(57)【要約】【課題】簡素な構成によって誤警報の少ない原子炉モニタ装置を提供すること。【解決手段】原子炉（２９）内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって原子炉（３０）の異常を監視する原子炉モニタ装置において、炉心３０に対して対称な位置に同種類の検出器Ａ１とＡ２，Ｂ１とＢ２を配置して同程度の出力が出るようにし、前記同種類の検出器の出力ｋ１，ｋ２が所定値αに対して｜（ｋ１−ｋ２）／（ｋ１＋ｋ２）｜＞αであるとき、測定系の異常と判断し警報を出す機能を有する構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって前記原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置において、炉心に対して対称な位置に同種類の検出器を配置して同程度の出力が出るようにし、前記同種類の検出器の出力ｋ１，ｋ２が所定値αに対して｜（ｋ１−ｋ２）／（ｋ１＋ｋ２）｜＞αであるとき、測定系の異常と判断し警報を出す機能を有することを特徴とする原子炉モニタ装置。
【請求項２】
原子炉内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって前記原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置において、前記検出器の出力信号が第１の設定値を所定時間継続してオーバした場合に異常信号を出す第１の比較回路と、前記第１の設定値より大きい値を第２の設定値とし前記所定時間よりも短い判別時間を有して前記出力信号を分岐して入力される第２の比較回路とを備えていることを特徴とする原子炉モニタ装置。
【請求項３】
原子炉内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって前記原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置において、前記運転系の中性子測定系に、中性子検出信号パルスを計数するパルス計数回路と、前記パルスが所定の計数率を超えた場合に信号を出力する判定回路とを備えていることを特徴とする原子炉モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型の原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験研究用原子炉は試験研究用に設計・建設された原子炉で、大きく分けると研究炉と臨界試験装置に分けられる。研究炉は、核反応で発生する放射線を利用して原子炉の材料や燃料の照射試験、医療用や工業用の放射性同位元素の製造、学生や技術者の教育訓練等を行う原子炉である。臨界試験装置は、炉心構造を容易に変更することができる原子炉であって、核燃料物質の臨界量など原子炉の核特性を測定するために専ら供するものをいう。原子炉には中性子束を計測して原子炉出力を監視するモニタ装置が設けられている（特許文献１）。
【０００３】
試験研究用原子炉のような小型の原子炉のモニタ装置は、測定系の数が少なく、発電用原子炉ほど信頼性が高くないため、安全をみて全ての測定系からの信号（設定値を超えた時の信号）のＯＲで、警報信号を出し、スクラムするように構成されている。しかし、発電用原子炉に比べて、耐震性、耐ノイズ性、耐環境性などが簡易化されており、個々の測定系では、振動による誤信号、外来ノイズによる誤信号、湿気などによる微小放電による誤信号の可能性があり、また、複数の測定系の信号のＯＲで警報信号が出るため誤信号によるスクラムの可能性が高い。
【特許文献１】特開平１−３０１１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように試験研究用原子炉のモニタ装置は、発電用原子炉の場合と異なりシステムが簡易で、測定系の数も少ないため、全ての測定系の異常信号のＯＲ条件で警報を出すため、誤警報によりスクラムする可能性が高い。スクラムが発生した場合、地方自治体や国への迅速な報告と、その後の発生原因の特定などに多大な労力を必要とする。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、簡素な構成によって誤警報の少ない原子炉モニタ装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１は、原子炉内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって前記原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置において、炉心に対して対称な位置に同種類の検出器を配置して同程度の出力が出るようにし、前記同種類の検出器の出力ｋ１，ｋ２が所定値αに対して｜（ｋ１−ｋ２）／（ｋ１＋ｋ２）｜＞αであるとき、測定系の異常と判断し警報を出す機能を有する構成とする。
【０００７】
請求項２は、原子炉内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって前記原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置において、前記検出器の出力信号が設定値を所定時間継続してオーバした場合に異常信号を出す第１の比較回路と、前記設定値より大きい値を設定値とし前記所定時間よりも短い判別時間を有して前記出力信号を分岐して入力される第２の比較回路とを備えている構成とする。
【０００８】
請求項３は、原子炉内に設置された起動系の中性子検出器、運転系の中性子検出器および安全系のγ線検出器の出力信号によって前記原子炉の異常を監視する原子炉モニタ装置において、前記運転系の中性子測定系に、中性子検出信号パルスを計数するパルス計数回路と、前記パルスが所定の計数率を超えた場合に信号を出力する判定回路とを備えている構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡素な構成によって誤警報の少ない原子炉モニタ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
試験研究用原子炉は発電用原子炉に比べて、稼働率は余り問題とならず、むしろ、誤信号によるスクラムの方が影響が大きい。このため、本発明の原子炉モニタ装置では、回路系の健全性の確認機能の強化、将来起こるであろう故障の前兆現象の測定による予防保全機能の強化を図り、問題がある時はアラームを出し、人間系によるシステムの停止および当該部分の点検などにより誤信号によるスクラムの発生を未然に防ぐ。また、各測定系での異常判定手段を導入し、誤信号による誤警報の防止とあわせて炉内中性子束の急激な増加による初期バースト信号に対しても有効に機能するようにする。
【００１１】
本発明の実施の形態の原子炉モニタ装置の基本構成を図１に示す。本装置は、中性子検出器Ａ１，Ａ２，Ａ３を備えた起動系３系統、中性子検出器Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を備えた運転系３系統、γ線検出器Ｃ１を備えた安全系１系統、警報発生装置１５および警報発生器１７を備えている。
【００１２】
起動系は２系統（中性子検出器Ａ１，Ａ２）の中性子計数回路と１系統の中性子パルス対数ぺリオド回路（中性子検出器Ａ３）で構成されている。運転系は２系統（中性子検出器Ｂ１，Ｂ２）の中性子微小直流増幅回路と１系統（中性子検出器Ｂ３）の中性子電流対数ペリオド回路で構成されている。安全系は炉心内のガンマ線量を測定する１系統（γ線検出器Ｂ３）のガンマ線検出器計数回路で構成されている。
【００１３】
上記７系統の異常信号を、図２に示す警報発生装置１５内のロジック回路２２でＯＲ条件で処理し、条件が成立したとき警報信号を発生し、制御棒駆動制御装置１６にスクラム信号が出され、警報発生器駆動回路２６から警報発生器１７に信号が出される。
【００１４】
起動系の２系統のパルス計数回路は計数率が所定の設定値以上のとき、１系統の対数ペリオド回路はペリオド値が所定の値（数秒）以下になったとき判定回路１３−１，１３−２あるいは１３−３が警報信号を出す。運転系の場合も同様に、微小直流電流増幅回路２系統の電流値が所定の値以上のとき、電流対数ペリオド回路のペリオド値が所定の値以下になったときに、判定回路１３−４，１３−５あるいは１３−６によって異常信号を出す。安全系は、γ線レベルがバックグランドの所定の倍数（数倍）以上になったときに判定回路１３−７が異常信号を出す。なお、ペリオドとは中性子数が指数関数的に上昇するとき、ｅ倍に達するまでの時間である。
【００１５】
本装置の健全性の確認には、低電圧電源１０−１〜１０−７または高電圧電源３−１〜３−７の電源電圧が所定の範囲を逸脱した場合に、モニタ信号が警報発生装置１５内のインターフェース２３を介して計算機２４に伝達され、アラームが表示部２７に表示される。また、回路系のゲインなどの確認は、検出器Ａ１〜Ｃ１と増幅器５−１，５−２，５−７，６−３，７−４，７−５，８−６の間に切換スイッチ２−１〜２−７を設けて、警報発生装置１５内の計算機２４から切替信号をインターフェース２３を介して切換スイッチ２−１〜２−７に伝達し、定期的に、基準パルス発生器４−１，４−２，４−３（起動系）および基準微小電流発生器９−４，９−５，９−６（運転系）を駆動し、入力に対する測定系のゲインを確認し、所定の範囲を逸脱した場合にはアラームを出し、点検ができるようになっている。
【００１６】
（実施例１）
本実施の形態の原子炉モニタ装置はさらに、測定系の健全性のチェック機能を強化し、測定系のいずれかで健全性に問題がある段階でアラームを出し、炉を停止して当該測定系の点検を行う。このことにより測定系の信頼度が向上し、誤信号によるスクラムにいたる事象の発生を防止する。
【００１７】
すなわち、図３に示すように、炉心３０に対して対称な位置に同種類の検出器（Ａ１とＡ２、Ｂ１とＢ２）を配置し、同程度の出力が出るようにし、起動系の２つの検出器Ａ１，Ａ２の出力ａ１，ａ２、あるいは運転系の２つの検出器Ｂ１，Ｂ２の出力ｂ１，ｂ２が下記の（１）式あるいは（２）式を満たすときに測定系の異常と判断しアラームを出し、炉の運転を停止し、基準パルス発生器、基準微小電流発生器により回路系のゲインを確認し、検出器Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の感度校正を行い問題箇所を特定し修理を行う。
【００１８】
｜（ａ１−ａ２）／（ａ１＋ａ２）｜＞α    …（１）
｜（ｂ１−ｂ２）／（ｂ１＋ｂ２）｜＞β    …（２）
（α、βは装置及び試験方法に依存するが、例えば0.1などの値）
【００１９】
（実施例２）
同種類の検出器を炉心に対して対称な位置に置くことができず、信号レベルが相違する場合は、２台の検出器の信号レベルの比率が下記（２）式あるいは（３）式のような一定の範囲を逸脱した場合に測定系の異常と判断し、上記と同じように問題箇所の特定を行い修理を行う。
【００２０】
α１＜ａ１／ａ２＜α２    …（３）
β１＜ｂ１／ｂ１＜β２    …（４）
（α１、α２、β１、β２は装置試験方法に依存するが、例えばａ１／ａ２が0.5であるときはα１=0.4、α２=0.6とする。β１、β２も同様）
【００２１】
（実施例３）
原子炉モニタ装置は一般的に、複数の検出器信号レベルが設定値を超えた場合に信号が出るようになっており、ＯＲで警報を発報しスクラムしている。そして誤警報を防止するために、所定の時間内に成立したＯＲ条件で信号を発生している。また、外来ノイズなど一過性の信号（単パルスで継続しない）が測定系に侵入し設定値を超える場合があり、設定値を所定の時間継続してオーバした信号だけを、モニタすべき信号とし対策している。この場合の問題点は、比較的短時間で大きな中性子を発生する初期バーストについて、継続時間が短い場合見落とすことである。
【００２２】
本実施の形態の原子炉モニタ装置では、この時間間隔を入力信号レベルに応じて可変とする。すなわち、図４に示すように、判定回路１３−１〜１３−７に通常の設定値の比較回路３２のほかに例えば設定値の数倍（例えば３倍）の電圧の比較回路３６を併設し、通常の設定値の継続時間条件を遅延時間ΔＴ１、設定値が数倍の比較回路３６の継続時間条件を遅延時間ΔＴ２とした場合、例えばΔＴ１=４秒、ΔＴ２=０．５秒となるよう設定ができるようにする。
【００２３】
具体的には、検出器からの信号を分岐し、例えば、通常の比較回路３２の設定値を１Ｖ、後者は０．５秒以上継続した場合はじめて異常と判断する。継続時間条件は、設定値を超えたとき継続時間をパルス幅とするパルス信号を作り、設定値以下になった時に基準信号を発生し、基準信号と継続時間パルスとのＡＮＤをとり、ＡＮＤ信号が発生した場合、「異常」信号の発生を阻止する。
【００２４】
（実施例４）
スクラムにいたる事象の予兆現象としては、運転系の中性子検出器Ｂ１，Ｂ２の微小直流電流増幅器７−４，７−５の電流出力にパルス的な信号が現れる場合がある。原因は、環境条件（主に湿度）による検出器Ｂ１，Ｂ２およびケーブルコネクタの高電圧印加部分の沿面放電、高電圧電源３−４，３−５の出力の乱れ、外来ノイズなどである。
【００２５】
通常、電流アンプには、パルス測定系が具備されていないが、本実施例では、図５に示すように、電流増幅回路４０に並列にパルス増幅回路４１とパルス計数回路４２を設けて、検出器信号を分岐しパルスを計数し、判定回路４３で所定の計数率以上になった場合アラームを出し、炉を停止して当該部分の点検修理を行い、スクラム事象の発生を未然に防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の原子炉モニタ装置の基本構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態の原子炉モニタ装置に備えられる中性子検出器の炉内配置を示す水平断面図。
【図３】本発明の実施の形態の原子炉モニタ装置に備えられる警報発生装置の構成を示すブロック図（ａ）、および動作を示すタイムチャート（ｂ）。
【図４】本発明の実施の形態の原子炉モニタ装置に備えられる判定回路の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の実施の形態の原子炉モニタ装置に備えられる微小直流電流増幅器および判定回路の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…中性子検出器、Ｃ１…γ線検出器、２−１〜２−７…切換スイッチ、３−１〜３−７…高電圧電源、４−１，４−２，４−３…基準パルス発生器、５−１，５−２，５−７…パルス増幅器、６−３…パルス対数ペリオド増幅器、７−４，７−５…微小直流電流増幅器、８−６…電流対数ペリオド増幅器、９−４，９−５，９−６…基準微小電流発生器、１０−１〜１０−７…低電圧電源、１１−１，１１−２…パルス計数回路、１２−１〜１２−７…電源電圧モニタ回路、１３−１〜１３−７…判定回路、１５…警報発生装置、１６…制御棒駆動制御装置、１７…警報発生器、２０，２１…ＡＤＣ（アナログ／ディジタル変換）回路、２２…ロジック回路、２３…インターフェース、２４…計算機、２５…基準パルス・電流発生器駆動回路、２６…警報発生器駆動回路、２７…表示部、２９…原子炉圧力容器、３０…炉心、３１…水密パイプ、３２，３６…比較回路、３３，３７…設定電圧発生回路、３４，３８…遅延パルス発生回路、３５…ＡＮＤ回路、４０…電流増幅器、４１…パルス増幅回路、４２…パルス計数回路、４３…判定回路。
【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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