(57)【要約】【課題】簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法を提供する。【解決手段】原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムであって、燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を原子炉圧力容器の内部に備え、光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、出力分布を求める際の基となる情報として、複数の位置における温度分布を求める温度分布測定部、を原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部に備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムであって、
燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、
前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を求める温度分布測定部、を前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部に備えたことを特徴とする原子炉出力分布測定システム。
【請求項２】
前記出力分布は、前記温度分布であることを特徴とする請求項１に記載の原子炉出力分布測定システム。
【請求項３】
前記温度分布測定部で求められた前記温度分布を、当該温度分布に相関のある前記出力分布に変換する出力分布変換部、を更に前記原子炉格納容器の外部に備えたことを特徴とする請求項１に記載の原子炉出力分布測定システム。
【請求項４】
前記複数の発熱体は、熱伝導物質であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の原子炉出力分布測定システム。
【請求項５】
原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムの原子炉出力分布測定方法であって、
燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、
前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部にて求めることを特徴とする原子炉出力分布測定システムの原子炉出力分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラント等に用いられる原子炉の炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電用原子炉は、ウラン等の核燃料物質の核分裂連鎖反応を制御しつつこれを持続させる装置である。例えば複数の棒形状をなすウラン燃料は、原子炉の炉心を構成し、制御棒及び冷却材（例えば水）とともに原子炉圧力容器に収納されている。放射線上の安全性を確保するため、この原子炉圧力容器は、原子炉格納容器の内部に格納され、更に原子炉格納容器は原子炉建物の内部に設置される。原子力発電プラントでは、制御棒で制御されつつ進行する核分裂連鎖反応により発生する熱が、炉心の内部から冷却材を媒介して炉心の外部に取り出され、原子炉建物の外部に設置されたタービンまで送出され、これと直結する発電機を回して発電するようになっている。具体的には、冷却材としての例えば水が炉心の内部で加熱されて水蒸気となり、タービンに供給される。
【０００３】
一方、電力系統では、発電機の出力を安定させることにより、系統周波数を安定に維持している。前述した原理により、発電機の出力の安定化は、炉心内の核分裂連鎖反応により発生する熱（熱出力）の安定化にかかっている。そして、この安定化のためには、例えば前述した制御棒を適切に移動させて核燃料物質を保護しなければならない。ところで、制御棒の移動は、熱出力の総量のみならず、炉心の内部における熱出力の空間分布を測定しつつ実施するものとされている。一般に、この熱出力の空間分布は、出力分布と称され、炉心性能の１つとされている。つまり、電力系統における系統周波数を安定に維持するためには、原子力発電プラントにおける原子炉の炉心性能を管理することが必須となる。
【０００４】
前述した熱出力は、炉心の内部の核分裂数に比例するとされているため、原子炉の運転時に炉心の内部の核分裂により生じる中性子束を直接測定し、この中性子束に基づいて熱出力を求めることができる。そこで、例えば沸騰水型原子炉の炉心の内部には、出力分布を求めるための局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ：Local Power Range Monitor）として、核分裂電離箱といった核分裂型の中性子検出器が複数設置されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。ここで、沸騰水型原子炉とは、前述した冷却材が水であって、原子炉圧力容器の内部でこれを水蒸気とし、タービンに送出するタイプの原子炉である。例えば特許文献１の開示によれば、炉心の内部の上下方向（即ち、燃料棒の長手方向）に中性子検出器が複数且つ独立して設置され、個々の中性子検出器毎に局所領域における中性子束が測定される。これにより、炉心の内部の出力分布を測定でき、よって炉心性能を管理できる。
【特許文献１】特開２００４−２０２５０号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した特許文献１及び特許文献２に開示された核分裂型の中性子検出器は、使用時間の経過に伴って検出感度が劣化するため、定期的な較正が必要であるとされている。特に、前述した出力分布の測定では、複数の中性子検出器による測定結果の相対的な関係を求めなければならないため較正が必須となる。このような較正手段として、（１）移動式炉心内計装（ＴＩＰ：Traversing In-Core Probe）（前述した特許文献１）、又は（２）ガンマサーモメータ（前述した特許文献２）が開示されている。
【０００６】
移動式炉心内計装とは、炉心の内部の上下方向に複数固定された中性子検出器の近傍にこれらと平行して案内管を設け、較正用のもう１つの中性子検出器をこの案内管内で上下方向に移動可能とした較正手段である。この移動可能な中性子検出器の測定結果を基準として、固定された複数の中性子検出器のそれぞれについてゲイン調整を行う。しかしながら、このような移動のためには移動機構が必要となるため構成が複雑となり、結局高コストにつながるという問題がある。
【０００７】
一方、ガンマサーモメータとは、核分裂連鎖反応の過程で発生するガンマ線の線量を、当該ガンマ線が発熱体に吸収されて発生する熱量を介して測定するガンマ線検出器の較正手段である。このガンマサーモメータは、炉心の内部の上下方向に複数固定された中性子検出器の近傍にこれらと平行して設けられる棒状の発熱体であり、この固定された複数の中性子検出器と対向する位置に複数の熱電対を離散的に備えたものである。ガンマ線による発熱体の温度と核分裂の度合いとの間の所定の関係を前提に、上下方向の複数の熱電対による温度の測定結果と対比することにより、固定された複数の中性子検出器のそれぞれについてゲイン調整を行う。しかしながら、ガンマサーモメータは、これを構成する複数の熱電対のそれぞれが配線を有する上に、これら熱電対自体の較正手段たるヒータ線を更に備えている。このため、検出器として嵩高いものとなるため、原子炉圧力容器の内部のスペースを占有する上に、交換作業も被曝を伴う困難なものとなる。
【０００８】
また、移動式炉心内計装及びガンマサーモメータの何れも、単体でもって常時出力分布を測定することは困難であるとされている。つまり、移動式炉心内計装では、中性子検出器は移動に伴って劣化するために頻繁に移動できず、よって単体での常時測定は現実的ではない。また、ガンマサーモメータでは、熱電対自体の較正が非効率であるが故に単体での常時測定は困難である。つまり、何れについても、常時測定のためには、例えば前述した中性子検出器からなる局所出力領域モニタとともに用いる必要が生じ、結果的に複雑な構成となってしまう。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための発明は、原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムであって、燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を求める温度分布測定部、を前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部に備えてなる。
【００１１】
この原子炉出力分布測定システムによれば、温度分布測定部は、燃料棒の長手方向の複数の位置のそれぞれに設けられた発熱体の温度を、例えば１本の光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて測定できる。もし各発熱体の温度がそれぞれの位置における熱出力に比例する核分裂の度合いに更に比例するガンマ線の線量に応じたものであれば、各位置の温度の相対値は、炉心の内部における出力分布に相当することになる。そこで、燃料棒の近傍にこれと平行に設けられれば、１本の光ファイバで、この燃料棒の長手方向の出力分布が測定可能となる。この際、例えば従来の複数の中性子検出器等は必要ない。
【００１２】
また、一般に、ラマン散乱光に基づいて光ファイバの軸方向の温度分布を測定する際、例えばパルス光の入射及び散乱光の受光のためのアクセスは当該光ファイバの一端部のみからでよいとされている。そこで、例えば、炉心の内部に設けられた光ファイバの一端部を、原子炉格納容器の外部まで伸展させて温度分布測定部に接続することにより、原子炉圧力容器の内部の占有スペースを抑制できる。このような構成上、原子炉圧力容器に対する光ファイバの設置及び取り外しの作業も容易である。
【００１３】
更に、光ファイバは、連続体であるためそれ自体の較正等を必要とせず、ラマン散乱光の測定に常時使用できる。発熱体は、例えば従来の複数の中性子検出器の近傍、或いはこの中性子検出器に替えて、炉心の内部に複数固定しておけば、常時使用できる。よって、炉心の内部の出力分布が常時測定可能となる。
【００１４】
以上から、簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システムが提供されたことになる。
【００１５】
また、かかる原子炉出力分布測定システムにおいて、前記出力分布は、前記温度分布であることとしてもよい。  
この原子炉出力分布測定システムによれば、温度分布測定部により求められた複数の位置における温度分布が、そのまま当該複数の位置における出力分布となる。これにより、炉心の内部における出力分布が効率的に測定されることになる。
【００１６】
また、かかる原子炉出力分布測定システムにおいて、前記温度分布測定部で求められた前記温度分布を、当該温度分布に相関のある前記出力分布に変換する出力分布変換部、を更に前記原子炉格納容器の外部に備えてもよい。  
この原子炉出力分布測定システムによれば、温度分布測定部により求められた複数の位置における温度分布が、出力分布変換部により、例えば温度と出力との所定の関係に基づいて、複数の位置における出力分布に変換される。これにより、前記所定の関係を用いれば、炉心の内部における出力分布が効率的に測定されることになる。
【００１７】
また、かかる原子炉出力分布測定システムにおいて、前記複数の発熱体は、熱伝導物質であることとしてもよい。  
この原子炉出力分布測定システムによれば、非金属に比べてガンマ線の阻止能が高くその運動エネルギーを熱に変換する効率が高い金属（熱伝導物質、例えば鉄）により、出力分布を効果的に測定できる。また、鉄は金属の中では安価なため、原子炉出力分布測定システムはより低コストなものとなる。
【００１８】
また、前記課題を解決するための発明は、原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムの原子炉出力分布測定方法であって、燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部にて求めてなる。
【発明の効果】
【００１９】
簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＝＝＝原子炉出力分布測定システムの構成＝＝＝
図１を参照しつつ、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０の構成例について説明する。同図は、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０及びその周辺部分の構成例を示す模式図である。尚、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０は、沸騰水型原子炉に設けられるシステムであるが、これに限定されるものではなく、例えば加圧水型原子炉に設けられるシステムであってもよい。
【００２１】
本実施の形態の沸騰水型原子炉の炉心２は、複数のペレット形状をなすウラン酸化物からなる燃料棒を複数本束ねて構成された燃料集合体３が更に複数ユニット集まって構成されたものである。この炉心２は、制御棒（不図示）及び一次冷却材としての水（不図示）等の炉内構造物とともに鋼製の原子炉圧力容器１に収納されている。この原子炉圧力容器１は、異常時の放射線上の安全性を確保するため、鋼鉄製又は鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器４に格納されている。異常時には、この原子炉格納容器４を隔ててその内外の放射線物質濃度が異なり、つまり、原子炉格納容器４は放射性物質が外部に放出されるのを防ぐ機能を果たすことになる。
【００２２】
図１に例示されるように、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０は、発熱体１０１、２０１と、光ファイバ１０３、２０３と、温度測定装置１１０、２１０と、プロセス制御用コンピュータ５００とを備えて構成される。本実施の形態では、発熱体１０１、２０１と、光ファイバ１０３、２０３の主要部分とは、原子炉格納容器４の内部に設けられ、光ファイバ１０３、２０３の残りの部分と、温度測定装置１１０、２１０と、プロセス制御用コンピュータ５００とは、原子炉格納容器４の外部に設けられる。尚、温度測定装置１１０、２１０と、プロセス制御用コンピュータ５００とは、更に例えば原子炉建物（不図示）の壁により隔てられていてもよいし、或いは、２つがともに原子炉建物（不図示）の外部に設置されていてもよい。
【００２３】
＜＜＜原子炉格納容器の内部の構成＞＞＞
発熱体１０１、２０１は、燃料集合体３の上下方向（長手方向）に平行して複数且つ離散的に配置され、ガンマ線が照射されるとその線量に応じて発熱する材料である。一般に、炉心２の内部における質量数が２３５のウランの核分裂連鎖反応で発生するガンマ線の線量は、当該核分裂数、即ち熱出力に比例するとされている。本実施の形態の発熱体１０１、２０１はこの原理を用いるものであり、その温度により、当該発熱体１０１、２０１が位置する局所領域での核分裂連鎖反応による熱出力を検出するためのものである。具体的には、本実施の形態の発熱体１０１、２０１は、燃料棒を複数本束ねて構成された燃料集合体３の周囲の所定位置に例えば４つずつ配置されたストリングス１００、２００の中に固定されている。発熱体１０１、２０１の上下方向の総数及び離散度（又は密度）は、出力分布の測定精度に応じて決められる。つまり、発熱体１０１、２０１の上下方向の総数が多く、離散度が低い（又は密度が高い）ほど、測定精度は向上する。尚、図１の例示では、１つの燃料集合体３に隣接して２つのストリングス１００、２００が設けられ、それぞれのストリングス１００、２００に４つずつの発熱体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄが配置されているが、これは単に図示の便宜上のことである。また、本実施の形態の発熱体１０１、２０１は鉄（熱伝導物質）を主材料とするものであるが、これに限定されるものではなく、例えばガンマ線の阻止能が高くその運動エネルギーを熱に変換する効率が高い材料であればいかなるものでもよい。このような性質を持つ材料としては、非金属よりも金属が好ましく、更に安価という点では鉄がより好ましい。
【００２４】
光ファイバ１０３は、前述した上下方向に離散的に固定された発熱体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの近傍にあってこれらと平行に配置され、可撓性を有するものであり、他の光ファイバ（光ファイバ２０３等）も同様である。ここで、「近傍」とは、各発熱体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄからの熱が伝達可能な位置を意味する。具体的には、本実施の形態の光ファイバ１０３、２０３は、前述したストリングス１００、２００中に更に設けられた管部（例えばドライチューブ）１０２、２０２の中に原子炉圧力容器１の下部１ｂから挿入され、この下部１ｂにて固定されるものである。ストリングス１００、２００は原子炉圧力容器１の上部１ａから設置する必要がある一方、光ファイバ１０３、２０３は、可撓性を有し且つ簡単な構成であるが故に、原子炉圧力容器１の下部１ｂからの設置及び取り外しが可能である。一方、例えば特開２００４−２０２５０号公報や特開２００２−１１６２８３号公報等に開示されている従来の中性子検出器やガンマサーモメータ等は、その交換の際には原子炉圧力容器１の下部１ｂで水の漏洩を伴う作業や、上部１ａでの作業等が必要であった。従って、本実施の形態の光ファイバ１０３、２０３には、従来の場合と比較してその交換作業における被曝の低減が図れる上に、所謂定期検査のクリティカルにはならないという効果がある。尚、図１の例示では、光ファイバは２つであるが、これは単に図示の便宜上のことであり、本実施の形態の光ファイバは１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００２５】
尚、前述したストリングス１００、２００は、例えば局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）としての中性子検出器の固定に用いられている従来のストリングスを利用してもよい。また、前述した管部１０２、２０２は、この中性子検出器を較正するための従来の移動式炉心内計装（ＴＩＰ）の案内管を利用してもよい。つまり、例えば特開２００４−２０２５０号公報や特開２００２−１１６２８３号公報等に開示されている従来のシステムの一部を再利用して、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０を低コストで実現できる。
【００２６】
＜＜＜原子炉格納容器の外部の構成＞＞＞
温度測定装置１１０、２１０は、前述した光ファイバ１０３、２０３内のラマン散乱光に基づいて、当該光ファイバ１０３、２０３の軸方向の各位置での温度を測定する装置である。本実施の形態では、原子炉圧力容器１の下部１ｂから伸展された光ファイバ１０３、２０３の一端部は、更に原子炉格納容器４の外部まで伸展され、温度測定装置１１０、２１０にそれぞれ接続される。本実施の形態では、例えば複数の光ファイバ１０３、２０３には複数の温度測定装置１１０、２１０がそれぞれ対応しているため、後述するように、全光ファイバ１０３、２０３の軸方向の温度分布を略同時に測定可能となっている。
【００２７】
プロセス制御用コンピュータ５００は、前述した複数の温度測定装置１１０、２１０を統括制御して、前述した温度分布を測定させる機能を有する情報処理装置である。また、このプロセス制御用コンピュータ５００は、前述した温度測定装置１１０、２１０により測定された各光ファイバ１０３、２０３の軸方向の温度分布を温度分布データ５０１ａとして記憶する分布データベース５０１を備え、この温度分布データ５０１ａに基づいて炉心２の内部における出力分布を求める機能を有する。この分布データベース５０１は、更に、求められた出力分布を出力分布データ５０１ｂとして記憶するものである。また、この出力分布データ５０１ｂの一部は、プロセス制御用コンピュータ５００が備えるディスプレイ５０２に表示可能となっている。
【００２８】
尚、本実施の形態では、１又は複数の温度測定装置１１０、２１０と、プロセス制御用コンピュータ５００とが温度分布測定部を構成し、出力分布変換部はプロセス制御用コンピュータ５００の一部からなるものである。
【００２９】
＜＜＜温度測定装置＞＞＞
図２を参照しつつ、前述した温度測定装置１１０についてより詳細に説明する。同図は、本実施の形態の温度測定装置１１０の構成例を示すブロック図である。
【００３０】
本実施の形態の温度測定装置１１０は、主として、光分波器１１１と、光源１１２ａ、１１２ｂと、受光器１１３、１１４と、Ａ／Ｄコンバータ１１５、１１６と、制御部１１７とを備えて構成されている。
【００３１】
光分波器１１１は、例えば後述するラマン散乱光のうちのストークス光及びアンチストークス光をそれぞれの波長に別個に分ける機能を有するものである。光源１１２ａ、１１２ｂは、光ファイバ１０３に入射するパルス光を発生するレーザ等である。本実施の形態では、パルス光の強度をより大きくするために２つの光源１１２ａ、１１２ｂを用いているが、これに限定されるものではなく、光源は例えば１つ又は３つ以上でもよい。受光器１１３、１１４は、ストークス光及びアンチストークス光をそれぞれ受光しその光強度を電気信号（アナログ信号）に変換する機能を有するものである。Ａ／Ｄコンバータ１１５、１１６は、ストークス光及びアンチストークス光の光強度に相当するアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有するものである。
【００３２】
制御部１１７は、後述するように、例えば２つの光源１１２ａ、１１２ｂに同時にトリガをかけて同時にパルス光を発生させ、後述する所定の時間刻み（Δｔ）毎に、２つのＡ／Ｄコンバータ１１５、１１６から電気信号を同時に取得し前述した光強度比を計算する機能を有するものである。また、制御部１１７は、後述するように、例えば時刻ｔから時刻（ｔ＋Δｔ）までに求めた光強度比から、光ファイバ１０３の軸方向の位置に対する温度を求める機能も有する。
【００３３】
＝＝＝原子炉出力分布測定方法＝＝＝
図３を参照しつつ、前述した構成を備える原子炉出力分布測定システム１０による原子炉出力分布測定方法について説明する。同図は、本実施の形態の温度測定装置１１０及びプロセス制御用コンピュータ５００の動作手順を示すフローチャートである。尚、以下、この温度測定装置１１０及びプロセス制御用コンピュータ５００を出力分布測定部と総称して説明する。
【００３４】
先ず、出力分布測定部は、２つの光源１１２ａ、１１２ｂからパルス光を同時に発生させる（Ｓ１００）。具体的には、プロセス制御用コンピュータ５００が、温度測定装置１１０の制御部１１７に対して、２つの光源１１２ａ、１１２ｂからパルス光を同時に発生させる旨の信号を送信する。
【００３５】
２つのパルス光は、光分波器１１１を通して光ファイバ１０３の一端部にともに入射される。光ファイバ１０３を構成する媒質中のパルス光は、当該光ファイバ１０３の軸方向の各位置の媒質においてラマン散乱を発生させつつ他端部に向かって伝播する。ここで、「軸方向の各位置」とは、例えば光ファイバ１０３の所定領域（例えば、図２における領域Ａ又は領域Ｂ）にける軸方向の中心位置を意味する。
【００３６】
光ファイバ１０３の例えば領域Ａ（図２）の媒質中におけるラマン散乱により発生したストークス光及びアンチストークス光（後方散乱光）は、当該領域Ａの温度を反映する光強度比ＲＡをもって、光ファイバ１０３の一端部へ向かうとされている。温度測定装置１１０が、パルス光を入射してから、領域Ａで発生したストークス光及びアンチストークス光を受光するまでの時間は２・ＬＡ／ｃで表わされる。ここで、「ＬＡ」は温度測定装置１１０と光ファイバ１０３の領域Ａとの間の距離であり、「ｃ」は光速である。同様に、温度測定装置１１０が、パルス光を入射してから、例えば領域Ｂ（図２）で発生したストークス光及びアンチストークス光を受光するまでの時間は２・ＬＢ／ｃで表わされる。以上から、温度測定装置１１０は、前述したステップ１００から時間（２・ＬＢ／ｃ）だけ経過すると、領域Ｂの温度に相当する光強度比ＲＢを取得し、前述したステップ１００から時間（２・ＬＡ／ｃ）だけ経過すると、領域Ａの温度に相当する光強度比ＲＢを取得することになる。
【００３７】
前述した原理に基づいて、出力分布測定部は、一般に時刻ｔから時刻（ｔ＋Δｔ）までの間に光強度比Ｒを取得する（Ｓ１０１）。具体的には、温度測定装置１１０の制御部１１７がこのステップＳ１０１の動作を実行する。尚、時刻ｔは前述したステップＳ１００からの経過時間と等価であり、時間刻みΔｔは例えば制御部１１７の備える所定のクロックに基づいて決まるものである。
【００３８】
次に、出力分布測定部は、前述したステップＳ１０１で取得した時刻ｔを、位置（温度測定装置１１０を起点とする光ファイバ１０３の軸方向の距離、即ちｃ・ｔ／２）に換算し、光強度比Ｒを、所定の演算式に基づいて温度に換算して、メモリ（不図示）に記憶させる（Ｓ１０２）。具体的には、温度測定装置１１０の制御部１１７がこのステップＳ１０２の動作を実行する。
【００３９】
次に、出力分布測定部は、前述したステップＳ１０１で取得した時刻ｔが、所定の時刻ｔ（ＭＡＸ）に達しているか否かを判別し（Ｓ１０３）、もし達していなければ（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、時刻（ｔ＋Δｔ）から時刻（ｔ＋２・Δｔ）までの間に光強度比Ｒを取得する動作を再度実行する（Ｓ１０４及びＳ１０１）。
【００４０】
以上、前述したステップＳ１０１乃至Ｓ１０４の動作を繰り返すことにより、光ファイバ１０３の全ての位置における温度が、前述したメモリ（不図示）に記憶されることになる。具体的には、温度測定装置１１０の制御部１１７がこのステップＳ１０１乃至Ｓ１０４の動作を繰り返し実行する。尚、前述した所定の演算式は、例えば前述したメモリ（不図示）に記憶されていてもよい。また、前述したｔ（ＭＡＸ）とは、前述したステップＳ１００で生成した１つのパルス光についてそのラマン散乱光を受光する最大時間であり、これは例えば前述したメモリ（不図示）に記憶されていてもよい。
【００４１】
もし前述したステップＳ１０１で取得した時刻ｔが、前述した所定の時刻ｔ（ＭＡＸ）に達していれば（Ｓ１０３：ＮＯ）、出力分布測定部は、前述したメモリ（不図示）に記憶された温度分布を温度分布データ５０１ａとして分布データベース５０１に記憶させる（Ｓ１０５）。具体的には、プロセス制御用コンピュータ５００がこのステップＳ１０５の動作を実行する。
【００４２】
尚、プロセス制御用コンピュータ５００が複数の温度測定装置１１０、２１０を統括制御している場合には、温度分布データ５０１ａは、該当の複数の光ファイバ１０３、２０３毎の温度分布を示すものとなる（図４（ａ）参照）。図４（ａ）は、本実施の形態の温度分布データ５０１ａの構成例を示す図表である。同図によれば、温度分布データ５０１ａは、炉心２の内部における、水平面（図１のＸＹ面）内に例えば均等に配置された複数の光ファイバ毎の、上下方向（図１のＺ軸方向）の各位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等）の温度から構成されるものである。
【００４３】
次に、出力分布測定部は、分布データベース５０１から温度分布データ５０１ａを読み出し、所定の演算式に基づいて、温度を炉心２の内部における熱出力に換算して出力分布データ５０１ｂとして分布データベース５０１に記憶させる（Ｓ１０６）。具体的には、プロセス制御用コンピュータ５００がこのステップＳ１０６の動作を実行する。尚、前述した所定の演算式は、例えば前述したメモリ（不図示）に記憶されていてもよい。
【００４４】
次に、出力分布測定部は、分布データベース５０１から出力分布データ５０１ｂを読み出し、例えば、各燃料集合体（図４（ｂ）の「燃料集合体Ｐ」、「燃料集合体Ｑ」）の近傍に配置された光ファイバについて、炉心軸方向（図１のＺ軸方向）の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等に該当する熱出力の値（図４（ｂ）の「炉出力（％）」）をグラフにしてディスプレイ５０２に表示する。図４（ｂ）は、本実施の形態のディスプレイ５０２における出力分布データ５０１ｂの表示例を示す模式図である。ここで、１つの燃料集合体の近傍に複数の光ファイバが配置されている場合、位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等）毎に、これらの複数の光ファイバに該当する熱出力の値を合算し、これをグラフにしてディスプレイ５０２に表示してもよい。例えば原子炉の運転員は、このディスプレイ５０２を参照することにより、効率的な炉心管理ができる。
【００４５】
次に、出力分布測定部は、前述した時刻ｔをゼロにリセットして（Ｓ１０８）、ディスプレイ５０２に表示された出力分布（図４（ｂ））を更新すべく、前述したステップＳ１００の動作を再度実行する。具体的には、プロセス制御用コンピュータ５００がこのステップＳ１０８及びＳ１００の動作を実行する。
【００４６】
本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０では、炉心２の内部の上下方向の複数の位置のそれぞれに設けられた発熱体（例えば、発熱体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）の温度を、１本の光ファイバ１０３内のラマン散乱光に基づいて測定している。よって、出力分布の測定に例えば従来の複数の中性子検出器等は必要なくなる。また、前述したように、原子炉圧力容器１の内部の占有スペースを抑制できる上に、原子炉圧力容器１に対する光ファイバ１０３、２０３の設置及び取り外しの作業も容易である。更に、光ファイバ１０３、２０３は連続体であるためそれ自体の較正等を必要とせず、ラマン散乱光の測定に常時使用できるし、発熱体１０１、２０１も常時使用できる。よって、炉心２の内部の出力分布が常時測定可能となる。以上から、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム１０は、簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用のシステムと言える。
【００４７】
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態の原子炉出力分布測定システム及びその周辺部分の構成例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態の温度測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の温度測定装置及びプロセス制御用コンピュータの動作手順を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、本実施の形態の温度分布データの構成例を示す図表であり、（ｂ）は、本実施の形態のディスプレイにおける出力分布データの表示例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  原子炉圧力容器                    １ａ  上部
１ｂ  下部                            ２  炉心
３  燃料集合体                        ４  原子炉格納容器
１０  原子炉出力分布測定システム      １００、２００  ストリングス
１０１、２０１  発熱体                １０２、２０２  管部
１０３、２０３  光ファイバ            １１０、２１０  温度測定装置
１１１  光分波器                      １１２ａ、１１２ｂ  光源
１１３、１１４  受光器                １１５、１１６  Ａ／Ｄコンバータ
１１７  制御部                        ５００  プロセス制御用コンピュータ
５０１  分布データベース              ５０１ａ  温度分布データ
５０１ｂ  出力分布データ              ５０２  ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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