(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子力プラントまたは改良型沸騰水型原子力プラントにおいて適用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性子束計測装置において、局部出力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、前記局部出力領域モニタ検出器の感度を校正する校正手段と、これらを内蔵するカバーチューブとからなる複数の起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体と、前記局部出力領域モニタ検出器と、前記校正手段と、前記カバーチューブとからなる複数の中性子束検出器集合体と、前記起動領域モニタ検出器から得られた検出器信号を増幅する前置増幅器と、増幅された前記起動領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示及び監視する局部出力領域モニタ演算装置と、複数の局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を平均演算して指示及び監視する平均出力領域モニタ演算装置とから構成され、前記起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体は、原子炉圧力容器内の環境に耐えうる絶縁層により被覆された起動領域モニタ検出器を有することを特徴とする中性子束計測装置。
【請求項２】
沸騰水型原子力プラントまたは改良型沸騰水型原子力プラントにおいて適用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性子束計測装置において、局部出力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、前記局部出力領域モニタ検出器の感度を校正する校正手段と、これらを内蔵するカバーチューブとからなる複数の起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体と、前記局部出力領域モニタ検出器と、前記校正手段と、前記カバーチューブとからなる複数の中性子束検出器集合体と、前記起動領域モニタ検出器から得られた検出器信号を増幅する前置増幅器と、増幅された前記起動領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示及び監視する局部出力領域モニタ演算装置と、複数の局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を平均演算して指示及び監視する平均出力領域モニタ演算装置とから構成され、前記起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体は、小径の中空管内に設置された起動領域モニタ検出器を有することを特徴とする中性子束計測装置。
【請求項３】
起動領域モニタ演算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共用化することを特徴とする請求項１または２記載の中性子束計測装置。
【請求項４】
平均出力領域モニタ演算装置と、起動領域モニタ演算装置と、局部出力領域モニタ演算装置とを共用化することを特徴とする請求項１または２記載の中性子束計測装置。
【請求項５】
起動領域モニタ検出器のバイパスグループを原子炉保護系分離区分と同じ検出器チャンネル構成としたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の中性子束計測装置。
【請求項６】
同一の原子炉保護系分離区分に属する複数の起動領域モニタ検出器の信号を演算して指示及び監視する複数信号処理型起動領域モニタ演算装置を前記原子炉保護系分離区分毎に備えたことを特徴とする請求項１、２または５に記載の中性子束計測装置。
【請求項７】
前記複数信号処理型起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ演算装置または前記平均出力領域モニタ演算装置の一種以上とを各原子炉保護系分離区分ごとに共用化したことを特徴とする請求項６に記載の中性子束計測装置。
【請求項８】
原子炉保護系分離区分のいずれか１区分に属する複数信号処理型起動領域モニタ演算機能をバイパスするバイパス手段を設けたことを特徴とする請求項６または７記載の中性子束計測装置。
【請求項９】
原子炉保護系分離区分のいずれか１区分に属する平均出力領域モニタ演算機能をバイパスするバイパス手段を設けたことを特徴とする請求項８記載の中性子束計測装置。
【請求項１０】
原子炉保護系分離区分のいずれか１区分に属する共用化モニタ演算装置をバイパスするバイパス手段を備えて、平均出力領域モニタ演算機能と複数信号処理型起動領域モニタ演算機能とを同時にバイパスすることを特徴とする請求項６から９までのいずれかに記載の中性子束計測装置。
【請求項１１】
起動領域モニタ検出器信号を演算した結果得られる起動領域モニタ出力を前記平均出力領域モニタ演算装置の平均演算結果である平均出力領域モニタ出力で補正する自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の中性子束計測装置。
【請求項１２】
原子炉モードスイッチの状態を入力して監視する原子炉モード監視手段と、原子炉モードの起動から運転への切替時または運転から起動への切替時に、起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の中性子束計測装置。
【請求項１３】
平均出力が下限警報値に達する際の判定を行う警報判定手段と、この警報判定手段の信号により起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の中性子束計測装置。
【請求項１４】
平均出力が原子炉モード運転以外での上限警報値に達する際の判定を行う警報判定手段と、この警報判定手段の信号により起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の中性子束計測装置。
【請求項１５】
起動領域モニタ検出器に最も近接して配置される局部出力領域モニタ検出器の信号を、前記起動領域モニタ検出器の信号が入力される平均出力領域モニタ演算装置に入力し、起動領域モニタ出力を前記局部出力領域モニタ検出器信号の演算結果から得られる局部出力領域モニタ出力で補正する自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の中性子束計測装置。
【請求項１６】
校正手段に接続された原子炉炉心性能監視装置に内蔵される３次元ＢＷＲシミュレーション機能により、原子炉運転パラメータを取り込んで炉内出力分布計算を行ない、この出力分布計算結果から起動領域モニタ検出器読値を求め起動領域モニタ演算装置に送出し、起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と前記計算読値とを一致させる自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の中性子束計測装置。
【請求項１７】
起動領域モニタ検出器を内蔵する中性子束検出器集合体を原子炉炉心の中心付近に原子炉保護系分離区分と同数配置し、それを取り囲む周辺部に原子炉保護系分離区分の２倍以上の数の前記中性子束検出器集合体を配置し、中心付近の１体に内蔵される起動領域モニタ検出器と周辺部の２体以上に内蔵される起動領域モニタ検出器とを一組とする原子炉保護系分離区分と同数の起動領域モニタ検出器バイパスグループを設け、このバイパスグループと同じグループで原子炉保護系分離区分に起動領域モニタ検出器を振り分けることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の中性子束計測装置。
【請求項１８】
同一の原子炉保護系区分に属する起動領域モニタ検出器からの信号のうち任意の一つについて、演算、指示及び監視する機能をバイパスするバイパス手段を各原子炉保護系区分毎に設けることを特徴とする請求項１７記載の中性子束計測装置。
【請求項１９】
原子炉モードスイッチの状態を入力し監視する原子炉モード監視手段と、原子炉モードが起動状態では、中性子束計測装置の共用化演算装置内で起動領域のモニタ演算機能の計算頻度を高くかつ出力領域のモニタ演算機能の計算頻度を低く、逆に、原子炉モードが運転状態では、起動領域のモニタ演算機能の計算頻度を低くかつ出力領域のモニタ演算機能の計算頻度を高くする計算頻度切替手段とを備えたことを特徴とする請求項３または４記載の中性子束計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型（ＢＷＲ、ＡＢＷＲ）原子力プラントにおける原子炉圧力容器内の中性子束計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中性子束計測装置は、原子炉出力が中性子束に比例するため中性子束を測定して原子炉の出力を表示する事、燃料の燃焼度を評価する事、及び出力の変動に対する応答が速いので、過大出力時の原子炉保護の検知要素として使われている。
【０００３】
この中性子束計測装置は、中性子検出器とその信号を増幅および表示などをする計測装置から構成されるが、その計測範囲は非常に大きく、定格出力からその１０−１０くらいの範囲にわたって精度良く計測する必要があるため、一種類の計測装置で全範囲を計測する事は難しい。このため、出力が低い領域を計測するために起動領域モニタ（ＳＲＮＭ：Ｓｔａｒｔ−ｕｐ  Ｒａｎｇｅ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）検出器が使用され、出力が高い領域を計測するために局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ：Ｌｏｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）検出器が使用されている。なお、局部出力領域モニタ検出器は、４個が１組となり原子炉圧力容器内の軸方向に縦に配置され、局部出力領域モニタ検出器集合体を構成している。
【０００４】
従来において、起動領域モニタ検出器は、通常８体又は１０体設置され、局部出力領域モニタ検出器集合体はＡＢＷＲの場合、５２体（検出器は２０８体）設置されていた。そして、起動領域モニタ検出器及び局部出力領域モニタ検出器集合体は、原子炉圧力容器内に別個配置していた。
【０００５】
以下においては、起動領域モニタ検出器を１０体及び局部出力領域モニタ検出器集合体を５２体（検出器は２０８体）設置した場合について説明する。
【０００６】
図１２は、従来の改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）における起動領域モニタ検出器及び局部出力領域モニタ検出器集合体の炉心配置を示す図である。
【０００７】
図１２に示すように、炉心１には１０体の起動領域モニタ検出器（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｌ）が均等に配置されている。そして、この起動領域モニタ検出器１体に対し演算装置が１台配置されるため、起動領域モニタは、１０体の起動領域検出器及び１０台の演算装置から構成される。
【０００８】
また、検出器は過大出力時の原子炉保護の検知要素として使用され、運転中に発生する異常な過渡変化を検知し、原子炉緊急停止（原子炉スクラム）信号を発し原子炉を停止する。この異常な過渡変化を検知するために、各検出器が原子炉保護系分離区分に振り分けられている。この原子炉保護系分離区分では、二重の「１ｏｕｔ  ｏｆ２」及び「２ｏｕｔ  ｏｆ４」などの特殊な論理構成回路となっており、誤動作による不要な原子炉停止及び不作動による異常な運転を未然に防止している。
【０００９】
起動領域モニタ（ＳＲＮＭ）演算装置は、検出器における中性子束レベルの算出及び中性子束の増加度合いをペリオド（炉周期）の形でも計算し、所定のペリオドよりも短い値になると制御棒引抜阻止やスクラムの信号を発信し、安全保護機能を果たしている。
【００１０】
図１３は、起動領域モニタ検出器を原子炉保護系分離区分に振り分けた図である。
【００１１】
図１３に示すように、区分Ｉには起動領域モニタ検出器（Ａ，Ｅ，Ｊ）が区分され、区分ＩＩには起動領域モニタ検出器（Ｂ，Ｆ）が区分される。そして、区分ＩＩＩには起動領域モニタ検出器（Ｃ，Ｇ，Ｌ）、区分ＩＶには起動領域モニタ検出器（Ｄ，Ｈ）が区分され、区分Ｉから区分ＩＶまでの区分に起動領域モニタ検出器が３体または２体毎に振り分けられている。
【００１２】
一方、局部出力領域モニタは図１２に示すように５２体の検出器集合体（検出器２０８個）及び１６台の演算装置から構成され、原子炉保護系分離区分の４つの区分に検出器が各５２個及び演算装置が各４台毎に振り分けられている。
【００１３】
局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）演算装置または平均出力領域モニタ（ＡＰＲＭ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）演算装置は原子炉保護系分離区分にしたがって各局部出力モニタ検出器の信号を割り振られ、ＴＩＰ検出器またはガンマサーモメータの信号を使って、局部出力レベルに規格較正し、さらに、平均出力領域モニタ（ＡＰＲＭ）演算装置に送られて、各ＡＰＲＭチャンネルに属する局部出力領域モニタ検出器信号を平均処理してＡＰＲＭ信号を作る。各ＡＰＲＭ演算装置は所定のＡＰＲＭ信号レベル以上になると制御棒引抜阻止、スクラムなどのトリップ信号を出し、後段のトリップ論理回路にて、前記二重の「１ｏｕｔ  ｏｆ２」及び「２ｏｕｔ  ｏｆ４」などの特殊な論理構成回路構成にて、スクラム起動を行う。
【００１４】
ところで、起動領域モニタ検出器などの検出器とその演算装置は定期的に点検及び保守を行なう必要があるが、これら検出器または演算装置を保守及び調整する際、調整時のデータが異常データとして感知されると、原子炉スクラム信号が発せられ、原子炉が停止してしまう。このため、検出器あるいは演算装置自体の保守及び調整時には検出器あるいは演算装置を通常監視から外す事をバイパスと言うが、起動領域モニタにおいては、このバイパスを行なうために、原子炉保護系分離区分とは異なる検出器のグループ分けが行なわれている。
【００１５】
これは、起動領域モニタ検出器の監視可能な領域が炉心半径相当距離とされており、炉心内の配置及びバイパスグループは、一部の起動領域モニタ検出器または演算装置がバイパスされた状態においても、原子炉起動時に炉心内の任意の領域を原子炉緊急停止機能に支障なく監視することを考慮して、原子炉保護系分離区分の異なる２つ以上の検出器が任意の制御棒位置から炉心半径相当の距離以内に存在するよう設定されているためであり、検出器１０体では、バイパスグループと原子炉保護系分離区分を一致させることはできない。
【００１６】
従来の起動領域モニタの配置で仮に、バイパスグループを原子炉保護系分離区分と一致させたとして、図１３において、起動領域モニタ検出器（Ａ，Ｆ，Ｌ，Ｄ）をバイパスすると、図１２の炉心平面において、右上の領域は監視可能な検出器がなくなり、上記の条件を満足しなくなる。
【００１７】
したがって、原子炉保護系分離区分と異なるバイパスグループの設定が必要となる。
【００１８】
図１４は、起動領域モニタ検出器のバイパスグループを示す図である。
【００１９】
図１４（ａ）に示すように、起動領域モニタ検出器（Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇ）は、バイパスグループの▲１▼に分けられ、起動領域モニタ検出器（Ｃ，Ｅ，Ｈ）はバイパスグループ▲２▼に分けられる。そして、残りの起動領域モニタ検出器（Ｄ，Ｊ，Ｌ）はバイパスグループ▲３▼に分けられている。
【００２０】
また、図１４（ｂ）に示すように、バイパスグループ▲１▼から▲３▼までの各バイパスグループ中における１つの検出器のみがバイパスされるため、バイパス許容数は最大３個までとなっている。
【００２１】
なお、起動領域モニタは、検出器と演算装置とが一対一であることから、検出器バイパスと演算装置バイパスとは同一の運用で行われている。
【００２２】
一方、局部出力領域モニタ検出器は多数配置されており、各原子炉保護系区分毎に炉心の平均出力を監視するのに必要な検出器数を有しているので、バイパスグループと原子炉保護系分離区分とを一致させて、平均出力領域モニタ演算に必要な検出器数未満とならない範囲で複数の検出器をバイパスすることができる。また、任意の１つの区分に属する全ての検出器をバイパスしても、他の区分が炉心の平均出力を健全に監視できる状態にあれば、原子炉緊急停止機能に支障はないので、複数の検出器で演算装置を共用し、演算装置のバイパスを許容している。
【００２３】
ところで、近年、原子炉出力を増大させるために、原子炉圧力容器が大径となってきている。これに伴い、従来８体から１０体であった起動領域モニタ検出器の数を増加させる必要性が生じてきた。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、起動領域モニタ検出器の数を増大させると、起動領域モニタ検出器を設置する際、炉内の案内管及びフランジなどを多く設けなければならず費用がかさみ、また検出器の増加に伴い計装管を配置する炉心内位置が炉心下部の支持構造と干渉するなど設計及び運転時などにおける複雑さがより一層増すという問題があった。
【００２５】
また、原子炉起動時に、炉心内における任意の位置の原子炉出力を監視する観点から、原子炉保護系分離区分の任意の１区分における起動領域モニタ検出器をまとめてバイパスする（以下、区分バイパス）ことが許容されていないため、区分毎に複数の検出器の演算装置を共用すると演算装置のバイパスが行えなくなり、運用性に問題が生じる。このため、起動領域モニタでは検出器毎に演算装置が必要であり、検出器数の増加にあわせて演算装置も増加させる必要があった。
【００２６】
具体的には、現在の改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）プラントにおいて、中性子束計測装置には、起動領域モニタ検出器が１０体、又局部出力領域モニタ検出器集合体が５２体設けられ、各々個別に原子炉圧力容器に設けられている。このため、中性子検出器の設置本数は合計して６２体となっており、炉内の案内管及びフランジなどを６２体分設ける必要があった。また、起動領域モニタ及び局部出力領域モニタの演算装置は、２６台を要することから、検出器の増加に伴い、コスト高となる経済的な問題を有していた。
【００２７】
さらに、図１３で示した原子炉保護系分離区分と図１４で示したバイパスグループにおいて、検出器の振り分けが異なっていた。このため、原子炉運転を行なう作業員にとって検出器の認識及び取扱いが煩雑であり、運用性において問題を有していた。
【００２８】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、検出器の共用化及び演算装置の共用化により必要台数の削減を図ることで、監視性を低下させることなく経済性を向上させた中性子束計測装置を提供することを第１の目的とする。
【００２９】
また、起動領域モニタにおいて、原子炉保護系分離区分とバイパスグループとを同一構成として、設計及び運転時等における煩雑さを低減させ、運用性の向上を図ることを第２の目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、沸騰水型（ＢＷＲ）原子力プラントまたは改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおいて適用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性子束計測装置において、局部出力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、前記局部出力領域モニタ検出器の感度を校正する校正手段と、これらを内蔵するカバーチューブとからなる複数の起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体と、前記局部出力領域モニタ検出器と、前記校正手段と、前記カバーチューブとからなる複数の中性子束検出器集合体と、前記起動領域モニタ検出器から得られた検出器信号を増幅する前置増幅器と、増幅された前記起動領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示及び監視する局部出力領域モニタ演算装置と、複数の局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を平均演算して指示及び監視する平均出力領域モニタ演算装置とから構成され、前記起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体は、原子炉圧力容器内の環境に耐えうる絶縁層により被覆された起動領域モニタ検出器を有することを特徴とする中性子束計測装置を提供する。
【００３１】
本発明によれば、局部出力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、校正手段とを一つのカバーチューブに内蔵して原子炉圧力容器内に設置することで、起動領域モニタ検出器を単独で原子炉圧力容器内に設置することを不要とするものである。これにより、原子炉圧力容器内に配置する中性子検出器集合体数、中性子検出器据付用のフランジ及び中性子検出器案内管などを削減することができる。また、本発明によれば、起動領域モニタ検出器を炉内環境に耐えうる絶縁層により被覆することで、従来の起動領域モニタ検出器の炉内設置状態と同様に、炉水に接しないように炉内に設置することができ、また、起動領域モニタへのノイズ混入を避けることができる。また、特にこの絶縁層として、アルミナを適用することにより、起動領域モニタ検出器を炉水から隔離することができる。
【００３２】
請求項２記載の発明は、沸騰水型（ＢＷＲ）原子力プラントまたは改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおいて適用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性子束計測装置において、局部出力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、前記局部出力領域モニタ検出器の感度を校正する校正手段と、これらを内蔵するカバーチューブとからなる複数の起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体と、前記局部出力領域モニタ検出器と、前記校正手段と、前記カバーチューブとからなる複数の中性子束検出器集合体と、前記起動領域モニタ検出器から得られた検出器信号を増幅する前置増幅器と、増幅された前記起動領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を演算して指示及び監視する局部出力領域モニタ演算装置と、複数の局部出力領域モニタ検出器から得られた信号を平均演算して指示及び監視する平均出力領域モニタ演算装置とから構成され、前記起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体は、小径の中空管内に設置された起動領域モニタ検出器を有することを特徴とする中性子束計測装置を提供する。
【００３３】
本発明によれば、局部出力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、校正手段とを一つのカバーチューブに内蔵して原子炉圧力容器内に設置することで、起動領域モニタ検出器を単独で原子炉圧力容器内に設置することを不要とするものである。これにより、原子炉圧力容器内に配置する中性子検出器集合体数、中性子検出器据付用のフランジ及び中性子検出器案内管などを削減することができる。また、本発明によれば、小径の中空内に起動領域モニタ検出器を設置することで、従来の起動領域モニタ検出器の炉内設置状態と同様に、炉水に接しないように炉内に設置することができ、また、起動領域モニタのノイズ混入を避けることができる。また、特にこの中空管として、ステンレススティールを用いることで、起動領域モニタ検出器のみを炉水から隔離することができる。
【００３４】
請求項３記載の発明は、起動領域モニタ演算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共用化することを特徴とする請求項１または２記載の中性子束計測装置を提供する。
【００３５】
本発明によれば、局部出力領域モニタ演算装置と起動領域モニタ演算装置とを共用化することで演算装置数の削減を可能とするものである。
【００３６】
請求項４記載の発明は、平均出力領域モニタ演算装置と、起動領域モニタ演算装置と、局部出力領域モニタ演算装置とを共用化することを特徴とする請求項２記載の中性子束計測装置を提供する。
【００３７】
本発明によれば、一つの演算装置により原子炉の起動から出力運転までの原子炉出力レベルを連続して監視することが可能となり、監視性が向上する。
【００３８】
請求項５記載の発明は、起動領域モニタ検出器のバイパスグループを原子炉保護系分離区分と同じ検出器チャンネル構成としたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の中性子束計測装置を提供する。
【００３９】
本発明によれば、起動領域モニタ検出器の原子炉圧力容器内配置本数を増やしてバイパス許容数を４とし、バイパスグループを４グループとするが、起動領域モニタ検出器を内蔵させた中性子束検出器集合体を適用して原子炉圧力容器内に設置するため炉内に配置する中性子検出器集合体数は増加しない。また、起動領域モニタのバイパスグループを原子炉保護系分離区分と同一とすることで、運転員がバイパス操作時の混乱を避けるができ、煩雑さを低減できる。
【００４４】
請求項６記載の発明は、同一の原子炉保護系分離区分に属する複数の起動領域モニタ検出器の信号を演算して指示及び監視する複数信号処理型起動領域モニタ演算装置を前記原子炉保護系分離区分毎に備えたことを特徴とする請求項１、２または５記載の中性子束計測装置を提供する。
【００４５】
本発明によれば、複数の演算を同一区分毎にまとめて行うことで、演算装置数を増加させることなく検出器数の増加を可能とし、また、原子炉保護系分離区分毎に検出器や演算装置の運用を行うことができ、操作や保守が容易となる。
【００４６】
請求項７記載の発明は、前記複数信号処理型起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ演算装置または前記平均出力領域モニタ演算装置の一種以上とを各原子炉保護系分離区分ごとに共用化したことを特徴とする請求項６に記載の中性子束計測装置を提供する。
【００４７】
本発明によれば、演算装置数の削減を可能とし、一つの演算装置により原子炉の起動から出力運転までの原子炉出力レベルを連続して監視することが可能となる。これにより、監視性が向上するだけでなく、複数の演算を同一区分毎にまとめて行っているため、演算装置数を増加させることなく検出器数を増やすことができ、また、区分毎に検出器や演算装置の運用を行うことができることから、操作や保守が容易となる。
【００４８】
請求項８記載の発明は、原子炉保護系分離区分のいずれか１区分に属する複数信号処理型起動領域モニタ演算機能をバイパスするバイパス手段を設けたことを特徴とする請求項６または７記載の中性子束計測装置を提供する。
【００４９】
本発明によれば、起動領域モニタ検出器の原子炉圧力領域内配置本数を増やすことで、起動領域モニタの原子炉保護系としての機能を損なうことなく、１区分の全数の起動領域モニタ機能をバイパスし、保守および試験が可能となる。
【００５０】
請求項９記載の発明は、原子炉保護系分離区分のいずれか１区分に属する平均出力領域モニタ演算機能をバイパスするバイパス手段を設けたことを特徴とする請求項８記載の中性子束計測装置を提供する。
【００５１】
本発明によれば、平均出力領域モニタの原子炉保護系としての機能を損なうことなく、１区分の全数の平均出力領域モニタ機能をバイパスし、保守および試験が可能となる。
【００５２】
請求項１０記載の発明は、原子炉保護系分離区分のいずれか１区分に属する共用化モニタ演算装置をバイパスするバイパス手段を備えて、平均出力領域モニタ演算機能と複数信号処理型起動領域モニタ演算機能とを同時にバイパスすることを特徴とする請求項６から９までのいずれかに記載の中性子束計測装置を提供する。
【００５３】
本発明によれば、原子炉運転中に中性子束計測装置の原子炉保護系としての機能を損なうことなく、１区分の演算装置の取り外しを行うことで、保守および試験が可能となる。
【００５４】
請求項１１記載の発明は、起動領域モニタ検出器信号を演算した結果得られる起動領域モニタ出力を前記平均出力領域モニタ演算装置の平均演算結果である平均出力領域モニタ出力で補正する自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の中性子束計測装置を提供する。
【００５５】
本発明によれば、自動補正手段を備えることで、従来における、運転員または保守員による起動領域モニタ出力補正のための調整作業が不要となり、操作性および保守性が大幅に向上するものである。
【００５６】
請求項１２記載の発明は、原子炉モードスイッチの状態を入力して監視する原子炉モード監視手段と、原子炉モードの起動から運転への切替時または運転から起動への切替時に、起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の中性子束計測装置を提供する。
【００５７】
本発明によれば、運転員による原子炉モードの切替え操作前後においても、原子炉出力を連続した値として監視することができ、監視性が向上する。
【００５８】
請求項１３記載の発明は、平均出力が下限警報値に達する際の判定を行う警報判定手段と、この警報判定手段の信号により起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の中性子束計測装置を提供する。
【００５９】
本発明によれば、原子炉出力上昇時に警報判定手段により、起動領域モニタ出力の指示のバラツキを原子炉モードの切替え操作の事前に自動補正手段により補正することで、原子炉モードの切替え操作を可能とする出力範囲が広がり、操作性が向上する。
【００６０】
請求項１４記載の発明は、平均出力が原子炉モード運転以外での上限警報値に達する際の判定を行う警報判定手段と、この警報判定手段の信号により起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の中性子束計測装置を提供する。
【００６１】
本発明によれば、原子炉出力下降時に起動領域モニタ指示のバラツキを原子炉モードの切替え操作の前に事前に補正することで、原子炉モードの切替え操作を可能とする出力範囲が広がり、操作性が向上する。
【００６２】
請求項１５記載の発明は、起動領域モニタ検出器に最も近接して配置される局部出力領域モニタ検出器の信号を、前記起動領域モニタ検出器の信号が入力される平均出力領域モニタ演算装置に入力し、起動領域モニタ出力を前記局部出力領域モニタ検出器信号の演算結果から得られる局部出力領域モニタ出力で補正する自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の中性子束計測装置を提供する。
【００６３】
本発明によれば、起動領域モニタ出力による局部出力の監視の信頼性が向上する。
【００６４】
請求項１６記載の発明は、校正手段に接続された原子炉炉心性能監視装置に内蔵される３次元ＢＷＲシミュレーション機能により、原子炉運転パラメータを取り込んで炉内出力分布計算を行ない、この出力分布計算結果から起動領域モニタ検出器読値を求め起動領域モニタ演算装置に送出し、起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と前記計算読値とを一致させる自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の中性子束計測装置を提供する。
【００６５】
本発明によれば、核分裂検出器の炉内照射による感度変化をも含めて補正した起動領域モニタ出力の補正を行える。
【００６６】
請求項１７記載の発明は、起動領域モニタ検出器を内蔵する中性子束検出器集合体を原子炉炉心の中心付近に原子炉保護系分離区分と同数配置し、それを取り囲む周辺部に原子炉保護系分離区分の２倍以上の数の前記中性子束検出器集合体を配置し、中心付近の１体に内蔵される起動領域モニタ検出器と周辺部の２体以上に内蔵される起動領域モニタ検出器とを一組とする原子炉保護系分離区分と同数の起動領域モニタ検出器バイパスグループを設け、このバイパスグループと同じグループで原子炉保護系分離区分に起動領域モニタ検出器を振り分けることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の中性子束計測装置を提供する。
【００６７】
本発明によれば、中心付近に原子炉分離区分の異なる検出器を配置することで、区分バイパス時においても、中心付近に監視可能な異区分の検出器が配置されているため、原子炉緊急停止機能に支障なく、炉心全体の監視が可能となる。また、中心付近の全ての検出器が検出器バイパス時においても、周辺部に各検出器バイパスグループ毎に２体以上の検出器を、中心付近の検出器の監視領域を補う配置とすることで、炉心全体の監視が可能となり、運用性が向上する。
【００６８】
請求項１８記載の発明は、同一の原子炉保護系区分に属する起動領域モニタ検出器からの信号のうち任意の一つについて、演算、指示及び監視する機能をバイパスするバイパス手段を各原子炉保護系区分毎に設けることを特徴とする請求項１７記載の中性子束計測装置を提供する。
【００６９】
本発明によれば、原子炉保護系区分毎に最大１個の起動領域モニタ検出器のバイパス運用が認められ、起動領域モニタの各保護系区分毎の検出器バイパス管理、監視、運用などを運転員およびメンテナンス技術者が容易に行える。
【００７０】
請求項１９記載の発明は、原子炉モードスイッチの状態を入力し監視する原子炉モード監視手段と、原子炉モードが起動状態では、中性子束計測装置の共用化演算装置内で起動領域のモニタ演算機能の計算頻度を高くかつ出力領域のモニタ演算機能の計算頻度を低く、逆に、原子炉モードが運転状態では、起動領域のモニタ演算機能の計算頻度を低くかつ出力領域のモニタ演算機能の計算頻度を高くする計算頻度切替手段とを備えたことを特徴とする請求項３または４記載の中性子束計測装置を提供する。
【００７１】
「起動」モードでは原子炉保護系の機能として起動領域モニタによるスクラム機能が一番重要であり、また、「運転」モードでは原子炉保護系の機能として平均出力領域モニタによるスクラム機能が一番重要であり、それらの応答性が重要となる。本発明によれば、計算頻度切替手段を備えることで、中性子束計測装置の演算装置を起動領域モニタと出力領域系モニタとで兼用した場合においても、上述した機能を損なうことのない中性子束計測装置を得られる。
【００７２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る中性子束計測装置の実施形態について、図１〜図１３を用いて説明する。
【００７３】
第１実施形態（図１〜図４）
本実施形態においては、検出器の共用化および演算装置の共用化により、必要台数の削減を図った中性子束計測装置について説明する。
【００７４】
図１は、局部出力領域モニタ検出器と起動領域モニタ検出器とを内蔵した中性子束計測装置のシステム構成を示す図である。
【００７５】
図１に示すように、中性子束計測装置１０は、中性子束を測定する検出部１１と、この検出部１１から得られた信号を演算処理する演算処理部１２とから構成される。
【００７６】
検出部１１は中性子束検出器集合体１３からなり、この中性子束検出器集合体１３には、出力が低い領域を計測する起動領域モニタ１４が１台設置され、この起動領域モニタ検出器１４と平行して出力が高い領域を計測する局部出力領域モニタ検出器１５が炉心軸方向に４台縦方向に配置され、局部出力領域モニタ検出器集合体１５ａを構成している。そして、起動領域モニタ検出器１４および局部出力領域モニタ検出器集合体１５ａは、炉水を導く複数の孔を有するカバーチューブ１６内に内蔵され中性子束検出器集合体１３を構成する。
【００７７】
演算処理部１２は、起動領域モニタ検出器１４からの検出器信号を演算処理する部分と局部出力領域モニタ検出器集合体１５ａからの検出器信号を演算処理する部分との２種から構成される。
【００７８】
起動領域モニタ検出器１４には、起動領域モニタ検出器コネクタ１７を介して起動領域モニタ検出器ケーブル１８が接続されている。そして、この起動領域モニタ検出器ケーブル１８には、起動領域モニタ検出器１４から得られた出力信号を増幅する前置増幅器１９が接続され、さらに、この前置増幅器１９の後段に、増幅された起動領域モニタ検出器１４の信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ演算装置２０が設置され、中性子束および炉心出力などの演算が行われる。
【００７９】
一方、４台の各局部出力領域モニタ検出器１５には、それぞれ局部出力領域モニタ検出器コネクタ２１を介して、局部出力領域モニタ検出器ケーブル２２が各々接続されている。そして、この局部出力領域モニタ検出器ケーブル２２を介して局部出力領域モニタ検出器１５から得られた出力信号を演算して指示および監視する局部出力領域モニタ演算装置２３が設置され、送られた信号がこの局部出力領域モニタ演算装置２３で炉心出力に演算される。
【００８０】
図２は、起動領域モニタ演算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測装置のシステム構成を示す図である。
【００８１】
図２に示す中性子束計測装置のシステム構成は、図１に示す中性子束計測装置１０のシステム構成とほぼ同様である。中性子束計測装置１０の検出部１１は図１に示す検出部１１と全く同一である。図１と異なる点は、演算処理部１２において、図１に示す起動領域モニタ演算装置２０と局部出力領域モニタ演算装置２３とを統合して、１台の起動領域および局部出力領域モニタ演算装置２４とし、起動領域モニタ演算と出力領域モニタ演算との両方の能力を併せ持たせたことにある。
【００８２】
図２に示すように、起動領域モニタ検出器１４からの出力信号は、起動領域モニタ検出器コネクタ１７により接続された起動領域モニタ検出器ケーブル１８を介して前置増幅器１９へと送られる。前置増幅器１９にて増幅された検出器信号は、起動領域および局部出力領域モニタ演算装置２４へと送られ、中性子束および炉心出力などの演算が行われる。
【００８３】
一方、局部出力領域モニタ検出器１５からの出力信号は、局部出力領域モニタ検出器コネクタ２１により接続された局部出力領域モニタケーブル２２を介して、起動領域モニタ検出器１４からの出力信号と同様に、起動領域および局部出力領域モニタ演算装置２４へと送られる。送られた信号は、この演算装置２４内で炉心出力に演算される。
【００８４】
図３は、中性子束検出器集合体１３の構成を示す詳細図である。
【００８５】
図３に示すように、中性子束検出器集合体１３には、出力が低い領域を計測する起動領域モニタ検出器１４が１体設置され、この起動領域モニタ検出器１４と平行して出力が高い領域を計測する局部出力領域モニタ検出器１５が炉心軸方向に４個縦方向に設置される。そして、起動領域モニタ検出器１４と局部出力領域モニタ検出器１５との間には、これらと平行して校正用導管２５が設置される。
【００８６】
起動領域モニタ検出器１４、局部出力領域モニタ検出器１５および校正用導管２５は、炉水を導く複数の孔２６を有するカバーチューブ１６内に内蔵され、局部出力領域モニタ検出器１５の冷却を行なっている。カバーチューブ１６の底部には、中性子検出器据付用のフランジ位置で炉水が原子炉圧力容器の外部に漏れないよう炉水シール部２７を設けている。
【００８７】
一方、起動領域モニタ検出器１４の出力信号は非常に微弱な信号のため、回路系の電気的絶縁を確保する必要がある。このため、炉水などと接触しないように、中性子検出器ハウジング２８位置の炉水シール部２７の下位置まで起動領域モニタ検出器１４の外周にはアルミナからなる絶縁層２９と、さらにこの絶縁層２９の外周にステンレススチールからなる外被３０とが設けられる。
【００８８】
図４は、中性子束検出器集合体１３の他の構成を示す詳細図である。
【００８９】
図４に示す中性子束検出器集合体１３の構成は、図３に示す中性子束検出器集合体１３の構成とほぼ同様である。図３と異なる点は、起動領域モニタ検出器１４の配置に関してである。
【００９０】
図４に示すように、中性子束検出器集合体１３内に中性子検出器ハウジング２８位置の炉水シール部２７の下まで貫く小径のステンレススチールからなる中空管３１を設け、この中空管３１内に起動領域モニタ検出器１４を配置する。なお、起動領域モニタ検出器１４と小径の中空管３１との絶縁を確保するため、起動領域モニタ検出器１４の外周にはアルミナセラミックスからなる薄い絶縁材３２が被覆される。
【００９１】
本実施形態によれば、起動領域モニタ検出器１４と局部出力領域モニタ検出器１５とを同一のカバーチューブ１６に内蔵して原子炉容器内に設置することにより、検出器集合体の合計本数を削減した場合においても原子炉監視に必要な全ての領域における中性子束の測定が可能となる。
【００９２】
また、起動領域モニタ演算装置２０と局部出力領域モニタ演算装置２３とを統合して、１台の起動領域および局部出力領域モニタ演算装置２４として、起動領域モニタ演算と出力領域モニタ演算との両方の能力を併せ持たせたことにより、モニタ演算装置の台数削減が可能となる。
【００９３】
さらに、図３に示すように、起動領域モニタ検出器１４の外周を絶縁層２９と外被３０とにより被覆することで、絶縁層２９への炉水侵入が抑えられ、起動領域モニタ検出器１４の電気的絶縁を保つことができる。また、起動領域モニタ検出器１４の外周に設置される中空管３１をステンレススチールにて製作することにより、起動領域モニタ検出器１４のみを炉水から隔離することができる。
【００９４】
なお、これまでの中性子束計測装置１０の中性子束検出器集合体１３では校正用導管２５を設置しており、この校正用導管２５中を本発明では詳述しないが、これまでに実用化されているｎ−ＴＩＰ検出器またはγ―ＴＩＰ検出器が軸方向に牽引されて移動して軸方向の出力分布を測定して局部出力領域モニタ検出器を校正できるようにしている。また、校正用導管２５の代わりに、すでに提案されている固定式のガンマサーモメータ集合体を設置して、局部出力領域モニタ検出器を校正できるようにしてもよい。
【００９５】
第２実施形態（図５）
本実施形態においては、バイパスグループを原子炉保護系分離区分と同一とした中性子束計測装置について説明する。
【００９６】
図５は、改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおける起動領域モニタ検出器の炉心配置を示す図である。
【００９７】
図５（ａ）に示すように、原子炉圧力容器内に図示しない５２体の局部出力領域モニタ検出器集合体を配置する。５２体のうち１２体に起動領域モニタ検出器１４を内蔵させて、中性子束検出器集合体１３とした。
【００９８】
この中性子束検出器集合体１３における１２体の起動領域モニタ検出器（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ）は、原子炉保護系分離区分の４区分に３体毎振り分けられる。具体的には、区分Ｉには起動領域モニタ検出器（Ａ、Ｅ、Ｊ）が区分され、区分ＩＩには起動領域モニタ検出器（Ｂ、Ｆ、Ｋ）が区分される。そして、区分ＩＩＩには起動領域モニタ検出器（Ｃ、Ｇ、Ｌ）、区分ＩＶには起動領域モニタ検出器（Ｄ、Ｈ、Ｍ）が区分される。
【００９９】
原子炉保護系区分毎に１台設けられる起動領域モニタ演算装置２０で起動領域モニタ検出器３体の演算を行う。
【０１００】
そして、図５（ｂ）に示すように、バイパスグループを原子炉保護系分離区分と同一とし、４つのバイパススイッチ３３を設けた。
【０１０１】
本実施形態によれば、各原子炉保護系区分毎にバイパス可能な検出器が１チャンネル存在することになり、従来の原子炉保護系分離区分とバイパスグループが異なっていた場合に考えられた運転員の混乱の可能性が解消される。また、上述のように起動領域モニタ演算装置２０を原子炉保護系区分毎に１台とすれば、起動領域モニタ演算装置２０の削減が可能となる。
【０１０２】
さらに、起動領域モニタ演算装置２０を複数チャンネルの処理が可能な設計とすれば、原子炉保護系分離区分毎に１台のモニタ装置で賄うことができ、モニタ装置台数の削減が可能となる。
【０１０３】
第３実施形態（図６〜図９）
本実施形態においては、起動領域モニタ検出器内蔵の複数の中性子束検出器集合体と、起動領域モニタ検出器を内蔵しない複数の中性子検出器集合体とを有する中性子束計測装置のシステム構成について説明し、検出器集合体の共用化及び演算装置の共用化により、必要台数の削減を図った。
【０１０４】
図６は、複数の中性子束検出器集合体を有する中性子束計測装置のシステム構成を示す図である。
【０１０５】
図６に示すように、中性子束計測装置３４は、中性子束を測定する検出部３５と、この検出部３５から得られた信号を演算処理する演算処理部３６とから構成される。
【０１０６】
検出部３５は、起動領域モニタ検出器を内蔵した起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体３７と、起動領域モニタ検出器を内蔵しない中性子束検出器集合体３８とから構成される。
【０１０７】
起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体３７には、出力が低い領域を計測する起動領域モニタ検出器３９が１体設置され、この起動領域モニタ検出器３９と平行して出力が高い領域を計測する局部出力領域モニタ検出器４０が炉心軸方向に４個縦方向に配置され、局部出力領域モニタ検出器集合体４１を構成している。そして、起動領域モニタ検出器３９、局部出力領域モニタ検出器集合体４１及びこれらと平行して設置される校正用導管４２は、炉水を導く複数の孔を有するカバーチューブ４３内に内蔵され、中性子束検出器集合体３７を構成する。
【０１０８】
中性子束検出器集合体３８には、出力が高い領域を計測する局部出力領域モニタ検出器４０が炉心軸方向に４個縦方向に配置され、局部出力領域モニタ検出器集合体４１を構成している。そして、局部出力領域モニタ検出器集合体４１は、これと平行して設置される校正用導管４２と共に、炉水を導く複数の孔を有するカバーチューブ４３内に内蔵され、中性子束検出器集合体３８を構成する。
【０１０９】
演算処理部３６は、中性子束検出器集合体３７の起動領域モニタ検出器３９からの検出器信号を演算処理する部分と、中性子束検出器集合体３７および従来の構成と同様とした中性子束検出器集合体３８の局部出力領域モニタ検出器集合体４１からの検出器信号を演算処理する部分との２種から構成される。
【０１１０】
起動領域モニタ検出器３９には、起動領域モニタ検出器コネクタ４４を介して起動領域モニタ検出器ケーブル４５が接続されている。そして、この起動領域モニタ検出器ケーブル４５には、起動領域モニタ検出器３９から得られた出力信号を増幅する前置増幅器４６が接続され、更に、この前置増幅器４６の後段に、増幅された起動領域モニタ検出器３９の信号を演算して指示及び監視する起動領域モニタ演算装置４７が設置され、中性子束及び炉心出力などの演算が行なわれる。
【０１１１】
一方、軸方向４個の各局部出力領域モニタ検出器４０には、それぞれ局部出力領域モニタ検出器コネクタ４８を介して、局部出力領域モニタ検出器ケーブル４９が各々接続されている。そして、このケーブル４９を介して局部出力領域モニタ検出器４０から得られた出力信号を演算して指示および監視する局部出力領域モニタ演算装置５０で炉心出力に演算される。
【０１１２】
図７は、起動領域モニタ演算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測装置のシステム構成を示す図である。
【０１１３】
図７に示す中性子束計測装置のシステム構成は、図６に示す中性子束計測装置３４のシステム構成とほぼ同様である。中性子束計測装置３４の検出部３５は図６に示す検出部３５と全く同一である。図６と異なる点は、演算処理部３６において、図６に示す起動領域モニタ（ＳＲＮＭ）演算装置４７と局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）演算装置５０とを統合して、１台の起動領域及び局部出力領域モニタ演算装置５１とし、起動領域モニタ演算と出力領域モニタ演算との両方の能力を併せ持たせたことにある。
【０１１４】
図７に示すように、１つの起動領域モニタ検出器３９からの出力信号は、起動領域モニタ検出器コネクタ４４により接続された起動領域モニタ検出器ケーブル４５を介して前置増幅器４６へと送られる。前置増幅器４６にて増幅された検出器信号は、起動領域及び局部出力領域モニタ演算装置５１へと送られ、この演算装置５１における指示及び監視する起動領域モニタ演算装置により、中性子束、ペリオド及び炉心出力などの演算が行なわれる。
【０１１５】
一方、複数の局部出力領域モニタ検出器４０からの出力信号は、局部出力領域モニタ検出器コネクタ４８により接続された局部出力領域モニタ検出器ケーブル４９を介して、起動領域モニタ検出器３９からの出力信号と同様に、起動領域及び局部出力領域モニタ演算装置５１へと送られる。送られた信号は、この演算装置５１内で炉心出力に演算される。
【０１１６】
ここで、演算装置５１におけるＳＲＮＭ演算に使われるＳＲＮＭ検出器と、ＬＰＲＭ検出器は同一原子炉保護系分離区分に属するものであり、異なる原子炉保護系分離区分の検出器信号は混在させない。
【０１１７】
演算装置５１には、１つのＳＲＮＭ検出器信号と複数のＬＰＲＭ検出器信号とを入力してもよいし、さらに複数のＳＲＮＭ検出器信号と複数のＬＰＲＭ検出器信号とを入力してもよい。また、演算装置５１は、各ＳＲＮＭ検出器、各ＬＰＲＭ検出器毎のバイパス処理、後段への各検出器信号出力をしないとか、後段での信号無視のためのバイパス信号を送信することができる。
【０１１８】
図８は、図７の他の構成を示したものであり、起動領域モニタ（ＳＲＮＭ）の機能と平均出力領域モニタ（ＡＰＲＭ）の機能とを１つの演算装置内で実行する演算装置を共用化した中性子束計測装置を示す図である。
【０１１９】
図８に示す中性子束計測装置３４のシステム構成は、図６に示す中性子束計測装置３４のシステム構成とほぼ同様である。中性子束計測装置３４の検出部３５は図６に示す検出部３５と全く同一である。図６と異なる点は、演算処理部３６において、図６に示す起動領域モニタ（ＳＲＮＭ）演算装置４７と、局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）演算装置５０と、さらに平均出力領域モニタ（ＡＰＲＭ）演算装置とを統合して、１台のＳＲＮＭ・ＬＰＲＭ・ＡＰＲＭ演算装置（全レンジモニタ演算装置）５２とし、起動領域モニタ演算、出力領域モニタ演算および平均出力領域モニタ演算の３つの能力を併せ持たせたことにある。
【０１２０】
図８に示すように、起動領域モニタ検出器３９からの出力信号は、起動領域モニタ検出器コネクタ４４により接続された起動領域モニタ検出器ケーブル４５を介して前置増幅器４６へと送られる。前置増幅器４６にて増幅された検出器信号は、全レンジモニタ演算装置５２へと送られる。そして全レンジモニタ演算装置５２において指示及び監視するために中性子束、ペリオド及び炉心出力などの演算が行なわれる。
【０１２１】
一方、局部出力領域モニタ検出器４０からの出力信号は、局部出力領域モニタ検出器コネクタ４８により接続された局部出力領域モニタ検出器ケーブル４９を介して、起動領域モニタ検出器３９からの出力信号と同様に、全レンジモニタ演算装置５２へと送られる。送られた信号は、この全レンジモニタ演算装置５２内で、局部出力レベルに規格化演算され（利得調整因子が乗ぜられ）、さらにＬＰＲＭ検出器信号は平均処理され、炉心出力に換算演算されＡＰＲＭ信号となる。
【０１２２】
ここで、全レンジモニタ演算装置５２におけるＳＲＮＭ演算に使われるＳＲＮＭ検出器と、ＬＰＲＭ検出器は同一原子炉保護系区分に属するものであり、異なる原子炉保護系区分の検出器信号は混在させない。
【０１２３】
全レンジモニタ演算装置５２は各ＳＲＮＭ検出器、各ＬＰＲＭ検出器毎のバイパス処理、後段への各検出器信号出力をしないとか、後段での信号無視のためのバイパス信号を送信することができる。
【０１２４】
全レンジモニタ演算装置５２では、機器のメンテナンスのために全レンジモニタ演算装置５２全体をバイパスして、図では省略しているが、後段の原子炉保護系論理回路に当該チャネルのバイパス信号を出し、当該全レンジモニタ演算装置５２からの異常データを後段側が無視するようにすることができる（ハード的なバイパス手段であり、以下、「ハードバイパス」とする。）。
【０１２５】
全レンジモニタ演算装置５２のハードバイパスは、ＡＰＲＭ機能のバイパスを含んでおり、複数の演算装置のバイパスを行うとスクラム機能が正常に動作しない場合がある。このため全レンジモニタ演算装置５２の外部に、ハードバイパスを行う全レンジモニタ演算装置５２の区分を選択する演算装置区分バイパススイッチ５３を設ける。この演算装置区分バイパススイッチ５３は１区分だけが選択できるスイッチであり、演算装置区分バイパススイッチ５３からの選択信号を受け取った全レンジモニタ演算装置５２のみがハードバイパスを行える。
【０１２６】
また、全レンジモニタ演算装置５２では、ＳＲＮＭ機能またはＡＰＲＭ機能のいずれかだけを後段の原子炉保護系論理回路で無視するように、機能バイパス（演算装置全体のハード的バイパスではなく、ソフト処理上のバイパスであるため、以下「ソフトバイパス」とする。）することができる。
【０１２７】
ソフトバイパスのうち、ＡＰＲＭ機能バイパスはハードウェアバイパス同様、１区分のみが許容されるので、機能バイパスを行う区分を選択するＡＰＲＭ区分バイパススイッチ５４を設ける。ＳＲＮＭ機能バイパスは検出器バイパスグループ毎に１チャンネルずつ許容されるので、機能バイパスを行う検出器チャンネルを選択するＳＲＮＭ検出器バイパススイッチ５５を設ける。それぞれのバイパススイッチからの選択信号を受け取った演算装置のみが選択された機能のバイパスを行うことができる。
【０１２８】
次に、この全レンジモニタ演算装置５２の詳細を図９に示す。なお、図９はＳＲＮＭ検出器およびＬＰＲＭ検出器を代表して１チャンネルのみ示したものである。
【０１２９】
図９に示すように、全レンジモニタ演算装置５２には、原子炉モードから原子炉モード監視手段５６を介して信号を受け取り、原子炉モードに応じて、ＳＲＮＭ検出器の信号演算とＬＰＲＭ検出器の信号演算との速度を切り替える計算頻度切替手段５７を備えた。この計算頻度切替手段５７により、原子炉の「起動」および「停止」モード状態では、ＳＲＮＭ検出器信号処理を原子炉保護系として要求される信号処理後れ時間内に収めるように高速処理し、ＬＰＲＭ検出器信号の処理は低い周期で実行するようにする。逆に、原子炉の「運転」モード状態ではＬＰＲＭ検出器信号処理を原子炉保護系として要求される信号処理後れ時間内に収めるように高速処理し、ＳＲＮＭ検出器信号の処理は低い周期で実行するようにする。
【０１３０】
また、図９に示すように、ＡＰＲＭ信号レベルが所定のレベルの上側と下側とを判断する警報判定手段５８を備え、この警報判定手段５８の信号に基づき起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させて、起動領域モニタ出力の自動補正を行う自動補正手段５９を設けた。この自動補正手段５９により、例えば１５％出力で自動的に切り替わるようにすることができる。従って、全レンジモニタ演算装置５２に自動補正手段５９を備えることにより、全レンジモニタ演算装置５２のＡＰＲＭ信号が下限警報値あるいは原子炉モード「運転」以外での上限警報値に達する時に、ＡＰＲＭ信号レベルに一致するようにＳＲＮＭ検出器信号レベルを自動的に較正できる。
【０１３１】
また、この自動補正手段５９は、個々のＳＲＮＭ検出器出力信号を較正するに当たって、全レンジモニタ装置パネルからの操作により、全レンジモニタ演算装置５２のＡＰＲＭ信号レベルに一致するように較正する機能を有する。
【０１３２】
さらに、自動補正手段５９により、原子炉モードスイッチの状態が「起動」から「運転」へ、または「運転」から「起動」に切り替わる時にＡＰＲＭ信号レベルに一致するようにＳＲＮＭ検出器信号レベルを自動的に較正するようにしてもよい。
【０１３３】
なお、これらのＳＲＮＭ検出器信号レベルにおける較正方法のタイミング時に、ＡＰＲＭ信号レベルに一致するように較正する代わりに、ＳＲＮＭ検出器に最も近いＬＰＲＭ検出器の信号レベルに一致するように較正してもよい。
【０１３４】
本実施形態によれば、起動領域モニタ検出器３９と局部出力領域モニタ検出器４０とを同一のカバーチューブ４３に内蔵して原子炉容器内に設置することにより、検出器集合体の合計本数を削減した場合においても原子炉監視に必要な全ての領域における中性子束の測定が可能となる。
【０１３５】
特に、将来型の原子炉においては、燃料集合体１体当たりの断面が拡大して、集合体４コーナーで囲まれる位置に配置している中性子束検出器集合体を配置できる個所が少なくなり、従来のように局部出力領域モニタ検出器集合体と起動領域モニタ検出器とを炉心の別の燃料集合体４コーナーで囲まれる位置に配置することが難しい場合、従来においては、局部出力領域モニタ検出器集合体を配置する位置に起動領域モニタ検出器を配置する必要が生じる。
【０１３６】
ＢＷＲまたはＡＢＷＲでは、普通４つの制御棒セル（十字形断面の制御棒を囲むように４体の燃料集合体制御棒を配置した炉心構成の単位セル）を囲むようにその４隅に局部出力領域モニタ検出器集合体を規則的に配置して、炉心全体にわたって均一に局部出力を測定するのが原則であるが、それが崩れて不均一となる。ＢＷＲ、ＡＢＷＲの特徴である出力運転中の反応度制御、出力分布制御などに制御棒操作を使う点からは、均一に４制御棒セルを囲むように局部出力領域モニタ検出器が配置されていることが望ましいが、本実施形態によれば、これを実現できる。
【０１３７】
また、図７では、起動領域モニタ演算装置４７と局部出力領域モニタ演算装置５０とを統合して、１台の起動領域および局部出力領域モニタ演算装置５１として、起動領域モニタ演算と出力領域モニタ演算との両方の能力を併せ持つため、本実施形態によれば、モニタ演算装置の台数削減が可能となる。
【０１３８】
図８では、起動領域モニタ演算装置４７と局部出力領域モニタ演算装置５０とさらに平均出力領域モニタ演算装置とを統合して、１台の全レンジモニタ演算装置５２としたことにより、モニタ演算装置の台数削減が可能となる。
【０１３９】
従来の分離された演算装置では、演算装置間でデータ交換を行って較正する必要があり、運転員あるいは保守員がデータを比較して調整操作を行うか、またはデータの入出力端子を別途設けることが必要であった。しかしながら、本実施形態によれば、ＳＲＮＭ検出器信号レベルの出力領域モニタ検出器信号レベルとの整合を取るための較正において、同一全レンジモニタ演算装置５２内にあるＡＰＲＭ信号またはＬＰＲＭ検出器信号を使って容易に較正することができるため、一つの全レンジモニタ演算装置５２内でソフトによって実行できる。
【０１４０】
第４実施形態（図１０）
本実施形態においては、バイパスグループを原子炉保護系分離区分と同一とした中性子束計測装置について説明する。
【０１４１】
図１０は、改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおいて起動領域モニタ検出器を内蔵する中性子束検出器集合体を１２体配置する場合の炉心配置を示す図である。
【０１４２】
図１０（ａ）に示すように、原子炉圧力容器内に５２体の局部出力領域モニタ検出器集合体４１を配置する。このうち、１２体の起動領域モニタ検出器３９を内蔵させた中性子束検出器集合体３７とし、残りは起動領域モニタ検出器を内蔵しない中性子束検出器集合体３８とした。中性子束検出器集合体３７に付記した記号は起動領域モニタ検出器のチャンネルを表す。
【０１４３】
この中性子束検出器集合体３７における１２体の起動領域モニタ検出器（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ）は、原子炉保護系分離区分の４区分に３体毎振り分けられる。具体的には、区分Ｉには起動領域モニタ検出器（Ａ、Ｅ、Ｊ）が区分され、区分ＩＩには起動領域モニタ検出器（Ｂ、Ｆ、Ｋ）が区分される。そして、区分ＩＩＩには起動領域モニタ検出器（Ｃ、Ｇ、Ｌ）、区分ＩＶには起動領域モニタ検出器（Ｄ、Ｈ、Ｍ）が区分される。
【０１４４】
ここで原子炉炉心中心付近の４体をそれぞれ異なる区分に割り当て、（Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ）とする。区分１の残りの検出器（Ａ、Ｅ）は原子炉炉心を平面上で４等分した扇形の領域のうち、Ｊが配置される領域に隣接する領域の周辺部で、Ｊに対して対角の領域寄りに配置する。区分２の残りの検出器（Ｂ、Ｆ）はＫに対して、区分３の残りの検出器（Ｃ、Ｇ）はＬに対して、区分４の残りの検出器（Ｄ、Ｈ）はＭに対して、同様の要領で配置する。
【０１４５】
また、原子炉保護系区分毎に起動領域モニタ検出器３体の演算を行う複数信号処理型起動領域モニタ演算装置６０を１台ずつ設ける。
【０１４６】
そして、図１０（ｂ）に示すように、検出器バイパスグループを原子炉保護系分離区分と同一とし、バイパスグループ毎に、３つの検出器のうち１つをバイパスする４つの検出器バイパススイッチ６１を設ける。
【０１４７】
また、複数信号処理型起動領域モニタ演算装置６０のうち、１台の演算装置をバイパスする演算装置区分バイパススイッチ６２を設ける。
【０１４８】
本実施形態によれば、各原子炉保護系区分毎にバイパス可能な検出器が１チャンネル存在することになり、従来の原子炉保護系分離区分とバイパスグループが異なっていた場合に考えられた、運転員が混乱してしまうという可能性を解消できる。
【０１４９】
また、図１０では、中心付近に区分の異なる４つの検出器（Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ）が配置されているので、区分バイパスを行っても、残りの中心付近の検出器により従来の監視領域を炉心半径相当とする条件を満足する。また、検出器バイパスにより中心付近の全ての検出器をバイパスしても、残された異なる区分の周辺部の検出器により監視領域を補完することができる。
【０１５０】
さらに、起動領域モニタ演算装置を複数ＳＲＮＭ検出器チャンネルの処理が可能な設計とすれば、原子炉保護系区分毎に１台のモニタ演算装置で賄うことができ、モニタ演算装置台数の削減が可能となる。これにより、従来は１０体中最大３体までバイパスが可能であったのに対して、１２体の中性子検出器集合体を上述した配置とし、４つの検出器バイパススイッチと演算装置区分バイパススイッチとを組合せることで、１２体中最大６体のバイパスが可能となり、起動領域モニタ検出器及び演算装置の運用性及び保守性が向上する。
【０１５１】
また、本実施形態によれば、従来は１０台必要であった演算装置が、検出器を増加させても４台に削減できることから、コスト低減を図れる。
【０１５２】
従って、本実施形態によれば、ＳＲＮＭ検出器の検出器単体レベルのバイパスグループが原子炉保護系区分と一致していることから、共用化演算装置内部でバイパス可能なＳＲＮＭ検出器の個数管理ができ、よりシステム設計が単純にできるなどの効果を有する。
【０１５３】
なお、本実施形態における中性子束計測装置の変形例として、図７または図８に示すＬＰＲＭ演算装置またはＡＰＲＭ演算装置の機能をも含めた全レンジモニタ演算装置を各原子炉保護系分離区分毎に多重化のために複数台設けた構成とすることもできる。
【０１５４】
このような複合化された場合の原子炉運転モードによるＳＲＮＭ演算と出力領域モニタの演算速度の切り替え、ＳＲＮＭ機能またはＬＰＲＭ・ＡＰＲＭ機能だけのソフトバイパス機能、共用化演算装置全体のバイパス（ハードバイパス機能）、ＳＲＮＭ検出器信号レベルの較正機能は実現できる。
【０１５５】
第５実施形態（図１１）
本実施形態においては、原子炉炉心性能監視装置としてのプロセス計算機を備えた中性子束計測装置について説明する。
【０１５６】
図１１は、プロセス計算機を備えた中性子束計測装置の構成を示す図である。
【０１５７】
図１１に示すように、原子炉炉心性能監視装置としてのプロセス計算機６３は、炉心の運転状態パラメータおよび原子炉の核計装信号（ＬＰＲＭ、ＴＩＰ、γＴＩＰまたはガンマサーモ）を入力して、プロセス計算機６３に内蔵の３次元ＢＷＲシミュレータコードにより、炉心内の中性子束分布、出力分布、出力分布から求める燃料集合体の熱的制限パラメータの評価を行う。
【０１５８】
このプロセス計算機６３で得られたＳＲＮＭ検出器応答レベルを用いて、実際のＳＲＮＭ検出器で生じるところの検出器内に塗布されているウラン同位体２３４、２３５濃度の変化による感度変化分を補正する補正ファクタを算出して、その値を全レンジモニタ演算装置５２に送ることにより、この全レンジモニタ演算装置５２で補正ファクタを乗じて構成する。
【０１５９】
本実施形態によれば、原子炉運転サイクルにおける起動時の１０％または２０％定格の低出力段階でＳＲＮＭの較正が可能であり、また原子炉停止前に同様に構成することで、運転中に変化したＳＲＮＭ検出器の感度が較正でき、定検中および次サイクル起動時に最新の感度校正結果が使用できる。
【０１６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る中性子束計測装置によれば、監視性を劣化させることなく、原子炉圧力容器内に配置する中性子検出器数、中性子検出器集合体数、中性子検出器据付用のフランジおよび中性子検出器案内管を削減でき、かつ運転時における繁雑さを低減できることから、経済性および運用性を向上させた中性子束計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における、局部出力領域モニタ検出器と起動領域モニタ検出器とを内蔵した中性子束計測装置のシステム構成を示す図。
【図２】本発明における、起動領域モニタ演算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測装置のシステム構成を示す図。
【図３】本発明における、中性子束検出器集合体を原子炉に設置した場合の構成を示す詳細図。
【図４】本発明における、中性子束検出器集合体の他の構成を示す詳細図。
【図５】本発明における、改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおける起動領域モニタ検出器の炉心配置を示す図。
【図６】本発明における、複数の中性子束検出器集合体を有する中性子束計測装置のシステム構成を示す図。
【図７】本発明における、起動領域モニタ演算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測装置のシステム構成を示す図。
【図８】本発明における、図７の変形例であり、起動領域モニタの機能と平均出力領域モニタの機能とを１つの演算装置内で実行する演算装置を共用化した中性子束計測装置のシステム構成を示す図。
【図９】本発明における、全レンジモニタ演算装置の詳細を示す図。
【図１０】本発明における、改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおいて、起動領域モニタ検出器を内蔵する中性子束検出器集合体を１２体配置する場合の炉心配置を示す図。
【図１１】本発明における、プロセス計算機を備えた中性子束検出器集合体の構成を示す詳細図。
【図１２】従来における、改良型沸騰水型（ＡＢＷＲ）原子力プラントにおける起動領域モニタ検出器および局部出力領域モニタ検出器集合体の炉心配置を示す図。
【図１３】従来における、原子炉保護系分離区分に起動領域モニタ検出器を振り分けた図。
【図１４】従来における、起動領域モニタ検出器のバイパスグループを示す図。
【符号の説明】
１０…中性子束計測装置、１１…検出部、１２…演算処理部、１３…中性子束検出器集合体（起動領域モニタ検出器を内蔵する）、１４…起動領域モニタ検出器、１５…局部出力領域モニタ検出器、１５ａ…局部出力領域モニタ検出器集合体、１６…カバーチューブ、１７…起動領域モニタ検出器コネクタ、１８…起動領域モニタ検出器ケーブル、１９…前置増幅器、２０…起動領域モニタ演算装置、２１…局部出力領域モニタ検出器コネクタ、２２…局部出力領域モニタ検出器ケーブル、２３…局部出力領域モニタ演算装置、２４…起動領域および局部出力領域モニタ演算装置、２５…校正用導管、２６…孔、２７…炉水シール部、２８…中性子検出器ハウジング、２９…絶縁層、３０…外被、３１…中空管、３２…絶縁材、３３…バイパススイッチ、３４…中性子束計測装置、３５…検出部、３６…演算処理部、３７…中性子束検出器集合体、３８…中性子束検出器集合体、３９…起動領域モニタ検出器、４０…局部出力領域モニタ検出器、４１…局部出力領域モニタ検出器集合体、４２…校正用導管、４３…カバーチューブ、４４…起動領域モニタ検出器コネクタ、４５…起動領域モニタ検出器ケーブル、４６…前置増幅器、４７…起動領域モニタ演算装置、４８…局部出力領域モニタ検出器コネクタ、４９…局部出力領域モニタ検出器ケーブル、５０…局部出力領域モニタ演算装置、５１…起動領域及び局部出力領域モニタ演算装置、５２…起動領域、局部出力領域及び平均出力領域モニタ演算装置（全レンジモニタ演算装置）、５３…演算装置区分バイパススイッチ、５４…ＡＰＲＭ区分バイパススイッチ、５５…ＳＲＮＭ検出器バイパススイッチ、５６…原子炉モード監視手段、５７…計算頻度切替手段、５８…警報判定手段、５９…自動補正手段、６０…複合信号処理型起動領域モニタ演算装置、６１…検出器バイパススイッチ、６２…演算装置区分バイパススイッチ、６３…プロセス計算機。
【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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