(57)【要約】【課題】駆動機構が不要で、簡易かつ検出器部分に電源供給が不要な水位計測システムを実現する。【解決手段】光ファイバ２０は燃料プール１の燃料プール水２の水面３よりも上部から、水深方向に折り返した部分が最深場所になるように設置する。光ファイバ２０の両端を光ファイバ２１に接続し信号処理部３０に接続する。信号処理部３０は２つの光電子増倍管、パルス変換部、時間差算出部と、パルス計数率算出部と、発光位置算出部を備え、パルス変換部により光の伝達時刻に応じた電気パルスに変換される。時間差算出部は、両方の電気パルスの時刻差を測定する。発光位置算出部は時刻差データをもとに光ファイバ２０内の発光位置を導出する。パルス計数率算出部は電気パルスの計数率を算出し、線量率分布を導出する。導出した線量率分布に基づいて燃料プール水２の水位が算出される。【選択図】図１
2017101970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プールに貯留された水の、水中または水上の放射線に対応する信号を発生する光ファイバ又は複数の線量率モニタである放射線検出器と、
上記光ファイバ又は複数の放射線検出器からの信号の発生位置と発生率を算出する信号処理部と、
上記信号処理部により算出された上記信号の発生位置と上記発生率に基づいて、上記光ファイバ又は複数の放射線検出器により測定された線量率の分布を算出する線量率分布算出部と、
上記線量率分布算出部により算出された線量率分布により、上記プールに貯留された水の水位を算出する水位算出部と、
を備えることを特徴とする水位計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
上記放射線検出器は放射線の照射に対応して発光する光ファイバであり、該光ファイバは中央部分が曲げられ、該中央部分が、上記プールに貯留された水の水面上部から水中に向かって最深場所となる位置に設置され、上記光ファイバの両端が上記信号処理部に接続され、
上記信号処理部は、上記光ファイバの両端部のそれぞれから伝送される上記水中または水上の放射線に対応する発光の到達時間差を算出する時間差算出部と、この時間差算出部により算出された時間差に基づいて上記光ファイバの発光位置を算出する発光位置算出部と、上記光ファイバの両端部のそれぞれから伝送される上記水中または水上の放射線に対応する発光の発生率を算出する発生率算出部とを有することを特徴とする水位計測システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水位計測システムにおいて、
上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布との差分を算出し、予め定めた基準点から上記プールに貯留された水の深さ方向に向けて上記差分の値が正の値から零の値となる位置を水位と判定することを特徴とする水位計測システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の水位計測システムにおいて、
上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の汚染を判断することを特徴とする水位計測システム。 
【請求項５】
請求項１または２に記載の水位計測システムにおいて、
上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プール内の線源の異常を検知することを特徴とする水位計測システム。
【請求項６】
請求項１または２に記載の水位計測システムにおいて、
上記放射線検出器は放射線の照射に対応して発光する複数の光ファイバであり、上記複数の光ファイバのそれぞれは、中央部分が曲げられ、該中央部分が、上記プールに貯留された水の水面上部から水中に向かって設置され、上記複数の光ファイバのそれぞれの上記中央部分は、上記プール内の深さ位置が互いに異なり、上記光ファイバのそれぞれの両端が上記信号処理部に接続され、
上記線量率分布算出部は、上記複数の光ファイバにより測定された線量率の分布を算出し、上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の水位を算出するとともに、上記プールに貯留された水の汚染及び線源の異常を検知することを特徴とする水位計測システム。
【請求項７】
請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
上記放射線検出器は、上記プールに貯留された水の水深方向に向かって直線状または斜めに設置した複数の線量率モニタであり、上記線量率分布算出部は、上記複数の線量率モニタにより測定された線量率の分布を算出し、上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の水位を算出するとともに、上記プールに貯留された水の汚染及び線源の異常を検知することを特徴とする水位計測システム。
【請求項８】
請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
上記放射線検出器は放射線の照射に対応して発光する光ファイバと、上記プールに貯留された水の水深方向に向かって直線状または斜めに設置した複数の線量率モニタであり、上記複数の光ファイバは、中央部分が曲げられ、該中央部分が、上記プールに貯留された水の水面上部から水中に向かって設置され、上記複数の光ファイバのそれぞれの上記中央部分は、上記プール内の深さ位置が互いに異なり、上記光ファイバのそれぞれの両端が上記信号処理部に接続され、
上記線量率分布算出部は、上記複数の光ファイバ及び上記複数の線量率モニタにより測定された線量率の分布を算出し、上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の水位を算出するとともに、上記プールに貯留された水の汚染及び線源の異常を検知することを特徴とする水位計測システム。
【請求項９】
請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
上記水位算出部は、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布と、上記プールの全てに水が貯留されたときの線量率分布である基準線量率分布との差分を算出し、予め定めた基準点から上記プールに貯留された水の深さ方向に向けて上記差分の値が正の値から零の値となる位置を水位と判定し、上記線量率分布算出部及び水位算出部は、線源の強度、線源の個数、線源の位置、または上記プールに貯留された水の汚染濃度が変更になる毎に、上記基準線量率分布を測定及び計算により導出することを特徴とする水位計測システム。
【請求項１０】
請求項２、請求項７又は請求項８のうちのいずれか一項に記載の水位計測システムにおいて、
線量率分布測定用の光ファイバまたは複数の線量率モニタと等距離になる位置に設置された基準線量率分布を形成する線源を、さらに備えることを特徴とする水位計測システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
上記プールに貯留された水の水位または上記線量率の分布を表示する表示部をさらに、備えることを特徴とする水位計測システム。
【請求項１２】
プールに貯留された水の、水中または水上の放射線に対応する信号を発生する光ファイバ又は複数の線量率モニタである放射線検出器を配置し、
上記光ファイバ又は複数の放射線検出器からの信号の発生位置と発生率を算出し、
上記算出した上記の発生位置と上記発生率とに基づいて、上記光ファイバ又は複数の放射線検出器により測定された線量率の分布を算出し、
上記算出した線量率分布により、上記プールに貯留された水の水位を算出することを特徴とする水位計測方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の水位計測方法において、
上記放射線検出器は放射線の照射に対応して発光する光ファイバであり、該光ファイバは中央部分が曲げられ、該中央部分が、上記プールに貯留された水の水面上部から水中に向かって最深場所となる位置に設置され、上記光ファイバの両端部のそれぞれから伝送される上記水中または水上の放射線に対応する発光の到達時間差を算出し、算出した時間差に基づいて上記光ファイバの発光位置を算出し、上記光ファイバの両端部のそれぞれから伝送される上記水中または水上の放射線に対応する発光の発生率を算出することを特徴とする水位計測方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の水位計測方法において、
上記放射線検出器は放射線の照射に対応して発光する複数の光ファイバであり、上記複数の光ファイバのそれぞれは、中央部分が曲げられ、該中央部分が、上記プールに貯留された水の水面上部から水中に向かって設置され、上記複数の光ファイバのそれぞれの上記中央部分は、上記プール内の深さ位置が互いに異なり、上記光ファイバのそれぞれの両端が上記信号処理部に接続され、
上記複数の光ファイバにより測定された線量率の分布を算出し、算出した線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の水位を算出するとともに、上記プールに貯留された水の汚染及び線源の異常を検知することを特徴とする水位計測方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の水位計測方法において、
上記放射線検出器は、上記プールに貯留された水の水深方向に向かって直線状または斜めに設置した複数の線量率モニタであり、上記複数の線量率モニタにより測定された線量率の分布を算出し、上記算出した線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の水位を算出するとともに、上記プールに貯留された水の汚染及び線源の異常を検知することを特徴とする水位計測方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の水位計測方法において、
上記放射線検出器は放射線の照射に対応して発光する光ファイバと、上記プールに貯留された水の水深方向に向かって直線状または斜めに設置した複数の線量率モニタであり、上記複数の光ファイバは、中央部分が曲げられ、該中央部分が、上記プールに貯留された水の水面上部から水中に向かって設置され、上記複数の光ファイバのそれぞれの上記中央部分は、上記プール内の深さ位置が互いに異なり、上記光ファイバのそれぞれの両端が上記信号処理部に接続され、上記複数の光ファイバ及び上記複数の線量率モニタにより測定された線量率の分布を算出し、算出した線量率分布と、予め定めた基準線量率分布とを比較することで、上記プールに貯留された水の水位を算出するとともに、上記プールに貯留された水の汚染及び線源の異常を検知することを特徴とする水位計測方法。
【請求項１７】
請求項１３、請求項１５又は請求項１６のうちのいずれか一項に記載の水位計測方法において、
線量率分布測定用の光ファイバまたは複数の線量率モニタと等距離になる位置に設置された基準線量率分布を形成する線源を配置することを特徴とする水位計測方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の水位計測方法において、
上記プールに貯留された水の水位または上記線量率の分布を表示部に表示することを特徴とする水位計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プールに貯留された水の水位計測システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、原子力発電所内の使用済み燃料貯蔵プールなど、線源を水中に保管する施設における水位を計測する計測システムが知られている。原子力発電所内における水位計測システムは、燃料プールの横に設置したスキマ・サージ・タンクへ水がオーバーフローしている状態おいて、フロート式水位計により監視している。フロート式水位計は、水面近傍に設置したフルート式レベルスイッチにより、水位高、及び、水位低を検出する。
【０００３】
また、スキマ・サージ・タンクの燃料プール冷却浄化系ポンプの吸い込み側に設置した圧力計により監視することもできる。このような水位計測システムは、燃料プール水位がスキマ・サージ・タンクの水位計で計測可能な燃料プールの最低水面位置以下となった場合には、測定することができない。
【０００４】
燃料プールの水位は貯蔵燃料の健全性を確保する上で重要な監視対象であるため、近年では、既存の燃料プールに、水位を監視するための水位計測システムの設置が求められている。
【０００５】
一般的な水位計としては差圧式レベル計があるが、燃料プール下部に貫通口を設置する必要があり、水の漏洩が起こらないことが重要である燃料プールへの適用は不可である。
【０００６】
特許文献１に示される超音波レベル計または電波式レベル計は、超音波または電波を水面に向けて照射し、水面で反射する超音波または電磁波の飛行時間を測定することで水面までの距離を測定することを利用する水位計であり、非破壊で水位を計測可能である。
【０００７】
また、特許文献２に示されるヒータ付熱電対式水位計は、ヒータからの熱源による周囲温度の変化を測定することで、気体部分か水部分かを判定する水位計である。
【０００８】
また、特許文献３に示される放射線式水位計は、基準ガンマ線源と同じ高さに設置した検出器との組を利用して、計数率の変化をもとに基準ガンマ線源と検出器間の水の有無を判定する水位計である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許５１７３０１２号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１３/０７３３５８号公報
【特許文献３】特許５７２２１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された超音波レベル計または電波式レベル計は、非破壊で水位を計測可能であるが、湿度の変化や燃料プール温度が上昇した場合の水蒸気成分等の影響を受け易いため、誤動作や測定誤差が大きくなる等の問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載されたヒータ付熱電対式水位計は、測定部分に電源供給する必要があるため、例えば水素防爆性が低い等の課題がある。また、測定精度を向上させるためには、ヒータ付熱電対を垂直方向に多数設置する必要である。
【００１２】
また、特許文献３に記載された放射線式水位計は、水位を計測するために、基準ガンマ線源と検出器の組を移動させる駆動機構が必要なため、装置が大型になってしまうという課題や、駆動機構への電源供給が必要である等の課題がある。
【００１３】
本発明の目的は、駆動機構が不要で、簡易かつ検出器部分に電源供給が不要な水位計測システム及び水位計測方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため次のように構成される。
【００１５】
（１）水位計測システムにおいて、プールに貯留された水の、水中または水上の放射線に対応する信号を発生する光ファイバ又は複数の線量率モニタである放射線検出器と、上記光ファイバ又は複数の放射線検出器からの信号の発生位置と発生率を算出する信号処理部と、上記信号処理部により算出された上記信号の発生位置と上記発生率に基づいて、上記光ファイバ又は複数の放射線検出器により測定された線量率の分布を算出する線量率分布算出部と、上記線量率分布算出部により算出された線量率分布により、上記プールに貯留された水の水位を算出する水位算出部と、を備える。
【００１６】
（２）水位計測方法において、プールに貯留された水の、水中または水上の放射線に対応する信号を発生する光ファイバ又は複数の線量率モニタである放射線検出器を配置し、上記光ファイバ又は複数の放射線検出器からの信号の発生位置と発生率を算出し、上記算出した上記の発生位置と上記発生率とに基づいて、上記光ファイバ又は複数の放射線検出器により測定された線量率の分布を算出し、上記算出した線量率分布により、上記プールに貯留された水の水位を算出する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、駆動機構が不要で、簡易かつ検出器部分に電源供給が不要な水位計測システム及び水位計測方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１による水位計測システムの概略構成図である。
【図２】プール深さ方向位置と線量率との関係の一例を示すグラフである。
【図３】信号処理部の内部構成図である。
【図４】水位が変化した時のプール深さ方向位置と線量率の関係の一例を示すグラフである。
【図５】線量率分布の測定結果と基準線量率分布との差分を求めるアルゴリズムを示す図である。
【図６】差分から水位を導出するアルゴリズムを示す図である。
【図７】プール水が汚染した場合のプール深さ方向位置と線量率との関係の一例を示すグラフである。
【図８】線源に異常が起こった場合のプール深さ方向位置と線量率との関係の一例を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例２による水位計測システムの概略構成図である。
【図１０】本発明の実施例３による水位計測システムの概略構成図である。
【図１１】本発明の実施例３の水位計測システムであり、複数の線量率モニタの設置例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４による水位計測システムの概略構成図である。
【図１３】本発明の実施例５による水位計測システムの概略構成図である。
【図１４】本発明とは異なる水位計測システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明について概略的に説明する。
【００２０】
中央部分を曲げた光ファイバ（検出部）を、燃料プール等のプールの水面上部から水中に向かって水深方向に、曲げた中央部分が最深場所になるように設置する。光ファイバ(検出部)の両端を光ファイバ（伝送部）に接続し、それぞれの光ファイバ（伝送部）を信号処理部に接続する。
【００２１】
信号処理部内に設置した２本の光電子増倍管によって、光ファイバの両端から、それぞれ２本の光電子増倍管に入射した光を、光の伝達時刻に応じた電気パルスに変換する。１本の光電子増倍管の後段に遅延回路を設置し、片側の電気パルスを遅延させる。遅延させない方の電気パルスをスタート信号とし、遅延させた方の電気パルスをストップ信号とし、両方の電気パルスの時刻差を測定する。
【００２２】
測定した時刻差データをもとに、光ファイバ内の光伝送速度を用いて、光ファイバ（検知部）内の発光位置を導出する。電気パルスの計数率は線量率と比例することから、時刻差データとその時刻差における電気パルスの計数率を用いることで、線量率分布を導出する。
【００２３】
燃料プール中に設置してある線源（例えば使用済み燃料）による光ファイバ（検知部）位置での線量率分布を、測定、計算、または、測定結果を基にした計算により求め、基準線量率分布データベースに格納しておく。測定結果に変化がある毎に、測定結果及びその結果を基に計算により求めた最新の基準線量率分布を、基準線量率分布データベースに格納する。
【００２４】
測定により導出した線量率分布を基準に、基準線量率分布データベースに格納されている線量率分布との差分を求める。水位が変わらない場合、線量率分布も変わらないことから、差分が線量率分布全体にわたってゼロとなる。
【００２５】
したがって、線量率分布全体にわたって差分がゼロの場合、水位は初期水位である。
【００２６】
水位が低下した場合、水遮蔽厚が薄くなることから、水位の低下によって空気中に露出した部分の線量率が上昇する。したがって、上記差分において、差分がゼロから正となる位置が水位と判定できる。水位が上昇した場合、測定結果を基に光ファイバ（検出部）全体が水中にあると想定して計算により求めた基準線量率分布と測定結果との差分において、差分がゼロから正となる位置が水位と判定できる。
【００２７】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１による水位計測システムの概略構成図である。図１において、水位計測システムは、光ファイバ（検知部）２０、２つの伝送部を有する光ファイバ（伝送部）２１、信号処理部３０、線量率分布導出部４０、水位算出アルゴリズム５０、基準線量率分布データベース６０、及び、表示部７０で構成される。
【００２９】
光ファイバ（検知部）２０は、放射線が照射されると発光する材料をファイバ状に加工したものであり、中央部分を折り返す形で燃料プール１に貯留された燃料プール水２の水面３よりも上部から、燃料プール水２の中に向かって水深方向に、折り返した部分が最深場所になるように設置する。光ファイバ(検出部)２０の両端を光ファイバ（伝送部）２１に接続し、それぞれの光ファイバ（伝送部）２１を信号処理部３０に接続する。なお、図１の例では水位３は、床面４より下方の位置となっている。
【００３０】
図３は、信号処理部３０の内部構成図である。図３において、信号処理部３０は、光電子増倍管３２Ａ、３２Ｂと、パルス変換部３３Ａ、３３Ｂと、時間差算出部３５と、パルス計数率算出部３６と、発光位置算出部３７とを備えている。
【００３１】
図１、図３において、光電子増倍管３２Ａ、３２Ｂは、ぞれぞれの光ファイバ（２つの伝送部のそれぞれ）２１からの光（放射線に対応する信号）が、それぞれの光電子増倍管３２Ａ、３２Ｂに入射される。
【００３２】
光電子増倍管３２Ａはパルス変換部３３Ａに接続され、光電子増倍管３２Ｂはパルス変換部３３Ｂに接続され、光電子増倍管３２Ａ、３２Ｂに入射した光が、パルス変換部３３Ａ、３３Ｂにより、光の伝達時刻に応じた電気パルスに変換される。パルス変換部３３Ａ、３３Ｂの出力は、時間差算出部３５に供給される。時間差算出部３５は、遅延回路を有し、パルス変換部３３Ｂから出力された電気パルスを遅延させ、パルス変換部３３Ａから出力された電気パルスは遅延させず、この遅延されない電気パルスをスタート信号とし、遅延させた方の電気パルスをストップ信号として、両方の電気パルスの到達時刻差を測定する。
【００３３】
発光位置算出部３７は、時間差算出部３５により測定された時刻差データをもとに、光ファイバ２０内の光伝送速度を用いて、光ファイバ（検知部）２０内の発光位置を導出する。パルス変換部３３Ａ、３３Ｂから出力された電気パルスは、パルス計数率算出部３６に供給され、電気パルスの計数率（放射線に対応する信号（光）の発生率）が算出される。電気パルスの計数率は線量率と比例することから、時刻差データとその時刻差における電気パルスの計数率を用いることで、線量率分布を導出することができる。パルス計数率算出部（発生率算出部）３６の出力及び発光位置算出部３７の出力は、線量率分布導出部４０に供給され、線量率分布が導出される。
【００３４】
そして、燃料プール１中に設置してある線源１０（例えば使用済み燃料）による光ファイバ（放射線検出器（検知部））２０の位置での線量率分布を、測定、計算、または、測定結果を基にした計算により線量率分布導出部４０により求め、基準線量率分布データベース６０に格納しておく。
【００３５】
線量率分布の測定結果に変化がある毎に、測定結果及びその結果を基に計算により求めた線量率分布を基準線量率分布とし、基準線量率分布データベース６０に格納する。
【００３６】
図２は、プール深さ方向位置と線量率との関係の一例を示すグラフである。図２において、線源による基準線量率分布（実線で示す）は、深さ方向位置のゼロ基準点からすべて水が存在するとした時の線量率分布を、測定結果及びその結果を用いた計算により導出した値である。
【００３７】
現在の水位（一点鎖線で示す）が、ゼロ基準点より深い場合は、現在の水位における線源１０による線量率分布は、基準線量率分布と比較して、現在の水位より深い位置においては基準線量率分布と同じ値であり、現在の水位より浅い位置においては、水による遮蔽効果が無くなることから、基準線量率分布より大きな値となる（破線で示す）。
【００３８】
したがって、線量率分布の測定結果と基準線量率分布との差分を求めることで、深さ方向に進むにしたがって差分値が、正の値からゼロとなり、初めてゼロとなる点が水位と判定できる。図４は、水位が変化した時のプール深さ方向位置と線量率の関係の一例を示すグラフである。
【００３９】
図４において、現在の水位に対して水位２のように水位が低下した場合、水の遮蔽効果が無くなる点が深さ方向に移動することから、やはり同様に、線量率分布の測定結果と基準線量率分布との差分を求めることで、深さ方向に進むにしたがって差分値が、正の値からゼロとなり、初めてゼロとなる点が水位と判定できる。
【００４０】
現在の水位に対して水位１のように水位が上昇した場合、水の遮蔽効果が無くなる点が深さ方向と逆の方向に移動することから、やはり同様に、線量率分布の測定結果と基準線量率分布との差分を求めることで、深さ方向に進むにしたがって差分値が、正の値からゼロとなり、初めてゼロとなる点が水位と判定できる。
【００４１】
図５は線量率分布の測定結果と基準線量率分布との差分を求めるアルゴリズムを示す図であり、図６は求めた差分から水位を導出するアルゴリズムを示す図である。
【００４２】
図５において、ゼロ基準点をｈ1、現在の水位をｈｋ、最大深さをｈｎとする（ステップＳ１）。ステップＳ２において、ｈｉをｈ１と設定する。ステップ３において、測定結果及び計算結果から事前に求めた基準線量率分布をＤＢ（ｈｉ）：ｉ＝１〜ｎとし、ステップＳ４において、測定により求まる線量率分布をＤＭ（ｈｉ）：ｉ＝１〜ｎと設定する。そして、ステップＳ５、Ｓ６において、測定した線量率分布と基準線量率分布との差分ΔＤ（ｈｉ）＝ＤＭ（ｈｉ）−ＤＢ（ｈｉ）：ｉ＝１〜ｎを計算する。
【００４３】
次に、ステップＳ７において、ｈｉが最大水位ｈｎ未満か否かを判断する。ｈｉが最大水位ｈｎ未満であれば、ステップＳ８に進み、ｉ＝ｉ＋１として、ステップＳ３に戻る。ステップＳ７において、ｈｉが最大水位ｈｎ以上であれば、差分導出処理は終了する。
【００４４】
図６のステップＳ１０において、ゼロ基準点をｈ1、現在の水位をｈｋ、最大深さをｈｎとし、ステップＳ１１において、図５のアルゴリズムにより求めた差分ΔＤ（ｈｉ）：ｉ＝１〜ｎを設定する。
【００４５】
ステップＳ１２において、差分ΔＤ（ｈｉ）に基づいて水位を判断する。
【００４６】
ΔＤ（ｈｉ）：ｉ＝１〜ｎがすべてゼロの場合、水位はゼロ基準点以上であると判断する（ステップＳ１３）。
【００４７】
ΔＤ（ｈｊ）＞０、（ｊ＜ｋ）かつΔＤ（ｈｊ）＝０、（ｊ＞ｋ）の場合、ΔＤ（ｈｊ）＞０となるｈｊの最小値が水位であり、水位が低下したと判断できる（ステップＳ１４）。
【００４８】
ΔＤ（ｈｊ）＞０、（ｊ＜ｋ）かつΔＤ（ｈｊ）＝０、（ｊ≧ｋ）の場合、水位の変動が無く、現在の水位のままと判断できる（ステップＳ１５）。
【００４９】
また、ΔＤ（ｈｊ）＞０、（ｊ＜ｋ）かつΔＤ（ｈｊ）＝０、（ｊ＞ｋ）の場合、ΔＤ（ｈｊ）＞０となるｈｊの最大値が水位であり、水位が上昇したと判断できる（ステップＳ１６）。
【００５０】
つまり、線量率分布算出部４０により算出された線量率分布と、予め定めた基準線量率分布との差分を算出し、予め定めた基準点（ゼロ基準点）からプール１に貯留された水２の深さ方向に向けて、算出した差分の値が正の値から零の値となる位置を水位と判定する。
【００５１】
以上のことから、水位測定が可能となる。上記した線量率分布の測定結果と基準線量率分布との差分の算出及び算出した差分から水位の算出は、水位算出部５０により行われる。
【００５２】
水位算出部５０で算出した水位は、表示部７０により表示される。表示部７０には、燃料プール１の水位や、図４に示したように、水の深さ方向と線量率との関係を表示することができる。
【００５３】
燃料プール水２が汚染した場合、線量率分布が変わる。図７は、プール水２が汚染した場合のプール深さ方向位置と線量率との関係の一例を示すグラフである。
【００５４】
図７において、プール水２が汚染した場合、線源による基準線量率分布全体が、線量率が高い方向にシフトし（破線→実線）、線源及び汚染水による基準線量率分布のような分布となる。
【００５５】
基準線量率分布全体がこのようにシフトすることを水位算出部５０が検出すれば、プール水２が汚染したことを判断できる。汚染後の基準線量率分布を新たな基準線量率分布とすることで、線量率分布測定結果と基準線量率分布データからその差分を導出するアルゴリズム（図５）と、線量率分布の測定結果と基準線量率分布データの差分から水位を導出するアルゴリズム（図６）を用いて、水位を計測することができる。
【００５６】
線源１０に異常が生じた場合、線量率分布が変わる。図８は、線源１０に異常が起こった場合のプール深さ方向位置と線量率との関係の一例を示すグラフである。例えば、線源が落下する等の事象が起こった場合、線源による基準線量率分布は、深さ方向が浅くなるに従って、異常が起こる前の線量率分布との差分が少なくなる方向に、線量率が低い方向にシフトし、異常が起こった線源による基準線量率分布のような分布（実線で示す）となる。
【００５７】
基準線量率分布全体がこのようにシフトすることを水位算出部５０が検出することで線源１０に異常が起こったことを判断できる。線源異常後の基準線量率分布を新たな基準線量率分布とすることで、線量率分布測定結果と基準線量率分布データから、その差分を導出するアルゴリズム（図５）と、線量率分布の測定結果と基準線量率分布データの差分から水位を導出するアルゴリズム（図６）を用いて、水位を計測することができる。
【００５８】
また、線源強度及び線源個数、線源位置、汚染水濃度が変更になる毎に、基準線量率分布を測定及び計算により導出し、導出した基準線量率分布データベースに格納し、最新の基準線量率分布データを用いて、線量率分布の測定結果と比較するものとする。
【００５９】
表示部７０には、図７や図８に示すグラフを表示することができる。それによって、プール水２の汚染前、異常発生前の基準線量率分布を表示し、現在の線量率分布との比較により、プール水２の汚染、異常発生を判断することができる。この判断は、表示部７０の表示画面からオペレータが目視により行うことが可能である。また、水位算出部が、プール水２の汚染前、異常発生前の基準線量率分布と、現在の線量率分布との差分を算出し、算出した差分が所定値以上の場合は、それを表示部７０に表示することもできる。
【００６０】
なお、ファイバとして使用される、放射線が照射されると発光する材料は、プラスチック、石英に発光剤をドープしたもの等がある。また、発光剤としては、アントラセン、希土類等がある。
【００６１】
以上のように、本発明の実施例１によれば、水位計として光ファイバを使用し、線量率分布を計測することにより、燃料プールの水位を測定するように構成したので、湿度の変化や燃料プール温度が上昇した場合の水蒸気成分等の影響を受けにくく、測定部分に電源供給する必要もなく、検出器を移動するための駆動機構も必要とすることのない水位計測システム及び水位計測方法を実現することができる。
【００６２】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２による水位計測システムを説明する。
【００６３】
図９は、本発明の実施例２による水位計測システムの概略構成図である。図９において、燃料プール１中に設置してある線源１０（例えば使用済み燃料）は、複数でも良い。このため、線源１０の近傍は線量率が高いことから、高線量率対応の光ファイバ（検知部）２０Ａ、光ファイバ（伝送部）２１Ａを線源１０の近傍に設置し、線源から遠い位置は線量率が低いことから、低線量率対応の光ファイバ（検知部）２０Ｂ、光ファイバ（伝送部）２１Ｂを線源１０のより遠い位置に設置する。
【００６４】
信号処理部３０は、図３に示した構成を光ファイバ２１Ａ、２１Ｂのそれぞれに設けてもよいし、図３に示した構成をスイッチング機構により、切り替えて計測することも可能である。
【００６５】
線源異常時に対しても、高線量率対応の光ファイバ（検知部）２０Ａ、光ファイバ（伝送部）２１Ａを、低線量率対応の光ファイバ（検知部）２０Ｂ、光ファイバ（伝送部）２１Ｂに加えて設置する構成は対応可能である。
【００６６】
水位計測アルゴリズムに関しては、実施例１に記載の線量率分布測定結果と基準線量率分布データからその差分を導出するアルゴリズムと、線量率分布の測定結果と基準線量率分布データの差分から水位を導出するアルゴリズムを用いて、水位を計測することができる。
【００６７】
その他の構成は、実施例１と同様となっている。
【００６８】
本発明の実施例２によれば、実施例１と同等な効果を得ることができる他、線量率を測定する範囲が一種類の光ファイバではカバーできない場合についても、測定可能となる。
【００６９】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３による水位計測システムを説明する。
【００７０】
図１０は、本発明の実施例３による水位計測システムの概略構成図である。図１０において、燃料プール１中に、燃料プール１の水面３よりも上部から、燃料プール水２の中に向かって水深方向に、放射線検出器として線量率モニタ２３を複数設置する。線量率モニタ２３は、放射線照射による発光する発光素子部をハウジング内に設置したモニタであり、光ファイバ２１に接続し、発光素子部からの光子１個１個を計数し、その計数率が線量率に比例することから線量率を導出する。
【００７１】
複数の線量率モニタ２３の設置位置情報とそれぞれの測定結果を基に、基準線量率分布を導出する。線量率モニタ２３の大きさは数ｃｍ以下と小さく、光ファイバ径も数ｍｍ以下であることから、複数の線量率モニタ２３を、燃料プール１の深さ方向にほぼ一直線上に設置できる。
【００７２】
図１１は、本発明の実施例３の水位計測システムであり、複数の線量率モニタ２３の設置例を示す図である。図１１において、複数の線量率モニタ１個１個を光ファイバ２１に接続し、光ファイバ２１を光スイッチ３１に接続する。光スイッチ３１の後段に光電子増倍管３２を設置し、線量率モニタ１個１個の計数率から、同様に線量率を導出する。複数の線量率モニタ２３の設置位置情報とそれぞれの測定結果を基に、基準線量率分布を導出する。
【００７３】
信号処理部３０の構成は、図３に示した構成に、光スイッチ３１を追加し、光電子増倍管を３２Ａ又は３２Ｂのうちの一つとして、光電子増倍管３２とし、発光位置算出部３７は、光スイッチ３１のスイッチ位置から複数の線量率モニタ２３のうちのいずれの信号かを判別することで発行位置を算出することができる。
【００７４】
水位計測アルゴリズムに関しては、実施例１に記載の線量率分布測定結果と基準線量率分布データからその差分を導出するアルゴリズムと、線量率分布の測定結果と基準線量率分布データの差分から水位を導出するアルゴリズムを用いて、水位を計測することができる。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００７５】
実施例３においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【００７６】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４による水位計測システムを説明する。
【００７７】
図１２は、本発明の実施例４による水位計測システムの概略構成図である。実施例４は、実施例２の、高線量率対応の光ファイバ２０Ａを複数設置した線量率モニタ２３に置き換えた例である。その他の構成は実施例２と同様となっている。
【００７８】
一般的に、線量率モニタ２３を用いた場合、高線量率環境下での測定が可能であることから、光ファイバでは対応できない高線量率環境の場合は、線量率モニタ２３を用いた線量率分布測定系を、線源１０に近い位置に設置するのが望ましい。
【００７９】
実施例４は実施例２と同様な効果を得ることができる他、線源１０の近距離では光ファイバで対応することができない高線量率環境においても、本発明を適用することができる。
【００８０】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５による水位計測システムを説明する。
【００８１】
図１３は、本発明の実施例５による水位計測システムの概略構成図である。図１３において、水位検出用の基準線量率分布を形成する線源１１を、線量率分布測定用の光ファイバ（図示しない）または複数の線量率モニタ２３と等距離になる位置に設置する。線源１１として例えばコバルト６０を用いた場合、半減期が５．２７年であることから、基準線量率分布データベース中に格納してある基準線量率分布を半減期に応じた最新の強度における測定及び計算により導出した基準線量率分布データを用いる。
【００８２】
実施例５のように、水位検出用の基準線量率分布を形成する線源１１を、複数の線量率モニタ２３等と等距離になる位置に設置しておけば、水位計測をより高精度に測定することができる。実施例５においては、燃料プール２内に冷却すべき燃料が、線源１１とは別個に存在してもよいし、冷却すべき燃料を線源１１のような形状とすることもできる。その他の構成は、実施例３と同様となっている。
【００８３】
実施例５は、原子力発電所における燃料プール１に適用した場合の例であるが、燃料プールではなく、他の目的のプール（例えば、圧力抑制プール）の水位を測定するものにも適用可能である。
【００８４】
また、実施例５において、複数の線量率モニタ２３に代えて、実施例１、２の光ファイバや、実施例４の光ファイバと複数の線量率モニタとすることができる。
【００８５】
次に、本発明とは異なる例について、本発明との比較のために説明する。
【００８６】
図１４は、本発明とは異なる例である水位計測システムの一例を示す図である。図１４において、燃料プール１の水位３は、燃料プール１の横に設置したスキマ・サージ・タンク８０へ水がオーバーフローしている状態おいて、フロート式水位計８１により監視する。
【００８７】
フロート式水位計８１は、水面近傍に設置したフルート式レベルスイッチ（図示しない）により、水位高、及び、水位低を検出する。また、スキマ・サージ・タンク８０の燃料プール冷却浄化系ポンプ８３の吸い込み側に設置した圧力計９０により監視することもできる。
【００８８】
本発明とは異なるこのよう水位計測システムは、燃料プール水位３がスキマ・サージ・タンクの水位計で計測可能な燃料プールの最低水面位置５以下となった場合には、測定することができない。
【００８９】
これに対して、本発明によれば、スキマ・サージ・タンクの水位計で計測可能な燃料プールの最低水面位置５以下となった場合であっても、水位を係争することができる。
【００９０】
なお、上述した実施例においては、図示の都合上、スキマ・サージ・タンクは省略している
【符号の説明】
【００９１】
１・・・燃料プール、２・・・燃料プール水、３・・・燃料プールの水位、４・・・床面、１０、１１・・・線源、２０、２０Ａ、２０Ｂ・・・光ファイバ(検出部)、２１、２１Ａ、２１Ｂ・・・光ファイバ(伝送部)、２３・・・線量率モニタ、３０・・・信号処理部、３１・・・光スイッチ、３２、３２Ａ、３２Ｂ・・・光電子増倍管、３３Ａ、３３Ｂ・・・パルス変換部、３５・・・時間算出部、３６・・・パルス計数率算出部、３７・・・発行位置算出部、４０・・・線量率分布導出部、５０・・・水位算出アルゴリズム、６０・・・基準線量率分布データベース、７０・・・表示部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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