(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
臨界監視区域に設置した放射線検出器で放射線レベルがトリップレベルを越えるファースト臨界を検出し、前記放射線検出器から中央管理部に設置した警報判定回路へトリップ信号を送出するアナログ回路からなるファースト臨界検出手段を備えた臨界警報システムにおいて、
前記放射線検出器に設けられ前記放射線レベルを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、
前記放射線検出器に設けられ、前記サンプリング手段から出力される少なくとも連続する２つのサンプリング値から放射線レベルの変動曲線を求めてその傾きからスロー臨界を検出するデジタル回路からなるスロー臨界検出手段とを具備したことを特徴とする臨界警報システム。
【請求項２】
臨界監視区域に設置した放射線検出器で放射線レベルがトリップレベルを越えるファースト臨界を検出し、前記放射線検出器から中央管理部に設置した警報判定回路へトリップ信号を送出するアナログ回路からなるファースト臨界検出手段を備えた臨界警報システムにおいて、
前記放射線検出器に設けられ前記放射線レベルを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、
前記放射線検出器に設けられ、前記サンプリング手段から出力される連続するサンプリング値から放射線レベルの上昇率を求め、その上昇率に基づいてスロー臨界を検出するデジタル回路からなるスロー臨界検出手段とを具備したことを特徴とする臨界警報システム。
【請求項３】
臨界監視区域に設置した放射線検出器で放射線レベルがトリップレベルを越えるファースト臨界を検出し、前記放射線検出器から中央管理部に設置した警報判定回路へトリップ信号を送出するアナログ回路からなるファースト臨界検出手段を備えた臨界警報システムにおいて、
前記放射線検出器に設けられ前記放射線レベルを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段のサンプリング値を前記トリップ信号の伝送路とは別に設けられた伝送路を使って前記中央管理部へ伝送する伝送手段と、
前記中央管理部に設けられ、前記伝送手段にて送られてくる放射線レベルのサンプリング値から放射線レベルの変動曲線を求め、その傾きからスロー臨界を検出するデジタル回路からなるスロー臨界検出手段とを具備したことを特徴とする臨界警報システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、核燃料物質を取り扱う施設において臨界事故を検出する為の臨界警報システムに係り、特にファースト（即発）臨界及びスロー（遅発）臨界をそれぞれ検出して警報を出力する臨界警報システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
核燃料施設は、ウラン濃縮、燃料加工、燃料輸送・貯蔵、再処理ならびに廃棄物の処理・貯蔵等の多種多様な施設から構成されている。かかる施設では放射性物質が施設内の各所に点在すると共に作業工程に応じて施設内を移動するため、技術的に想定されるいかなる場合であっても臨界に達しないよう、防護策を講じなければならない。従来、核燃料施設では臨界事故に対する対策として臨界警報システムを装備している。
【０００３】
図６は、核燃料施設に装備される臨界警報システムの構成例を示している。
臨界監視区域に設置した放射線検出器１のシンチレーション検出器２が検出放射線量に応じたアナログ信号を出力し、そのアナログ信号をアンプ３で電流−電圧変換して放射線レベルを電圧に換算した値をコンパレータ４に与える。コンパレータ４が基準電圧設定器５から設定された基準電位とアンプ３から与えられる入力電位とを比較し、その比較結果がケーブルドライバ６により現場から中央のロジック判定回路７へ伝送路８を介して伝送される。
【０００４】
中央に設置されたロジック判定回路７では、現場の放射線検出器１から伝送されて来た比較結果をロジックレベルとして判定し、コンパレータ４の入力電位が基準電位を越えている場合に臨界警報を出力する。
【０００５】
ところで、臨界にはスロー臨界とファースト臨界とがあり、図３に示すようにファースト臨界はシンチレーション検出器２のアナログ計数率が瞬時に上昇するが、スロー臨界は緩やかに上昇してトリップレベルに達する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の臨界警報装置は、シンチレーション検出器２から出力される放射線線量率のアナログレベルとトリップレベルとを比較して臨界を検出しているため、応答が早く臨界とほぼ同時に放射線線量率がトリップレベルを越えるファースト臨界の検出は問題ないが、臨界に達してから放射線線量率がゆっくりと上昇するスロー臨界は早期に安定して検出するのが困難であった。
【０００７】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、１個の検出器でファースト臨界と共にスロー臨界までもできるだけ早期かつ確実に検出することができる臨界警報システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のような手段を講じた。
請求項１に対応する発明は、臨界監視区域に設置した放射線検出器で放射線レベルがトリップレベルを越えるファースト臨界を検出し、前記放射線検出器から中央管理部に設置した警報判定回路へトリップ信号を送出するアナログ回路からなるファースト臨界検出手段を備えた臨界警報システムにおいて、前記放射線検出器に設けられ前記放射線レベルを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、前記放射線検出器に設けられ、前記サンプリング手段から出力される少なくとも連続する２つのサンプリング値から放射線レベルの変動曲線を求めてその傾きからスロー臨界を検出するデジタル回路からなるスロー臨界検出手段とを具備した臨界警報システムである。
【０００９】
請求項２に対応する発明は、臨界監視区域に設置した放射線検出器で放射線レベルがトリップレベルを越えるファースト臨界を検出し、前記放射線検出器から中央管理部に設置した警報判定回路へトリップ信号を送出するアナログ回路からなるファースト臨界検出手段を備えた臨界警報システムにおいて、前記放射線検出器に設けられ前記放射線レベルを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、前記放射線検出器に設けられ、前記サンプリング手段から出力される連続するサンプリング値から放射線レベルの上昇率を求め、その上昇率に基づいてスロー臨界を検出するデジタル回路からなるスロー臨界検出手段とを具備した臨界警報システムである。
【００１０】
請求項３に対応する発明は、臨界監視区域に設置した放射線検出器で放射線レベルがトリップレベルを越えるファースト臨界を検出し、前記放射線検出器から中央管理部に設置した警報判定回路へトリップ信号を送出するアナログ回路からなるファースト臨界検出手段を備えた臨界警報システムにおいて、前記放射線検出器に設けられ前記放射線レベルを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のサンプリング値を前記トリップ信号の伝送路とは別に設けられた伝送路を使って前記中央管理部へ伝送する伝送手段と、前記中央管理部に設けられ、前記伝送手段にて送られてくる放射線レベルのサンプリング値から放射線レベルの変動曲線を求め、その傾きからスロー臨界を検出するデジタル回路からなるスロー臨界検出手段とを具備した臨界警報システムである。
【００１１】
【作用】
本発明は、以上のような手段を講じたことにより次のような作用を奏する。
請求項１に対応する本発明によれば、放射線検出器において検出された放射線レベルがサンプリング手段で所定の間隔でサンプリングされてスロー臨界検出手段へ入力される。スロー臨界検出手段では、放射線レベルのサンプリング値から放射線レベルの変動曲線が求められる。そして放射線レベルの変動曲線の傾きが所定の傾きよりも大きければスロー臨界と判断する。この判断結果は中央管理部の警報判定部へ送られて所定の論理演算に掛けられた後に最終的に臨界警報が出力される。
【００１２】
請求項２に対応する本発明によれば、放射線検出器において検出された放射線レベルがサンプリング手段で所定の間隔でサンプリングされてスロー臨界検出手段へ入力される。スロー臨界検出手段では、放射線レベルのサンプリング値から放射線レベルの上昇率が求められる。そして放射線レベルの上昇率が規定値を越えるようならばスロー臨界と判断する。この判断結果は中央管理部の警報判定部へ送られる。
【００１３】
請求項３に対応する本発明によれば、放射線検出器において検出された放射線レベルがサンプリング手段で所定の間隔でサンプリングされる。このサンプリング値が伝送手段により伝送路を介して中央管理部へ伝送される。中央管理部ではスロー臨界検出手段が放射線レベルのサンプリング値から放射線レベルの変動曲線を演算し、その傾きからスロー臨界の検出を行う。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１には、一実施例に係る臨界警報システムの全体構成が示されている。尚、上述した図６のシステムと同一機能を有する部分には同一符号を付している。
【００１５】
本実施例の臨界警報システムは、現場に設置された放射線検出器１０と中央に設置されたロジック判定回路７とが伝送路８を介して接続され、放射線検出器１０からロジック判定回路７へ伝送路８を介して伝送される信号で警報出力の要否を判定している。
【００１６】
放射線検出器１０は、プラスチックシンチレータとフォトマルチプライヤーとからなるシンチレータ検出器２を備えている。シンチレータ検出器２の出力側に電流信号を電圧へ変換するアンプ３が接続され、更にアンプ３の出力端子がコンパレータ４の一方の入力端子に接続されている。コンパレータ４の他方の入力端子にはファースト臨界を検出するためのトリップリベルに対応した基準電圧設定器５が接続されている。コンパレータ４の出力段がアンプ３からの入力電位が基準電圧を越えた時のトリップ出力で駆動されるケーブルドライバー６に接続され、そのケーブルドライバー６が伝送路８の現場側の端部に接続されている。
【００１７】
放射線検出器１０の内部には、シンチレータ検出器２の出力信号を監視してスロー臨界の検出を行うスロー臨界検出手段としてのＭＰＵ１１が備えられている。ＭＰＵ１１は、アンプ３の出力がＡ／Ｄ変換器１２を介して入力されると共に、スロー臨界を検出したときのトリップ出力がデジタル出力回路１３を介してケーブルドライバー６へ与えられるようになっている。ＭＰＵ１１におけるスロー臨界の検出は図２に示すフフローチャートに基づいて実行される。ＲＡＭ１４はＭＰＵ１１から書き込み／読出し可能になっており、例えばスロー臨界検出のための各種データが格納されている。
【００１８】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
ファースト臨界の検出は前述した図６の警報システムと同様にコンパレータ４でアンプ３から出力される放射線レベルに対応した入力電圧と基準電圧とを比較することにより行われる。ファースト臨界が発生した場合、図３に示すようにファースト臨界（Ａ）によって放射線レベルに対応した入力電圧がトリップレベル（Ｅ）に対応した基準電圧を越えるので、そのようなときにはコンパレータ４からケーブルドライバ６にトリップ出力が与えられる。その結果、伝送路８にトリップ信号が送出され中央のロジック判定回路７へ伝送される。一方、スロー臨界事故が発生した場合、図３に示すように事故発生から相当時間が経過するまでコンパレータ４では入力電圧が基準電圧を越えないためトリップ出力はなされない。
【００１９】
ここで、スロー臨界の検出原理は、以下のようになっている。スロー臨界事故発生時は、放射線レベルが図３に示すスロー１（Ｄ）のような上昇曲線となる。スロー２（Ｃ）は臨界判断以下の上昇率例である。図４に示すように、アンプ３から出力される放射線レベルを例えば２秒間隔でサンプリングすれば連続する２つのサンプリング値の差からスロー特性である上昇曲線の傾きを検出できる。従って、スロー臨界事故発生時における放射線レベルの上昇曲線の傾斜度を上昇規定値Ａとして定めておき、連続するサンプリング値の差から求めたスロー特性が上昇規定値Ａを越えていれば、放射線レベルがトリップレベル（Ｅ）を越えなくても臨界であると判断できる。
【００２０】
本実施例ではＭＰＵ１１が図２のフローチャートに基づいてスロー臨界事故の早期検出を行っている。すなわち、２秒間隔でＡ／Ｄ変換器１２から放射線レベルを取込み（ステップＳ１）、今回取り込んだ放射線レベルから前回取り込んだ放射線レベルを減算した減算値Ｍと予め定めた上昇規定値Ａとを比較する（ステップＳ２）。“上昇規定値Ａ＜減算値Ｍ”の条件が成立すれば、複数回（本実施例では３回）連続して条件が成立しているか否か判断し（ステップＳ３）、３回連続して“上昇規定値Ａ＜減算値Ｍ”の条件が成立していればスロー臨界事故の発生と判断してデジタル出力回路１３にトリップ指令を与えてデジタル出力回路１３から出力させるトリップ出力でケーブルドライバ６を駆動する。その結果、伝送路８にトリップ信号が送出され中央のロジック判定回路７へ伝送される。
【００２１】
上記ステップＳ３において、“上昇規定値Ａ＜減算値Ｍ”の条件が連続して３回成立することを判断条件に含ませているのは、図３に示すようにバックグランドにノイズが重畳していたときの誤動作を防止するためである。
【００２２】
このように本実施例によれば、現場の放射線検出器１０に放射線レベルの傾きからスロー臨界を検出する機能を備え、ファースト臨界とスロー臨界のＯＲでトリップ信号を伝送路８へ送出するようにしたので、１個の検出器１０でファースト臨界及びスロー臨界の両方の臨界現象を検出することができ、特にスロー臨界を早期に検出できる。
【００２３】
本実施例によれば、複数回連続して上昇規定値Ａ＜減算値Ｍの条件が成立したらスロー臨界と判断してトリップ信号を発生させるようにしたので、ノイズによる誤動作を防止でき、信頼性の高い臨界警報を発生できる。
【００２４】
図５は、上記実施例の変形例の構成を示している。
本変形例は中央のロジック判定回路にスロー臨界検出機能を備えた例である。現場に設置された放射線検出器２０では、アンプ３から出力され放射線レベルをサンプリングするＡ／Ｄ変換器１２をパラレル／シリアル変換回路２１及び電気／光変換回路２２を直列に介して光ファイバーケーブル２３の現場側端部に接続している。尚、ファースト臨界の検出に必要な各構成要素は放射線検出器内に上記実施例と同様に備えている。
【００２５】
中央のロジック判定回路３０では、光ファイバーケーブル２３の中央側端部に光／電気変換器３１及びシリアル／パラレル変換器３２を直列に介してスロー臨界検出手段としてのＭＰＵ３３が接続されている。ＭＰＵ３３は、ＲＡＭ３４に格納しているデータを利用して前述の実施例と同様の検出原理にてスロー臨界を検出する機能を備えている。ＭＰＵ３３がスロー臨界を検出した時に出力するトリップ指令がデジタル出力回路３５に与えられ、デジタル出力回路３５からＯＲ回路３６を介してロジック判定部へトリップ信号が入力されるようになっている。尚、ＯＲ回路３６には現場の放射線検出器２０から伝送路８を介して伝送されて来るファースト臨界のトリップ信号が入力される。
【００２６】
このような変形例によれば、環境の厳しい現場側の部品点数を削減して信頼性を向上できる利点がある。
本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、ＭＰＵ１１，３４へ入力する放射線レベルのサンプリング周期を短くして、ノイズの可能性の高いリップル成分を除去し、１０秒程度の移動平均で上昇率を判断するように構成しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、１個の検出器でファースト臨界と共にスロー臨界までもできるだけ早期かつ確実に検出することができる臨界警報システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る臨界警報システムの構成図である。
【図２】一実施例の臨界警報システムにおけるスロー臨界検出のためのフローチャートである。
【図３】ファースト臨界，スロー臨界等の放射線レベルの上昇曲線を示す図である。
【図４】スロー特性の検出原理を説明するための図である。
【図５】臨界警報システムの変形例を示す図である。
【図６】従来の臨界警報システムの構成図である。
【符号の説明】
１，１０，２０…放射線検出器、２…シンチレータ検出器、３…アンプ、４…コンパレータ、５…基準電圧設定器、６…ケーブルドライバー、７…ロジック判定回路、８…伝送路、１１，３３…ＭＰＵ、１２…Ａ／Ｄ変換器、１３，３５…デジタル出力回路、１４，３４…ＲＡＭ。
【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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