(57)【要約】【課題】原子炉内の冷却材に気泡が混入した場合であっても原子炉の状態を的確に監視可能な原子炉監視システムを提供する。【解決手段】原子炉監視システムは、原子炉容器内に設けられる少なくとも一つの熱音響センサと、前記少なくとも一つの熱音響センサが発する音を検出する第１音検出器と、原子炉の状態監視を行うための状態監視ユニットと、を備え、前記状態監視ユニットは、前記第１音検出器の検出結果から前記音の周波数を算出するための周波数算出部と、前記原子炉容器又は該原子炉容器に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、前記周波数算出部によって算出した前記周波数を補正するための周波数補正部と、前記周波数補正部によって補正された前記周波数に基づいて、原子炉の状態監視を行うための監視部と、を含む。【選択図】  図１
2016161519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉容器内に設けられる少なくとも一つの熱音響センサと、
前記少なくとも一つの熱音響センサが発する音を検出する第１音検出器と、
原子炉の状態監視を行うための状態監視ユニットと、を備え、
前記状態監視ユニットは、
前記第１音検出器の検出結果から前記音の周波数を算出するための周波数算出部と、
前記原子炉容器又は該原子炉容器に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、前記周波数算出部によって算出した前記周波数を補正するための周波数補正部と、
前記周波数補正部によって補正された前記周波数に基づいて、原子炉の状態監視を行うための監視部と、を含むことを特徴とする原子炉監視システム。
【請求項２】
前記原子炉容器又は前記配管内に設けられ、前記原子炉容器又は前記配管内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数にチューニングされた共鳴音響場と、
前記共鳴音響場における共鳴音を検出する第２音検出器と、をさらに備え、
前記周波数補正部は、前記第２音検出器で検出された前記共鳴音の周波数の前記励振周波数に対する変化に基づいて、前記周波数を補正するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の原子炉監視システム。
【請求項３】
前記周波数補正部は、前記共鳴音の前記周波数の前記励振周波数に対する前記変化から求めた前記ボイド率に基づいて、前記周波数を補正するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の原子炉監視システム。
【請求項４】
前記励振源は、前記原子炉容器に前記冷却材を供給するための冷却材ポンプの脈動であることを特徴とする請求項２又は３に記載の原子炉監視システム。
【請求項５】
前記励振周波数ｆ０は、前記冷却材ポンプの回転数をＮとし、前記冷却材ポンプの羽根枚数をＺとしたとき、ｆ０＝ｋ×ＮＺ（但し、ｋは１以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の原子炉監視システム。
【請求項６】
前記共鳴音響場は、前記原子炉容器又は前記配管内において前記冷却材の流れ方向に対して側方に向かって設けられた凹部であり、
前記励振源は、前記流れ方向の上流側における前記凹部の縁で生じる前記冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦であることを特徴とする請求項２又は３に記載の原子炉監視システム。
【請求項７】
前記少なくとも一つの熱音響センサは、前記原子炉容器内の炉心に設けられる燃料棒の内部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の原子炉監視システム。
【請求項８】
原子炉と、
前記原子炉で発生した熱によって生成された蒸気により駆動されるように構成された蒸気タービンと、
前記原子炉の状態監視を行うための請求項１乃至７の何れか一項に記載の原子炉監視システムと、
を備えることを特徴とする原子力プラント。
【請求項９】
原子炉容器内に設けられた少なくとも一つの熱音響センサが発する音を第１音検出器で検出する第１検出ステップと、
前記第１音検出器の検出結果に基づいて、前記音の周波数を算出する周波数算出ステップと、
前記原子炉容器又は該原子炉容器に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、前記周波数算出ステップで算出した前記周波数を補正する周波数補正ステップと、
前記周波数補正ステップで補正された前記周波数に基づいて、原子炉の状態監視を行うための状態監視ステップと、を備えることを特徴とする原子炉監視方法。
【請求項１０】
前記原子炉容器又は前記配管内に設けられるとともに、前記原子炉容器又は前記配管内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数にチューニングされた共鳴音響場における共鳴音を第２音検出器で検出する第２検出ステップをさらに備え、
前記周波数補正ステップでは、前記第２音検出器で検出された前記共鳴音の周波数の前記励振周波数に対する変化に基づいて、前記周波数を補正することを特徴とする請求項９に記載の原子炉監視方法。
【請求項１１】
前記周波数補正ステップは、
前記共鳴音の前記周波数の前記励振周波数に対する前記変化から前記ボイド率を求めること、および、
前記ボイド率に基づいて、前記周波数を補正すること
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の原子炉監視方法。
【請求項１２】
前記励振源は、前記原子炉容器に前記冷却材を供給するための冷却材ポンプの脈動であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の原子炉監視方法。
【請求項１３】
前記励振周波数ｆ０は、前記冷却材ポンプの回転数をＮとし、前記冷却材ポンプの羽根枚数をＺとしたとき、ｆ０＝ｋ×ＮＺ（但し、ｋは１以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の原子炉監視方法。
【請求項１４】
前記共鳴音響場は、前記原子炉容器又は前記配管内において前記冷却材の流れ方向に対して側方に向かって設けられた凹部であり、
前記励振源は、前記流れ方向の上流側における前記凹部の縁で前記冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の原子炉監視方法。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの熱音響センサは、前記原子炉容器内の炉心に設けられる燃料棒の内部に設けられていることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか一項に記載の原子炉監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は原子炉監視システム及び原子力プラント並びに原子炉監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱を音波に変換し、又は音波を熱に変換する熱音響デバイスが知られている。
例えば、特許文献１には、レゾネータ（共鳴装置）として機能するチャンバを画定するハウジングと、チャンバの中に配置されるスタックとを備える熱音響センサ（熱音響デバイス）が開示されている。この熱音響センサでは、スタックがハウジング内部又は外部の熱源からの熱を受けてスタックの両端部にある程度の温度差が生じると、ハウジングの周囲の温度に応じた周波数の音波が生成されるようになっている。したがって、レゾネータで共鳴する音波の周波数を計測することで、ハウジング周囲の温度を知ることができる。
また、特許文献１には、原子炉の圧力容器内の燃料棒に上述の熱音響センサを組み込んで、燃料棒の周囲を流れる冷却材の温度監視に利用することが記載されている。この熱音響センサでは、燃料棒の被覆管をハウジングとして用い、燃料棒内部の燃料ペレットを熱源としてスタックの両端に温度差を生じさせるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／００５０２９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水中での音速は、水中における気泡混入率（ボイド率）の影響を受けることが知られている。よって、例えばシビアアクシデント等により気泡が原子炉内の冷却材に混入した場合、冷却材への気泡の混入により冷却材中における音速及び音の周波数が変化する。このため、上述した熱音響センサを用いた場合、熱音響センサが発する音の周波数の変化に基づく原子炉の状態監視を的確に行うことができない可能性がある。
そこで、原子炉内の冷却材に気泡が混入した場合であっても原子炉の状態を的確に監視できることが望まれる。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、原子炉内の冷却材に気泡が混入した場合であっても原子炉の状態を的確に監視可能な原子炉監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る原子炉監視システムは、
原子炉容器内に設けられる少なくとも一つの熱音響センサと、
前記少なくとも一つの熱音響センサが発する音を検出する第１音検出器と、
原子炉の状態監視を行うための状態監視ユニットと、を備え、
前記状態監視ユニットは、
前記第１音検出器の検出結果から前記音の周波数を算出するための周波数算出部と、
前記原子炉容器又は該原子炉容器に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、前記周波数算出部によって算出した前記周波数を補正するための周波数補正部と、
前記周波数補正部によって補正された前記周波数に基づいて、原子炉の状態監視を行うための監視部と、を含む。
【０００７】
熱音響センサが発する音の周波数は、熱音響センサの周囲の原子炉の状態（例えば、原子炉容器内の冷却材の温度等）を示す。よって、上記（１）の構成によれば、熱音響センサから発せられて第１音検出器で検出された音から算出された音の周波数に基づいて、原子炉の状態を監視することができる。また、熱音響センサが発した音が第１音検出器まで伝播する過程において冷却材のボイド率が周波数変化に与える影響を考慮し、冷却材のボイド率を示す指標に基づいて周波数を補正するようにしたので、原子炉の状態監視をより的確に行うことができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記原子炉容器又は前記配管内に設けられ、前記原子炉容器又は前記配管内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数にチューニングされた共鳴音響場と、
前記共鳴音響場における共鳴音を検出する第２音検出器と、をさらに備え、
前記周波数補正部は、前記第２音検出器で検出された前記共鳴音の周波数の前記励振周波数に対する変化に基づいて、前記周波数を補正するように構成される。
励振源の励振周波数にチューニングされた共鳴音響場で発生した共鳴音は、第２音検出器によって検出されるまでの間に、共鳴音響場中の気泡の存在の影響を受けて、励振周波数から変化する。この周波数変化は、共鳴音響場中の気泡混入率（≒冷却材のボイド率）に依存する。よって、共鳴音響場での共鳴音の周波数の励振周波数に対する変化は、冷却材のボイド率を示す指標となり得る。
上記（２）の構成では、冷却材のボイド率を示す共鳴音響場での共鳴音の周波数の励振周波数に対する変化に基づいて、冷却材に混入した気泡により変化した音の周波数を補正するので、原子炉の状態監視を的確に行うことができる。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記周波数補正部は、前記共鳴音の前記周波数の前記励振周波数に対する前記変化から求めた前記ボイド率に基づいて、前記周波数を補正するように構成される。
上記（３）の構成によれば、周波数補正部は、冷却材中の気泡の存在に起因した周波数変化の影響を定量的に評価可能な冷却材のボイド率を周波数補正のために用いるようにしたので、冷却材中の気泡の存在に起因した周波数変化の影響を排除した真の周波数変化に基づく原子炉の状態監視が可能になる。よって、原子炉の状態監視をより的確に行うことができる。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、前記励振源は、前記原子炉容器に前記冷却材を供給するための冷却材ポンプの脈動である。
上記（４）の構成によれば、冷却材ポンプの脈動の周波数（励振周波数）にチューニングされた共鳴音響場を用いて共鳴音響場における共鳴音を発生させることができる。これにより、新たな励振源の追加を要しない簡素な構成により、上記（２）又は（３）の構成を実現することができる。
【００１１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記励振周波数ｆＳ０は、前記冷却材ポンプの回転数をＮとし、前記冷却材ポンプの羽根枚数をＺとしたとき、ｆＳ０＝ｋ×ＮＺ（但し、ｋは１以上の整数）の関係を満たす。
上記（５）の構成では、回転数Ｎと羽根枚数Ｚとの積ＮＺの整数倍である冷却材ポンプの脈動周波数（励振周波数）にチューニングされた共鳴音響場を用いて共鳴音響場における共鳴音を発生させることができる。
【００１２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、
前記共鳴音響場は、前記原子炉容器又は前記配管内において前記冷却材の流れ方向に対して側方に向かって設けられた凹部であり、
前記励振源は、前記流れ方向の上流側における前記凹部の縁で生じる前記冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦である。
上記（６）の構成によれば、凹部の縁で生じる冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦の生成周期にチューニングされた共鳴音響場を用いて共鳴音響場における共鳴音を発生させることができる。よって、新たな励振源の追加を要しない簡素な構成により、上記（２）又は（３）の構成を実現することができる。
【００１３】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れかの構成において、前記少なくとも一つの熱音響センサは、前記原子炉容器内の炉心に設けられる燃料棒の内部に設けられている。
上記（７）の構成では、燃料棒の内部に設けられた熱音響センサによって、原子炉容器内の炉心における状態を監視することができる。
【００１４】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る原子力プラントは、
原子炉と、
前記原子炉で発生した熱によって生成された蒸気により駆動されるように構成された蒸気タービンと、
前記原子炉の状態監視を行うための上記（１）〜（７）の何れの構成を有する原子炉監視システムと、
を備える。
【００１５】
熱音響センサが発する音の周波数は、熱音響センサの周囲の原子炉の状態（例えば、原子炉容器内の冷却材の温度等）を示す。よって、上記（８）の構成によれば、熱音響センサから発せられて第１音検出器で検出された音から算出された音の周波数に基づいて、原子炉の状態を監視することができる。また、熱音響センサが発した音が第１音検出器まで伝播する過程において冷却材のボイド率が周波数変化に与える影響を考慮し、冷却材のボイド率を示す指標に基づいて周波数を補正するようにしたので、原子炉の状態監視をより的確に行うことができる。
【００１６】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る原子炉監視方法は、
原子炉容器内に設けられた少なくとも一つの熱音響センサが発する音を第１音検出器で検出する第１検出ステップと、
前記第１音検出器の検出結果に基づいて、前記音の周波数を算出する周波数算出ステップと、
前記原子炉容器又は該原子炉容器に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、前記周波数算出ステップで算出した前記周波数を補正する周波数補正ステップと、
前記周波数補正ステップで補正された前記周波数に基づいて、原子炉の状態監視を行うための状態監視ステップと、を備える。
【００１７】
熱音響センサが発する音の周波数は、熱音響センサの周囲の原子炉の状態（例えば、原子炉容器内の冷却材の温度等）を示す。よって、上記（９）の方法によれば、熱音響センサから発せられて第１音検出器で検出された音から算出された音の周波数に基づいて、原子炉の状態を監視することができる。また、熱音響センサが発した音が第１音検出器まで伝播する過程において冷却材のボイド率が周波数変化に与える影響を考慮し、冷却材のボイド率を示す指標に基づいて周波数を補正するようにしたので、原子炉の状態監視をより的確に行うことができる。
【００１８】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の方法において、
前記原子炉容器又は前記配管内に設けられるとともに、前記原子炉容器又は前記配管内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数にチューニングされた共鳴音響場における共鳴音を第２音検出器で検出する第２検出ステップをさらに備え、
前記周波数補正ステップでは、前記第２音検出器で検出された前記共鳴音の周波数の前記励振周波数に対する変化に基づいて、前記周波数を補正する。
励振源の励振周波数にチューニングされた共鳴音響場で発生した共鳴音は、第２音検出器によって検出されるまでの間に、共鳴音響場中の気泡の存在の影響を受けて、励振周波数から変化する。この周波数変化は、共鳴音響場中の気泡混入率（≒冷却材のボイド率）に依存する。よって、共鳴音響場での共鳴音の周波数の励振周波数に対する変化は、冷却材のボイド率を示す指標となり得る。
上記（１０）の方法では、冷却材のボイド率を示す共鳴音響場での共鳴音の周波数の励振周波数に対する変化に基づいて、冷却材に混入した気泡により変化した音の周波数を補正するので、原子炉の状態監視を的確に行うことができる。
【００１９】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、
前記周波数補正ステップは、
前記共鳴音の前記周波数の前記励振周波数に対する前記変化から前記ボイド率を求めること、および、
前記ボイド率に基づいて、前記周波数を補正すること
を含む。
上記（１１）の方法によれば、周波数補正部は、冷却材中の気泡の存在に起因した周波数変化の影響を定量的に評価可能な冷却材のボイド率を周波数補正のために用いるようにしたので、冷却材中の気泡の存在に起因した周波数変化の影響を排除した真の周波数変化に基づく原子炉の状態監視が可能になる。よって、原子炉の状態監視をより的確に行うことができる。
【００２０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の方法において、前記励振源は、前記原子炉容器に前記冷却材を供給するための冷却材ポンプの脈動である。
上記（１２）の方法によれば、冷却材ポンプの脈動の周波数（励振周波数）にチューニングされた共鳴音響場を用いて共鳴音響場における共鳴音を発生させることができる。これにより、新たな励振源の追加を要しない簡素な構成により、上記（１０）又は（１１）の方法を実現することができる。
【００２１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の方法において、前記励振周波数ｆ０は、前記冷却材ポンプの回転数をＮとし、前記冷却材ポンプの羽根枚数をＺとしたとき、ｆ０＝ｋ×ＮＺ（但し、ｋは１以上の整数）の関係を満たす。
上記（１３）の方法では、回転数Ｎと羽根枚数Ｚとの積ＮＺの整数倍である冷却材ポンプの脈動周波数（励振周波数）にチューニングされた共鳴音響場を用いて共鳴音響場における共鳴音を発生させることができる。
【００２２】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の方法において、前記共鳴音響場は、前記原子炉容器又は前記配管内において前記冷却材の流れ方向に対して側方に向かって設けられた凹部であり、
前記励振源は、前記流れ方向の上流側における前記凹部の縁で前記冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦である。
上記（１４）の方法によれば、凹部の縁で生じる冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦の生成周期にチューニングされた共鳴音響場を用いて共鳴音響場における共鳴音を発生させることができる。よって、新たな励振源の追加を要しない簡素な構成により、上記（１０）又は（１１）の方法を実現することができる。
【００２３】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（９）〜（１４）の何れかの方法において、前記少なくとも一つの熱音響センサは、前記原子炉容器内の炉心に設けられる燃料棒の内部に設けられている。
上記（１５）の方法では、燃料棒の内部に設けられた熱音響センサによって、原子炉容器内の炉心における状態を監視することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、原子炉内の冷却材に気泡が混入した場合であっても原子炉の状態を的確に監視可能な原子炉監視システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。
【図２】一実施形態に係る燃料棒を含む燃料集合体の一例を示す図である。
【図３】一実施形態に係る燃料棒の概略構成図である。
【図４】一実施形態に係る熱音響センサが組み込まれた燃料棒の概略構成図である。
【図５】一実施形態に係る状態監視ユニットの構成を示す図である。
【図６】一実施形態に係る共鳴音響場を示す図である。
【図７】一実施形態に係る原子炉監視方法のフローチャートである。
【図８】水中での音速と、水中への気泡混入率（ボイド率）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
図１は、一実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。図１に示すように、原子力プラント１は、核分裂反応で発生する熱エネルギーにより蒸気を生成するための原子炉２と、原子炉２で生成された蒸気により駆動される蒸気タービン４と、蒸気タービン４の回転軸の回転により駆動される発電機６を備える。なお、図１に示す原子炉２は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）である。他の実施形態では、原子炉２は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）であってもよく、あるいは、加圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉を含む軽水炉とは異なり、減速材又は冷却材として軽水以外の物質を用いるタイプの原子炉であってもよい。
【００２８】
原子炉２は、一次冷却水（一次冷却材）が流れる一次冷却ループ１０と、一次冷却ループ１０に設けられる原子炉容器（圧力容器）１１、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ（冷却材ポンプ）１８と、を含む。一次冷却材ポンプ１８は、一次冷却ループ１０において一次冷却水を循環させるように構成される。また、加圧器１４は、一次冷却ループ１０において、一次冷却水が沸騰しないように、一次冷却水を加圧するように構成される。なお、原子炉２を構成する原子炉容器１１、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ１８は、原子炉格納容器１９に格納される。
原子炉容器１１にはペレット状の核燃料（例えばウラン燃料やＭＯＸ燃料等）を含む燃料棒１２が収容されており、この燃料の核分裂反応で発生する熱エネルギーにより、原子炉容器１１の中の一次冷却水が加熱される。原子炉容器１１には、原子炉出力を制御するために、核燃料を含む炉心で生成される中性子数を吸収して調整するための制御棒１３が設けられている。なお、原子炉容器１１内で加熱された一次冷却水は蒸気発生器１６に送られ、熱交換により二次冷却ループ２０を流れる二次冷却水（二次冷却材）を加熱して蒸気を発生させる。
【００２９】
蒸気発生器１６において生成された蒸気は、高圧タービン２１及び低圧タービン２２を含む蒸気タービン４に送られて、蒸気タービン４を回転駆動させる。また、蒸気タービン４は回転軸を介して発電機６と連結されており、発電機６は該回転軸の回転により駆動されて、電気エネルギーを生成する。なお、高圧タービン２１と低圧タービン２２との間には湿分分離加熱器２３が設けられており、高圧タービン２１で仕事をした後の蒸気を再度加熱してから低圧タービン２２に送るようになっている。
【００３０】
二次冷却ループ２０には、復水器２４、低圧給水加熱器２６、脱気器２７及び高圧給水加熱器２９が設けられており、低圧タービン２２で仕事をした後の蒸気がこれらの機器を通る過程で凝縮されるとともに加熱され、蒸気発生器１６に戻るようになっている。二次冷却ループ２０には、復水ポンプ２５及び給水ポンプ２８が設けられており、これらのポンプにより二次冷却ループ２０において二次冷却水が循環するようになっている。また、復水器２４には、低圧タービン２２からの蒸気を熱交換により冷却するための冷却水（例えば海水）がポンプ１５を介して供給されるようになっている。
【００３１】
図２は、一実施形態に係る燃料棒を含む燃料集合体の一例を示す図である。原子炉容器１１に収容される燃料棒１２は、複数の燃料棒１２の集合体である燃料集合体５０を構成してもよい。
図２に示す燃料集合体５０は、燃料集合体５０の両端部に配置されて冷却材の流路を確保するための上部ノズル５６及び下部ノズル５８と、上部ノズル５６と下部ノズル５８との間に設けられる燃料棒１２、炉内計装用案内シンブル（不図示）及び複数の制御棒案内シンブル（不図示）と、燃料棒１２を格子配列に維持するための支持格子５４と、を含む。炉内計装用案内シンブル及び制御棒案内シンブルは、燃料棒１２と略平行に設けられ、燃料棒１２とともに格子配列を形成するように配置される。
上部ノズル５６及び下部ノズル５８の各々と、炉内計装用案内シンブル及び制御棒案内シンブルの各々とは、溶接により互いに接合されており、燃料集合体５０の支持骨格を形成している。
【００３２】
なお、燃料集合体５０に含まれる複数の燃料棒１２における核分裂反応は、複数の制御棒１３を備える制御棒クラスタ５１により制御されるようになっている。制御棒クラスタ５１は駆動装置（図示しない）により駆動されて、制御棒クラスタ５１の備える複数の制御棒１３が制御棒案内シンブルの中を上下に移動するようになっている。
【００３３】
図３は、一実施形態に係る燃料棒の概略構成図である。図３に示すように、燃料棒１２は、被覆管３０と、被覆管３０の内部に収容された燃料ペレット３２と、被覆管３０の両端を封止するための端栓（３４，３６）と、を含む。なお、端栓３４は、燃料棒１２が原子炉容器１１に装着された際に鉛直方向上側に位置する端栓であり、端栓３６は、燃料棒１２が原子炉容器１１に装着された際に鉛直方向下側に位置する端栓である。また、被覆管３０の内部には、例えばヘリウムが加圧封入されていてもよい。
被覆管３０の内部において、燃料ペレット３２は、端栓３４により一端の位置が定まる付勢部材３７（図３においてはコイルばね）によって付勢されて、付勢部材３７と端栓３６との間に固定される。また、付勢部材３７で燃料ペレット３２を付勢することにより、被覆管３０の内部において、燃料ペレット３２の上端面３３と端栓３４の下端面３５との間にはプレナム３１が形成されており、燃料ペレット３２の核分裂により生成されるガスがプレナム３１の中に閉じ込められるようになっている。
【００３４】
被覆管３０及び端栓（３４，３６）は、例えばジルカロイ−４を材料として作製され、被覆管３０と端栓３４及び被覆管３０と端栓３６は、それぞれ溶接により接合されて密封構造とされる。
燃料ペレット３２は、ウラン燃料やＭＯＸ燃料の材料を成形して焼結したものであり、通常は円柱状の形状を有する。
【００３５】
なお、複数の燃料棒１２のうちいくつかは、以下に説明するように熱音響センサ４０が組み込まれていてもよい。
【００３６】
次に、図１、図４〜図６を用いて、一実施形態に係る原子炉監視システムについて説明する。一実施形態に係る原子炉監視システム１２０は、原子炉容器１１内に設けられる少なくとも一つの熱音響センサ４０と、熱音響センサ４０が発する音を検出する第１音検出器４８と、原子炉２の状態監視を行うための状態監視ユニット１００と、を備える。
【００３７】
図４は、一実施形態に係る熱音響センサが組み込まれた燃料棒の概略構成図である。
図４に示す実施形態に係る熱音響センサ４０は、燃料棒１２に組み込まれている。なお、図４に示す燃料棒１２は、端栓３４と燃料ペレット３２との間に固定リング３８が設けられており、燃料ペレット３２を付勢する付勢部材３７の一端の位置は固定リング３８により定まるようになっている点、及び、以下に説明する熱音響センサ４０が組み込まれている点を除いて、図３に示す燃料棒１２と同様の構成を有する。
図４に示すように、熱音響センサ４０は、レゾネータとして機能するチャンバ４２を画定するハウジング４１と、チャンバ４２の中に配置されるスタック４４とを備える。ここでは、燃料棒１２の被覆管３０がハウジング４１の機能を有する。図４に示す例では、ハウジング４１の内壁面と、端栓３４の下端面３５と、燃料ペレット３２の上端面３３とにより、長さがＬのチャンバ４２が画定される。
スタック４４は、その両端、すなわち熱源に近い側の高温側端４５と、熱源からより遠い側の低温側端４６との間にある程度の温度差が生じると、チャンバ４２の中で音波を生成する熱音響素子である。燃料ペレット３２は、スタック４４に熱を与える熱源としての役割を有し、燃料ペレット３２からの熱により、スタック４４において高温側端４５と低温側端４６との間に温度差が生じる。また、燃料ペレット３２からの熱に加えて、燃料ペレット３２の核分裂反応によって発生する電磁波により、スタック４４の高温側端４５がさらに加熱されると、スタック４４において高温側端４５と低温側端４６との間でさらに温度差が生じる。この温度差が所定値以上になると、スタック４４を流れる熱流束の一部が、チャンバ４２内部の温度に応じた周波数をもつ音波に変換される。
スタック４４と燃料ペレット３２とは、チャンバ（レゾネータ）４２の中で音の定在波が生成するような位置関係になっている。
【００３８】
スタック４４は、チャンバ４２の長さ方向に沿って平行に配列された複数の微細な孔（チャネル）を有するセラミック素子である。
他の実施形態では、スタック４４は、例えば、金属スパイラル、金属フォーム、金属フェルト、セラミックフォーム又はカーボンフォームから構成されていてもよく、ハニカム構造を有していてもよい。
また図４に示すスタック４４の断面形状は、円筒状のハウジング４１の断面形状に合わせた円形状であるが、四角形等別の形状を有していてもよい。
【００３９】
上述のように熱音響センサ４０にて生成される音の定在波の周波数は、チャンバ４２内部の温度に依存し、該周波数はチャンバ４２内の有効温度とともに増加する。なお、チャンバ４２内の有効温度とは、チャンバ４２内部の温度が一様であると仮定される場合に、同一の周波数の定在波を生成する時の温度である。このような有効温度として、例えば、チャンバ４２内の温度の積分平均又は重みづけ平均を用いることができる。
また、チャンバ４２内の温度は、スタック４４からの放射熱や、ハウジング４１（被覆管３０）の周囲に存在する一次冷却材（以降において単に「冷却材」とも称する）の温度に依存して決まる。
したがって、熱音響センサ４０にて生成される音の定在波の周波数を計測すれば、ハウジング４１の周囲の冷却材の温度を知ることができる。
【００４０】
ここで、熱音響センサ４０で発せられる音（共鳴音）の周波数と、熱音響センサ４０のレゾネータ（チャンバ４２）内部の温度との相関関係は、以下のように説明できる。
レゾネータ（チャンバ４２）の長さがＬであるとき、レゾネータの両端が固定端である場合の音の定在波の基本振動における波長は２Ｌであるので、熱音響センサ４０で発せられる音（共鳴音）の周波数ｆとレゾネータ内部の気体の温度Ｔとの関係は、下記式（１）で表すことができる。
【数１】
2016161519.tif 000003
ただし、式（１）において、ｃは音速であり、κはレゾネータ内部の気体の比熱比であり、Ｔはレゾネータ内部の気体の温度であり、Ｒは気体定数である。式（１）により示されるように、共鳴音の周波数ｆは、熱音響センサ４０のレゾネータ（チャンバ４２）内部の温度Ｔに依存する。
【００４１】
また、上述の式（１）を変形して得られる下記式（２）により、熱音響センサ４０で発せられた音（共鳴音）の周波数ｆに対応するレゾネータ内部の気体の温度Ｔを算出することができる。
【数２】
2016161519.tif 000004
また、熱音響センサ４０の周囲の冷却材の温度と、レゾネータ（チャンバ４２）内部の温度Ｔとは、相関性を有する。よって、熱音響センサ４０共鳴音の周波数は、熱音響センサ４０の周囲の冷却材の温度に依存する。したがって、熱音響センサ４０により発せられる共鳴音の周波数と、熱音響センサ４０の周囲の冷却材の温度とは互いに相関関係を有する。
このことから、原子炉容器１１内の冷却材の正常な温度範囲の上限値及び下限値をそれぞれ示す冷却材温度の閾値ＴｃＴｈ＿Ｈ及びＴｃＴｈ＿Ｌを予め定めておき、上記式（２）により得られる冷却材温度が閾値の範囲外であれば、原子炉２の状態が異常であると判断することができる。
なお、原子炉容器１１内の冷却材の正常な温度範囲の上限値及び下限値をそれぞれ示す冷却材温度の閾値ＴｃＴｈ＿Ｈ及びＴｃＴｈ＿Ｌは、データ蓄積装置より採取された健全時の運転データに基づいて決定されもよい。
【００４２】
また、熱音響センサ４０にて生成される音の定在波の周波数は、チャンバ４２内に存在する混合ガスの平均分子量にも依存し、該周波数は、混合ガスの比熱比κと平均分子量Ｍとの比（κ／Ｍ）と相関性を有する。よって、熱音響センサ４０にて生成される音の定在波の周波数によって、混合ガスに関する情報が提供される。
【００４３】
なお、燃料棒１２に組み込まれた熱音響センサ４０では、燃料ペレット３２において経年変化によるクラックが発生した場合に、以下のような現象が発生する。まず、クラックはハウジング４１の内部においてガスの体積を増やすので、レゾネータ（チャンバ４２）の有効長さが長くなり、共鳴周波数が減少する。また、クラックにより燃料ペレット３２の表面積が増えるので、音波の振幅が減少する。
よって、燃料棒１２組み込まれたレゾネータにより発せられる音について共鳴振動数や振幅の変化を観測することで、燃料ペレット３２の経年劣化を監視することができる。
【００４４】
このように、熱音響センサ４０にて生成される音の定在波の周波数や振幅を計測することにより、燃料棒１２の周囲の冷却材の温度に関する情報を得ることができる。
【００４５】
熱音響センサ４０にて生成される音波は、ハウジング４１（燃料棒１２の被覆管３０）及びハウジング４１の周囲に存在する冷却材を介して伝達される。このように伝達される音波は、遠隔地においてマイクロフォンやハイドロフォンで受け取ることができる。
【００４６】
熱音響センサ４０は、原子炉容器１１内において互いに異なる位置に複数設置してもよい。これにより、異なる複数の位置における燃料棒１２の内部及び燃料棒１２の周囲の冷却水に関する情報を得ることができる。
この場合、各熱音響センサ４０からの音を区別できるようにするために、複数の熱音響センサが生成する定在波の波長を、互いに異ならせてもよい。各熱音響センサ４０のレゾネータ（チャンバ４２）の長さＬは、例えば、各熱音響センサ４０において生成させる定在波の波長の１／２程度としてもよい。
【００４７】
また、原子炉容器１１内に複数の熱音響センサ４０を設ける場合、熱音響センサ４０の各々が異なる方向に指向性を持つようにして（即ち、生成される音波がそれぞれ異なる特定の方向に伝播するようにして）、複数の熱音響センサ４０によって生成される音波が混在しないようにしてもよい。
【００４８】
以上においては、スタック４４の両端に温度差を生じさせるための熱源として燃料棒１２内部の燃料ペレット３２を用いる実施形態について説明したが、他の実施形態では、このような熱源として、ガンマ線吸収材等の高エネルギー放射線吸収体を用いてもよい。
例えば、燃料棒１２の内部の一端側において、熱源である燃料ペレット３２から封止された領域を形成し、熱音響センサ４０は、熱源としての高エネルギー放射線吸収体とともにこの領域に設けられてもよい。
【００４９】
あるいは、熱源として高エネルギー放射線吸収体を用いた熱音響センサ４０は、燃料棒１２とは別個のハウジング４１により構成されてもよい。
【００５０】
このように熱源として高エネルギー放射線吸収体を用いる場合、熱音響センサ４０は、原子炉容器１１の内部において、高エネルギー放射線に曝されるように核燃料に十分近いところに配置される。
また、この場合、熱音響センサ４０の内部には核燃料が存在せず、核分裂によるガスの生成は起こらないため、チャンバ４２内の混合ガスの平均分子量は変化しない。このため、熱音響センサ４０で生じる音の定在波の周波数は、温度に依存して変化するが、混合ガスの分子量や核燃料の状態（クラックの生成等）に依っては変化しない。
【００５１】
第１音検出器４８は、熱音響センサ４０が発する音（レゾネータによる共鳴音）を検出するように構成される。
一実施形態では、第１音検出器４８は、熱音響センサ４０から発せられて、冷却材の中を伝播して原子炉容器１１に到達した音を受け取るように、原子炉容器１１の外表面に設置される（図１を参照）。また、一実施形態では、第１音検出器４８は、受け取った音を電気信号に変換するように構成される。
第１音検出器４８としては、例えばマイクロフォンやハイドロフォン等を用いることができる。
【００５２】
一実施形態において、第１音検出器４８での検出結果（例えば検出音から変換された電気信号）は、状態監視ユニット１００に送られる。図５は、一実施形態に係る状態監視ユニットの構成を示す図である。図５に示すように、状態監視ユニット１００は、第１音検出器４８の検出結果から、熱音響センサ４０が発した音の周波数を算出するための周波数算出部１０８と、該周波数を補正するための周波数補正部１１０と、補正された周波数に基づき原子炉２を監視するための監視部１０６と、を含む。
【００５３】
周波数算出部１０８は、第１音検出器４８の検出結果から、熱音響センサ４０が発する音（レゾネータによる共鳴音）の周波数を算出するように構成される。
一実施形態では、周波数算出部１０８は、第１音検出器４８（例えばマイクロフォン）にて熱音響センサ４０からの音から変換された電気信号の示す音圧データに対してＦＦＴ解析を行い、ＦＦＴ解析の結果得られた音圧ピークの周波数（音圧ピークが現れる周波数）を算出するように構成される。
熱音響センサ４０が発する音の周波数は、熱音響センサ４０の周囲の原子炉２の状態（例えば、原子炉容器１１内の冷却材の温度等）を示す。したがって、周波数算出部１０８で算出した熱音響センサ４０が発する音の周波数に基づいて、原子炉２の状態を監視することができる。
ここで、周波数算出部１０８で算出される周波数ｆは、熱音響センサ４０から発せられて第１音検出器４８に到達した音の周波数である。
【００５４】
周波数補正部１１０は、原子炉容器１１又は原子炉容器１１に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、周波数算出部１０８によって算出された周波数ｆを補正するように構成される。
【００５５】
気泡が原子炉２内の冷却材に混入した場合、冷却材への気泡の混入により冷却材における音速及び音の周波数が変化する。図８は、冷却材中（水中）での音速と、冷却材（水）への気泡の混入率（ボイド率）との関係を示すグラフである。図８からわかるように、水中におけるボイド率と冷却材中での音速とは相関があり、水中でのボイド率が高くなるにつれて冷却材中での音速は減少する。また、周波数は音速に比例するので、水中におけるボイド率が高くなるにつれて、音の周波数は減少する。
【００５６】
このため、原子炉容器１１内において熱音響センサ４０から発せられた音の周波数は、冷却材の中を伝播して原子炉容器１１の内壁に到達するまでの間に、原子炉容器１１内の冷却材中のボイド率に応じて変化する可能性がある。すなわち、周波数算出部１０８で算出される周波数ｆ（熱音響センサ４０から発せられて第１音検出器４８に到達した音の周波数ｆ）は、冷却材中の気泡（ボイド）の影響を受けて、熱音響センサ４０が発した音の周波数ｆ０からずれている可能性がある。
そこで、原子炉容器１１又は原子炉容器１１に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、周波数算出部１０８によって算出された周波数ｆを補正する。冷却材のボイド率を示す指標に基づいて補正された周波数は、周波数算出部１０８によって算出された周波数ｆよりも、熱音響センサ４０のレゾネータで生成された共鳴音の周波数ｆ０に近いものとなる。よって、周波数補正部１１０により補正された周波数を用いて、原子炉２の状態監視をより的確に行うことができる。
なお、本明細書において、冷却材のボイド率（空気混入率）とは、冷却材の体積に対する該冷却材の中に混入した気泡の総体積の割合（気泡総体積／冷却材体積）をいう。
【００５７】
原子炉容器１１内に設けられた熱音響センサ４０により発せられた音は、原子炉容器１１内の冷却材中を伝播して原子炉容器１１の外表面に設けられた第１音検出器４８に到達するので、第１音検出器４８で検出される音は、直接的には原子炉容器１１内における冷却材のボイド率の影響を受ける。
ただし、原子炉容器１１内における冷却材のボイド率と、配管（例えば以下に説明する共鳴音響場６０が設けられる配管６２）内における冷却材のボイド率とは、必ずしも一致しない場合もあるが、互いに相関性を有する。
そこで、周波数補正部１１０は、原子炉容器１１内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、周波数算出部１０８によって算出した周波数を補正するように構成されてもよいし、あるいは、原子炉容器１１に連通する配管内における冷却材のボイド率を示す指標に基づいて、周波数算出部１０８によって算出した周波数を補正するように構成されてもよい。
本明細書においては、原子炉内における冷却材のボイド率と、配管内における冷却材のボイド率とを含む概念を、「冷却材のボイド率」と総称することがある。
【００５８】
図６は、一実施形態に係る共鳴音響場を示す図である。一実施形態では、原子炉監視システム１２０は、図１及び図６に示すように、原子炉容器１１と冷却材ポンプ（一次冷却材ポンプ）１８との間において原子炉容器１１に連通する配管６２内に設けられた共鳴音響場６０と、共鳴音響場６０における共鳴音を検出する第２音検出器６４を備える。なお、冷却材ポンプ１８は、原子炉容器１１に冷却材を供給するためのポンプである。また、第２音検出器６４は、例えばマイクロフォンであり、共鳴音響場６０の共鳴音を検出するように、凹部６６の外表面に設けられる。
【００５９】
図６に示すように、共鳴音響場６０は、配管６２において、冷却材の流れ方向に対して側方に向かった凹みを有する凹部６６である。共鳴音響場６０は、配管６２内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数にチューニングされる。励振源としては、例えば冷却材ポンプ１８の脈動、または冷却材の流れ方向の上流側における凹部６６の縁で冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦Ｕを利用することができる。
共鳴音響場６０では、励振源によって生じる周波数ｆＳ０（励振周波数）の圧力波による圧力加振により、周波数ｆＳ０（励振周波数）の振動が励起されて周波数ｆＳ０の共鳴音が発生する。このように励振源の励振周波数ｆＳ０にチューニングされた共鳴音響場６０で発生した共鳴音の周波数は、第２音検出器６４によって検出されるまでの間に、共鳴音響場６０中の気泡の存在の影響を受けて、励振周波数ｆＳ０からｆＳに変化する。この周波数ｆＳの励振周波数ｆＳ０に対する変化（例えばｆＳ／ｆＳ０で表される）は、共鳴音響場６０中の冷却材のボイド率に依存する。よって、共鳴音響場６０での共鳴音の周波数ｆＳの励振周波数ｆＳ０に対する変化（例えばｆＳ／ｆＳ０）は、冷却材のボイド率を示す指標となる。
【００６０】
一実施形態では、このようにして得られた冷却材のボイド率を示す指標を用いて、周波数算出部１０８によって算出された周波数ｆを補正することができる。すなわち、周波数補正部１１０は、第２音検出器６４で検出された共鳴音の周波数ｆＳの励振周波数ｆＳ０に対する変化（例えばｆＳ／ｆＳ０）に基づいて、第１音検出器４８で検出された音の周波数ｆを補正するように構成される。
【００６１】
なお、凹部６６は配管６２と連通して設けられているので、配管６２内の冷却材が自由に出入りできるようになっている。このため、共鳴音響場６０における冷却材を伝播する音は、配管６２内のボイド率の影響を受ける。
【００６２】
一実施形態では、共鳴音響場６０は、原子炉容器１１内に設けられ、原子炉容器１１内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数にチューニングされていてもよい。そして、周波数補正部１１０は、原子炉容器１１内に設けられた共鳴音響場６０での共鳴音に基づいて得られる、原子炉容器１１内のボイド率を示す指標に基づいて、第１音検出器４８により検出された音の周波数を補正するように構成されてもよい。
【００６３】
また、冷却材のボイド率と、第２音検出器６４で検出された共鳴音の周波数ｆＳの励振周波数ｆＳ０に対する変化（例えばｆＳ／ｆＳ０）とは相関性を有することから、該共鳴音をモニタリングすることで、ボイド率を算出することができる。
そこで、一実施形態では、周波数補正部１１０は、第２音検出器６４で検出された共鳴音の周波数ｆＳの励振周波数ｆＳ０に対する変化（例えばｆＳ／ｆＳ０）に基づいて冷却材のボイド率を算出し、このように算出したボイド率に基づいて第１音検出器４８により検出された音の周波数を補正するように構成されてもよい。
【００６４】
幾つかの実施形態では、原子炉容器１１内又は配管６２内に圧力波を発生させる励振源は、冷却材ポンプ１８の脈動（波の粗密で伝わる圧力波）である。この場合、共鳴音響場６０の励振周波数ｆＳ０は、冷却材ポンプ１８の脈動の周波数である。幾つかの実施形態では、励振周波数は、ｆＳ０＝ｋ×ＮＺ（但し、ｋは１以上の整数であり、Ｎは冷却材ポンプ１８の回転数であり、Ｚは、冷却材ポンプ１８の羽根枚数である。）の関係を満たすｆＳ０であってもよい。
【００６５】
幾つかの実施形態では、原子炉容器１１内又は配管６２内に圧力波を発生させる励振源は、原子炉容器１１又は配管６２内において冷却材の流れ方向の上流側における凹部６６の縁で生じる冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦Ｕである。渦Ｕは、上述した脈動とは別個の現象であり、凹部６６（共鳴音響場６０）の上流側の角で流れが剥離することで生じる。この場合、共鳴音響場６０の励振周波数ｆＳ０は、凹部６６の縁で生じる冷却材の流れの剥離に起因して生じる渦Ｕの生成周期である。
【００６６】
監視部１０６は、以上に説明したように周波数補正部１１０によって補正された熱音響センサ４０が発した音の周波数ｆに基づいて、原子炉２の状態監視を行うように構成される。
また、監視部１０６は、周波数補正部１１０により補正された周波数ｆが規定範囲を逸脱したときに、原子炉２の状態が異常であると判断するように構成されてもよい。
例えば、監視部１０６は、原子炉容器１１内の冷却材の正常な温度範囲の上限値及び下限値をそれぞれ示す周波数の閾値ｆＴｈ＿Ｈ及びｆＴｈ＿Ｌが予め記憶された記憶装置（不図示）を備える。そして、周波数補正部１１０により補正された周波数ｆが、ｆＴｈ＿Ｌ以上ｆＴｈ＿Ｈ以下の範囲外であれば、原子炉２の状態が異常であると判断するように構成されてもよい。
【００６７】
図７は、一実施形態に係る原子炉監視方法のフローチャートである。この原子炉監視方法は、例えば、以上に説明した原子炉監視システムを用いて実行することができる。
図７に示す原子炉監視方法では、まず、原子炉容器１１内に設けられた少なくとも一つの熱音響センサ４０が発する音を第１音検出器４８で検出し（Ｓ２）、Ｓ２にて第１音検出器４８で検出された音の周波数ｆを算出する（Ｓ４）。
また、原子炉容器１１又は配管６２内に設けられるとともに、原子炉容器１１又は配管６２内に圧力波を発生させる励振源の励振周波数ｆＳ０にチューニングされた共鳴音響場６０における共鳴音を第２音検出器６４で検出する（Ｓ６）。
次に、Ｓ６で第２音検出器６４により検出された共鳴音の周波数ｆＳの励振周波数ｆＳ０に対する変化（例えばｆＳ／ｆＳ０）から冷却材のボイド率を求め（Ｓ８）、このようにして求めたボイド率に基づいてＳ４にて算出された周波数ｆを補正する（Ｓ１０）。
そして、Ｓ１０で補正された周波数に基づいて、原子炉２の状態監視を行う（Ｓ１２）。
【００６８】
一実施形態では、Ｓ６における共鳴音響場６０は、原子炉容器１１と冷却材ポンプ（一次冷却材ポンプ）１８との間において原子炉容器１１に連通する配管６２において、冷却材の流れ方向に対して側方に向かった凹みを有する凹部６６である。
【００６９】
一実施形態では、Ｓ６における励振源は、原子炉容器１１内又は配管６２内に圧力波を発生させる励振源は、原子炉容器１１に冷却材を供給するための冷却材ポンプ１８の脈動（波の粗密で伝わる圧力波）である。
この場合、励振周波数ｆ０は、冷却材ポンプ１８の回転数をＮとし、冷却材ポンプ１８の羽根枚数をＺとしたとき、ｆ０＝ｋ×ＮＺ（但し、ｋは１以上の整数）の関係を満たしていてもよい。
【００７０】
このように、熱音響センサ４０が発した音が第１音検出器４８まで伝播する過程において冷却材のボイド率が周波数変化に与える影響を考慮し、冷却材のボイド率を示す指標に基づいて周波数を補正することで、原子炉２の状態監視をより的確に行うことができる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００７２】
また、本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７３】
１          ：原子力プラント
２          ：原子炉
４          ：蒸気タービン
６          ：発電機
１０        ：一次冷却ループ
１１        ：原子炉容器
１２        ：燃料棒
１３        ：制御棒
１４        ：加圧器
１５        ：ポンプ
１６        ：蒸気発生器
１８        ：冷却材ポンプ
１９        ：原子炉格納容器
２０        ：二次冷却ループ
２１        ：高圧タービン
２２        ：低圧タービン
２３        ：湿分分離加熱器
２４        ：復水器
２５        ：復水ポンプ
２６        ：低圧給水加熱器
２７        ：脱気器
２８        ：給水ポンプ
２９        ：高圧給水加熱器
３０        ：被覆管
３１        ：プレナム
３２        ：燃料ペレット
３３        ：上端面
３４        ：端栓
３５        ：下端面
３６        ：端栓
３７        ：付勢部材
３８        ：固定リング
４０        ：熱音響センサ
４１        ：ハウジング
４２        ：チャンバ
４４        ：スタック
４５        ：高温側端
４６        ：低温側端
４８        ：第１音検出器
５０        ：燃料集合体
５１        ：制御棒クラスタ
５４        ：支持格子
５６        ：上部ノズル
５８        ：下部ノズル
６０        ：共鳴音響場
６２        ：配管
６４        ：第２音検出器
６６        ：凹部
１００      ：状態監視ユニット
１０６      ：監視部
１０８      ：周波数算出部
１１０      ：周波数補正部
１２０      ：原子炉監視システム
【図１】
2016161519.tif 000005
【図２】
2016161519.tif 000006
【図３】
2016161519.tif 000007
【図４】
2016161519.tif 000008
【図５】
2016161519.tif 000009
【図６】
2016161519.tif 000010
【図７】
2016161519.tif 000011
【図８】
2016161519.tif 000012