらぎ成分測定、微小電流測定を切り替えて適用することで、一つの測定系で、ＰＷＲのスタートアップレンジ、ワイドレンジ、パワーレンジを監視可能となり、従来システムと比べて簡素化した中性子計装システムを得ることが可能となる。
【００２０】
また、新たな測定系と従来ＰＷＲのスタートアップレンジの両方で、未臨界確認を行なうことが可能となり、現在のＰＷＲの原子炉周りのレイアウトを変更せずに、未臨界確認に対する監視の多様性（Diversity）を確保することが可能となる。
【００２１】
ここで、プラズマスパッタリングによる１０Ｂ検出器１の製造方法の例について説明する。図３は、図１の炉外中性子計装システムの１０Ｂ検出器を製造する過程において、プラズマスパッタリングによって１０Ｂ検出器内面のコーティング厚をマイクロメーターオーダーで均一化する方法の例を示す模式的立断面図である。
【００２２】
コーティングを施すパイプである接地電極２１と、その内面に円柱状の導体で先端が突起状の中心電極２２と、両者を電気的に絶縁する絶縁体２３と、２つの電極に高周波電力を供給する電源２４と、パイプ２１内において中心電極２２と絶縁体２３を移動させる電極移動手段２５に加えて、ガス供給装置３３が、配管３２によってコーティング装置２０に接続されている。供給されたガスは、中心電極内の空洞３１を通って、パイプ２１内に導入される。パイプ２１は、図示しない真空排気装置によって、たとえば、図３の右側方向に排気される。
【００２３】
供給されるガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素、などの純粋ガスや、あるいは、それらを適量ずつ混合したものである。
【００２４】
ガス供給装置３３から供給されるガスは、配管３２によってコーティング装置２０まで導かれ、中心電極２２内に作られた空洞を通って、パイプ２１内に供給される。パイプ２１は、図示しない真空排気装置によって排気され、供給されるガスの量と排気速度のバランスで、パイプ２１内の圧力が決定される。このとき、空間内のガスは、その一定量が、排気され、同時に、同じ量の新鮮なガスが流入している状態にある。プラズマの作用で、スパッタ材２７がパイプ２１内面にスパッタされる過程の中で、パイプ２１や中心電極２２の表面に吸着していたガスやスパッタ材自身に不純物として含まれていた気体成分がプラズマ内に混入する。この不純物ガス成分は、このスパッタ空間のガスの交換に乗って空間外へ排気される。
【００２５】
このような方法により、スパッタを行なっているプラズマに含まれる不純物を外部に排気することが可能となる。この製造方法により、図１における１０Ｂ検出器１の１０Ｂコーティング厚をマイクロメーターオーダーで均一化させることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…  １０Ｂ検出器
２…  原子炉
３…  信号線
４…  監視ユニット
５…  パルス測定回路
６…  ゆらぎ成分測定回路
７…  微小電流測定回路
８…  測定回路選択手段
２１…接地電極(パイプ)
２２…中心電極
２３…絶縁体
２４…電源
２５…電極移動手段
２７…中性子変換層
３０…プラズマ
３１…中心導体中の空洞管
３２…配管
３３…ガス供給系
【図１】
2011002301.tif 000003
【図２】
2011002301.tif 000004
【図３】
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