(57)【要約】【課題】中性子計数率を監視する臨界安全性監視方法では、警報を発生する必要のない超Ｐｕ各種が混入した場合にも警報を発生する。【解決手段】臨界安全性監視方法において、中性子計数率が所定値を越えた場合に、中性子パルスの統計的な性質から即発中性子減衰定数を求め、この即発中性子減衰定数と汎用核計算コードシステムにより求めた全遅発中性子割合と即発中性子寿命とから未臨界度を求め、未臨界度が浅くなった場合に警報を発生させる。【選択図】図１
2005106611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子検出器を用いて中性子計数率を測定するステップと、
前記中性子検出器からの測定時間当りの中性子パルスの数を複数の測定時間について測定するステップと、
測定時間当りの中性子パルスの数の統計的な性質から即発中性子減衰定数を求めるステップと、
汎用核計算コードシステムにより全遅発中性子割合および即発中性子寿命を求めるステップと、
前記即発中性子減衰定数と前記全遅発中性子割合と前記即発中性子寿命とから未臨界度を求めるステップと、
前記中性子計数率が予め設定された値より大きく、かつ前記未臨界度が予め設定された値より小さくなった場合に、スクラム信号を発生するステップと
を有することを特徴とする臨界安全性監視方法。
【請求項２】
中性子検出器を用いて中性子計数率を測定するステップと、
前記中性子検出器からの測定時間当りの中性子パルスの数を複数の測定時間について測定するステップと、
測定時間当りの中性子パルスの数の統計的な性質から即発中性子減衰定数を求めるステップと、
汎用核計算コードシステムにより全遅発中性子割合および即発中性子寿命を求めるステップと、
前記即発中性子減衰定数と前記全遅発中性子割合と前記即発中性子寿命とから未臨界度を求めるステップと、
前記未臨界度から中性子実効増倍率を求めるステップと、
前記中性子計数率が予め設定された値より大きく、かつ前記中性子増倍率が予め設定された値より大きくなった場合に、スクラム信号を発生するステップと
を有することを特徴とする臨界安全性監視方法。
【請求項３】
測定時間当りの中性子パルスの数の統計的な精度が予め設定された値より低い場合にチェッキングソースを前記中性子検出器の測定領域に挿入するステップを
さらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の臨界安全性監視方法。
【請求項４】
中性子を検出し電気パルスを発生する中性子検出器と、
前記電気パルスを矩形パルスに変換する計測回路と、
前記矩形パルスから中性子計数率を求めるレートメータと、
前記矩形パルスの数であるパルス計測値を測定するマルチチャネルスケーラーと、
前記マルチチャネルスケーラーに前記パルス計測値の測定時間と測定回数を設定する時間幅測定回数設定手段と、
前記レートメータからの前記中性子計数率が予め設定された値より大きい場合に、前記パルス計測値の測定を開始させる信号を前記時間幅測定回数設定手段に通知するアラーム信号発生手段と、
前記マルチチャネルスケーラーの前記パルス計測値から統計的な値を求める統計計算手段と、
前記統計計算手段による前記パルス計測値の統計的な値から即発中性子減衰定数を求める減衰定数算出手段と、
全遅速中性子割合および即発中性子寿命を求める全遅速中性子割合算出手段と、
前記即発中性子減衰定数と前記全遅速中性子割合と前記即発中性子寿命とから未臨界度を求める中性子実効増倍率算出手段と、
前記未臨界度の値に基づき前記未臨界度から未臨界度が浅くなったと判断した場合に、スクラム信号を発生するスクラム信号発生手段と
を備えたことを特徴とする臨界安全性監視装置。
【請求項５】
中性子検出器からの電気信号が変換された矩形パルスの数であるパルス計測値を測定するマルチチャンネルスケーラーに、前記パルス計測値の測定時間幅と測定回数を設定する時間幅測定回数設定手段と、
前記矩形パルスからレートメータが求めた中性子計数率が予め設定された値より大きい場合に、前記パルス計測値の測定を開始するように前記時間幅測定回数設定手段に通知するアラーム信号発生手段と、
前記パルス計測値の統計的な値を求める統計計算手段と、
前記統計計算手段による前記パルス計測値の統計的な値から即発中性子減衰定数を求める減衰定数算出手段と、
全遅発中性子割合および即発中性子寿命を求める全遅発中性子割合算出手段と、
前記即発中性子減衰定数と前記全遅発中性子割合と前記即発中性子寿命とから未臨界度を求める中性子実効増倍率算出手段と、
前記未臨界度の値に基づき前記未臨界度から未臨界度が浅くなったと判断した場合に、スクラム信号を発生するスクラム信号発生手段と
を、臨界安全性監視手段として計算機に機能させるための臨界安全性監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核分裂性物質を含む物質、あるいは核分裂性物質を含む可能性のある物質を収納する領域の臨界安全性監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
核分裂性物質を含む物質、あるいは核分裂性物質を含む可能性のある物質を収納する場合には、収納された物質の臨界安全性を監視する必要がある。
【０００３】
例えば、収納ラック、使用済燃料輸送容器輸送・貯蔵容器（キャスク）に使用済燃料集合体を収納する場合には、その臨界安全性を監視する方法として、使用済燃料が放出している自発中性子を利用した測定値と計算値を併用して、未臨界度を評価する方法（自発中性子増倍方法）がある（特許文献１参照）。
【０００４】
この方法は、測定対象である使用済燃料集合体の燃料タイプ、初期濃縮度、燃焼度、出力密度、冷却時間などの情報を用いて中性子放出率を計算で求め、この中性子放出率と使用済燃料からの自発中性子を測定した中性子束の値（中性子計数率）とを用いて中性子実効増倍率（未臨界度）を求める方法である。
【０００５】
また、再処理工程の共除染（核分裂生成物（ＦＰ）やキュリウムを除染する工程）、分配工程及び／又は精製工程において、設置されたＰｕ濃度による臨界管理を行う機器へ再処理燃料を収納する場合に、その臨界安全性を監視する方法として、再処理燃料が放出している自発中性子を利用して臨界安全性を監視する方法（自発中性子増倍法）が知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
この方法は、Ｐｕ同位体組成とＰｕ単位重量当りの中性子放出率との関係を計算で求め、再処理燃料に受入れ可能な最大のＰｕ濃度と受入れる再処理燃料のＰｕ同位体組成の範囲から、計測される可能性のある中性子計数率の範囲を計算し、その最小値にさらにバックグラウンド計数などを考慮して中性子計数率の警報値を求め、その警報値と再処理燃料からの自発中性子を計測した中性子計数率を比較して監視するものである。  
【特許文献１】特開平１−１６９３９３号公報
【特許文献２】特開平４−２５６８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自発中性子増倍法において、中性子放出率と中性子計数率を用いて未臨界度を求める場合には、予め測定対象の情報を入手し、中性子放出率を求めておかなければならないという煩雑さがある。
【０００８】
また、Ｐｕ同位体組成と中性子放出率との関係を用いて、中性子計数率の警報値を求めて監視する方法では、中性子計数率がＰｕ同位体組成、Ｃｍ２４４やＡｍ２４１などの中性子を放出する超Ｐｕ各種の再処理燃料への混入によっても変化するため、極めて低い中性子計数率の警報値としなければならず、本来警報を発する必要がない場合にも、警報が発せられてしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために成された臨界安全性監視方法、臨界安全性監視装置および臨界安全性監視プログラムであり、請求項１記載の臨界安全性監視方法は、中性子検出器を用いて中性子計数率を測定するステップと、中性子検出器からの測定時間当りの中性子パルスの数を複数の測定時間について測定するステップと、測定時間当りの中性子パルスの数の統計的な性質から即発中性子減衰定数を求めるステップと、汎用核計算コードシステムにより全遅発中性子割合および即発中性子寿命を求めるステップと、即発中性子減衰定数と全遅発中性子割合と即発中性子寿命とから未臨界度を求めるステップと、
中性子計数率が予め設定された値より大きく、かつ未臨界度が予め設定された値より小さくなった場合に、スクラム信号を発生するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の臨界安全性監視方法は、中性子検出器を用いて中性子計数率を測定するステップと、中性子検出器からの測定時間当りの中性子パルスの数を複数の測定時間について測定するステップと、測定時間当りの中性子パルスの数の統計的な性質から即発中性子減衰定数を求めるステップと、汎用核計算コードシステムにより全遅発中性子割合および即発中性子寿命を求めるステップと、即発中性子減衰定数と全遅発中性子割合と即発中性子寿命とから未臨界度を求めるステップと、未臨界度から中性子実効増倍率を求めるステップと、中性子計数率が予め設定された値より大きく、かつ中性子増倍率が予め設定された値より大きくなった場合に、スクラム信号を発生するステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の臨界安全性監視方法は、請求項１または請求項２に記載の臨界安全性監視方法において、測定時間当りの中性子パルスの数の統計的な精度が予め設定された値より低い場合にチェッキングソースを中性子検出器の測定領域に挿入するステップをさらに有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の臨界安全性監視装置は、中性子を検出し電気パルスを発生する中性子検出器と、電気パルスを矩形パルスに変換する計測回路と、矩形パルスから中性子計数率を求めるレートメータと、矩形パルスの数であるパルス計測値を測定するマルチチャネルスケーラーと、マルチチャネルスケーラーに前記パルス計測値の測定時間と測定回数を設定する時間幅測定回数設定手段と、レートメータからの前記中性子計数率が予め設定された値より大きい場合に、パルス計測値の測定を開始させる信号を時間幅測定回数設定手段に通知するアラーム信号発生手段と、マルチチャネルスケーラーのパルス計測値から統計的な値を求める統計計算手段と、統計計算手段によるパルス計測値の統計的な値から即発中性子減衰定数を求める減衰定数算出手段と、全遅速中性子割合および即発中性子寿命を求める全遅速中性子割合算出手段と、即発中性子減衰定数と全遅速中性子割合と即発中性子寿命とから未臨界度を求める中性子実効増倍率算出手段と、未臨界度の値に基づき未臨界度から未臨界度が浅くなったと判断した場合に、スクラム信号を発生するスクラム信号発生手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の臨界安全性監視プログラムは、中性子検出器からの電気信号が変換された矩形パルスの数であるパルス計測値を測定するマルチチャンネルスケーラーに、パルス計測値の測定時間幅と測定回数を設定する時間幅測定回数設定手段と、矩形パルスからレートメータが求めた中性子計数率が予め設定された値より大きい場合に、パルス計測値の測定を開始するように時間幅測定回数設定手段に通知するアラーム信号発生手段と、パルス計測値の統計的な値を求める統計計算手段と、統計計算手段によるパルス計測値の統計的な値から即発中性子減衰定数を求める減衰定数算出手段と、全遅発中性子割合および即発中性子寿命を求める全遅発中性子割合算出手段と、即発中性子減衰定数と全遅発中性子割合と即発中性子寿命とから未臨界度を求める中性子実効増倍率算出手段と、未臨界度の値に基づき未臨界度から未臨界度が浅くなったと判断した場合に、スクラム信号を発生するスクラム信号発生手段とを、臨界安全性監視手段として計算機に機能させるための臨界安全性監視プログラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測定対象の情報を用いて中性子放出率を求める必要がないので、簡便であり、本来十分な臨界安全性が確保されている場合に、危険と判断した信号が発生する頻度を低減し、かつ臨界安全性に問題がある場合には、正しく判断して臨界安全性の監視を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願に係る発明の実施の形態の臨界安全性監視方法は、まず、核分裂性物質を含む物質、あるいは核分裂性物質を含む可能性のある物質を収納する測定領域からの中性子について自発中性子増倍法を用いて測定し、中性子計数率が測定した値より大きい場合にアラーム信号を発生させる。
【００１６】
このとき、中性子についての測定およびアラーム信号の発生については、特開平４−２５６８９７号公報に開示された発明と同様に行うことができる。
【００１７】
ただし、本実施の形態では、アラーム信号の発生により警報を発生させて対応するのではなく、アラーム信号が発生した場合には、中性子の計測結果（中性子パルス）の統計的な性質より即発中性子減衰定数αを求める。このように中性子の計測結果の統計的な性質から即発中性子減衰定数αなどを求める方法は、炉雑音（ノイズ）計測法と呼ばれており、例えば、「炉雑音計測の高度化と新しい応用」研究専門委員会著、「ノイズ  ザ  リバイバル  炉雑音研究の新しい展開を目指して」日本原子力学会  2001年11月、ｐ．１２−５６に開示されている。
【００１８】
また、別途、汎用核計算コードシステム、例えば、JAERI−Data／Code  96-015（1996）に開示されている「日本原子力研究所  SRAC95；汎用核計算コードシステム」などを用いて全遅発中性子割合βおよび即発中性子寿命ｌを求める。そして、（１）式により、未臨界度ρを求める。  
ρ＝β−αｌ          （１）
次に、求められた未臨界度ρを用いて、（２）式から中性子実効増倍率ｋを求める。
ｋ＝１／（l−ρ）      （２）
【００１９】
求められた中性子実効増倍率ｋが設定した値より大きい場合、すなわち、未臨界度が浅くなったと判断した場合に、スクラム信号を発生させる。このスクラム信号を発生させることにより、適切な対処方法を講じることができる。
【００２０】
また、スクラム信号の発生を、中性子実効増倍率が設定値より大きくなった場合に行う替りに、未臨界度ρが設定した値より小さくなった場合、すなわち、未臨界度が浅くなったと判断した場合に行うようにしてもよい。
【００２１】
炉雑音計測法としては、ロッシ・アルファ（Rossi-α）法や、ファインマン・アルファ（Feynman-α）法を用いることができる。
【００２２】
ロッシ・アルファ（Rossi-α）法は、時刻ｔ＝０に中性子パルスが検出されたとすると、時刻ｔに中性子パルスが検出される確率Ｐ（ｔ）が、一点炉近似のもとで、ｃ，ｄを定数とした時に、次式で表されることを用いる方法である。  
Ｐ（ｔ）＝ｃ＋ｄ・exp（−α・ｔ）      （３）
中性子パルスの検出結果から確率Ｐ（ｔ）を求め、（３）式にフィッティングするように即発中性子減衰定数αを求めるものである。
【００２３】
一方、ファインマン・アルファ法は、中性子パルスの測定時間（ゲート幅）τと中性子計数値の平均およびその分散と即発中性子減衰定数αの関係を用いて求めるものであるが、詳細については後述する。
【００２４】
本実施の形態の臨界安全性監視方法によれば、中性子計数率が、Ｐｕ同位体組成、Ｃｍ２４４やＡｍ２４１などの中性子を放出する超Ｐｕ各種の再処理燃料への混入により設定した中性子計数率を越えた場合でも、炉雑晋計測法を用いて求めた中性子実効増倍率の増加が確認されなければスクラム信号（警報）が発生されないので、不要な警報の発生を抑制することができる。
【００２５】
一方、炉雑音計測法では、中性子計数率が低い場合には統計的精度が不足し、精度の問題により警報が誤って発生されることが考えられる。しかし、本実施の形態の臨界安全性監視方法によれば、中性子計数率が設定値を越えた場合にのみ、炉雑音計測法を用いて求めた中性子実効増倍率の増加を監視してスクラム信号（警報）を発生させるので、上述の精度の問題は解消し、誤った警報が発生することを抑制することができる。
【００２６】
したがって、これらの誤った警報の発生を抑制しつつ、中性子実効増倍率が増加し、中性子計数率が増加して未臨界度の余裕が少なくなった場合には、確実にスクラム信号を発生することができる。
【００２７】
また、本実施の形態で、解析により求める全遅発中性子βと即発中性子寿命ｌはＵ２３５やＰｕ２３９，Ｐｕ２４１などの核分裂性物質の量に大きく依存している。一方、中性子放出率は、Ｐu２３９などの高次Puや超Ｐｕ元素の種別によって変化する。そして、この高次Ｐｕや超Ｐｕ元素の同位体組成比の解析誤差は、Ｕ２３５やＰｕ２３９，Ｐｕ２４１などの核分裂性物質の量の解析誤差より大きい。
【００２８】
したがって、中性子放出率として解析で求めた値を用いる従来の自発中性子増倍法による臨界安全性監視方法と比較して、本実施の形態で求める全遅発中性子βと即発中性子寿命ｌは、解析誤差が少ないので、本実施の形態によれば、臨界安全性監視の精度を向上させることができる。
【実施例１】
【００２９】
本発明の実施例１に係る臨界安全性監視装置を図１およぴ図２を用いて説明する。図１は、実施例１の臨界安全性監視装置のプロック図であり、図２は、実施例１の臨界安全性監視装置を用いた臨界安全性監視方法のフローを説明するための図である。本実施の形態の臨界安全性監視装置では、ファインマン・アルファ法を用いた場合について説明する。
【００３０】
核分裂性物質を含む物質、あるいは核分裂性物質を含む可能性のある物質を収納する燃料領域などの臨界安全性監視が必要な測定領域１に、中性子検出器２を配置する。この測定領域１は、使用済燃料集合体が装荷される使用済燃料収納ラック、キャスクあるいはミキサセトラなどが対象になる。また、測定領域１からの中性子が測定できればよいので、測定領域１の外側、例えば燃料領域の外側に中性子検出器２を配置してもよい。
【００３１】
中性子検出器１で中性子が検出されると、電気パルス信号が発生する。通常、１個の中性子を検出すると１個の電気パルスが発生する。この中性子検出器１からの電気パルスは、アンプ３で増幅され、増幅された電気パルスは、計測回路４において電気信号の波形を成形され、矩形パルスに変換される。
【００３２】
この計測回路４からの矩形パルスは、レートメータ５に入力され、単位時間当たりのパルス数である中性子計数率が求められる。ここまでの中性子検出器２での電気パルスの発生からレートメータ５で計数率を求めるところまでが、図２に示す中性子計数率計測ステップ（Ｓ１）である。以後の説明において、中性子計数率計測（ステップＳ１）と記載した場合には、同様の動作により測定領域から発生した中性子を中性子計数率として測定することを意味する。
【００３３】
レートメータ５で求められた計数率は、計数率表示手段６に送られ、計数率表示手段６において計数率が表示される（ステップＳ２）。
【００３４】
また、レートメータ５で求められた中性子計数率の信号は、計算機７に送られる。計算機７は、通常の計算機が有する入力手段（キーボードやマウスなど）、出力手段（モニタやプリンタなど）、記憶手段（メモリやハードディスクなど）、通信手段（レートメータ５などからの信号の送受信や、他の計算機と情報などの交換を行うネットワークなど）を有しており、計算機７を機能させる各手段は、上記記憶手段などからデータの入力および出カを行うことができる。また、計算機７は、複数の計算機により構成することが可能で、計算機７に機能させる各手段が、異なる計算機で実現されてもよい。また、計算機７に機能させる各手段は、一般的に汎用計算機に計算機プログラムをロードして実現されるが、一部の手段、あるいは全部の手段を専用の装置で実現するように構成することもできる。
【００３５】
計算機７に入カされた計数率は、アラーム信号発生手段８で、予め設定されたアラーム信号発生の数値と比較され（ステップＳ３）、計数率が予め設定された値より大きい場合には、アラーム信号９が発生される。この時、アラーム信号発生手段８は、時間幅測定回数設定手段にアラーム信号の発生を通知する（ステップＳ４）。アラーム信号発生手段８での設定値などの計数率に基づくアラーム信号の発生に関しては、特開平４−２６５８９７に開示された発明と同様に行うことができる。
【００３６】
次に、アラーム信号の発生の通知を受けた時間幅測定回数設定手段１０は、計算機７の記憶手段に記憶された情報などに基づき、マルチチャネルスケーラー（ＭＣＳ）ｌ１による測定の回数および１回の測定時間（ゲート幅）τを求め、マルチチャネルスケーラー１１に求めた回数および測定時間τを設定する（ステップＳ５）。回数および測定時間は予めどのように設定するか記憶手段に記憶させておいてもよく、あるいはアラーム信号発生手段８などから計数率を受け取り、その値に基づいて算出するように構成してもよい。
【００３７】
次に、マルチチャネルスケーラー１１は、測定時間τの間の計測回路４からの矩形パルス（中性子パルスに相当する）の数（パルス計測値）を、設定された回数測定し記憶する。記憶された計測値は、その計測条件ととともに計算機７に送られる（ステップＳ６）。
【００３８】
計算機７の統計計算手段１２は、同一の計算条件（同一の測定時間τ）の計測値（測定時問τの間の矩形パルスの数）の平均値ｎaveと分散σを求める（ステップＳ７）。
【００３９】
統計計算手段７は、計算された平均値ｎaveと分散σから次式によりＹを求める（ステップ８）。  
Ｙ＝σ２／ｎａｖｅ−１      （４）
【００４０】
統計計算手段７は、計算機７の記憶手段などに記憶された情報に基づき、複数の測定時間τについての所定のサンプル数の測定が完了したか判断し、完了していない場合には、時聞幅測定回数設定手段１０に測定されていない計測値について計測するように通知する。
【００４１】
通知を受けた時間幅測定回数設定手段１０は、ステップＳ５の処理に戻って計測値を計測する（ステップＳ９）。
【００４２】
このように、Ｙは、測定時問τごとに求められ、τとの相関を持つ。そして、Ｙ（τ）は、即発中性子減衰定数αを用いて次式で表すことができる。  
Ｙ（τ）＝Ｙsat{１−（１−ｅ−αｔ）／ατ}      （５）
【００４３】
所定のサンプル数が終了した場合（ステップＳ９）に、統計計算手段７から計算機７の記憶手段などを介してＹτ（測定時間τのＹをＹτと表記する）の値が減衰定数算出手段１３に引き渡され、減衰定数算出手段１３は、このＹτの分布が（５）式でフイッティングされるように、即発中性子減衰定数αおよびＹsatを求める（ステップＳ１０）。
【００４４】
この時、全遅発中性子割合算出手段１４は、汎用核計算コードシステムにより全遅発中性子割合βおよび即発中性子寿命ｌを求める。全遅発中性子割合算出手段１４は、減衰定数算出手段１３を実行する計算機と別の計算機で実行するように構成してもよいし、予め汎用核計算コードシステムにより計算した全遅発中性子割合βおよぴ即発中性子寿命ｌをその計算条件とともに計算機７の記憶手段に記憶しておき、減衰定数算出手段１３で即発中性子減衰定数αを計算した条件に適合する全遅発中性子割合βおよぴ即発中性子寿命ｌを、計算機７の記憶手投から引き出すように構成してもよい（ステップＳｌ１）。
【００４５】
次に、中性子実効増倍率算出手段１５は、減衰定数算出手段１３で求めた即発中性子減衰定数αと全遅発中性子割合算出手段１４で求めた全遅発中性子割合βおよび即発中性子寿命ｌを用いて、前述した（１）式により未臨界度ρを算出する（ステップＳ１２）。
【００４６】
次に、中性子実効増倍率算出手段１５は、求めた未臨界度ρより（２）式により中性子実効増焙率ｋを求める（ステップＳ１３）。
【００４７】
中性子実効増倍率算出手段１５により求められた中性子実効増倍率ｋは、中性子実効増倍率表示手段１６に送られ、中性子実効表示手段１６では、求められた中性子実効増倍率ｋを表示する（ステップＳ１４）。
【００４８】
また、中性子実効増倍率算出手段１５により求められた中性子実効増倍率ｋは、スクラム信号発生手段Ｉ７にも送られる。スクラム信号発生手段１７では、求められた中性子実効増倍率ｋを予め設定された中性子実効増倍率設定値と比較し（ステップＳ１５）、スクラム信号発生手段１７により設定された値を越えている場合には、スクラム信号発生手段１７によりスクラム信号１８が発生される（ステップＳ１６）。
【００４９】
中性子実効増倍率の設定値は、測定領域１で越えられたら危険であると判断される中牲子増倍率の値を、設定すればよい。
【００５０】
発生したスクラム信号１８そのものを警報として用いたり、またスクラム信号１８に基づいて警報を発生するように構成することができる。また、スクラム信号１８に基づき、測定領域で危険と判断された場合に取るべき処置が開始されるようにすることもできる。例えば、使用済燃料収納ラックあるいはキャスクが測定領域１にある場合、スクラム信号１８が発生した時に、使用済燃料収納ラックあるいはキャスクヘの使用済燃料集合体の装荷を禁止するように処置することができる。
【００５１】
一方、スクラム信号発生手段１７により、中性子実効増倍率が設定された値以下であると判断された場合には、ステップＳ１に戻って臨界安全監視が継続される。
【実施例２】
【００５２】
本発明の実施例２について図３を用いて説明する。実施例１と同一の機器などには同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
使用済燃料集合体２８が８行７列で配置できる使用済燃料収納ラック２７へ整列して収納されている。使用済燃料収納ラック２７が使用済燃料収納キャスクであっても、本実施例を適用することができる。
【００５４】
中性子検出器２ａおよび中性子検出器２ｂを、使用済燃料収納ラック２７の両側に配置する。中性子検出器２ａおよび中性子検出器２ｂからの電気パルスは、それぞれアンプ３ａおよびアンプ３ｂで増幅される。増幅されたぞれぞれの電気パルスは、混合器１９で１つの電気パルスに変換される。例えば、混合器１９は、アンプ３ａの電気パルスとアンプ３ｂの電気パルスを受け、それらを加算した電気パルスに変換する。
【００５５】
混合器１９により変換された電気パルスは、計測回路４に送られ、計測回路４で矩形パルスに変換される。
【００５６】
計測回路４以降については実施例１と同様であるので、図３による図示およびその説明については省略する。
【００５７】
使用済燃料収納ラック２７への使用済燃料集合体２８の装荷は、先ず、Ｆ１で示す使用済み燃料集合体２８を装荷し、それ以降は、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９、…という順で装荷する。この装荷方法は、検出器周辺の中性子スペクトルを安定させ、かつ増倍率を低くした状態から中性子増倍率を監視しやすいように装荷していく方法である。
【００５８】
この時、中性子検出器２ａに近い位置に使用済燃料集合体２８が装荷された場合には、中性子検出器の中性子計数率は増加する。しかしながら、中性子検出器２ａから遠い位置に使用済燃料集合体２８が装荷された場合には、中性子検出器の中性子計数率はほとんど増加しない。したがって、使用済燃料集合体２８が装荷される場所によって中性子計数率の増加が大きく異なり、この中性子計数率に基づいて使用済燃料収納ラック２７の臨界安全性を判断することはできない。
【００５９】
一方、中性子検出器２ｂは、使用済燃料収納ラック２７の反対側に配置されているので、使用済燃料集合体が中性子検出器２ａに近い位置に装荷された場合には、ほとんど増加せず、使用済燃料集合体が中性子検出器２ａに遠い位置に装荷された場合には、その位置は中性子検出器２ｂに近くなるため、中性手計数率は増加する。すなわち、中性子検出器２ａの電気パルスと中性子検出器２ｂの電気パルスを加算した電気パルスに基づいて中性子計数率を求めれば、使用済燃料集合体の装荷位置による変化を抑制して、中性子計数率を求めることができる。
【００６０】
したがって、実施例２によれば、中性子検出器から使用済燃料集合体を装荷する距離が変わった場合にも、その距離の影響を軽減して適切な臨界安全性の監視を行うことができる。
【実施例３】
【００６１】
本発明の実施例３について図４ないし図７を用いて説明する。実施例１と同一の機器およぴステップなどには同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施例は、本実施の形態をミキサセトラヘ適用し、即発中性子減衰定数αを算出するための中性子パルスの統計的な値の精度が十分でないと判断された場合に、チェッキングソース（校正線源）、例えばカリフォルニウム２５２（Ｃｆ２５２）などを挿入して中性子パルスの計測を行うようにしたものである。
【００６３】
図４に示すように、ミキサセトラ２３は、中性子吸収体（カドミウム）２５を挟んで、上部に燃料溶液部２４と、下部に中性子検出部２６が配置されている。中性子検出部２６は、通常中性子減速材２９の内部に中性子検出器２が配置されている。そして、統計的な値の精度が十分でないと判断された場合に、チュッキングソース起動装置２０によりチュッキングソース１９が挿入できる位置が、ミキサセトラ２３内に設けられている。
【００６４】
中性子計数率の測定（ステップＳ１）から、中性子パルスの計測値（測定時間τの間の矩形パルスの回数）を用いて即発中性手減衰定数αの計算（ステップＳ１０）までは、実施例１と同様な手段による同様なステップであるので詳細な説明を省略する。
【００６５】
本実施例では、減衰定数算出手段１３から測定値Ｙτと即発中性子減衰定数αおよびＹsatの値が、計算機７の記憶手段などを介してチェッキングソース挿入信号発生手段２１に引渡されると、チェッキングソース挿入信号発生手段２１は、フィッテイングされた（５）式と実際の測定値との差Ｅτを次式から求める（ステップＳ１７）。  
Ｅτ＝Ｙτ−Ｙsat｛１−（１−ｅ−ατ）／ατ｝      （６）
【００６６】
次に、チェッキングソース挿入信号発生手段２１のＥτの分散値を求め、Ｅτの分散値が所定の値より小さい場合に、統計値の精度が十分であると判断する（ステップＳ１８）。
【００６７】
Ｅτの分散値を求める代わりに、Ｅτの最大値と最小値の差を求め、その値が所定の値より小さい場合に、統計値の精度が十分であると判断するように構成してもよい。
【００６８】
チェッキングソース挿入信号発生手段２１で統計値の精度が十分であると判断した蝪合には、中性子実効増倍率算出手段１５にそのことを通知する。その後は、実施例１のステップＳ１２以降と同様な処理を行う。なお、全遅発中性子割合算出手段１４でのステップ１１の処理も実施例１と同様である。
【００６９】
チェッキングソース挿入信号発生手段２１で統計値の精度が十分でないと判断された場合には、チェッキングソース挿入信号発生手段２１は、チェッキングソース起動装置２０にチュッキングソース挿入信号を送る。チェッキングソース挿入信号を受けたチェッキングソース起動装置２０は、チュッキングソース１９をミキサセトラ２３の所定位置に挿入する（図７中のステップＳ１９）。
【００７０】
チェッキングソース１９が、ミキサセトラ２３の所定位置に挿入された後に、実施例１のステップ１と同様に中性子計数率を測定し、その計数率が計算機７に送られる（ステップＳ１）。
【００７１】
計算機７のチェッキングソース排出信号発生手段２２は、この計数率を計算機７の記憶手段に記憶する（ステップＳ２０）。
【００７２】
チェッキングソース排出信号発生手段２２は、マルチチャネルスケーラーでの測定を時間幅測定回数設定手段に指示する。その後は、実施例１のステップ５からステップ１３までと同様な手段により同様な処理を行う。
【００７３】
スクラム信号発生手段１７は、中性子実効増倍率が設定された値を越えていると判断した場合には、実施例１のステップＩ６と同様の処理を行う。
【００７４】
一方、スクラム信号発生手段１７は、中性子実効増倍率が設定された値以下と判断した場合には、その旨をチュッキングソース排出信号発生手段２２に通知する。この時、実施例１のステップ１と同様に新たな計数率が測定され、計算機７に送られる（ステツプＳｌ）。
【００７５】
スクラム信号発生手段１７からの通知を受けたチュッキングソース排出信号発生手段２２では、新にステップ１により計測された計数率を、チェッキングソースを挿入直後に測定した計数率から求められた設定値、例えばチュッキングソースを挿入直後の測定値の０．８倍の値と比較し、この値より新に計測された計数率が小さければ、計数率が減少したと判断する（ステップ２１）。
【００７６】
計数率が減少したと判断したチェッキングソース排出信号発生手段２２は、判断結果をチェッキングソース起動装置２０に送り、チュッキングソース起動装置２０は、ミキサセトラ２３からチェッキングソース１９を排出する（ステップ２２）。  
そして、図６に示す最初のステップＳ１に戻り、臨界安全性監視が継続される。
【００７７】
一方、チェッキングソース排出信号発生手段２２は、計数率が減少していないと判断した場合には、マルチチャネルスケーラーでの測定を時間幅測定回数設定手段１０に指示し、図７のステップＳ５に戻り、臨界安全性監視が継続される。
【００７８】
本実施例によれば、自発中性子が増加し、中性子計数率が増加しているにも関わらず、計測値（測定時問τの間の矩形パルスの回数）の統計的精度が十分でなく、即発中牲子減衰定数αを精度よく求められない場合であっても、安価で取り扱いの容易なチェッキングソースをミキサセトラに挿入することにより、中性子計数率を増加させ、計測値（測定時間τの間の矩形パルスの回数）の統計的精度および即発中性手減衰定数αの精度を向上させ、結果として監視精度を向上させた臨界安全性の監視を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の臨界安全性監視装置は、自発中性子を用いて臨界安全性監視を行うことができるものであれば適用することができ、例えば再処理工程では、ミキサセトラのみでなく、各種の計量槽、調整槽、蒸発缶、貯蔵槽、濃縮液収納槽、製品貯蔵槽（例えばプルトニウムの粉末あるいは溶液の貯蔵槽）などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１の臨界安全性監視装置を説明するブロック図。
【図２】実施例１の臨界安全性監視装置を説明するフロー図。
【図３】実施例２のラック装荷の一例を説明する概略図。
【図４】実施例３のミキサセトラの一例を説明する概略図。
【図５】実施倒３の臨界安全性監視装置を説明するブロック図。
【図６】実施例３の臨界安全性監視装置を説明するフロー図。
【図７】実施例３のチェッキングソースを付加した臨界安全性監視装置のフロー図。
【符号の説明】
【００８１】
１…測定領域、２…中性子検出器、３…アンプ、４…計測回路、５…レートメータ、６…計数率表示手段、７…計算機、８…アラーム信号発生手段、９…アラーム信号、１０…時間幅測定回数設定手段、１１…マルチチャネルスケーラー（ＭＣＳ）、１２…統計計算手段、１３…減衰定数算出手段、１４…全遅発中性子割合算出手段、１５…中性子実効増倍率算出手段、１６…中性子実効増倍率表示手段、１７…スクラム信号発生手段、１８…スクラム信号、１９…チェッキングソース（校正線源）、２０…チェッキングソース起動装置、２１…チェッキングソース挿入信号発生手段、２２…チェッキングソース排出信号発生手段、２３…ミキサセトラ、２４…燃料溶液部、２５…中性子吸収体（カドミウム）、２５…中性子検出部、２７…使用済燃料収納ラック、２８…使用済燃料集合体、２９…中性子減速材
【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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