(57)【要約】【課題】低コストであり省スペース且つ交換が容易な構成を有し、制御棒引抜に伴う局部出力の変化を測定し、制御棒の引抜を阻止することにより制御棒引抜による局部出力の上昇から燃料棒又は燃料集合体を保護可能な制御棒引抜監視装置を提供する。【解決手段】原子炉圧力容器に格納された炉心からの、核分裂を調整するための制御棒の引き抜きを阻止するために、制御棒の引き抜きによる炉心の局部出力の変化を測定する制御棒引抜監視装置であって、核分裂に起因して発生するガンマ線が照射されることにより発光するシンチレータを内部に有する光ファイバを、原子炉圧力容器の内部における燃料棒の長手方向に沿って備え、シンチレータの発光出力に基づいて、炉心の局部出力を測定する出力測定部を、原子炉圧力容器の外部に備えてなる。【選択図】      図１
2007017324.tif 000002
【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からの、核分裂を調整するための制御棒の引き抜きを阻止するために、前記制御棒の引き抜きによる前記炉心の局部出力の変化を測定する制御棒引抜監視装置であって、
核分裂に起因して発生するガンマ線が照射されることにより発光するシンチレータを内部に有する光ファイバを、前記原子炉圧力容器の内部における燃料棒の長手方向に沿って備え、
前記シンチレータの発光出力に基づいて、前記炉心の局部出力を測定する出力測定部を、前記原子炉圧力容器の外部に備えたことを特徴とする制御棒引抜監視装置。
【請求項２】
前記出力測定部は、
前記シンチレータの全発光出力を電気信号に変換する光電子増倍管を有することを特徴とする請求項１に記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項３】
前記光電子増倍管は、
前記燃料棒と前記制御棒との相対位置が変化したときの、前記シンチレータの全発光出力を電気信号に変換することを特徴とする請求項２に記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項４】
複数の前記燃料棒からなる複数の燃料集合体が単一の前記制御棒の長手方向を取り囲むように配置され、
前記光ファイバは、少なくとも１つの前記燃料集合体の長手方向に沿うとともに前記制御棒とは相反する側に設けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の制御棒引抜監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原子炉の炉心からの制御棒の引抜による炉心の局部出力の変化を監視するために、当該局部出力を測定する制御棒引抜監視装置に関する。
【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（燃料棒、燃料集合体）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、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発電機のタービンまで送出され、これを回して発電するようになっている。例えば沸騰水型原子炉の場合には、冷却材としての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】
電力系統では、発電機の出力を調整することにより、系統周波数を安定に維持している。前述した原理により、発電機の出力の調整はタービンに供給する水蒸気の量を制御することにより行われ、この水蒸気の量は、炉心の内部における核分裂連鎖反応により発生する熱（出力）の制御にかかっている。この制御の一例として、例えば炉心の内部における出力をモニタしつつ制御棒を燃料集合体に対して移動（挿入又は引抜）する動作が挙げられる。つまり、燃料集合体に対する制御棒の挿入により、核分裂連鎖反応に係る中性子が吸収されるために出力が低下し、逆に制御棒の引抜により出力が上昇する。一方、炉心の内部においてモニタすべき出力は、核分裂数に比例するとされているため、この核分裂により生じる中性子束を直接測定することにより求めることができる。そこで、例えば前述した沸騰水型原子炉の炉心の内部には、各燃料集合体の出力を求めるための局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ：Local Power Range Monitor）として、核分裂電離箱等の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１参照。）。
【０００４】
特に、燃料集合体から制御棒を引き抜いている途中でこれを阻止して、当該燃料集合体における局所的な出力の上昇を抑制する動作は重要である。何故なら、燃料集合体における局所的な出力が上昇すると、これを構成する燃料棒のウラン燃料と燃料被覆管との間の熱膨張の差により歪みが生じ燃料棒に損傷が起こる虞があるからである。このような引抜阻止の動作を行うためには、制御棒の引抜時にその近傍の出力を測定し、出力に変化が生じた場合これを即座に検知する手段が必要となる。以下述べるように、前述した局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）がこの検知手段に用いられる。
【０００５】
例えば前述した沸騰水型原子炉では、燃料集合体に対して炉心軸方向（燃料棒の長手方向）に複数の中性子検出器が設置され、例えば制御棒の引抜が行われている燃料集合体について、該当する複数の中性子検出器によりそれぞれ測定された中性子束が合計又は平均されるようになっている。中性子検出器が即発中性子を検出する場合、この合計又は平均された出力は、制御棒の引抜に伴う局所的な核分裂連鎖反応の時間変化に略対応して変化し得る。そこで、制御棒の引抜時に当該制御棒が引き抜かれている燃料集合体に該当する出力を測定し、その値が予め定められた設定値に達した場合に引抜を阻止することにより燃料棒が保護される（例えば、特許文献２参照。）。尚、一般に、上記の出力等が例えば上記の予め定めれられた設定値を超えるような制御棒の引き抜きは、制御棒の異常な引き抜きと称される。いわゆる制御棒引抜監視装置は、制御棒の異常な引き抜きを阻止するために、この制御棒の引き抜きによる上記の出力の変化を測定する装置である。
【特許文献１】特開平７−９８３９８号公報
【特許文献２】特開平１−９８９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した特許文献１及び２に開示されているように、中性子検出器には、炉心の内部における核分裂連鎖反応に影響を与えないように、前述した核分裂型のもの（核分裂電離箱）が用いられる。例えば核分裂電離箱は、質量数が２３５のウランを使用するため、所謂査察の対象となり計量管理が必要である。また、使用済みの核分裂電離箱は所謂高レベル放射線廃棄物として処理する必要がある。このため、中性子検出器は、その管理にコストが嵩むという問題がある。
【０００７】
また、燃料集合体に対して炉心軸方向に複数設置される中性子検出器は、それぞれ独立に動作すべく個別に配線を有するため、嵩高いものとなる。例えば中性子検出器が核分裂電離箱である場合、少なくとも各電離箱についてその電極に電圧を印加するための配線が必要となる。このため、中性子検出器は、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】
前述した特許文献１及び２に開示された制御棒の引抜阻止の用途に限らず、一般に炉心の内部における燃料棒又は燃料集合体からの出力である局部出力の変化を迅速に測定するには、前述した問題を伴うとされている。
【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、低コストであり省スペース且つ交換が容易な構成を有し燃料棒又は燃料集合体からの局部出力を測定可能な制御棒引抜監視装置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からの、核分裂を調整するための制御棒の引き抜きを阻止するために、前記制御棒の引き抜きによる前記炉心の局部出力の変化を測定する制御棒引抜監視装置であって、核分裂に起因して発生するガンマ線が照射されることにより発光するシンチレータを内部に有する光ファイバを、前記原子炉圧力容器の内部における燃料棒の長手方向に沿って備え、前記シンチレータの発光出力に基づいて、前記炉心の局部出力を測定する出力測定部を、前記原子炉圧力容器の外部に備えてなる。
【００１１】
この制御棒引抜監視装置によれば、例えば燃料棒からの出力はこの燃料棒から発生するガンマ線の線量に反映される。一方、燃料棒の長手方向に沿って設けられた光ファイバに照射されるガンマ線は、主としてこの燃料棒に帰属されるガンマ線である。よって、この光ファイバが有するシンチレータの発光出力に基づいて出力測定部により測定された局部出力は、当該光ファイバが長手方向に沿って設けられた燃料棒の局部出力に相当する。つまり、この制御棒引抜監視装置により、燃料棒からの局部出力が測定できることになる。
【００１２】
また、この制御棒引抜監視装置によれば、原子炉圧力容器の内部における構造物はシンチレータを有する光ファイバのみでよい上に、シンチレータの発光を受光するために光ファイバにアクセスする場合には当該光ファイバの一端部のみからでよい。そこで、原子炉圧力容器の内部で被曝する構造体を例えば光ファイバに限定することができるため、放射線取り扱い上の管理コストを低減できる。また、光ファイバは、従来の核分裂型の中性子検出器と異なりそれ自身に計量管理は必要ないため、放射線取り扱い上の管理コストをより低減できる。更に、例えば、炉心の内部に設けられた光ファイバの一端部を、原子炉圧力容器の外部まで伸展させて出力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】
以上から、低コストであり省スペース且つ交換が容易な構成を有し燃料棒からの局部出力を測定可能な制御棒引抜監視装置が提供されたことになる。
【００１４】
また、かかる制御棒引抜監視装置において、前記出力測定部は、前記シンチレータの全発光出力を電気信号に変換する光電子増倍管を有することが好ましい。  
この制御棒引抜監視装置によれば、出力測定部は、光電子増倍管からの電気信号に基づいてシンチレータの全発光出力を求めることにより、光ファイバの内部における例えばこのシンチレータが分散されている領域の更に近傍における局部出力を測定できる。ここで、「近傍」とは、光ファイバの内部においてシンチレータが分散されている領域と、当該シンチレータを発光させるガンマ線の発生源としての燃料棒との位置関係を意味する。具体的には、例えばシンチレータの発光がガンマ線の照射による即発発光であれば、出力測定部は、この即発発光を光電子増倍管により電流値として計測して、例えばこれをガンマ線の相対的な線量とすることができる。また、出力測定部は、例えばこのガンマ線の線量を燃料棒からの相対的な局部出力とすることができる。
【００１５】
また、かかる制御棒引抜監視装置において、前記光電子増倍管は、前記燃料棒と前記制御棒との相対位置が変化したときの、前記シンチレータの全発光出力を電気信号に変換することが好ましい。  
この制御棒引抜監視装置によれば、出力測定部は、例えば制御棒が移動してこの制御棒と燃料棒との相対位置が変化したときに光電子増倍管により変換された電気信号に基づいて、当該燃料棒からの局部出力の変化を測定できる。例えば制御棒が引き抜かれることにより燃料棒からの局部出力が上昇したとき、出力測定部はこの上昇度を測定できる。例えばこの上昇度が制御棒の引抜を阻止するか否かの判断に用いられれば、これは燃料棒即ち燃料（燃料棒）の保護に役立つことになる。
【００１６】
また、かかる制御棒引抜監視装置において、複数の前記燃料棒からなる複数の燃料集合体が単一の前記制御棒の長手方向を取り囲むように配置され、前記光ファイバは、少なくとも１つの前記燃料集合体の長手方向に沿うとともに前記制御棒とは相反する側に設けられることが好ましい。  
この制御棒引抜監視装置によれば、例えば制御棒が移動することにより、複数の燃料集合体におけるこの制御棒と相対する側の出力が変化すると、当該制御棒と相反する側に設けられた光ファイバのシンチレータを通じて測定された出力の変化は、例えば前記の複数の燃料集合体の平均的な出力の変化を反映するものとなる。よって、出力測定部は、例えば引き抜こうとしている制御棒を取り囲む燃料集合体の局部出力の変化を測定できる。また、前述した制御棒が炉心の内部に複数あり、各制御棒についてこれを取り囲むように複数の燃料集合体が１つのユニットをなして配置されている場合を考える。この場合、複数のユニットのそれぞれに対応する光ファイバのシンチレータを通じて出力を測定することにより、例えば炉心の内部における複数の制御棒毎の出力の測定が可能にもなる。
【発明の効果】
【００１７】
低コストであり省スペース且つ交換が容易な構成を有し燃料棒又は燃料集合体からの出力を測定可能な制御棒引抜監視装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＝＝＝制御棒引抜監視装置の構成＝＝＝
図１を参照しつつ、本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０の構成例について説明する。同図は、本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０及びその構成例を示す模式図である。尚、本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０は、例えば沸騰水型原子炉に設けられるシステムである。
【００１９】
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（例えば、燃料集合体３１ａ）が複数集まって構成されたものである。
【００２０】
図１の左側上部に例示されるように、４つの燃料集合体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが集まって１つのユニット３１をなし、これらのユニット３１、３２、３３、３４が更に複数集まって炉心２を構成している。本実施の形態の制御棒４１は、ユニット３１を構成する４つの燃料集合体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに取り囲まれるように設けられている。この制御棒４１のＸＹ面に沿った断面は、直方体形状をなす燃料集合体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄそれぞれの２側面と相対するように十字形状をなしている。他の制御棒４２、４３、４４の形状、及び他のユニット３２、３３、３４との位置関係についても同様である。前述した炉心２は、前述した制御棒４１、４２、４３、４４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、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。原子炉の事故時には、この原子炉格納容器４を隔ててその内外の放射線のレベルが異なり、つまり、原子炉格納容器４は事故時に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。
【００２１】
また、図１の左側下部に例示されるように、例えば前述した制御棒４１、４２は、ユニット３１、３２に対して、炉心２の上方に移動することにより挿入され、炉心２の下方に移動することにより引抜かれるようになっている。図１の左側下部の例示では、制御棒４１は、燃料集合体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄからなるユニット３１の炉心軸方向（燃料棒の長手方向）の半分まで挿入され、制御棒４２は、燃料集合体３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄからなるユニット３２の炉心軸方向の全部まで挿入されている。このような制御棒４１、４２の移動は、それぞれ制御棒駆動機構４１ａ、４２ａ及び制御棒駆動制御装置６００により実行される。但し、制御棒４１、４２の移動は自動制御に限定されるものではなく、例えば原子炉の監視員による手動で実行されてもよい。
【００２２】
尚、図１では、原子炉圧力容器１の内部に４つのユニット３１、３２、３３、３４と、４つの制御棒４１、４２、４３、４４とが例示されているが、これは図示の便宜上のことであり、この数に限定されるものではない。
【００２３】
図１に例示されるように、本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０は、シンチレータを含む光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３と、信号処理装置３００と、プロセス制御用コンピュータ５００とを備えて構成されている。本実施の形態では、光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３のシンチレータ部及び光ガイド部の一部は原子炉圧力容器１の内部に設けられ、光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３の光ガイド部のもう一部は原子炉圧力容器１の外部且つ原子炉格納容器４の内部に設けられ、光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３の光ガイド部の残りの部分と、信号処理装置３００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の外部に設けられている。
【００２４】
尚、前述したシンチレータ部とは、光ファイバにおいてシンチレータを含む部分を意味し、前述した光ガイド部とは、光ファイバにおいてシンチレータを含まない部分を意味する。また、信号処理装置３００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。
【００２５】
＜＜＜シンチレータを内部に有する光ファイバ＞＞＞
図１に例示されるように、本実施の形態のシンチレータは、ガンマ線が照射されると即発発光する化学物質からなるものである。このシンチレータが、光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３における燃料棒の炉心軸方向と相対する部分に均質に分散されて前述したシンチレータ部が形成されている。従って、燃料棒の核分裂連鎖反応に起因するガンマ線がこのシンチレータ部に照射されると、この内部のシンチレータが即発発光する。このシンチレータ部の内部の発光は、光ガイド部の内部をその端部まで伝播するようになっている。
【００２６】
図１の左側上部に例示されるように、本実施の形態の光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３は、ユニット３１、３２、３３、３４における該当する制御棒４１、４２、４３、４４と相反する側に設けられた管部（例えばドライチューブ）１０２、２０２、３０２、４０２の中にそれぞれ設けられている。図１の左側下部に例示されるように、これらの管部１０２、２０２、３０２、４０２は炉心軸方向に延在するように設けられ、これらの中に光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３が原子炉圧力容器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。光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３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、例えば特開平７−９８３９８号公報や特開平１−９８９９５号公報等に開示されている中性子検出器は、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る。従って、本実施の形態の光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３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。
【００２７】
尚、図１の例示では、光ファイバは４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燃料集合体の数に応じて例えば１つでもよいし、２つ以上でもよい。
【００２８】
＜＜＜信号処理装置＞＞＞
図２を参照しつつ、本実施の形態の信号処理装置３００について説明する。同図は、本実施の形態の信号処理装置３００の構成例を示すブロック図である。
【００２９】
本実施の形態の信号処理装置３００は、前述した光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３のシンチレータ部における即発発光を電気信号に変換し、この電気信号に基づいてガンマ線の線量を計測する機能を主として有する光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０を備えて構成される装置である。本実施の形態では、原子炉圧力容器１の下部１ｂ（図１）から伸展された光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３の一端部は、更に原子炉格納容器４（図１）の外部まで伸展され、光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０にそれぞれ接続される。本実施の形態では、複数の光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３には複数の光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０がそれぞれ対応しているため、複数の光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３のシンチレータ部における即発発光を同時に測定可能となっている。
【００３０】
本実施の形態の光計測装置１１０は、主として、光電子増倍管１１１と、Ａ／Ｄコンバータ１１３と、制御部１１４とを備えて構成されている。  
光電子増倍管１１１は、前述したシンチレータ部における即発発光をアナログの電気信号（アナログ信号）に変換しＡ／Ｄコンバータ１１３へ送信するために、光電面及び増幅部を備えた光電変換装置である。光電面は各光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３の光ガイド部の端面に光接合され、シンチレータ部で発生し光ガイド部を伝播した光を吸収すると二次電子を発生するものである。増幅部はこの二次電子の量に応じた高さの電流を基にしたアナログ信号を生成するものである。  
Ａ／Ｄコンバータ１１３は、光電子増倍管１１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する装置である。  
制御部１１４は、前述した光電子増倍管１１１及びＡ／Ｄコンバータ１１３を統括制御して、即発ガンマ線の線量（ガンマ線の光子数）を計測する機能を有する装置である。
【００３１】
燃料集合体３１ａを構成する燃料棒中のウラン酸化物に含まれるウラン２３５は、核分裂反応を起こす都度、所定数の即発ガンマ線（光子）を発生させる。よって、核分裂の都度、シンチレータ部では即発発光が発生することになる。
【００３２】
本実施の形態の沸騰水型原子炉の出力運転中は、即発ガンマ線の発生要因として核分裂がその他の要因よりも支配的であるため、光計測装置１１０がガンマ線の光子数（発光出力）を計測することは、核分裂連鎖反応に起因する即発ガンマ線の線量を求めることに等しい。尚、本実施の形態では、光電子増倍管１１１の増幅部の増幅度の調節といった制御等は、制御部１１４を通じて行われる。
【００３３】
＜＜＜プロセス制御用コンピュータ＞＞＞
図３を参照しつつ、本実施の形態のプロセス制御用コンピュータ５００についてより詳細に説明する。同図は、本実施の形態のプロセス制御用コンピュータ５００の構成例を示すブロック図である。尚、本実施の形態の出力測定部は、即発ガンマ線の線量を測定するにあたって、アナログ処理及びデジタル処理の何れも可能であるものとする。アナログ処理とは、一定の時間内にシンチレータに照射されたガンマ線の線量に対応する前述した電流値を測定する処理であり、デジタル処理とは、前述した電流値をデジタル値とする処理である。特にアナログ処理の場合には更に記録計（不図示）が用いられる。
【００３４】
本実施の形態のプロセス制御用コンピュータ５００は、前述した信号処理装置３００を制御して、前述した即発ガンマ線の線量を測定させる機能を有する情報処理装置である。また、本実施の形態のプロセス制御用コンピュータ５００は、即発ガンマ線の線量、即ち燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４の相対的な出力に基づいて、制御棒駆動制御装置６００に引抜阻止信号等を送信する機能を有する情報処理装置でもある。
【００３５】
本実施の形態のプロセス制御用コンピュータ５００は、主として、ＣＰＵ（不図示）を有する制御部５０１と、ＲＯＭ５０３及びＲＡＭ５０４と、タイマ５０５とを備えて構成されている。また、プロセス制御用コンピュータ５００は、前述した燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４の出力等を表示するためのディスプレイ５０２を備えている。
【００３６】
ＲＯＭ５０３は、光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０と、制御棒４１、４２、４３、４４とをそれぞれ対応付ける情報を制御棒データ５０３ａとして記憶するものである。具体的には、光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０は、光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３にそれぞれ接続され、これらの光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３は、燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４に対してそれぞれの出力を個別に測定可能に配置されている（図１参照）。そして、燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４には、制御棒４１、４２、４３、４４がそれぞれ対応している（図１参照）。また、ＲＯＭ５０３は、各燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４の出力が異常か否かを判定するための基準となる値を設定値データ５０３ｂとして記憶するものでもある。この基準値は、原子炉の安全保護上予め定められている。前述したデジタル処理の場合、ＲＡＭ５０４は、前述した燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４の相対的な出力を時系列で出力値データ５０４ａとして記憶するものである。また、前述したデジタル処理の場合、タイマ５０５は、各制御棒４１、４２、４３、４４の引抜時に、時間刻みを計時するものである。
【００３７】
尚、本実施の形態では、信号処理装置３００を構成する１又は複数の光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０と、プロセス制御用コンピュータ５００とが、出力測定部を構成する。或いは、この出力測定部は所謂監視装置であるとし、前述したディスプレイ５０２に表示する機能を実行するものをプロセス制御用コンピュータ５００であるとしてもよい。
【００３８】
＝＝＝制御棒引抜監視方法＝＝＝
前述した構成を備える制御棒引抜監視装置１０による燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４の局部出力の測定方法について説明する。
【００３９】
本実施の形態では、例えば既設の移動式炉心内計装（ＴＩＰ：Traversing In-Core Probe）（不図示）等を用いて、各光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３から得られる後述する信号の増幅率が予め設定されている（校正されている）ものとする。尚、移動式炉心内計装とは、例えば、特開２００４−２０２５０号公報、特開２００２−１１６２８３号公報、特開平１１−２６９０号公報等に開示されている周知の校正手段であり、本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０は、これを備えているものとする。
【００４０】
例えば引き抜くべき制御棒（例えば制御棒４１）が制御棒駆動制御装置６００により選択されると、出力測定部は、この制御棒４１を示す情報を受信し、ＲＯＭ５０３に記憶された制御棒データ５０３ａにて制御棒４１に対応付けられた光計測装置１１０に、燃料集合体のユニット３１の出力の測定を開始させる。これ以後、制御棒駆動制御装置６００に制御されて、制御棒駆動機構４１ａが制御棒４１の引抜を開始する。
【００４１】
出力測定部は、光計測装置１１０から出力される信号に対して、例えば原子炉熱出力や原子炉出力信号等の基準信号となるようにゲインを乗じる。もし、この信号が、前述した設定値データ５０３ｂの値に達していれば、出力測定部は、制御棒４１の引抜を阻止する旨の引抜阻止信号を制御棒駆動制御装置６００に送信する。これにより、燃料集合体のユニット３１の異常な出力上昇があった場合、直ちに制御棒４１の引抜が阻止され、核分裂連鎖反応の進行が抑制される。
【００４２】
尚、例えば、複数の制御棒４１、４２、４３、４４が同時に引き抜かれる場合、１つのプロセス制御用コンピュータ５００が、該当する複数の光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０に対して前述した処理を並列して実行させることができる。これにより、複数の制御棒の同時引抜を監視し阻止できる。また、出力測定部は、光計測装置１１０、２１０、３１０、４１０から出力される校正された信号を合計し、この合計された信号に対して、例えば原子炉熱出力や原子炉出力信号等の基準信号となるようにゲインを乗じ、これを局部出力信号として制御棒４１の引抜阻止を実行してもよい。
【００４３】
以上から、本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０によれば、出力測定部は、制御棒４１が引き抜かれることによりこの燃料集合体のユニット３１の出力を測定できる。本実施の形態では、この出力は制御棒４１の引抜を阻止するか否かの判断に用いられ、よって燃料集合体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの保護に役立つことになる。
【００４４】
前述した実施の形態では、制御棒引抜監視装置１０は、主として制御棒４１の引抜監視及び阻止の用途に用いられたが、これに限定されるものではない。本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０によれば、光ファイバ１０３の即発発光から求められた出力は、当該光ファイバ１０３が炉心軸方向に沿って設けられた燃料集合体のユニット３１の出力に相当する。つまり、燃料集合体のユニット３１からの出力が測定できることになる。また、光ファイバ１０３の配置によっては、燃料集合体を構成する燃料棒からの出力を選択的に測定することも可能である。更に、複数のユニット３１、３２、３３、３４のそれぞれに対応する光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３のシンチレータを通じて出力を測定することにより、例えば図１のＸＹ面内における複数の制御棒４１、４２、４３、４４毎の出力の測定が可能にもなる。本実施の形態の制御棒引抜監視装置１０によれば、原子炉圧力容器１の内部で被曝する構造体を例えば光ファイバ１０３に限定することができるため、放射線取り扱い上の管理コストを低減できる。また、光ファイバ１０３は、従来の核分裂型の中性子検出器と異なりそれ自身に計量管理は必要ないため、放射線取り扱い上の管理コストをより低減できる。更に、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。このような構成上、原子炉圧力容器１に対する光ファイバ１０３の設置及び取り外しの作業も容易である。
【００４５】
以上から、低コストであり省スペース且つ交換が容易な構成を有し燃料棒又は燃料集合体からの局部出力を測定可能な制御棒引抜監視装置１０が提供されたことになる。
【００４６】
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。
【００４７】
前述した実施の形態では、便宜上、複数の燃料集合体のユニット３１、３２、３３、３４及び複数の光ファイバ１０３、２０３、３０３、４０３について説明したが、例えば１本の光ファイバを用いて１つの燃料集合体の周囲の出力を測定するものであってもよい。
【００４８】
また、前述した実施の形態では、シンチレータからの発光出力を、所定時間において即発発光をもたらすガンマ線の光子数としたが、これに限定されるものではない。例えば、シンチレータからの発光出力は、ガンマ線に特有な所定の波長の光量であってもよい。この場合は、例えば前述した光計測装置は発光スペクトルを解析するための公知のスペクトルアナライザ等を備えている必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態の制御棒引抜監視装置及びその構成例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態の信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態のプロセス制御用コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      原子炉圧力容器
１ａ    上部
１ｂ    下部
２      炉心
４      原子炉格納容器
１０    制御棒引抜監視装置
３１、３２、３３、３４    ユニット
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ    燃料集合体
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ    燃料集合体
４１、４２、４３、４４    制御棒
４１ａ、４２ａ    制御棒駆動装置
１０２、２０２、３０２、４０２    管部
１０３、２０３、３０３、４０３    光ファイバ
１１０、２１０、３１０、４１０    光計測装置
１１１    光電子増倍管
１１３    Ａ／Ｄコンバータ
１１４    制御部
３００    信号処理装置
５００    プロセス制御用コンピュータ
５０１    制御部
５０２    ディスプレイ
５０３    ＲＯＭ
５０３ａ  制御棒データ
５０３ｂ  設定値データ
５０４    ＲＡＭ
５０４ａ  出力値データ
５０５    タイマ
６００    制御棒駆動制御装置
【図１】
2007017324.tif 000003
【図２】
2007017324.tif 000004
【図３】
2007017324.tif 000005