(57)【要約】【課題】検知対象の状態変化に依存することなく、迅速性・信頼性に優れる臨界検知技術を提供する。【解決手段】臨界検知装置１０は、核燃料の溶融凝固物５３を破壊する破壊位置を交点５４とする第１半直線５１上において交点５４から第１距離ｒ1はなれた位置を通過する中性子を検出する第１中性子検出器１１と、この第１半直線５１上において交点５４から第２距離ｒ2はなれた位置を通過する中性子を検出する第２中性子検出器１２と、破壊位置を交点５４とし第１半直線５１とは異なる第２半直線５２上において交点５４から第１距離ｒ1はなれた位置を通過する中性子を検出する第３中性子検出器１３と、第２半直線５２上において交点５４から第２距離ｒ2はなれた位置を通過する中性子を検出する第４中性子検出器１４と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料の溶融凝固物が閉じ込められた領域内に交点を形成する第１半直線及び第２半直線を設定し、前記第１半直線上において前記交点から第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第１中性子検出器と、
前記第１半直線上において前記交点から第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第２中性子検出器と、
前記第２半直線上において前記交点から前記第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第３中性子検出器と、
前記第２半直線上において前記交点から前記第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第４中性子検出器と、
前記第１中性子検出器、前記第２中性子検出器、前記第３中性子検出器及び前記第４中性子検出器の各々から出力された検出信号を受信し処理をした結果、前記核燃料の溶融凝固物において核分裂反応が臨界に近づいている旨の認定がなされた場合、警告信号を発信する信号処理部と、を備えることを特徴とする臨界検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の臨界検知装置において、
前記信号処理部は、
受信した前記検出信号に基づいて中性子の計数率を導く計数率導出部と、
前記第１半直線上の前記第１距離における前記中性子の第１計数率とその前記第２距離における前記中性子の第２計数率との比に基づき第１パラメータを演算する第１演算部と、
前記第２半直線上の前記第１距離における前記中性子の第３計数率とその前記第２距離における前記中性子の第４計数率との比に基づき第２パラメータを演算する第２演算部と、
前記第１パラメータ及び前記第２パラメータが一致するか不一致であるかに関する判定を行う判定部と、
前記一致するとの判定がなされた場合、前記警告信号を発信する発信部と、を有することを特徴とする臨界検知装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の臨界検知装置において、
前記第１半直線と前記第２半直線との交差角は、６０°から１２０°の範囲に含まれることを特徴とする臨界検知装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の臨界検知装置において、
前記交点において交差し前記第１半直線及び前記第２半直線とは異なる第３半直線上において、前記交点から前記第１距離はなれた位置及び前記第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する中性子検出器が設けられていることを特徴とする臨界検知装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の臨界検知装置において、
前記第１半直線上及び前記第２半直線上には、第３距離はなれた位置を通過する中性子を検出する中性子検出器が設けられていることを特徴とする臨界検知装置。
【請求項６】
核燃料の溶融凝固物が閉じ込められた領域内に交点を形成する第１半直線及び第２半直線を設定し、前記第１半直線上において前記交点から第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第１中性子検出器と、
前記第１半直線上において前記交点から第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第２中性子検出器と、
前記第２半直線上において前記交点から前記第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第３中性子検出器と、
前記第２半直線上において前記交点から前記第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第４中性子検出器と、が設けられている状況において、
前記第１中性子検出器、前記第２中性子検出器、前記第３中性子検出器及び前記第４中性子検出器の各々から出力された検出信号を受信するステップと、
受信した各々の前記検出信号を処理するステップと、
前記処理の結果、前記核燃料の溶融凝固物において核分裂反応が臨界に近づいている旨の認定がなされた場合、警告信号を発信するステップと、を含むことを特徴とする臨界検知方法。
【請求項７】
核燃料の溶融凝固物が閉じ込められた領域内に交点を形成する第１半直線及び第２半直線を設定し、前記第１半直線上において前記交点から第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第１中性子検出器と、
前記第１半直線上において前記交点から第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第２中性子検出器と、
前記第２半直線上において前記交点から前記第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第３中性子検出器と、
前記第２半直線上において前記交点から前記第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第４中性子検出器と、が設けられている状況において、
コンピュータが、
前記第１中性子検出器、前記第２中性子検出器、前記第３中性子検出器及び前記第４中性子検出器の各々から出力された検出信号を受信するステップ、
受信した各々の前記検出信号を処理するステップ、
前記処理の結果、前記核燃料の溶融凝固物において核分裂反応が臨界に近づいている旨の認定がなされた場合、警告信号を発信するステップ、を実行することを特徴とする臨界検知プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、核燃料の溶融凝固物の撤去作業を実施している過程において、核分裂反応が臨界に達することを未然に防止する臨界検知技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用の原子炉や研究用の原子炉では、核分裂反応が生じてから秒単位で遅れて発生する遅発中性子を十二分に利用して核分裂反応の増減を制御し、核分裂の連鎖反応を一定で継続させる臨界状態を維持している。
【０００３】
原子力設備において過酷事故が発生し核燃料を装填した炉心等が溶融等した場合、その凝固物（核燃料デブリ）の撤去作業の遂行過程において、１秒以下の瞬時に急激に核分裂反応が増加する、あるいは予定されない臨界状態に移行する兆候がないことを常時監視する必要がある。
原子炉施設において核分裂反応を監視・モニタする従来方法としては、ガスモニタ法、炉雑音法（Feynman-α法、Rossi-α法等）が知られている。また、外部中性子源を利用する方法も知られている。
【０００４】
ここで、ガスモニタ法とは、核分裂生成物のうち気体状のものを集めて測定し系内で起きている核分裂反応を把握し、臨界に近付いているかどうかを判断する方法である。
また炉雑音法とは、中性子検出器を施設の適切な場所に置き、出力された検出信号を原子炉雑音理論に基づき統計処理し、系内の未臨界度（臨界に近付いている程度）を計算する方法である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】革新的実用原子力技術開発費補助事業  平成１６年度成果報告書概要版  原子炉施設に対する未臨界度測定装置に関する技術開発  平成１７年３月
【非特許文献２】未臨界実験データ評価研究専門委員会報告書  ２０１１年３月  一般社団法人日本原子力学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ガスモニタ法は、分析対象が、核分裂反応で生ずる気体状の核分裂生成物であるために、結果を得るのに時間がかかり迅速性に課題がある。
炉雑音法は、確立された理論に基づく信頼性の高い方法であるが、未臨界度の導出にあたり、検知対象の状態に依存するパラメータを事前に計算で求めておく必要がある。
【０００７】
しかし、このパラメータを、核燃料デブリの撤去作業の過程を通して、一定値として取り扱ってよいのか否かについては確証がない。このため炉雑音法は、動的状態が続く作業中において、ロバスト性（外乱に対する安定性）の高い方法とは言えない課題がある。
外部中性子源を利用する方法は、撤去作業の過程で検知対象の状態変化に伴い中性子源強度が変化しても、測定の信頼性が損なわれない点において優れる。しかし、撤去作業に干渉しない外部中性子源の種類、大きさ、設置位置の決定に苦慮する課題がある。
【０００８】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、検知対象の状態変化に依存することなく、迅速性・信頼性に優れる臨界検知技術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】
本発明の実施形態に係る臨界検知装置は、核燃料の溶融凝固物が閉じ込められた領域内に交点を形成する第１半直線及び第２半直線を設定し、前記第１半直線上において前記交点から第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第１中性子検出器と、前記第１半直線上において前記交点から第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第２中性子検出器と、前記第２半直線上において前記交点から前記第１距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第３中性子検出器と、前記第２半直線上において前記交点から前記第２距離はなれた位置を通過する中性子を検出する第４中性子検出器と、前記第１中性子検出器、前記第２中性子検出器、前記第３中性子検出器及び前記第４中性子検出器の各々から出力された検出信号を受信し処理をした結果、前記核燃料の溶融凝固物において核分裂反応が臨界に近づいている旨の認定がなされた場合、警告信号を発信する信号処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態により、検知対象の状態変化に依存することなく、迅速性・信頼性に優れる臨界検知技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る臨界検知装置を示す概要図。
【図２】実施形態に係る臨界検知装置の信号処理部を示すブロック図。
【図３】信号処理部で実行される演算処理式を示す図。
【図４】実施形態に係る臨界検知方法及び臨界検知プログラムを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように実施形態に係る臨界検知装置１０は、核燃料の溶融凝固物５３が閉じ込められた領域内に交点５４を形成する第１半直線５１及び第２半直線５２を設定し、この第１半直線５１上において交点５４から第１距離ｒ1はなれた位置を通過する中性子を検出する第１中性子検出器１１と、この第１半直線５１上において交点５４から第２距離ｒ2はなれた位置を通過する中性子を検出する第２中性子検出器１２と、第２半直線５２上において交点５４から第１距離ｒ1はなれた位置を通過する中性子を検出する第３中性子検出器１３と、第２半直線５２上において交点５４から第２距離ｒ2はなれた位置を通過する中性子を検出する第４中性子検出器１４と、を備えている。
【００１３】
さらに、臨界検知装置１０は、第１中性子検出器１１、第２中性子検出器１２、第３中性子検出器１３及び第４中性子検出器１４の各々から出力された検出信号Ａ（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）を受信し処理をした結果、核燃料の溶融凝固物５３において核分裂反応が臨界に近づいている旨の認定がなされた場合、警告信号Ｑを発信する信号処理部２０（図２）を備えている。
【００１４】
図２に示すように、信号処理部２０は、受信した検出信号Ａ（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）に基づいて中性子の計数率を導く計数率導出部２３と、第１半直線５１上の第１距離ｒ1における中性子の第１計数率Ｃ1とその第２距離ｒ2における中性子の第２計数率Ｃ2との比に基づき第１パラメータＰ1を演算する第１演算部２１と、第２半直線５２上の第１距離ｒ1における中性子の第３計数率Ｃ3とその第２距離ｒ2における中性子の第４計数率Ｃ4との比に基づき第２パラメータＰ2を演算する第２演算部２２と、第１パラメータＰ1及び第２パラメータＰ2が「一致」するか「不一致」であるかに関する判定を行う判定部２４と、「一致」するとの判定がなされた場合、警告信号Ｑを発信する発信部２５と、を有している。
【００１５】
核燃料の溶融凝固物５３（以下、核燃料デブリ５３という）としては、原子力設備が過酷事故に至り、圧力容器内の冷却能力を喪失し、核燃料の崩壊熱により燃料集合体及び炉心構造物が過熱融解して発生したもの等が挙げられる。
このようにして生成した核燃料デブリ５３は、圧力容器を構成するＦｅ系材料と、被覆管やチャンネルボックスを構成するＺｒ材料と、核燃料を構成する酸化ウラン及び酸化プルトニウムと、その他の構成材料とが混在し一体化している。
このような核燃料デブリ５３を撤去するに際し、一体化した凝固物を、搬出可能な大きさに分割する必要がある。この撤去作業の遂行過程においては、核燃料デブリ５３の状態変化により、予定しない核分裂反応が再び進行（再臨界）しないように、厳重に注意を払う必要がある。
【００１６】
臨界状態では、中性子の空間分布は、特定の関数で表現することが可能な、滑らかな分布で、特定の整った形を示す。さらに、この空間分布のどの点においても中性子の数は、時間変化がなくそれぞれ一定の値を示す。即ち空間分布内のどの点においても中性子の増倍率は同じ値（＝１．０）を示す。
一方、未臨界状態では、中性子の増倍率は、空間の位置によって大きい値を示したり小さい値を示したりして、均一ではない。
従って着目する体系が、未臨界状態から臨界状態に近づくにつれ、中性子の空間分布は、特定の関数で表現することが可能な程度に滑らかになっていくといえる。
【００１７】
一体化している核燃料デブリ５３を、破壊するために、物理的な破壊エネルギーを付与するドリル、ハンマ、破砕機、切断機等の機械工具５５を使用する。このため機械工具５５と核燃料デブリ５３との接触領域は、状態が変化するので、核燃料デブリ５３を予定しない臨界状態（再臨界）にする可能性がある。
この核燃料デブリ５３が再臨界に近づいていく過程において、中性子の空間分布は、この核燃料デブリ５３を中心とした整った形を形成していくものと考えられる。
【００１８】
このために、第１−第２中性子検出器１１，１２が位置する第１半直線５１と、第３−第４中性子検出器１３，１４が位置する第２半直線５２との交差角は、６０°から１２０°の範囲に含まれている。なおこの交差角は、交点５４において略直交していることが、中性子の空間分布の対称性を検知する点で好ましい。
さらに図示される第１半直線５１及び第２半直線５２とは異なる第３半直線（図示略）を、交点５４において交差するように設定する。そして、この第３半直線（図示略）の第１距離ｒ1及び第２距離ｒ2はなれた位置に中性子検出器が設けることによっても、中性子の空間分布の対称性を正確に検知し臨界検知の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、それぞれの半直線５１，５２上に、第１距離ｒ1及び第２距離ｒ2とは異なる第３距離（図示略）はなれた位置に中性子検出器（図示略）を、設けることによっても、中性子の空間分布の対称性を正確に検知し臨界検知の信頼性を向上させることができる。
また、第１中性子検出器１１、第２中性子検出器１２、第３中性子検出器１３及び第４中性子検出器１４の各々は、核燃料デブリ５３が収容されている容器の内側又は外側に固定配置されるが、移動する機械工具５５の位置に合わせて移動するように構成してもよい。
【００２０】
第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４に検出させる中性子の主な発生源は、核燃料デブリ５３に存在する242Ｃｍ（キュリウム２４２）、244Ｃｍ（キュリウム２４４）等といった、自発核分裂で中性子を放出する核種である。
なお、第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４は、比例計数管、電離箱、核分裂電離箱等、公知のものが採用されるが、全て同一の型式で、検出効率が同一になるように調整されていることが望ましい。
【００２１】
中性子の空間分布を知るには、中性子検出器に入射する中性子の数を知る必要がある。
第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４の各々は、中性子の入射に応じてパルス状の検出信号Ａ（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）を出力する。
【００２２】
計数率導出部２３（図２）は、第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４の各々に対応して個別に設けられている。
そして計数率導出部２３は、単位時間当たりに受信した検出信号Ａ（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）の数を表す、中性子の計数率Ｃ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）を導く。
【００２３】
ここで、第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４と対応する各々の計数率導出部２３との検出効率をεdと表記する。
そして、中性子発生源である核種は、核燃料デブリ５３に広く分布するものとし、交点５４における中性子強度Ｓは、そのような核種が自発核分裂して放出した中性子の強度を空間積分したものと考える。
【００２４】
そして、交点５４から第１中性子検出器１１までの空間を中性子が移動する際の効率をε1とし、第１中性子検出器１１から第２中性子検出器１２までの空間を中性子が移動する際の効率をε2と表記する。
そして、交点５４から第３中性子検出器１３までの空間を中性子が移動する際の効率をε3とし、第３中性子検出器１３から第４中性子検出器１４までの空間を中性子が移動する際の効率をε4と表記する。
さらに、第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４の空間位置における中性子の増倍率をそれぞれｋ1，ｋ2，ｋ3，ｋ4と表記する。
【００２５】
図３の数式（１）〜（４）は、上述の表記に基づいて、第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４の各々における中性子の計数率Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を、関数形で表したものである。
なお、図３の数式（１）〜（４）は、交点５４で増倍した中性子のみ、第１−第４中性子検出器１１，１２，１３，１４に入射すると仮定している。
【００２６】
ここで、第１中性子検出器１１の計数率Ｃ1と第２中性子検出器１２の計数率Ｃ2との比を第１パラメータＰ1（＝Ｃ2／Ｃ1）とし、第３中性子検出器１３の計数率Ｃ3と第４中性子検出器１４の計数率Ｃ4との比を第２パラメータＰ2（＝Ｃ4／Ｃ3）とすると、図３の数式（１）〜（４）の関係から、数式（５）〜（６）の関係が得られる。
さらにこのＰ1及びＰ2の相対差をＤ＝｜（Ｐ2−Ｐ1）／Ｐ1｜のように定義すると、図３の数式（７）の関係が得られる。
【００２７】
ここで、交点５４が臨界に近付いた場合、この数式（７）の右項について考察する。
この数式（７）において、ε4／ε2は、１と見做してよい。その理由を述べる。
ε2及びε4は、第１中性子検出器１１から第２中性子検出器１２までの空間、及び第３中性子検出器１３から第４中性子検出器１４までの空間を中性子が移動する際に、この中性子が生き残る確率である。なぜなら空間を移動する全ての中性子が全く減衰せずに中性子検出器に到達する場合であれば効率（＝確率）は１になるからである。
【００２８】
またこの中性子の移動に関する確率は、概ね、ネイピア数（オイラー数、あるいは自然対数の底（ｅ）を中性子巨視的断面積（Σt）×移動距離（ｘ）の値の逆数乗倍したものに等しく、近似的にexp（−Σtｘ）で表すことが出来る。
着目する体系において、中性子巨視的断面積が特定の作業ステップ期間中に大きく変化せず、かつ中性子巨視的断面積の空間依存性がそれほど大きくないとすれば、第１中性子検出器１１及び第２中性子検出器１２の距離と、第３中性子検出器１３及び第４中性子検出器１４の距離と、が同じであれば、ε2＝ε4と見做すことができる。
【００２９】
次に、交点５４が臨界に近付けば、中性子増倍率ｋ1，ｋ2，ｋ3，ｋ4の空間依存性は小さくなり、最大値に近付いていくので、（１−ｋ3／１−ｋ1）×（１−ｋ2／１−ｋ4）も１に近付いていく。
このため、交点５４が臨界に近付いた場合、数式（７）で表される、第１パラメータＰ1及び第２パラメータＰ2の相対差Ｄは、０に近づいていく。
【００３０】
ここで、作業の進行に応じて状態変化する交点５４における中性子強度Ｓは、Ｓ(ｎ)；（ｎ＝１，２…）のように時系列に変化することを考慮する。このＳ（ｎ）の変化に対応して、第１計数率Ｃ1(ｎ)、第２計数率Ｃ2(ｎ)、第３数率Ｃ3(ｎ)、第４計数率Ｃ4(ｎ)も変化する。すると、ｎにおける相対差Ｄ(ｎ)で表すと、交点５４が臨界に近付いていく過程において相対差Ｄ(ｎ)は減少し、数式（８）の関係が連続的に観測されることになる。
【００３１】
図２に示す信号処理部２０は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
また、信号処理部２０は、計数率導出部２３及びその他の構成要素を分けたハードウェア構成として実現する場合もある。
【００３２】
信号処理部２０は、時間経過（ｎ＝１，２…）に従って受信した検出信号Ａ（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）に基づいて、計数率導出部２３が、第１計数率Ｃ1(ｎ)、第２計数率Ｃ2(ｎ)、第３計数率Ｃ3(ｎ)、第４計数率Ｃ4(ｎ)を導出する。
そして、第１演算部２１は、数式（５）に基づいて、第１計数率Ｃ1(ｎ)と第２計数率Ｃ2(ｎ)との比に基づき第１パラメータＰ1(ｎ)を演算する。
第２演算部２２は、数式（６）に基づいて、第３計数率Ｃ3(ｎ)と第４計数率Ｃ4(ｎ)との比に基づき第２パラメータＰ2(ｎ)を演算する。
【００３３】
判定部２４は、第１計数率Ｃ1(ｎ)、第２計数率Ｃ2(ｎ)、第３計数率Ｃ3(ｎ)、第４計数率Ｃ4(ｎ)のうち少なくとも一つの値が、急激に上昇した場合は、臨界に近付いていると判断する。
また、第１パラメータＰ1(ｎ)及び第２パラメータＰ2(ｎ)を入力した数式（７）の演算値が予め定められた閾値を下回る場合も、臨界に近付いていると判断する。
さらに、時系列に入力される第１パラメータＰ1(ｎ−１),Ｐ1(ｎ)及び第２パラメータＰ2(ｎ−１),Ｐ2(ｎ)を入力した数式（８）の関係が連続する場合も、臨界に近付いていると判断する。
【００３４】
このように、判定部２４は、少なくとも第１パラメータＰ1及び第２パラメータＰ2が「一致」するか「不一致」であるかに関する判定を行う。なお、判定部２４におけるこの判定は、上述の方法に限定されるものではない。
そして、発信部２５は、判定部２４において「一致」するとの判定がなされた場合、警告信号Ｑを発信する。
この警告信号Ｑに基づいて、監視を強化したり作業を停止したり中性子吸収材を投入したりする措置が取られる。
【００３５】
核燃料デブリ５３の撤去作業の過程においては、臨界が近付いているか否かの判断を素早く行うことが重要であり、実効中性子増倍率ｋを直接導き出して、未臨界度を知ることは常に重要であるが、撤去作業中に迅速に実効中性子増倍率ｋを評価することが出来なければ、撤去作業の継続あるいは中止の判断材料になり得ない。
【００３６】
実効中性子増倍率ｋの導出には、予め補正係数を導く等複雑な工程を経る必要がある。
しかし本実施形態では、そのような複雑な工程を必要とせず、中性子検出器の検出信号Ａから求める中性子計数率Ｃのみに基づいて、臨界が近付いているか否かの判断を、簡単なアルゴリズムで応答性良く実施することができる。
【００３７】
図４のフローチャートに基づいて実施形態に係る臨界検知方法及び臨界検知プログラムを説明する（適宜、図１，図２，図３参照）。
機械工具５５により破壊される核燃料デブリ５３が閉じ込められた領域内に交点５４を設定して、第１半直線５１上の第１距離ｒ1はなれた位置に第１中性子検出器１１を第２距離ｒ2はなれた位置に第２中性子検出器１２を配置し、第２半直線５２上の第１距離ｒ1はなれた位置に第３中性子検出器１３を第２距離ｒ2はなれた位置に第４中性子検出器１４を配置する（Ｓ１１）。そして、機械工具５５を動作させて核燃料デブリ５３の破壊作業を開始する（Ｓ１２）。
【００３８】
臨界検知装置１０は、第１中性子検出器１１、第２中性子検出器１２、第３中性子検出器１３及び第４中性子検出器１４の各々から出力された検出信号Ａ(ｎ)（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）を受信し（Ｓ１３）、それぞれの中性子計数率Ｃ(ｎ)（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）を導出する（Ｓ１４）。
【００３９】
この時、第１計数率Ｃ1(ｎ)、第２計数率Ｃ2(ｎ)、第３計数率Ｃ3(ｎ)、第４計数率Ｃ4(ｎ)のうち少なくとも一つの値が、閾値αを超える程に、大きな値を示す場合は（Ｓ１５ Ｎｏ）、臨界に近付いていると判断し、警告信号Ｑを発信する（Ｓ１６）。
そして、第１計数率Ｃ1(ｎ)、第２計数率Ｃ2(ｎ)、第３計数率Ｃ3(ｎ)、第４計数率Ｃ4(ｎ)の全ての値が、閾値α未満であれば次の工程にすすむ（Ｓ１５ Ｙｅｓ）。
【００４０】
すなわち、数式（５）に基づいて、第１計数率Ｃ1(ｎ)と第２計数率Ｃ2(ｎ)との比から、第１半直線５１の第１パラメータＰ1(ｎ)を演算する。そして数式（６）に基づいて、第３計数率Ｃ3(ｎ)と第４計数率Ｃ4(ｎ)との比から、第２半直線５２の第２パラメータＰ2(ｎ)を演算する（Ｓ１７）。
【００４１】
さらに、数式（７）に基づいて、第１パラメータＰ1(ｎ)及び第２パラメータＰ2(ｎ)の相対差Ｄ(ｎ)を求める（Ｓ１８）。そして、この相対差Ｄ(ｎ)が、閾値βを下回る程度に、０に近い値を示す場合は（Ｓ１９ Ｎｏ）、臨界に近付いていると判断し、警告信号Ｑを発信する（Ｓ１６）。
そして、の相対差Ｄ(ｎ)が、閾値βを超える値であれば次の工程にすすむ（Ｓ１９ Ｙｅｓ）。
【００４２】
すなわち、数式（８）に基づいて、前回の相対差Ｄ(ｎ−１)との大小関係を比較して、今回の相対差Ｄ(ｎ)が減少傾向にある場合は（Ｓ２０ Ｎｏ）、臨界に近付いていると判断し、警告信号Ｑを発信する（Ｓ１６）。
そして、相対差Ｄ(ｎ)が減少傾向にない場合は（Ｓ２０ Ｙｅｓ）、核燃料デブリ５３の破壊作業が終了するまで、（Ｓ１３）から（Ｓ２０）の工程を繰り返す（Ｓ２１ Ｎｏ Ｙｅｓ ＥＮＤ）。
【００４３】
なお、このフローチャートで説明した工程を進める前提として、作業開始時は未臨界であることが確認され、保証されているものとする。具体的には、作業開始に先駆けて、ガスモニタや炉雑音法等で実効中性子増倍率ｋを直接導いて、未臨界度を計測する。
実際の核燃料デブリ５３の撤去作業では、実効中性子増倍率ｋを直接導く測定法と、その必要がない本実施形態と、を適宜組み合わせて実施することが有効である。
【００４４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の臨界検知装置によれば、核燃料デブリの破壊位置を交点に延びる二本以上の半直線上に中性子検出器を並べて、検出信号を処理することにより、破壊位置の状態変化に依存することなく、臨界検知を優れた迅速性・信頼性で実施することが可能となる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
また、臨界検知装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、臨界検知プログラムにより動作させることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…臨界検知装置、１１…第１中性子検出器、１２…第２中性子検出器、１３…第３中性子検出器、１４…第４中性子検出器、２０…信号処理部、２１…第１演算部、２２…第２演算部、２３…計数率導出部、２４…判定部、２５…発信部、５１…第１半直線、５２…第２半直線、５３…核燃料の溶融凝固物（核燃料デブリ）、５４…交点、５５…機械工具、Ａ（Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4）…検出信号、Ｃ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）…中性子計数率、Ｐ1…第１パラメータ、Ｐ2…第２パラメータ、Ｑ…警告信号、ｒ1…第１距離、ｒ2…第２距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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