(57)【要約】【課題】過酷事故時に、原子炉圧力容器の下部の厚みを精度良く監視可能な原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を提供する。【解決手段】  単色γ線を放射するγ線源と放射線検出器を、原子炉圧力容器の下部と原子炉格納容器の間に設置するステップＳ１の設置工程と、散乱角θの角度を決定するステップＳ２の散乱角決定工程と、波高弁別器に対し第１及び第２のウィンドウを設定するステップＳ３のウィンドウ設定工程と、第１及び第２のウィンドウで検出される単色γ線及び散乱γ線を測定するステップＳ４の測定工程と、を備え、ステップＳ１の設置工程は、側面視で、散乱角θの頂点と、γ線源と、放射線検出器がそれぞれ三角形の頂点をなすように配置され、第１及び第２のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、それぞれ単色γ線及び散乱γ線のエネルギーよりも低い第１及び第２のレベルに設定される。【選択図】図２
2017142126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の内部に収容される核燃料が加熱されて溶融し、前記原子炉圧力容器の下部に落下してこの下部を溶解する過酷事故の際に、前記下部の厚みを特定する原子炉圧力容器下部の厚み特定方法であって、
単色γ線を放射するγ線源を、前記下部と原子炉格納容器の間の空間に設置するとともに、前記単色γ線及びこの単色γ線が前記下部で散乱して発生する散乱γ線を検出する放射線検出器を前記空間に設置する設置工程と、
前記単色γ線に対し、前記散乱γ線がなす散乱角の角度を決定する散乱角決定工程と、
前記放射線検出器に接続される前記波高弁別器に対し、前記単色γ線及び前記散乱γ線を検出可能に、それぞれ第１及び第２のウィンドウを設定するウィンドウ設定工程と、
前記第１及び第２のウィンドウで検出される前記単色γ線及び前記散乱γ線のそれぞれの放射頻度に関する物理量を、第１の時刻から第２の時刻まで測定する測定工程と、を備え、
前記設置工程は、前記原子炉圧力容器を側面視した場合に、前記散乱角の頂点と、前記γ線源と、前記放射線検出器がそれぞれ三角形の頂点をなすように配置され、
前記第１のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、前記単色γ線のエネルギーよりも低い第１のレベルに設定され、
前記第２のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、前記散乱γ線のエネルギーよりも低い第２のレベルに設定されることを特徴とする原子炉圧力容器下部の厚み特定方法。
【請求項２】
前記測定工程の後に、前記第１の時刻における前記単色γ線の前記物理量に対する前記散乱γ線の前記物理量の第１の比率が、前記第２の時刻における前記単色γ線の前記物理量に対する前記散乱γ線の前記物理量の第２の比率よりも小さい場合に、溶融した前記核燃料が前記下部を下降したものと判断する判断工程を備えることを特徴とする請求項１記載の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法。
【請求項３】
前記判断工程の後に、溶融した前記核燃料が前記下部を下降したものと判断されない場合に、前記γ線源と前記放射線検出器を、鉛直方向に沿って所望する距離を移動させる移動工程を備えることを特徴とする請求項２記載の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法。
【請求項４】
前記設置工程は、前記γ線源と前記放射線検出器の組み合わせがそれぞれ鉛直方向に沿って間隔を空けて平行して複数列設置され、
前記ウィンドウ設定工程は、複数の前記放射線検出器に接続される複数の前記波高弁別器に対し、前記単色γ線及び前記散乱γ線を検出可能に、それぞれ共通する前記第１及び第２のウィンドウを設定する共通ウインドウ設定工程であることを特徴とする請求項２記載の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酷事故時に減肉する可能性のある原子炉圧力容器の下部の厚みを特定するための方法に係り、特に、下部の付近に設置される放射線検出器の不感時間を減少させることで下部の厚みを精度良く監視することのできる原子炉圧力容器下部の厚み特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所において過酷事故が発生した場合、原子炉圧力容器の下部の状態や内部の状態（下部水面の高さや核燃料の破損状況等）を把握することは、事故の収束に向けて非常に重要である。
しかしながら、核燃料の溶融が進むと、加熱された核燃料が圧力容器下部をも溶融し下降し始めることになるにもかかわらず、原子炉圧力容器の状態をリアルタイムで把握する手法は現在確立されていない。
そこで、このような課題を解決する目的で、近年、精度良く原子炉圧力容器の状態を診断する原子炉の診断装置等に関する技術が開発されており、それに関して既にいくつかの発明が開示されている。
【０００３】
まず、特許文献１には、「原子炉診断装置」という名称で、炉心の損傷及び溶融を診断する原子炉診断装置に関する発明が開示されている。
以下、特許文献１に開示された発明について説明する。特許文献１に開示された原子炉診断装置に関する発明は、原子炉格納容器のウェットウェルに設けられたウェットウェル放射線検出器と、この放射線検出器からの発生信号を放射線レベルに変換する放射線検出装置と、この放射線検出装置が示す放射線レベルを予め設定された放射線レベルと比較し炉心損傷及び溶融を検出する放射線レベル処理手段とを具備することを特徴とする。
このような特徴を有する原子炉診断装置においては、放射線検出器はウェットウェル内にあるため、ウェットウェルに拡散した放射性物質から放出される放射線を検出するとともに、サプレッションプールに保持された放射性物質による放射線も同時に検出する。これより、炉心及び原子炉圧力容器に内蔵される放射性物質から放出される放射線による影響を殆ど受けることなく、原子炉圧力容器から原子炉格納容器内に放出された放射性物質による放射線レベルの有為な上昇を検出することができる。
【０００４】
次に、特許文献２には、「原子炉の放射線計測装置」という名称で、原子炉格納容器内の溶融物の状態を検出する原子炉の放射線計測装置に関する発明が開示されている。  特許文献２に開示された発明は、放射線遮蔽材により形成されて原子炉格納容器の作業孔に支持装着可能な検出器本体と、検出器本体の前部に形成される複数の放射線貫通孔と、検出器本体の内部に複数の放射線貫通孔に対向して設けられる複数の放射線検出器と、 を有することを特徴とする。  このような特徴を有する原子炉の放射線計測装置においては、原子炉格納容器内に溶融物があると、この溶融物からの放射線が各放射線貫通孔を通して各放射線検出器に入り込んで検出される。したがって、複数の放射線検出器の検出結果に基づいて原子炉格納容器内の溶融物の状態を高精度に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９２４８５号公報
【特許文献２】特開２０１４−５２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、原子炉格納容器内の線量が上昇した場合、放射線検出器の不感時間の増大による数え落としのため、放射線レベルを精度良く検出できないおそれがある。また、ウェットウェル放射線検出器は、ウェットウェルに拡散した放射性物質から放出される放射線を検出することから、その検出結果と炉心の溶融箇所との関連性が薄いものと考えられる。すなわち、溶融の発生は把握できるものの、溶融箇所を精度良く把握することは困難な可能性がある。
【０００７】
次に、特許文献２に開示された発明においては、三次元的な放射線濃度マップが作成されるため、溶融物の位置や量を把握することができる。しかし、特許文献１に開示された発明と同様に、放射線検出器の不感時間が考慮されていないため、溶融物の位置等について、精度が良好でない可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、原子炉圧力容器の下部に放射線検出器を設置し、しかもこの放射線検出器の不感時間を減少させることで、下部の厚みを精度良く監視することのできる原子炉圧力容器下部の厚み特定方法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】
【０００９】
上記目的を達成するため、第１の発明は、原子炉圧力容器の内部に収容される核燃料が加熱されて溶融し、原子炉圧力容器の下部に落下してこの下部を溶解する過酷事故の際に、下部の厚みを特定する原子炉圧力容器下部の厚み特定方法であって、単色γ線を放射するγ線源を、下部と原子炉格納容器の間の空間に設置するとともに、単色γ線及びこの単色γ線が下部で散乱して発生する散乱γ線を検出する放射線検出器を空間に設置する設置工程と、単色γ線に対し、散乱γ線がなす散乱角の角度を決定する散乱角決定工程と、放射線検出器に接続される波高弁別器に対し、単色γ線及び散乱γ線を検出可能に、それぞれ第１及び第２のウィンドウを設定するウィンドウ設定工程と、第１及び第２のウィンドウで検出される単色γ線及び散乱γ線のそれぞれの放射頻度に関する物理量を、第１の時刻から第２の時刻まで測定する測定工程と、を備え、設置工程は、原子炉圧力容器を側面視した場合に、散乱角の頂点と、γ線源と、放射線検出器がそれぞれ三角形の頂点をなすように配置され、第１のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、単色γ線のエネルギーよりも低い第１のレベルに設定され、第２のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、散乱γ線のエネルギーよりも低い第２のレベルに設定されることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の発明においては、設置工程で、散乱角の頂点と、γ線源と、放射線検出器がそれぞれ三角形の頂点をなすように配置されるため、γ線源と放射線検出器を結ぶ直線部は、三角形の底辺に相当することとなる。したがって、γ線源から原子炉圧力容器の下部に向かって放射された単色γ線は、この下部に入射して下部を構成する物質との間で相互作用を起こす。この相互作用のうちコンプトン散乱に注目すると、下部に入射した単色γ線は、散乱角をもって散乱γ線となり、放射線検出器に入射する。これと同時に、γ線源と放射線検出器を結ぶ直線部に沿って放射される単色γ線は、直接放射線検出器に入射する。
また、散乱角決定工程において、散乱角の角度は、例えば、原子炉圧力容器の形状や下部の厚み、γ線源から放射される単色γ線のエネルギー等を用いたモンテカルロシミュレーションや、散乱角が変化するよう下部に対する放射線検出器の配置をわずかずつ変化させた場合に、散乱γ線の計数率（単位時間当たりの計数値）が最も多くなる角度を採用することや散乱γ線のエネルギーがある程度単色γ線のエネルギーよりも小さく判別容易であることなどを考慮しながら総合的に決定される。なお、設置工程と散乱角決定工程は、互いに入れ換わっても良い。
【００１１】
次に、ウィンドウ設定工程においては、第１のレベルは、既知の単色γ線のエネルギーに基づいて設定される。また、第２のレベルは、下記の式（１）に基づいて設定される。ここで、既知の単色γ線のエネルギーをＥ、散乱γ線のエネルギーをＥ´、散乱角をθ、光速をｃ、電子の静止質量をｍ０とすると、Ｅ´は下記の式（１）によって算出される。
【数１】
2017142126.tif 000003
なお、波高弁別器としては、例えば、マルチチャンネルアナライザー（ＭＣＡ）が使用される。
【００１２】
続いて、測定工程において、横軸をエネルギーとし、縦軸を第１及び第２のウィンドウで検出される単色γ線及び散乱γ線の物理量として、測定結果をプロットした場合、第１及び第２のウィンドウの幅を狭めるよう調整することで、単色γ線及び散乱γ線はそれぞれ線スペクトルとして表示される。なお、本願における単色γ線及び散乱γ線の物理量とは、それぞれの放射線の発生頻度に関する強度を意味し、例えば、放射線検出器で検出されるエネルギー当たりのγ線の計数値が考えられる。
この場合、散乱γ線の計数値は、第２のレベルより低いエネルギーの散乱γ線の寄与分が含まれないことから、放射線検出器やＭＣＡの不感時間の増大が特に抑制される。
【００１３】
次に、第２の発明は、第１の発明において、測定工程の後に、第１の時刻における散乱γ線の物理量に対する第２の時刻における散乱γ線の物理量の第１の比率が、第１の時刻における単色γ線の物理量に対する第２の時刻における単色γ線の物理量の第２の比率よりも大きい場合に、溶融した核燃料が下部を下降したものと判断する判断工程を備えることを特徴とする。
このような構成とした理由は、下部によって散乱される散乱γ線の量と、下部に落下した核燃料によって散乱される散乱γ線の量を比較すると、後者の方が多いと考えられるからである。これは、コンプトン散乱の反応断面積は原子番号に比例し、核燃料の原子番号は下部を構成する物質（主に鉄）の原子番号よりも大であることによる。
上記構成の発明においては、第１の発明の作用に加え、例えば、第１の比率と第２の比率を比較することで、第１の時刻から第２の時刻にかけて核燃料が下部を下降しているか否かや下降の速度等が把握される。
【００１４】
さらに、第３の発明は、第２の発明において、判断工程の後に、溶融した核燃料が下部を下降したものと判断されない場合に、γ線源と放射線検出器を、鉛直方向に沿って所望する距離を移動させる移動工程を備えることを特徴とする。
このような構成の発明においては、第２の発明の作用に加えて、判断工程において溶融した核燃料が下部を下降したものと判断されない場合に、移動設置工程が行われ、再び、設置工程〜判断工程が繰り返される。この場合、散乱角決定工程及びウィンドウ設定工程は省略されても良い。
これに対し、判断工程において溶融した核燃料が下部を下降したものと判断される場合には、設置工程〜判断工程が繰り返されずに終了する。
【００１５】
そして、第４の発明は、第２の発明において、設置工程は、γ線源と放射線検出器の組み合わせがそれぞれ鉛直方向に沿って間隔を空けて平行して複数列設置され、ウィンドウ設定工程は、複数の放射線検出器に接続される複数の波高弁別器に対し、単色γ線及び散乱γ線を検出可能に、それぞれ共通する第１及び第２のウィンドウを設定する共通ウインドウ設定工程であることを特徴とする。
このような構成の発明においては、複数の波高弁別器にそれぞれ共通する第１及び第２のウィンドウが設定されるので、放射線検出器が複数設置される場合であっても、これらに共通してエネルギーＥの単色γ線と、エネルギーＥ´の散乱γ線が検出される。
上記構成の発明においては、第２の発明の作用に加えて、複数の放射線検出器によって同時に単色γ線及び散乱γ線が検出される。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、単色γ線及び散乱γ線を放射線検出器によって測定し、例えばこれらをそれぞれ線スペクトルとして表示可能であることから、リアルタイムで、核燃料の状態を把握し下部の厚みを監視することができる。
また、波高弁別器に対し第１及び第２のレベルが設定されるため、放射線検出器やＭＣＡの不感時間の増大を抑制することが可能である。この不感時間としては、ＭＣＡが放射線検出器からの電気信号を波高弁別するために要する時間が大半を占めているので、第２のレベルが設定されることは、不感時間の増大の抑制に特に有効である。したがって、例えば、散乱γ線の物理量を計数値として計数する場合に、計数値の精度を向上させることができる。
【００１７】
第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、核燃料が下部を下降しているか否かや下降の速度等を容易、迅速、かつ正確に判断することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、第２の発明の効果に加えて、γ線源と放射線検出器が移動する距離が把握されるため、例えば、最初に設置されたγ線源と放射線検出器に基づく散乱角の頂点と、下部との位置関係が既知である場合に、溶融した核燃料が下部のどの位置に達しているかを特定することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、第２の発明の効果に加えて、γ線源と放射線検出器の組み合わせが複数列設置されているので、第３の発明と比較して、単色γ線及び散乱γ線の測定に必要な時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する設置工程における、γ線源と放射線検出器の配置図である。
【図２】実施例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法の工程図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する測定工程において得られた、単色γ線及び散乱γ線の測定結果である。
【図４】実施例の第１の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する設置工程における、γ線源と放射線検出器の配置図である。
【図５】実施例の第１の変形例原子炉圧力容器下部の厚み特定方法の工程図である。
【図６】実施例の第２の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する設置工程における、それぞれ複数のγ線源と放射線検出器の配置図である。
【図７】実施例の第２の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】
本発明の実施の形態に係る実施例の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法について、図１乃至図３を用いて詳細に説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ実施例１に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する設置工程における、γ線源と放射線検出器の配置図である。図２は、実施例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法の工程図である。
本実施例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１は、図１（ｂ）に示すように、原子炉圧力容器５０の内部に収容される核燃料５１が加熱されて溶融し、原子炉圧力容器５０の下部５０ａに落下してこの下部５０ａをも溶融する過酷事故の際に、下部５０ａの厚みＴを特定する原子炉圧力容器下部の厚み特定方法である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１は、単色γ線２ａを放射するγ線源２を、下部５０ａと原子炉格納容器（図示せず）の間の空間５２に設置するとともに、単色γ線２ａ及びこの単色γ線２ａが下部５０ａで散乱して発生する散乱γ線２ｂを検出する放射線検出器３を空間５２に設置するステップＳ１の設置工程と、単色γ線２ａに対し、散乱γ線２ｂがなす散乱角θの角度を決定するステップＳ２の散乱角決定工程と、放射線検出器３に接続される波高弁別器４に対し、単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂを検出可能に、それぞれ第１及び第２のウィンドウを設定するステップＳ３のウィンドウ設定工程と、第１及び第２のウィンドウで検出される単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂのそれぞれのエネルギー当たりの計数値（ｃｏｕｎｔｓ  ｐｅｒ  ｅｎｅｒｇｙ、以下、実施例において計数値という。）を、第１の時刻から第２の時刻まで測定するステップＳ４の測定工程と、を備える。なお、放射線検出器３は半導体検出器であり、波高弁別器４は空間５２に設置されるＭＣＡである。
【００２３】
このうち、ステップＳ１の設置工程は、原子炉圧力容器５０を側面視した場合に、散乱角θの頂点と、γ線源２と、放射線検出器３がそれぞれ三角形ＰＱＲの頂点ｐ、ｑ、ｒをなすように配置される。
また、第１のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、単色γ線２ａのエネルギーＥよりも低い第１のレベルＬ１（図３参照）に設定され、第２のウィンドウは、その下限ディスクリミネーションレベルが、散乱γ線２ｂのエネルギーＥ´よりも低い第２のレベルＬ２（図３参照）に設定される。
【００２４】
さらに、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１は、ステップＳ４の測定工程の後に、任意の第１の時刻における単色γ線２ａの計数値に対する散乱γ線２ｂの計数値の第１の比率が、任意の第２の時刻における単色γ線２ａの計数値に対する散乱γ線２ｂの計数値の第２の比率よりも小さい場合に、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断するステップＳ５の判断工程を備える。
【００２５】
より詳細には、ステップＳ１の設置工程では、放射線検出器３の入射窓３ａに、それぞれコリメータ（図示せず）でコリメートされた単色γ線２ａと散乱γ線２ｂが入射するよう、散乱γ線２ｂが入射する方向に入射窓３ａを向けて放射線検出器３を設置する。したがって、単色γ線２ａの計数値に対しては、放射線検出器３の方向依存性を考慮した補正をすることが必要となる。
【００２６】
ステップＳ２の散乱角決定工程では、単色γ線２ａのエネルギーＥ、下部５０ａに対する単色γ線２ａの入射角度等を用い、モンテカルロシミュレーションによって散乱角θの角度を算出する。あるいは、現場でγ線源２と放射線検出器３を設置して単色γ線２ａと散乱γ線２ｂを測定しながら、計数率の高い配置としてもよく、特に限定するものではない。すなわち、散乱角θの決定方法としては算出のみならず、現場の環境に応じて適宜決定されてもよい。
なお、ステップＳ２の散乱角決定工程と、ステップＳ１の設置工程は、互いに入れ替わって行われても良い。
【００２７】
ステップＳ３のウィンドウ設定工程では、第１及び第２のウィンドウは、例えば、既知のエネルギーＥと、ステップＳ２の散乱角決定工程で算出されたエネルギーＥ´を中心としてそれぞれ一定のエネルギー幅を有するように設定される。この第１及び第２のウィンドウの下限ディスクリミネーションレベルが、それぞれ第１のレベルＬ１及び第２のレベルＬ２である。
具体的には、第１のレベルＬ１は、単色γ線２ａのエネルギーＥに基づいて決定され、第２のレベルＬ２は、散乱角θが決定された後、前述した式（１）によって算出される散乱γ線２ｂのエネルギーＥ´に基づいて決定される。
【００２８】
ステップＳ４の測定工程では、放射線検出器３により、例えば、第１の時刻を開始時刻として任意の測定時間ｔ（ｓｅｃ）の間で、単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂを測定するとともに、第２の時刻を開始時刻としてｔ（ｓｅｃ）の間で、単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂをパルス信号として測定する。次に、単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂのパルス信号は波高弁別器４に入力され、第１及び第２のウィンドウによって弁別されたパルス信号のみが、波高弁別器４に接続されるカウンタ５によって計数値として計数される。また、カウンタ５は、計数値を出力可能にコンピュータ６に接続される。
【００２９】
続いて、ステップＳ４の測定工程において測定された単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂの測定結果について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ実施例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する測定工程において得られた、単色γ線及び散乱γ線の測定結果であって、横軸をγ線のエネルギーとし、縦軸を第１及び第２のウィンドウで検出される単色γ線及び散乱γ線の計数値をプロットしたものである。
図３（ａ）に示すように、第１の時刻を開始時刻として任意の測定時間ｔ（ｓｅｃ）の間で測定した場合に、エネルギーＥを有する単色γ線２ａとエネルギーＥ´を有する散乱γ線２ｂは、線スペクトルとして検出され、その計数値は、それぞれＣＥ１，ＣＥ´１である。
図３（ｂ）に示すように、第２の時刻を開始時刻として任意の測定時間ｔ（ｓｅｃ）の間で測定した場合に、単色γ線２ａと散乱γ線２ｂの計数値は、それぞれＣＥ２，ＣＥ´２である。
【００３０】
また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、波高弁別器４に対し第２のレベルＬ２が設定されているため、第２のレベルＬ２よりも低いエネルギーを有する散乱γ線２ｂはそれぞれ検出されないこととなる。このような検出されない散乱γ線２ｂの領域を、それぞれ斜線部（領域Ｓ１，Ｓ２）で示す。この領域Ｓ１，Ｓ２に一致する散乱γ線は、いずれも波高弁別器４の不感時間の原因となるものである。したがって、このような領域Ｓ１，Ｓ２に一致する散乱γ線２ｂは、計数値ＣＥ´１，ＣＥ´２として含まれないため、波高弁別器４に起因する数え落としが抑制される。なお、領域Ｓ１，Ｓ２の縦軸方向の高さは、それぞれ散乱γ線のスペクトルによって異なってくる。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、コンピュータ６が数値データとして記憶するほか、その表示画面に表示させても良い。
【００３１】
続いて、ステップＳ５の判断工程では、予めコンピュータ６により、第１及び第２の時刻と計数値ＣＥ１，ＣＥ´１，ＣＥ２，ＣＥ´２の関連付け、第１及び第２の時刻及びこれに関連付けられた計数値ＣＥ１，ＣＥ´１，ＣＥ２，ＣＥ´２の記憶や、この記憶を用いての第１の比率Ｃ１（＝ＣＥ´１／ＣＥ１）及び第２の比率Ｃ２（＝ＣＥ´２／ＣＥ２）の演算が行われる。
そして、コンピュータ６は、第１の時刻における第１の比率Ｃ１が、第２の時刻における第２の比率Ｃ２よりも小さい場合に、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断する。
【００３２】
以上説明したように、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１によれば、ステップＳ１の設置工程及びステップＳ２の散乱角決定工程によって、γ線源２と放射線検出器３を空間５２に正確に設置可能である。そして、単色γ線２ａ及び散乱γ線２ｂを放射線検出器３によって測定し、これらをそれぞれ線スペクトルとして認識可能である（図３参照）ことから、リアルタイムで、核燃料５１の状態を把握することができる。また、このような線スペクトルが画面上に表示されることによれば、直観的にも核燃料５１の状態を容易に把握可能である。
【００３３】
また、ステップＳ３のウィンドウ設定工程によって、波高弁別器４に対し第１及び第２のウィンドウが設定されるため、核燃料５１が放射するγ線の影響をほぼ排除することができる。これと同時に、第１のレベルＬ１が設定されることで、計数値ＣＥ１，ＣＥ２を精度良く得ることが可能である。加えて、第２のレベルＬ２が設定されることで、特に波高弁別器４に起因する数え落としが抑制されることから、計数値ＣＥ´１，ＣＥ´２をも精度良く得ることが可能である。
【００３４】
さらに、ステップＳ５の判断工程によって、核燃料５１が下部５０ａを下降しているか否かや下降の速度等を、容易、迅速、かつ正確に判断することができる。
加えて、第２の時刻において、第１の時刻よりも散乱γ線２ｂが増大傾向にある場合には、第１の時刻から第２の時刻までの時間間隔から、溶融した核燃料５１が下部５０ａを貫通するまでの時間を予測できる可能性があり、この時間内で過酷事故に対する最適な対処法を選択することができる。
なお、対処法の一つとして、原子炉圧力容器５０の内部に注水する注水作業が実施された場合に、第２の比率Ｃ２が第２の時刻経過後の一定時間経過しても変化しない場合に、溶融した核燃料５１の下降が停止され注水作業が有効であったものと判断することができる。
このように、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１によれば、下部５０ａの厚みを監視することのできるほか、原子炉圧力容器５０の内部への注水といった対処法の効果を判断する方法としても利用することができる。
【００３５】
続いて、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る実施例の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法について、図４及び図５を用いて詳細に説明する。図４は、実施例の第１の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する設置工程における、γ線源と放射線検出器の配置図である。図５は、実施例の第１の変形例原子炉圧力容器下部の厚み特定方法の工程図である。なお、図１乃至図３で示した構成要素については、図４及び図５においても同一の符号を付して、その説明を省略する。また、波高弁別器４、カウンタ５及びコンピュータ６の図示も省略する。
図４及び図５に示すように、本実施例の第１の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａは、ステップＳ５の判断工程の後に、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断されない場合に、γ線源２と放射線検出器３を、鉛直方向Ｖに沿って所望する距離Ｄ１を移動させるステップＳ６の移動工程を備える。
【００３６】
より詳細には、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａは、実施例１に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様に、ステップＳ１の設置工程と、ステップＳ２の散乱角決定工程と、ステップＳ３のウィンドウ設定工程と、ステップＳ４の測定工程と、ステップＳ５の判断工程を備えるが、ステップＳ５の判断工程において、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断されない場合には、ステップＳ６の移動工程が行われる。
【００３７】
ステップＳ６の移動工程では、γ線源２及び放射線検出器３を、当初の位置Ａ１から距離Ｄ１を鉛直方向Ｖに沿って平行に上昇させ、位置Ａ２に配置する。なお、距離Ｄ１は、コンピュータ６（図１参照）によって位置Ａ２と関連付けられて記憶される。
次に、ステップＳ１の設置工程〜ステップＳ５の判断工程が繰り返して行われる。同様に、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断されない場合には、ステップＳ６の移動工程が行われ、γ線源２及び放射線検出器３を、位置Ａ２から距離Ｄ１´を鉛直方向Ｖに沿って平行に上昇させ、位置Ａ３に配置する。この距離Ｄ１´は、コンピュータ６によって位置Ａ３と関連付けられて記憶される。
そして、ステップＳ５の判断工程において、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断される場合には、距離（Ｄ１＋Ｄ１´）がコンピュータ６によって演算されて記憶される。この他、距離（Ｄ１＋Ｄ１´）がコンピュータ６のディスプレイ等に表示されても良い。
原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａにおけるこれ以外の作用は、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様である。
【００３８】
以上説明したように、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａによれば、例えば、最初のステップＳ１の設置工程において設置されたγ線源２と放射線検出器３に基づく散乱角θの頂点と、下部５０ａとの鉛直方向に沿った位置関係が既知である場合に、溶融した核燃料５１が下部５０ａのどの位置に達しているかを特定することができる。より具体的には、上記の例では、下部５０ａの最下部と散乱角θの頂点（三角形ＰＱＲの頂点ｑに相当する）との間隔ｄが既知である場合に、溶融した核燃料５１の最下部は、下部５０ａの最下部から（Ｄ１＋Ｄ１´−ｄ）上昇した位置にあることが分かる。したがって、下部５０ａの厚みをより具体的に把握することができる。
原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａにおけるこれ以外の効果は、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様である。
【００３９】
そして、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る実施例の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法について、図６及び図７を用いて詳細に説明する。図６は、実施例の第２の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法を構成する設置工程における、それぞれ複数のγ線源と放射線検出器の配置図である。図７は、実施例の第２の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法の工程図であるなお、図１乃至図５で示した構成要素については、図６及び図７においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６及び図７に示すように、本実施例の第２の変形例に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ｂは、ステップＳ１の設置工程は、γ線源２と放射線検出器３の組み合わせ７がそれぞれ鉛直方向Ｖに沿って間隔ｈを空けて平行して複数列設置される。
また、ステップＳ３のウィンドウ設定工程は、複数の放射線検出器３に接続される複数の波高弁別器４に対し、散乱γ線２ｂ及び散乱γ線２ｂを検出可能に、それぞれ共通する第１及び第２のウィンドウを設定するステップＳ３´の共通ウインドウ設定工程である。
【００４０】
原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ｂは、ステップＳ１の設置工程とステップＳ３´の共通ウインドウ設定工程以外にも、実施例１に係る原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様に、ステップＳ２の散乱角決定工程、ステップＳ４の測定工程及びステップＳ５の判断工程を備える。
なお、ステップＳ５の判断工程において、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断されない場合には、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａを構成するステップＳ６の移動工程のように、複数列の組み合わせ７の全体を鉛直方向Ｖに沿って移動させる移動工程が行われても良い。この場合、複数列の組み合わせ７のいずれかにおいて、例えば、下部５０ａの最下部と散乱角θの頂点（三角形ＰＱＲの頂点ｑに相当する）との間隔と、組み合わせ７同士の鉛直方向Ｖに沿った間隔ｈと、複数列の組み合わせ７の全体を鉛直方向Ｖに沿って平行に上昇させる距離が既知であれば、溶融した核燃料５１の最下部は、下部５０ａの最下部からどの程度上昇した位置にあるかを知ることができる。
【００４１】
ステップＳ１の設置工程では、複数列の組み合わせ７同士は、それぞれ平行して配置されるため、各散乱角θはいずれも同一である。そのため、ステップＳ３´の共通ウインドウ設定工程において、複数列の組み合わせ７における第１及び第２のウィンドウは共通となり、第１のレベルＬ１及び第２のレベルＬ２もそれぞれ共通して設定される。
【００４２】
ステップＳ４の測定工程では、複数列の組み合わせ７を構成する複数の放射線検出器３によって単色γ線２ａと散乱γ線２ｂがそれぞれパルス信号として測定される。この測定されたパルス信号は、それぞれ、波高弁別器４によって弁別されカウンタ５によって計数値として計数される。
【００４３】
ステップＳ５の判断工程では、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様に、複数列の組み合わせ７において、コンピュータ６がそれぞれカウンタ５によって計数された計数値に基づき第１の比率Ｃ１と第２の比率Ｃ２を演算する。そして、コンピュータ６は、複数列の組み合わせ７のうちのいずれかにおいて、第１の比率Ｃ１＜第２の比率Ｃ２の場合に、溶融した核燃料５１が下部５０ａを下降したものと判断する。
原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ｂにおけるこれ以外の作用は、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様である。
【００４４】
以上説明したように、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ｂによれば、複数列の組み合わせ７が設置されているので、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ａと比較して、計測に必要な時間を短縮することができる。
原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１ｂにおけるこれ以外の効果は、原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１と同様である。
【００４５】
なお、本発明の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１、１ａ、１ｂの構造は実施例に示すものに限定されない。例えば、波高弁別器４は、１台のＭＣＡの代わりに、２台のシングルチャンネルアナライザ（ＳＣＡ）が使用されても良い。また、例えば、原子炉圧力容器５０の内部に注水した場合の効果を確認することを目的として、第２の比率Ｃ２が第２の時刻経過後の一定時間経過しても変化しない場合に、ステップＳ５の判断工程の後に、注水効果を有するものと判断する注水効果判断工程が追加されても良い。また、単色γ線２ａと散乱γ線２ｂの物理量は、計数値以外にも、計数値を測定時間ｔで除した計数率であっても良い。
さらに、本発明の原子炉圧力容器下部の厚み特定方法１、１ａ、１ｂの構造は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器のみならず、加圧水型原子炉の原子炉圧力容器の下部の厚み特定方法としても有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、過酷事故時に原子炉圧力容器の下部の厚みを精度良く監視することのできる原子炉圧力容器下部の厚み特定方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ，１ｂ…原子炉圧力容器下部の厚み特定方法  ２…γ線源  ２ａ…単色γ線  ２ｂ…散乱γ線  ３…放射線検出器  ３ａ…入射窓  ４…波高弁別器  ５…カウンタ  ６…コンピュータ  ７…組み合わせ  ５０…原子炉圧力容器  ５０ａ…下部  ５１…核燃料  ５２…空間
【図１】
2017142126.tif 000004
【図２】
2017142126.tif 000005
【図３】
2017142126.tif 000006
【図４】
2017142126.tif 000007
【図５】
2017142126.tif 000008
【図６】
2017142126.tif 000009
【図７】
2017142126.tif 000010