(57)【要約】      （修正有）【課題】正確な検出器位置とそれに対応した中性子束レベルを求めることができる検出器位置測定方法を提供する。【解決手段】炉心内に移動式中性子束検出器を挿入して移動させることにより炉心軸方向の中性子束分布を測定するようにした移動式炉心内核計装システムにおいて、移動式中性子束検出器の挿入又は引抜を行うとともにその位置信号を出力する駆動装置と、駆動装置から出力される位置信号を読込んで所定周期の検出器位置ランプ波信号をアナログ信号として出力する駆動制御装置と、検出器位置ランプ波信号をカウントし検出器位置を求めると同時にその立上がりをトリガーとして移動式中性子束検出器から出力される中性子束レベルと駆動制御装置から出力される検出器位置ランプ波信号をスキャンすることで内部処理時間による中性子束レベルと検出器位置のずれを取り除く処理を行う計算機と、を有する。【選択図】図２
2019144074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉炉心内に設置された複数の案内管内に移動式中性子束検出器を挿入して移動させることにより前記原子炉の軸方向の中性子束分布を測定するようにした移動式炉心内核計装システムにおいて、
前記移動式中性子束検出器の挿入又は引抜を行い、前記移動式中性子束検出器の位置信号を出力する駆動装置と、
前記駆動装置から出力される前記位置信号を読込み、所定周期の検出器位置ランプ波信号をアナログ信号として出力する駆動制御装置と、
前記検出器位置ランプ波信号をカウントし検出器位置を求めると同時に、前記検出器位置ランプ波信号の立上がりをトリガーとして前記移動式中性子束検出器から出力される中性子束レベルと前記駆動制御装置から出力される前記検出器位置ランプ波信号をスキャンすることで内部処理時間による中性子束レベルと検出器位置のずれを取り除く処理を行う計算機と、
を有することを特徴とする移動式炉心内核計装システム。
【請求項２】
前記計算機で前記駆動制御装置から出力された前回の検出器位置ランプ波信号の立上がりをトリガーとして測定した中性子束レベル及び検出器位置と、前記駆動制御装置から出力された今回の検出器位置ランプ波信号の立上がりをトリガーとして測定した中性子束レベル及び検出器位置を用いて、任意の検出器位置での中性子束レベルを近似計算により求めることを特徴とする請求項１に記載の移動式炉心内核計装システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の移動式炉心内核計装システムを用いて、移動式中性子束検出器の検出器位置を測定するとともに当該検出器位置に対応する中性子束レベルを求めることを特徴とする検出器位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、移動式炉心内核計装システム及び検出器位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉では原子炉内の中性子束を測定するために、炉心内に固定式核分裂電離箱型の中性子検出器を複数個設置している。この中性子検出器は局所出力領域モニタ（Local Power Range Monitor；以下、「ＬＰＲＭ検出器」という。）と呼ばれている。
【０００３】
ＬＰＲＭ検出器は原子炉内で中性子を照射された際、電極に塗布してある核分裂物質が核分裂を起こすことにより発生する電離量を電気的信号として検出し、中性子束を測定している。入射中性子により電極の核分裂物質が核分裂を起こし当該核分裂物質は消費されるため、ＬＰＲＭ検出器は中性子の照射に伴って検出感度が低下する。
【０００４】
このため通常時には原子炉格納容器の外部に設置されている遮蔽容器内に格納され、校正時に炉心内を軸方向に移動する校正用の移動式中性子検出器（以下、「ＴＩＰ検出器」という。）を用いてＬＰＲＭ検出器の感度校正を行っている。この目的で使用される装置が移動式炉心内核計装（Traversing Incore Probe monitor）システムである。
【０００５】
従来の移動式炉心内核計装システムを図４により説明する。原子炉圧力容器２の炉心３内には、縦に複数個配置されたＬＰＲＭ検出器７とＴＩＰ検出器６を通すための案内管５とを組み合わせた検出器集合体４が複数個等間隔に設置されている。ＴＩＰ検出器６は各案内管のうち索引装置９で選択された一本の案内管５に挿入され、炉心頂まで送り込まれたのち炉心底まで引き抜かれる際に、炉心軸方向の中性子束レベル分布を測定する。
【０００６】
この移動式炉心内核計装システムでは炉心頂よりＴＩＰ検出器６を引き抜くときに、移動距離に対応した測定トリガー信号を発生させる。その測定トリガー信号により検出器出力信号である中性子束レベルが測定されると同時に、測定トリガー信号をカウントすることで検出器位置を求める。ＴＩＰ検出器６の位置に対する中性子束レベルは計算機に入力され炉心内の出力分布計算に利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の移動式炉心内核計装システムにおけるＴＩＰ検出器の検出器位置及び中性子束レベルの測定方法について図４及び図５を用いて説明する。
従来の移動式炉心内核計装システムでは炉心内を駆動中のＴＩＰ検出器６によって測定される中性子束レベルを計算機がスキャンするタイミングはＴＩＰ検出器６の位置変化ごとに出力される測定トリガー信号２３によって制御されていた。
【０００９】
ＴＩＰ検出器６の位置信号は、現場に設置される駆動装置１１内のシンクロ発信器から出力され、ＴＩＰ制御盤内のシンクロ変換器に入力したのちディジタル信号に変換されて駆動制御装置１３に入力されていた。
【００１０】
具体的には、炉心３内を駆動中のＴＩＰ検出器６の位置が２．５４cm（１インチ）変化するごとに駆動制御装置１３から計算機１５へ測定トリガー信号２３が出力され、計算機１５は測定トリガー信号２３をカウントすることでＴＩＰ検出器６の位置を求め、その検出器位置での値として中性子束レベルの値をスキャンするという処理を行っていた。
このように、測定トリガー信号２３は駆動制御装置１３がＴＩＰ検出器６の１インチごとの位置変化に伴って、ディジタル信号処理を行い、計算機１５に出力されていた。
【００１１】
しかし、駆動制御装置１３内で測定トリガー信号２３が出力されるまでのディジタル信号処理時間および計算機内での処理時間の分の遅延が発生し、その遅延分、計算機１５がアナログ信号の中性子束レベルをスキャンするタイミングに遅れが生じていた。
【００１２】
計算機１５は測定トリガー信号２３をカウントすることでＴＩＰ検出器６の位置を求めているため、分解能を１インチより小さくすることができず、計算機側で記録される検出器位置と実際に計算機で中性子束レベルをスキャンしたタイミングに相当する検出器位置との間にずれ（偏差）が生じてしまうという課題があった。
【００１３】
図４は従来の移動式炉心内核計装システムでの測定トリガー信号２３と中性子束レベルを示す検出器出力信号２１の測定タイミングを示す図であり横軸が駆動時間を表す。ある時点でＴＩＰ検出器６が１インチ移動した場合、本来測定すべき中性子束レベルの値はその時点に対応する測定点１での検出器出力信号値となる。
【００１４】
しかし、測定トリガー信号２３の出力のための駆動制御装置１３内におけるディジタル信号変換処理時間Ｔ１および、計算機に測定トリガー信号２３が入力し中性子束レベルをスキャンするまでの計算機処理時間Ｔ２によって、実際に測定される中性子束レベルの値はＴ１＋Ｔ２後の測定点２での検出器出力信号値となる。
【００１５】
これにより、本来測定すべき測定点１の検出器出力信号値とは異なる測定点２の信号値を取得することになり、正確なＴＩＰ検出器６の位置とそれに対応する中性子束レベルを求めることができないという課題があった。
【００１６】
本件発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたもので、正確なＴＩＰ検出器６の位置とそれに対応した中性子束レベルを求めることができる移動式炉心内核計装システム及び検出器位置測定方法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】
【００１７】
上記問題を解決するために、本実施形態に係る移動式炉心内核計装システムは、原子炉炉心内に設置された複数の案内管内に移動式中性子束検出器を挿入して移動させることにより前記原子炉の軸方向の中性子束分布を測定するようにした移動式炉心内核計装システムにおいて、前記移動式中性子束検出器の挿入又は引抜を行い、前記移動式中性子束検出器の位置信号を出力する駆動装置と、前記駆動装置から出力される前記位置信号を読込み、所定周期の検出器位置ランプ波信号をアナログ信号として出力する駆動制御装置と、前記検出器位置ランプ波信号をカウントし検出器位置を求めると同時に、前記検出器位置ランプ波信号の立上がりをトリガーとして前記移動式中性子束検出器から出力される中性子束レベルと前記駆動制御装置から出力される前記検出器位置ランプ波信号をスキャンすることで内部処理時間による中性子束レベルと検出器位置のずれを取り除く処理を行う計算機と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本実施形態に係る検出器位置測定方法は、本実施形態の移動式炉心内核計装システムを用いて、移動式中性子束検出器の検出器位置を測定するとともに当該検出器位置に対応する中性子束レベルを求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本実施形態によれば、アナログ信号の検出器位置ランプ波信号を用いることで、正確な検出器位置とそれに対応した中性子束レベルを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】移動式炉心内核計装システムの構成図。
【図２】本実施形態に係る検出器位置ランプ波信号と中性子束レベルの測定タイミングを表す図。
【図３】本実施形態に係る中性子束レベルの近似計算方法を表す図。
【図４】従来の移動式炉心内核計装システムの構成図。
【図５】従来の中性子束レベルの測定タイミングを表す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る移動式炉心内核計装システム及び検出器位置測定方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（移動式炉心内核計装システムの構成）
本実施形態に係る移動式炉心内核計装システムは、図１に示すように、原子炉格納容器１内部の原子炉圧力容器２の炉心３に設置され、ＴＩＰ検出器６とＬＰＲＭ検出器７からなる検出器集合体４と、ＴＩＰ検出器６を索引する索引装置９と、原子炉格納容器１の外部に設けられたＴＩＰ検出器６を収容する遮蔽容器１０と、検出器位置信号発生装置１２が取り付けられた駆動装置１１と、Ａ／Ｄ変換器等からなる信号変換装置１４と、駆動制御装置１３と、処理回路１６を内蔵する計算機１５と、から構成される。
【００２３】
図１に示す例では、検出器集合体４は１個しか示されていないが、実際の炉心３には等間隔に複数設置されている。この検出器集合体４には炉心頂から炉心底の方向に例えば４個のＬＰＲＭ検出器７が固定されており、このＬＰＲＭ検出器７と隣接するように案内管５を設けている。
【００２４】
この案内管５の中にはＴＩＰ検出器６が収納されており、ＴＩＰ検出器６は信号伝送線を内蔵する検出器ケーブル８の先端に取り付けられ、炉心頂から炉心底を経て原子炉格納容器１の外部に設置されている遮蔽容器１０までの間を移動可能な構成となっている。
【００２５】
索引装置９は複数の案内管５の中から１つの案内管５を選択し、その選択した案内管５の中へＴＩＰ検出器６の挿入又は引抜を行う。ＴＩＰ検出器６は非測定時には案内管５から引抜かれて、遮蔽容器１０内に格納される。
【００２６】
駆動装置１１は検出器ケーブル８の巻取り又は送出しを行うための装置であり、案内管５内のＴＩＰ検出器６の移動を制御している。駆動装置１１には検出器位置信号発生装置１２が取り付けられており、この検出器位置信号発生装置１２から出力されるＴＩＰ検出器６の検出器位置信号は中央制御室等に設置される信号変換装置１４によりディジタル信号に変換され、ＴＩＰ検出器６によって測定された炉心３内の中性子束レベルの検出器出力信号２１とともに駆動制御装置１３に入力される。
【００２７】
駆動制御装置１３は所定周期の三角波（ランプ波）を生成する検出器位置ランプ波信号生成装置を有しており、ＴＩＰ検出器６の位置信号に基づいて、ＴＩＰ検出器６が１インチ位置変化するごとに１周期変化する検出器位置ランプ波信号２２を計算機１５へ出力する。
【００２８】
この検出器位置ランプ波信号２２は検出器出力信号２１とともにアナログ信号であり、中性子束レベルをスキャンするトリガーとしてだけではなく、信号レベルが変化することを利用し検出器位置を補正するために利用される。その詳細は後述する。
計算機１５は駆動制御装置１３から入力された中性子束レベル（検出器出力信号２１）と検出器位置ランプ波信号２２に基づいて炉心内の中性子束分布を計算する。
【００２９】
（検出器位置測定方法）
上記のように構成された移動式炉心内核計装システムにおけるＴＩＰ検出器６の位置測定方法について、図２〜図３を参照して説明する。
【００３０】
図２は本実施形態に係る中性子束レベル（検出器出力信号２１）と検出器位置ランプ波信号２２の測定タイミングを示す図であり、横軸が駆動時間を表す。
本実施形態では、駆動制御装置１３から計算機１５へ出力される検出器出力信号２１と検出器位置ランプ波信号２２はともにアナログ信号として出力される。これにより検出器出力信号２１と検出器位置ランプ波信号２２が出力される段階での、駆動制御装置１３内部での処理時間によるタイミングのずれは発生しない。
【００３１】
計算機１５では駆動制御装置１３から出力される検出器位置ランプ波信号２２をカウントし検出器位置を求めると同時に、検出器位置ランプ波信号の立上がりをトリガーとして処理回路１６にて中性子束レベルと検出器位置ランプ波信号２２のレベルをスキャンする。
スキャンされた検出器位置ランプ波信号２２のレベルは計算機１５内の処理回路１６での処理時間Ｔ３が経過しているためトリガーとして入力した時点より低下している。
【００３２】
そして、中性子束レベルと検出器位置ランプ波信号２２のレベルをスキャンした時点（図２の測定点）で、低下した検出器位置ランプ波信号２２のレベルの割合から、検出器位置ランプ波信号２２が計算機１５へ入力してからどれくらい時間が経過したかを、すなわち処理回路での計算機処理時間（内部処理時間）Ｔ３を求めることができる。
【００３３】
計算機１５では、検出器位置ランプ波信号２２をカウントして求めた検出器位置を、内部処理時間Ｔ３の分補正することで実際に測定された検出器位置と中性子束レベルを正確に対応させて求めることができる。
【００３４】
ところで、ＴＩＰ検出器６が１インチ移動するごとに、上述した方法によって正確に対応した検出器位置と中性子束レベルの値を得ることができるが、検出器位置ランプ波信号２２が計算機１５へ入力してから処理回路１６での内部処理時間があるため、得られる中性子束レベルに対応する検出器位置は１インチ単位の値となるとは限らず、また、測定中にＴＩＰ検出器６の駆動速度が変化した場合も前回値から１インチ進んだ位置の中性子束レベルの値が得られるとも限らない。
したがって、測定した中性子束レベルのデータから計算機１５にて炉心３内の中性子束分布計算に提供するために１インチ単位の値を求める必要がある。
【００３５】
そこで本実施形態では、以下に説明するように、前回トリガーでのタイミングと今回トリガーでのタイミングで得られた検出器位置の値と中性子束レベルの値を直線で近似する機能を持たせることで、従来よりも高い精度で１インチごとの中性子束レベルと検出器位置を求めることを可能にする。
【００３６】
図３は検出器位置と中性子束レベルの値の近似計算方法を表す図である。前回トリガーとしてＴＩＰ検出器６がＮインチ位置を通過したタイミングで出力される検出器位置ランプ波信号で取得された検出器位置及び中性子束レベルと、今回トリガーとしてＴＩＰ検出器６がＮ＋１インチ位置を通過したタイミングで出力される検出器位置ランプ波信号で取得された検出器位置と中性子束レベルに基づき、２つの測定点間を直線で近似した近似直線から検出器位置がＮ＋１インチとなる点での中性子束レベルを求めることができる。
この近似計算方法を用いることで任意の検出器位置での中性子束レベルを求めることが可能となる。
【００３７】
（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、検出器位置ランプ波信号２２は検出器出力信号と同様にアナログ出力であるため、ディジタル信号処理が必要な従来の測定トリガー信号の場合と比較して、駆動制御装置から信号出力される段階において、ディジタル信号処理され信号出力されるまでの処理時間によるタイミングのずれを解消することができる。
【００３８】
また、検出器位置ランプ波信号２２の立上がりをトリガーとして、計算機１５は検出器出力信号２１の中性子束レベルと、検出器位置ランプ波信号２２のレベルをスキャンする。スキャンされた検出器位置ランプ波信号２２のレベルは計算機内での処理時間経過によってその分低下しているため、低下したレベルの割合から、トリガーとして計算機に入力したタイミングから計算機内での処理時間経過後の、正確な検出器位置とそれに対応する中性子束レベルを求めることができる。
【００３９】
さらに、前回トリガーでのタイミングと今回トリガーでのタイミングで得られた検出器位置の値と中性子束レベルの値を使用し直線で近似計算する機能を持たせることで、従来よりも高い精度で１インチ単位の検出器位置とそれに対応した中性子束レベルを求める補正を行うことを可能にする。
【００４０】
また、ＴＩＰ検出器６が炉心３内を駆動中に駆動速度が変化した場合でも検出器位置ランプ波信号２２のレベル低下の傾きが速度変化に対応して変化するため、上記の近似計算により補正を行うことができる。
【００４１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１…原子炉格納容器、２…原子炉圧力容器、３…炉心、４…検出器集合体、５…案内管、６…ＴＩＰ検出器、７…ＬＰＲＭ検出器、８…検出器ケーブル、９…索引装置、１０…遮蔽容器、１１…駆動装置、１２…検出器位置信号発生装置、１３…駆動制御装置、１４…信号変換装置、１５…計算機、１６…処理回路、２１…検出器出力信号、２２…検出器位置ランプ波信号、２３…測定トリガー信号
【図１】
2019144074.tif 000003
【図２】
2019144074.tif 000004
【図３】
2019144074.tif 000005
【図４】
2019144074.tif 000006
【図５】
2019144074.tif 000007