(57)【要約】【課題】ガンマサーモメータを適用した原子炉の出力分布計算の補正を適切に行なえ、より精度の高い出力分布計算を実施することを可能とし、炉心監視上の精度向上を図り、ひいては、より安全な原子炉運転を可能とする原子炉炉心監視システムを提供する。【解決手段】原子炉１内の局所出力分布を測定する炉内固定式のガンマサーモメータ７を軸方向に複数個収容した計装管３と、ガンマサーモメータからの信号を処理する信号処理装置１８と、ガンマサーモメータの校正用に内蔵されたヒータへの通電制御を行なうヒータ制御装置１７とを有する固定式炉内計装部Ａと、原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基に原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比、ボイド率等の炉心特性値をオンラインの炉心三次元シミュレータにより算出する出力分布計算部Ｂとを備え、周期的もしくは要求に応じて行なう出力分布計算に、ガンマサーモメータからの信号を使用する。【選択図】  図１
2004309401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内の局所出力分布を測定する炉内固定式のガンマサーモメータを軸方向に複数個収容した計装管と、前記ガンマサーモメータから出力される信号を処理する信号処理装置と、前記ガンマサーモメータに校正用として内蔵されたヒータヘの通電制御を行なうヒータ制御装置とを有する固定式炉内計装部と、
前記原子炉内の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基に原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比、ボイド率等の炉心特性値をオンラインの炉心三次元シミュレータにより算出する出力分布計算部とを備え、
前記出力分布計算部において、周期的もしくは要求に応じて行なう出力分布計算に、前記ガンマサーモメータからの信号を使用することを特徴とする原子炉炉心監視システム。
【請求項２】
原子炉内の局所出力分布を測定する複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した第１の計装管と、複数の炉内固定式の中性子検出器を収容した第２の計装管とを備え、前記第１の計装管のガンマサーモメータから出力される信号と、前記原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基にオンラインの炉心三次元シミュレータにより算出された出力分布計算結果とに基づいて、前記中性子検出器指示値を算出することにより、前記計装管の中性子検出器を校正することを特徴とする原子炉炉心監視システム。
【請求項３】
原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等の炉心状態データを入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求め、これにより炉心三次元モデル計算を行なう炉心三次元モデル計算手段と、前記原子炉内に設けられた複数の炉内固定式のガンマサーモメータの実測値を人力し、この実測値に基づいて前記炉心三次元モデル計算手段により求められた出力分布計算値を補正する出力分布補正手段と、この出力分布補正手段により補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布計算および炉内固定式の中性子検出器の読み値計算を行ない、最良出力分布および前記原平炉内に設けられた複数の炉内固定式の中性子検出器読み値を算出する中性子検出器読み値計算手段とを備え、ガンマサーモメータ実測値のみを使用して出力分布計算を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の原子炉炉心監視システム。
【請求項４】
原子炉の制御棒挿人状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等のプラント情報を入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求め、これにより炉心三次元モデル計算を行なうオンラインの炉心三次元シミュレータと、前記原子炉内に設けられた複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータと、制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量および原子炉熱出力をパラメータとし、予め設定した時間内における前記パラメータの変化を設定値と比較する比較手段と、この比較手段により前記パラメータの変化が前記設定値以下である場合には前記ガンマサーモメータの実測値を入力してこの実測値に基づいて前記炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する一方、前記パラメータの変化が前記設定値を超える場合には前記炉内固定式の中性子検出器実測値に基づいて前記炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する選択的出力補正手段と、この選択的出力補正手段により補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布および炉内固定式の中性子検出器読み値計算を行ない、最良出力分布および中性子検出器読み値を算出する中性子検出器読み値算出手段とを備え、ガンマサーモメータ実測値および中性子検出器実測値を選択的に使用して出力分布計算を行なうことを特徴とする原子炉炉心監視システム。
【請求項５】
複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した第１の計装管と、複数の炉内固定式の中性子検出器を収容した第２の計装管とを備えることを特徴とする請求項４記載の原子炉炉心監視システム。
【請求項６】
複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した計装管のみを備えることを特徴とする諦求項４記載の原子炉炉心監視システム。
【請求項７】
パラメータ変化の監視時間、およびパラメータ変化の判定基準となる設定値を可変とすることを特徴とする請求項４から６までのいずれかに記載の原子炉炉心監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内固定式の中性子検出器および炉内固定式のガンマサーモメータを用いて沸騰水型原子炉の炉心出力を監視する原子炉炉心監視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、沸騰水型原子炉の出力領域における炉心出力を監視するため、炉内固定式の中性子検出器と炉内移動式の中性子検出器の２種類が使用されている。炉内固定式の中性子検出器は、局所出力傾域モニタ（ＬＰＲＭ）検出器と呼ばれ、炉内移動式の中性子検出器は移動式炉心内装装（ＴＩＰ）検出器と呼ばれている。
【０００３】
これに対し、近年では、移動式炉心内計装（ＴＩＰ）システムに代わるシステムとして、ガンマサーモメータを用いた固定式炉心内計装システムが注目されており、例えば特許文献１等でそのシステム構成が開示されている。
【０００４】
図６は、このガンマサーモメータを備えた計装管の構成を概略的に示している。すなわち、原子炉圧力容器１の炉心２内に計装管３が配置され、この計装管３の軸方向に沿って固定式の中性子検出器４（以下、「ＬＰＲＭ検出器４」ともいう）が複数個収納されるとともに、複数のガンマサーモメータ検出器５とこれを校正するためのヒータ６とからなるガンマサーモメータ７が収納されている。固定式の中性子検出器４は例えば軸方向に４個配置され、炉外でＬＰＲＭコネクタ８に接続されている。ガンマサーモメータ検出器５は軸方向に例えば９個配置され、炉外でガンマサーモメータコネクタ９に接続されている。
【０００５】
このような中性子検出器４およびガンマサーモメータ７が収納された計装管３が炉内に装荷される本数は炉心サイズによって異なり、例えば１，１００ＭＷｅ級プラントでは４３本、１，３５０ＭＷｅ級プラントでは５２本が装荷される。
【０００６】
図７は、図６にホした固定式炉心内計装システムを原子力プラントに適用した場合のシステム構成例を示している。
【０００７】
図７に示すように、ガンマサーモメータ７は、計装管３の外部において、ガンマサーモメータコネクタ６を介してケーブル１０に接続され、分離箱１１によって検出器信号線１２とヒータ線１３とに分離されている。分離箱１１で分離された検出器信号線１２とヒータ線１３とは、計装用ペネトレーション１４と、別のペネトレーション１５とを介して、それぞれ多重伝送装置１６とヒータ電源を収納したヒータ制御装置１７とに接統されている。中央制御室にはガンマサーモメータ検出器の信号処理装置１８が設置され、多重伝送装置１６から伝送された検出器信号はここで発熱量に換算される。ガンマサーモメータ検出器５によって測定された炉心の出力分布は、炉心三次元シミュレータ１９に入力される。なお、ガンマサーモメータの校正用ヒータを操作するための操作装置２０が中央制御室に配置されているが、これは信号処理装置１１と同一の盤に収納することも可能である。
【０００８】
また、同一のペネトレーションをガンマサーモメータの信号用とヒータ用として適用すること、あるいは多重伝送装置１６およびヒータ制御装置１７と中央制御室との間のケーブル２１として光ケーブルまたはメタルケーブルのいずれを適用するかの選択も可能である。
【０００９】
一方、ＬＰＲＭ４の信号は、それぞれ検出器毎に個別のコネクタ８を介してケーブル２２および核計装ペネトレーション２３を通過し、ＬＰＲＭ信号処理装置２４に人力されて処理される。ＬＰＲＭ信号処理装置２４で処理されたＬＰＲＭ信号は、炉心三次元シミュレーショタ１９に入力される。
【００１０】
図８は、以上の従来システムにおける炉心三次元シミュレータ１９等で実行される従来の出力分布計算の手順を示すフローチャートである。
【００１１】
図８に示すように、炉心状態データＤ１として、原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報が炉心三次元シミュレータ１９に入力され、これらのプラント情報を基に、炉心三次元モデル計算によって出力分布計算値が求められる（Ｓ７０１）。この出力分布計算値に、ガンマサーモメータ検出器５の実測値（以下、「ガンマサーモメータ実測値」という）に基づいて予め計算された、ガンマサーモメータ学習結果ファイル等からのデータＤ２による補正が加えられ（Ｓ７０２）、この補正された出力分布計算値によって中性子検出器の読み値（以下、「ＬＰＲＭ読み値」という）が計算される（Ｓ７０３）。このＬＰＲＭ計算結果に対し、ＬＰＲＭ検出器４の実測値（以下、「ＬＰＲＭ実測値」という）Ｄ３による補正が加えられ（Ｓ７０４）、最良出力分布計算が行なわれる（Ｓ７０５）。この結果、ガンマサーモメータ実測値およびＬＰＲＭ実測値によって補正された最良出力分布が得られる（Ｓ７０６）。
【００１２】
ところで、図８に示した従来のシステムでは、ガンマサーモメータ実測値による学習結果と、ＬＰＲＭ実測値による出力分布補正とが加えられている。ＬＰＲＭ検出器４は使用中に感度が変化するため、実際の中性子束と測定値との間に誤差が生じる。したがって、定期的にＬＰＲＭのゲイン調整を実施する必要があるが、その頻度は１０００時間に１回程度とされている。
【００１３】
なお、ガンマサーモメータ７についても原子炉運転中に感度が変化することが知られている。ただし、図６に示したように、ガンマサーモメータ７には自己校正用のヒータ６が備えられ、このヒータ６によってガンマサーモメータ検出器５を適宜校正することができる。ガンマサーモメータ７のヒータ校正は、手動操作によっても実施可能であるが、図７に示したヒータ操作用の操作装置２０等に予め自動校正プログラムを備えておくことによって自動により校正が可能であり、運転員の操作を軽減することができる。
【００１４】
このように、ガンマサーモメータ７とＬＰＲＭ検出器４は適宜校正される必要があるが、校正から時間が経過した状態では感度変化に相当する誤差が生じる。したがって、従来システムにおいては、ガンマサーモメータ７とＬＰＲＭ検出器４の双方の感度変化に起因する誤差が出力分布計算に含まれることとなる。
【００１５】
また、ＬＰＲＭ検出器４は、図６に示したように、軸方向に通常４個配置されており、同図の例で軸方向に９個配置しているガンマサーモメータ７に比して、一般的に軸方向の出力分布の精度が低い。
【００１６】
さらに、ガンマサーモメータ７を用いた従来の固定式炉心内計装システムでは、炉心内に設置される計装管３の全てにガンマサーモメータ７が収納されており、この計装管３のみにより出力領域計測用計装管が構成されている。炉心監視に必要なＬＰＲＭ計装管の数は炉心サイズが大きくなるほど多数必要となり、上述したように、例えば１，１００ＭＷｅ級プラントでは４３本、１，３５０ＭＷｅ級プラントでは５２本が必要とされており、その本数は少なくない。
【００１７】
ＬＰＲＭ検出器４には通常、核分裂電離箱が用いられており、原子炉運転中の中性子照射によって感度が劣化するため、このＬＰＲＭ検出器４には定期的な交換が必要となる。また、ＬＰＲＭ検出器４は炉内に配置されるため、検出器故障時には直接修理することが困難であり、新しい検出器と交換される場合が多い。ＬＰＲＭ検出器４を交換する場合、その構造上、計装管単位で交換する必要がある。したがって、計装管５を交換する場合、たとえガンマサーモメータ７がまだ使用できる状態であっても、計装管毎廃棄されることになる。
【００１８】
なお、近年ではＬＰＲＭ検出器とガンマサーモメータとを併用して炉心制御を行なう技術について種々の提案がされている（特許文献２〜４参照）。しかし、これらの従来システムにおいては、炉心内に設置される計装管にＬＰＲＭ検出器とガンマサーモメータとが収納されている。
【００１９】
【特許文献１】
特開平８−１３６６９１号公報
【００２０】
【特許文献２】
特開平９−５４８０号公報
【００２１】
【特許文献３】
特開２０００−３４６９８０号公報
【００２２】
【特許文献４】
特開２００１−３３５８０号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来では、ガンマサーモメータ実測値とＬＰＲＭ実測値の双方を用いて計算の補正を行なっており、共に校正から時間が経過した状態では感度変化に相当する誤差が生じる。特に、ＬＰＲＭ検出器の場合には核分裂電離箱を使用していることから、炉内装荷中に中性子照射により感度劣化が進行し易く、その感度変化分が実際の中性子束分布との誤差となり、定期的にＬＰＲＭゲインを調整する必要があること、また軸方向出力分布の検出精度がガンマサーモメータに比して低いこと等、出力分布計算の補正を適切に実施するうえで課題がある。
【００２４】
また、ＬＰＲＭ検出器を交換する場合、その構造上、計装管単位で交換する必要がある。したがって、計装管を交換する場合、たとえガンマサーモメータがまだ使用できる状態であっても、計装管毎廃棄されることになり、経済的な側面でも課題がある。
【００２５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ガンマサーモメータを適用した原子炉の出力分布計算の補正を適切に行なえ、より精度の高い出力分布計算を実施することを可能とし、炉心監視上の精度向上を図り、ひいては、より安全な原子炉運転を可能とする原子炉炉心監視システムを提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明は、ガンマサーモメータに係るコストを抑制し、経済性向上にも資することができる原子炉炉心監視システムを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、原子炉内の局所出力分布を測定する炉内固定式のガンマサーモメータを軸方向に複数個収容した計装管と、前記ガンマサーモメータから出力される信号を処理する信号処理装置と、前記ガンマサーモメータに校正用として内蔵されたヒータヘの通電制御を行なうヒータ制御装置とを有する固定式炉内計装部と、前記原子炉内の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基に原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比、ボイド率等の炉心特性値をオンラインの炉心三次元シミュレータにより算出する出力分布計算部とを備え、前記出力分布計算部において、周期的もしくは要求に応じて行なう出力分布計算に、前記ガンマサーモメータからの信号を使用することを特徴とする原子炉炉心監視システムを提供する。
【００２８】
請求項２に係る発明では、原子炉内の局所出力分布を測定する複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した第１の計装管と、複数の炉内固定式の中性子検出器を収容した第２の計装管とを備え、前記第１の計装管のガンマサーモメータから出力される信号と、前記原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基にオンラインの炉心三次元シミュレータにより算出された出力分布計算結果とに基づいて、前記中性子検出器指示値を算出することにより、前記計装管の中性子検出器を校正することを特徴とする原子炉炉心監視システムを提供する。
【００２９】
請求項３に係る発明では、原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等の炉心状態データを入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求め、これにより炉心三次元モデル計算を行なう炉心三次元モデル計算手段と、前記原子炉内に設けられた複数の炉内固定式のガンマサーモメータの実測値を人力し、この実測値に基づいて前記炉心三次元モデル計算手段により求められた出力分布計算値を補正する出力分布補正手段と、この出力分布補正手段により補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布計算および炉内固定式の中性子検出器の読み値計算を行ない、最良出力分布および前記原平炉内に設けられた複数の炉内固定式の中性子検出器読み値を算出する中性子検出器読み値計算手段とを備え、ガンマサーモメータ実測値のみを使用して出力分布計算を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の原子炉炉心監視システムを提供する。
【００３０】
請求項４に係る発明では、原子炉の制御棒挿人状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等のプラント情報を入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求め、これにより炉心三次元モデル計算を行なうオンラインの炉心三次元シミュレータと、前記原子炉内に設けられた複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータと、制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量および原子炉熱出力をパラメータとし、予め設定した時間内における前記パラメータの変化を設定値と比較する比較手段と、この比較手段により前記パラメータの変化が前記設定値以下である場合には前記ガンマサーモメータの実測値を入力してこの実測値に基づいて前記炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する一方、前記パラメータの変化が前記設定値を超える場合には前記炉内固定式の中性子検出器実測値に基づいて前記炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する選択的出力補正手段と、この選択的出力補正手段により補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布および炉内固定式の中性子検出器読み値計算を行ない、最良出力分布および中性子検出器読み値を算出する中性子検出器読み値算出手段とを備え、ガンマサーモメータ実測値および中性子検出器実測値を選択的に使用して出力分布計算を行なうことを特徴とする原子炉炉心監視システムを提供する。
【００３１】
請求項５に係る発明では、複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した第１の計装管と、複数の炉内固定式の中性子検出器を収容した第２の計装管とを備えることを特徴とする請求項４記載の原子炉炉心監視システムを提供する。
【００３２】
請求項６に係る発明では、複数の炉内固定式の中性子検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した計装管のみを備えることを特徴とする諦求項４記載の原子炉炉心監視システムを提供する。
【００３３】
請求項７に係る発明では、パラメータ変化の監視時間、およびパラメータ変化の判定基準となる設定値を可変とすることを特徴とする請求項４から６までのいずれかに記載の原子炉炉心監視システムを提供する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る原子炉炉心監視システムの実施形態について図１〜図５を参照して説明する。なお、従来例の説明において使用した構成部と同一または対応する部分には、図６および図７と同一の符号を使用して説明する。
【００３５】
第１実施形態（図１、図２）
図１は本発明の第１実施形態を示すシステム構成図であり、図２は同システムを実施する場合の手順を示すフローチャートである。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態のシステムは、固定式炉内計装部Ａと、出力分布計算部Ｂとに大別される。
【００３７】
固定式炉内計装部Ａは、原子炉圧力容器１の炉心２内に配置された計装管３等により構成されている。すなわち、計装管３の軸方向に沿って固定式の中性子検出器４が複数個収納されるとともに、複数のガンマサーモメータ検出器５とこれを校正するためのヒータ６とからなるガンマサーモメータ７が収納された構造となっている。固定式の中性子検出器４は例えば軸方向に４個配置され、炉外でＬＰＲＭコネクタ８に接続されている。ガンマサーモメータ検出器５は軸方向に９個配置され、炉外でガンマサーモメータコネクタ９に接続されている。
【００３８】
ガンマサーモメータ７は、計装管３の外部において、ガンマサーモメータコネクタ６を介してケーブル１０に接続され、分離箱８によって検出器信号線１２とヒータ線１３とに分離されている。分離箱１１で分離された検出器信号線１２とヒータ線１３とは、それぞれ計装用ペネトレーション１４と、それとは別のペネトレーション１５を介して、多重伝送装置１６とヒータ電源を収納したヒータ制御装置１７とに接続される。中央制御室にはガンマサーモメータ検出器の信号処理装置１８が設置され、多重伝送装置１６から伝送された検出器信号はここで発熱量に換算される。ガンマサーモメータ検出器５によって測定された炉心の出力分布は、炉心三次元シミュレータ１９に渡される。なお、ガンマサーモメータ７の校正用ヒータを操作するための操作装置２０が中央制御室に配置されているが、これは信号処理装置１１と同一の盤に収納することも可能である。
【００３９】
また、同一のペネトレーション１４をガンマサーモメータ７の信号用とヒータ用に使用することや、多重伝送装置１６およびヒータ制御装置１７と中央制御室との間のケーブル２１を光ケーブルまたはメタルケーブルのいずれかにするかの選択設定も可能である。
【００４０】
一方、ＬＰＲＭ検出器４の信号は、それぞれ検出器毎に個別のコネクタ８を介してケーブル２２および核計装ペネトレーション２３を通過し、ＬＰＲＭ信号処理装置２４に入力されて処理される。ＬＰＲＭ信号処理装置２４で処理されたＬＰＲＭ信号は、炉心三次元シミュレータ１９に入力される。
【００４１】
出力分布計算部Ｂは、この炉心三次元シミュレータ１９への機能追加として、もしくは別の構成部として構成されている。すなわち、炉心三次元シミュレータ１９によって原子炉圧力容器１の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基に原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比、ボイド率等の炉心特性値が求められた後、下記の手段を用いる構成となっている。
【００４２】
この出力分布計算部Ｂは、三次元シミュレータ１９により求められた出力分布計算値を補正する出力分布補正手段と、この出力分布補正手段により補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布計算および炉内固定式のＬＰＲＭ検出器読み値計算を行ない、最良出力分布およびＬＰＲＭ読み値を算出するＬＰＲＭ読み値算出段とを備え、ガンマサーモメータ実測値のみを使用して出力分布計算行なうようになっている。
【００４３】
そして、出力分布計算部Ｂにおいては、図２に示すように、原子炉圧力容器の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等のプラント情報を入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求め、これにより炉心三次元モデル計算が行なわれた後（Ｓ１０１）、原子炉圧力容器１内に設けられた複数のガンマサーモメータ７の実測値が入力され、この実測値に基づいて炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値が出力分布補正手段により補正される（Ｓ１０２）。
【００４４】
そして、補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布計算および炉内固定式のＬＰＲＭ検出器読み値計算が行なわれ（Ｓ１０３）、最良出力分布およびＬＰＲＭ読み値がＬＰＲＭ読み値算出段により算出される（Ｓ１０４）。
【００４５】
なお、ガンマサーモメータ７は炉内に固定されており、必要な時にガンマサーモメータ検出器５の出力を測定することができる。したがって、このガンマサーモメータ実測値によって出力分布を補正することにより、最良出力分布とＬＰＲＭ読み値を算出することができる。ＬＰＲＭ検出器は炉内での使用時に中性子照射により感度が変化するため定期的な校正が必要となるが、ここで算出したＬＰＲＭ計算値に基づいてＬＰＲＭ測定系のゲインを調整する。
【００４６】
図８に示した従来システムの場合には、上述したように、ガンマサーモメータの実測による学習結果とＬＰＲＭ実測値による出力分布補正が加えられており、ＬＰＲＭ検出器は使用中に感度が変化するため、実際の中性子束と測定値との間に誤差が生じる。したがって、定期的にＬＰＲＭのゲイン調整を実施する必要があり、その頻度は１０００時間に１回程度とされているのに対し、本実施形態では、そのような誤差の影響が低減もしくは回避される。
【００４７】
なお、ガンマサーモメータ７についても原子炉運転中に感度が変化することが分かっているが、図７に示したように、自己校正用のヒータ６を備えており、このヒータ６によってガンマサーモメータ検出器５を適宜校正することができる。
【００４８】
ガンマサーモメータ７のヒータ校正は、手動操作によっても実施可能であるが、図６に示すヒータ操作装置２０等に予め自動校正プログラムを備えておくことによって自動で校正が可能であり、運転員の操作を軽減することができる。したがって、ガンマサーモメータとＬＰＲＭは適宜校正される必要があるが、校正から時間が経過した状態では感度変化に相当する誤差が生じる。従来の方法では、ガンマサーモメータ７とＬＰＲＭ検出器４の双方の感度変化に起因する誤差が出力分布計算に含まれることとなる。
【００４９】
さらに、ＬＰＲＭ検出器４は図７でも示しているように、軸方向に通常４個配置されている。一方、ガンマサーモメータ７は同図の例では軸方向に９個としているが、一般的に９個程度の検出器を収納することが可能であり、軸方向の出力分布の精度としてはガンマサーモメータ７の方がより高精度である。
【００５０】
したがって、図８に示す従来の方法と比較すると本発明による出力分布計算方法によって、より精度の高い補正が可能である。また、既に述べたように、ガンマサーモメータ７は炉内に固定されていることから、必要に応じて適宜検出器信号を取り込むことができ、周期的もしくは運転員の要求によって２４時間に１回以上の頻度で出力分布計算を実施することに何ら支障はない。
【００５１】
以上のように、本実施形態によれば、周期的もしくは要求に応じて最低２４時間に１回以上の頻度で行なう出力分布計算に、ガンマサーモメータからの信号のみを使用して、原子炉の出力分布計算の補正を適切に行なえ、より精度の高い出力分布計算を実施することを可能とし、炉心監視上の精度向上を図り、ひいては、より安全な原子炉運転を可能とすることができる。
【００５２】
第２実施形態（図３、図４）
図３は、本発明の第２実施形態における第１の計装管の構成を示す概略図であり、図４は、第２の計装管の構成を示す概略図である。
【００５３】
本実施形態においては、図３に示すように、第１の計装管３ａは、ＬＰＲＭ検出器４とガンマサーモメータ７を収納した構成とされている。一方、第２の計装管３ｂは、図４に示すように、ＬＰＲＭ検出器４のみを収納した構成とされている。
【００５４】
このように、第１の計装管３ａと第２の計装管３ｂとを組み合わせて炉内で使用することによって、使用するガンマサーモメータの数を削減することができる。この第１の計装管３ａと第２の計装管３ｂの組み合わせの割合は、要求される出力分布計算の精度やガンマサーモメータの故障等によって使用できなくなる検出器の許容数等を考慮して適宜決定すれば良いが、第１の計装管３ａを炉心全体に必要なＬＰＲＭ本数のおよそ１／３とし、残りの２／３を第２の計装管３ｂとすることが可能である。もちろん、第１の計装管と第２の計装管の割合を１／２ずつとすることも可能であり、この割合の決定については前述の通りで良い。
【００５５】
ガンマサーモメータを用いた固定式炉心内計装システムの従来システムでは、炉心内に設置されるＬＰＲＭ計装管全てにガンマサーモメータが収納されており、言い換えれば図３の第１の計装管３ａのみで出力領域計測用計装管が構成されていた。炉心監視に必要とされるＬＰＲＭ計装管の数は炉心サイズが大きくなるほど多数必要となるが、例えば１，１００ＭＷｅ級プラントでは４３本、１，３５０ＭＷｅ級プラントでは５２本が必要とされており、その本数は少なくない。ＬＰＲＭ検出器４は核分裂電離箱が通常用いられており、原子炉運転中の中性子照射によって感度が劣化するため、ＬＰＲＭ検出器４は定期的な交換が必要となる。
【００５６】
また、ＬＰＲＭ検出器４は炉内に配置されるため、検出器の故障時には直接修理することが困難であり、新しい検出器と交換される場合が多い。ＬＰＲＭ検出器４を交換する場合、その構造上、計装管単位で交換する必要がある。計装管５を交換する場合、たとえガンマサーモメータ７がまだ使用できる状態であっても、計装管毎廃棄されるため従来の構成では不経済であった。
【００５７】
これに対し、本実施形態によれば、原子炉圧力容器内の局所出力分布を測定する複数の炉内固定式のＬＰＲＭ検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した第１の計装管３ａと、複数の炉内固定式のＬＰＲＭ検出器を収容した第２の計装管３ｂとを備え、第１の計装管３ａのガンマサーモメータ７からの信号と、原子炉圧力容器の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量、給水温度等のプラント情報を基にオンラインの炉心三次元シミュレータにより算出された出力分布計算結果とに基づいて、ＬＰＲＭ検出器指示値を算出することにより、第１の計装管３ａおよび第２の計装管３ｂのＬＰＲＭ検出器を校正する。
【００５８】
このように、第１の計装管３ａと第２の計装管３ｂとの組み合わせによって炉内に装荷するガンマサーモメータ７の本数を削減することができるため、ＬＰＲＭ検出器４の交換は必要となるものの、削減したガンマサーモメータ分の初期コストおよびランニングコストを低減することができる。
【００５９】
第１の計装管３ａと第２の計装管３ｂとを組み合わせて使用する場合においても、出力分布計算の方法は図２の通りに実施できる。出力分布計算の補正に使用するガンマサーモメータ検出器５は炉内装荷されているものを使用する。出力分布計算によって炉内にある全てのＬＰＲＭ計算値を算出するため、ガンマサーモメータ７の収納されていない第２の計装管３ｂに収納されているＬＰＲＭ検出器の校正も問題なく実施可能である。
【００６０】
第３実施形態（図５、図１）
図５は、本発明の第３実施形態による方法を示すフローチャートである。本実施形態は、ガンマ線による測定が不向きとされている出力変動時の測定に柔軟に対応するためのものである。
【００６１】
すなわち、上述したガンマサーモメータ７は、ガンマ線の照射によってガンマサーモメータ本体が発熱し、この温度を熱電対で測定することによって炉心の出力を得るという原理に基づいている。ここで、炉内のガンマ線には、核分裂と同時に発生する即発ガンマ線と、核分裂生成物が崩壊する過程で発生する遅発ガンマ線の２種類がある。一般に、遅発ガンマ線の割合は比較的高く、炉心監視上は無視できないとされている。すなわち、原子炉圧力容器１の出力が変動した場合にガンマサーモメータ７で出力を測定する場合は、遅発ガンマ線の影響がある程度静定するまで精度の高い出力測定ができない。一方、ＬＰＲＭ検出器４は、その測定対象である中性子の出力変動に対する応答性が良いことから、原子炉の出力変動時の測定にも適している。
【００６２】
そこで、本実施形態では、第１実施形態と同様に、原子炉の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等のプラント情報を入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求め、これにより炉心三次元モデル計算を行なうオンラインの炉心三次元シミュレータ１９と、原子炉圧力容器１内に設けられた複数のＬＰＲＭ検出器４および複数の炉内固定式のガンマサーモメータ７とを備える。
【００６３】
そして、制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量および原子炉熱出力をパラメータとして、予め設定した時間内における前記パラメータの変化を設定値と比較する比較手段と、この比較手段によりパラメータの変化が設定値以下である場合にはガンマサーモメータの実測値を入力してこの実測値に基づいて炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する一方、パラメータの変化が設定値を超える場合には炉内固定式の中性子検出器実測値に基づいて炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する選択的出力補正手段を備える。
【００６４】
さらに、選択的出力補正手段により補正された出力分布計算値に基づいて最良出力分布計算およびＬＰＲＭ検出器読み値計算を行ない、最良出力分布およびＬＰＲＭ読み値を算出する最良出力分布およびＬＰＲＭ読み値算出段を備えている。
【００６５】
監視にあたっては、まず原子炉圧力容器内の制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量、給水流量および給水温度等のプラント情報を入力し、原子炉出力分布、線出力密度、限界出力比およびボイド率等の炉心特性値を求める（Ｓ４０１）。
【００６６】
次に、制御棒挿入状態、原子炉冷却材流量および原子炉熱出力をパラメータとし、予め設定した時間内におけるパラメータの変化を設定値と比較する（Ｓ４０２）。この比較によりパラメータの変化が設定値以下である場合には、ガンマサーモメータの実測値を入力し、この実測値に基づいて炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する（Ｓ４０４）。
【００６７】
一方、パラメータの変化が設定値を超える場合には、炉内固定式のＬＰＲＭ検出器実測値に基づいて、炉心三次元シミュレータにより求められた出力分布計算値を補正する（Ｓ４０３）。この補正された出力分布計算値に基づいて、最良出力分布計算および炉内固定式のＬＰＲＭ検出器読み値計算を行ない（Ｓ４０５）、最良出力分布およびＬＰＲＭ読み値を算出する（Ｓ４０６）。
【００６８】
なお、本実施形態では、複数の炉内固定式のＬＰＲＭ検出器および複数の炉内固定式のガンマサーモメータを収容した第１の計装管と、複数の炉内固定式のＬＰＲＭ検出器を収容した第２の計装管とを備えている。
【００６９】
このように、本発明の第３実施形態においては、炉心状態データを基に炉心三次元モデル計算を実施するとともに、制御棒挿入状態、炉心流量および原子炉熱出力の変化量の大小によって、ＬＰＲＭ実測値による補正とガンマサーモメータ実測値による補正のうち、適した方を選択する。
【００７０】
すなわち、炉心三次元モデル計算を実施する時間をｔとした場合、その前の一定時間の間ｔ−Δｔに制御棒挿入状態が大きく変化している場合、原子炉圧力容器の出力分布が大きく変化したと判断し、ＬＰＲＭ実測値による出力分布補正を行ない、状態変化が小さい場合はガンマサーモメータ実測値による出力分布補正を行なう。ここで、制御棒挿入状態の変化とは、制御棒が引抜かれる場合でも、挿入される場合でも構わない。制御棒挿入状態の変化が予め設定した条件よりも大きくなった場合には変化量が大きいと判定し、設定条件以下の場合は変化量が小さいと判定する。
【００７１】
このシステムはソフトウェアによって容易に実現可能である。制御棒挿入状態の判定条件や時間幅Δｔはソフトウェア上で可変設定が可能なようにしておけば、炉心条件などによって適切な設定を選択することができる。炉心流量の変化量および原子炉熱出力の変化量についても、制御棒挿入状態の変化量の判定と同様に実施が可能である。この方法によって、原子炉圧力容器の出力変化の状態に係らず、適切な出力分布計算の補正が可能となる。
【００７２】
また、本実施形態のシステムは、図３に示した第１の計装管３ａと、図４に示した第２の計装管３ｂとを組み合わせて炉心に配置した場合、および第１の計装管３ａのみを炉心に配置した場合の双方について実施が可能である。すなわち、複数のＬＰＲＭ検出器４および複数のガンマサーモメータ７を収容した第１の計装管３ａと、複数のＬＰＲＭ検出器４を収容した第２の計装管３ｂとを備える構成とし、または複数のＬＰＲＭ検出器および複数のガンマサーモメータ７を収容した計装管のみを備える構成としてもよい。
【００７３】
前者の組み合わせによる方法では、ガンマサーモメータ７の本数を削減することができ、初期コストおよびランニングコストを抑えることができる。また、後者の場合では、２種類の計装管を管理する必要がないことなどの利点が得られる。
【００７４】
なお、本実施形態の原子炉監視システムにおいては、パラメータ変化の監視時間、およびパラメータ変化の判定基準となる設定値を可変とすることが望ましい。これにより、各種プラント、また運転等に対し、種々対応することができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガンマサーモメータを適用した原子炉の出力分布計算の補正を適切に行なえ、より精度の高い出力分布計算を実施することを可能とし、炉心監視上の精度向上を図り、ひいては、より安全な原子炉運転を可能とする原子炉炉心監視システムを提供することができる。
【００７６】
また、本発明によれば、ガンマサーモメータに係るコストを抑制し、経済性向上にも資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による原子炉炉心監視システムを示す構成図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるガンマサーモメータによる三次元計算の手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態における第１の計装管の構成を示す概略図。
【図４】本発明の第２実施形態における第２の計装管の構成を示す概略図。
【図５】本発明の第３実施形態における計算の手順を示すフローチャート。
【図６】固定式炉心内計装システムを示す構成図。
【図７】従来例における計装管を示す概略図。
【図８】従来例におけるガンマサーモメータによる三次元計算の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
Ａ  固定式炉内計装部
Ｂ  出力計算部
１  原子炉圧力容器
２  炉心
３  計装管
４  固定式の中性子検出器（ＬＰＲＭ検出器）
５  ガンマサーモメータ検出器
６  ヒータ
７  ガンマサーモメータ
８  ＬＰＲＭコネクタ
９  ガンマサーモメータコネクタ
１０  ケーブル
１１  分離箱
１２  検出器信号線
１３  ヒータ線
１４，１５  ペネトレーション
１６  多重伝送装置
１７  ヒータ制御装置
１８  信号処理装置
１９  炉心三次元シミュレータ
２０  操作装置
２１，２２  ケーブル
２３  核計装ペネトレーション
２４  ＬＰＲＭ信号処理装置
【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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【図８】
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